1 前言

地震预测作为一个世界难题，至今仍困扰着地震预测研究人员。为了有效提取地震前兆信息，国内外研究人员展开持续深入的研究。可喜的是，随着研究的深入，越来越多的孕震机理和前兆异常现象得以展现。然而，这些前兆现象和孕震过程的关系却乏善可陈。

要解决地震预测难题，不得不面对以下问题：

① 孕震过程中，地下介质究竟发生了哪些变化；②介质的变化是如何影响所观测的物理量和化学量；③如何从物理量和化学量中提取前兆异常（源和场）；④前兆异常（源和场）和地震的时空关系如何；⑤如何综合利用前兆异常（源和场）预测地震的三要素。

以孕震过程为出发点，结合已有研究结果，可以将地下介质物理参数的改变归为3类（速度、电阻率和密度），因此用地球物理手段求解速度、电阻率和密度3个物性参数成为解决地震预报问题的关键点。

2 孕震过程中的物性变化

地震发生时，能量以地震波的形式向外界传播，造成各种破坏。在地震发生之前的能量的积累过程中，很大程度上会导致地下介质的应力—应变的积累，从而导致速度、电阻率和密度3个物性参数同步发生改变。这些改变可以通过相应的技术手段获取，从而使地震预测方法的物理基础在一定程度上得到统一。

3 速度

在应力—应变积累的过程中，通常导致波的传播速度发生改变，地震预测时使用的波速比参数即反映了该现象。波速比参数的缺点是只有地震发生时才能得到，受限于地震发生的稀疏特性，该参数的应用场景有限。

当介质受到挤压时，通常纵波速度的改变幅度较小，横波速度的改变幅度相对较大，这一点在岩石受压实验中已得到证实。原因在于纵波的传播主要与岩石的框架结构有关，当岩石处于完整状态时，主体框架基本不变，裂隙对其传播速度影响有限，因此其速度虽有提升，但幅度有限。而横波是剪切波，当岩石因受压导致裂隙闭合时，其传播速度会出现大幅度的变化。这种现象可以对波速比的变化给出合理的解释。

进一步引申，由于横波速度变化幅度大，在某种程度上横波速度会对应力—应变变化更敏感，使用横波速度可能会更有利于提取异常。因此如果利用背景噪声成像，提取横波速度，分析其时空变化，对地震前兆异常的提取可能会有意想不到的效果。

4 电阻率

在应力—应变积累的过程中，电阻率也会发生明显的改变。通常在主压应力的正交方向，电阻率会发生降低现象。当处于亚失稳阶段时，电阻率的变化会更加明显和频繁。因此，从直流视电阻率和大地电磁的角度计算地下介质的电阻率，监测其随时间和空间的变化情况，将对地震异常的发现具有积极意义。

笔者已经从大地电磁的角度，基于地磁场和地电场分别求解出了地下介质的电阻率变化。再结合直流地电阻率观测结果，就可以在电磁领域将3种电磁观测数据统一到电阻率参数上来，进而可以利用这3种结果在时间和空间上提取地震前兆异常。

5 密度

在应力—应变积累的过程中，随着地下裂隙或空间的开闭，其密度参数也将发生明显的改变。现有研究证明，这个改变也是可以被监测到的。在地震预测中最有效的异常是重力场的四象限分布，可惜的是该方法需要定期进行流动重力的观测，无法达到连续观测。因此，开展连续重力相对观测数据处理方法的研究变得十分重要。

6 结束语

综上所述，以地震孕育过程为出发点，分析物性参数在该过程中的变化特征，对解决地震预测问题具有积极意义。虽然这种研究方法耗时耗力，由于其具有明确的物理机理，求解过程有明确的地球物理学理论依据，具有极大潜力。