1 研究背景

大震前期有地形变异常、干旱少雨；震前出现地磁异常、静电场异常；大震发生后常发生倾盆大雨。这些现象被不同的学科不同的专家发现，总结发表了很多成果，但用于指导地震预报也面临一些困惑。研究发现，这些不同学科发现的异常，在机理解释上推测的成分比较多，更没有尝试将不同学科发现的异常作为一个整体寻求统一机理的解释，以至于解释的可信程度较低。在这一背景下，本文试图从形变异常机理出发，拟对大震前出现的这几种异常的关联性进行分析研究，从机理上探索相互之间的可能存在的有机联系，在多学科交叉思考的基础上，另辟蹊径，期望找出可能存在的统一机理解释。

2 研究内容、理论基础和研究方法

首先收集形变、旱震关系、地磁场异常、大震与降雨、静电场异常、流体异常、实验室试验等与大震孕育发生和机理研究的相关研究成果；其次从中寻找可能存在诸多前兆异常现象的同源机理。通过系统的分析、逻辑推理判断和必要的实验验证给出结论，希望抛砖引玉，发现一个新的研究方向。

大震前出现各种大幅度的地壳形变异常（薄万举等，2001）、大震前出现大旱（耿庆国，1985；叶民权，1990；赵红岩等，2007；马新红，2011）、大地震前出现的地磁场异常（彭纯一等，1990）、大震前近地面静电场异常（陈涛等，2021）、大震后立即出现大雨、暴雨（唐山地震、汶川地震后的大雨影响救援，令人难忘）均有大量的事实作为支撑，各种现象都有相应学科的不同专家进行研究，给出不同的解释。本文在此基础上寻找统一的机理，至少在一定程度上给出了统一的解释，无疑具有重要的理论意义和探索的价值。

国内外地形变与地震关系的研究发表了很多成果，地壳在孕震过程中因压应力增大，在地震破裂发生之前孕震体会有一系列的异常变化，如异常隆起变形、微破裂带形成和进而形成的扩容膨胀等等。这些现象从孕震机理上能得到比较合理的解释，也有比较公认的研究成果发表。此外，有人发现大震前常出现地磁场的异常，特别是垂向磁场出现更明显的异常（彭纯一等，1990）；近来陈涛等还发现大震前近地面大气静电场存在异常（陈涛等，2021）；早期的旱震关系研究指出大震前存在大旱异常（耿庆国，1985；叶民权，1990；赵红岩等，2007；马新红，2011）；多震例总结发现大震后震中区附近会下大雨或暴雨。这些异常现象主要来源于经验性总结，对机理的解释尚无比较统一的认识。初步研究发现，这些异常现象都可能与大震前具有一定深度和尺度规模的地壳的微破裂带有关，正是这样深部（至少是震源深度）微破裂带的形成（地表可见一系列的雁列），才具备了突发破裂、错动而发生强震的前提条件（马文涛等，1995；马胜利等, 1995a, 1995b；马瑾等，2007；任雅琼等，2013），也正是这样微破裂带的形成，可能引起了大幅度垂直形变、地磁、流体、静电场和干旱少雨等各种突出的前兆性异常。

本文从地形变、微破裂带的角度出发，收集各方面的研究成果，探讨形变、破裂、地磁场、静电场、大旱、大雨和强震发生的内在关系，借助于简单的实验手段，研究分析地壳作为产生的地磁场磁体的一个重要组成部分，认为大震前发生显著形变、微破裂带可能引起磁场变化，继而对大气云层带电粒子产生的影响，对近地面静电场产生影响。同时可能对云雨空间分布及旱涝关系产生影响。这一可能存在的内部关联性和机理上的联系，为机理研究提供了的新思路，希望能为强震中短期综合预报研究提供理论上的支持和参考依据。

3 研究结果

（1）强震孕育后期在震中区100 km的尺度内会挤压转化为扩容膨胀带，这个扩容膨胀带内深部存在一系列的张性裂隙，膨胀强化，可见水位下降异常，膨胀减弱，可表现为流体上升；地震发生，产生扩容膨胀的原动力迅速消失，大量微裂隙迅速闭合，可见喷砂冒水现象。

（2）扩容膨胀带具有一定的宽度和长度，通常在千米的量级以上。地球存在磁场，正常情况下地表以南北向水平磁场为主。微破裂带形成后，等价于磁铁发生了一个裂口，裂口中的众多微裂隙、膨胀介质、周围进来的流体等共同组成裂口中的充填物，这些充填物的导磁性能降低，产生漏磁现象，继而在扩容膨胀带上方产生垂向磁场。

（3）垂向磁场产生，因洛伦兹力驱走大部分各方向来的带电云雨及粒子，形成干旱区，同时造成大地静电场异常。

（4）地震发生，扩容膨胀带闭合，流体喷出，垂向磁场消失，洛伦兹力消失，周围不同的带电云雨及粒子在洛伦兹力消失后共同奔向极震区，顿时雷雨交加，倾盆而下。