地質(zhì)異?，F(xiàn)象，是指直接與地質(zhì)變化相關(guān)聯(lián)的地震征兆，包括地震活動(dòng)異常、地形變異常、地應(yīng)力異常、地下水異常變化、地下水氡含量或其它化學(xué)成分的變化。

      一般情況下，在大地震發(fā)生之前，都會(huì)發(fā)生一系列小地震，多者可達(dá)幾十至幾百次，它們被稱為前震。大小地震之間是有一定聯(lián)系的，1966年，在我國(guó)河北邢臺(tái)地區(qū)發(fā)生的7.2級(jí)地震中，人們?cè)偨Y(jié)出“小震鬧，大震到”的諺語。1975年遼寧海城發(fā)生7.3級(jí)地震前，也發(fā)現(xiàn)很多前兆，尤其震前的小震群活動(dòng)情況，對(duì)當(dāng)?shù)氐卣鸩總兒驼鞒龆膛R預(yù)報(bào)決策起了很大的作用，這次的準(zhǔn)確預(yù)報(bào)，成為世界上成功預(yù)報(bào)大震的唯一范例。

      在我國(guó)的地震史料中，有不少震例記有前震活動(dòng)。如公元1512年“五月云南地連震十三日，八月云南地大震”。1668年7月25日鎮(zhèn)江府、丹陽(yáng)“戌時(shí)地震，先數(shù)日微震一次，是日震甚，山動(dòng)搖，江河之水皆為鼓蕩，停泊之舟多覆溺，城內(nèi)外震裂墻屋無算”。就是說，在強(qiáng)震發(fā)生前數(shù)月或數(shù)日存在前震現(xiàn)象，因此，可利用前震預(yù)報(bào)大震，即“以震報(bào)震”。

       例如，1809年8月11日，貴州正安“小溪里、羅乾溪忽山動(dòng)石墜，居民即將器具牛羊移居對(duì)山，遷畢地?fù)u，房屋倒塌，田土盡翻，山泉凝而為潭，深不可測(cè)”。說明正安發(fā)生強(qiáng)震前，在小溪里、羅乾溪存在明顯的小震活動(dòng)，當(dāng)?shù)乩习傩赵谟^察到這種前震現(xiàn)象后，馬上采取措施，人畜財(cái)物轉(zhuǎn)移到安全地方，避免了傷亡出現(xiàn)。

      但是，凡事都有例外，小震活動(dòng)不斷，無大震發(fā)生的現(xiàn)象也很多。另外小震活動(dòng)不明顯，發(fā)生大震的例子也常出現(xiàn)。說明小震與大震之間的關(guān)系并不是單一的，比較復(fù)雜。

      一次大地震之后，緊跟著就會(huì)發(fā)生一系列較小的地震，稱為余震。大震之后的余震活動(dòng)，有的很多，有的很少，持續(xù)時(shí)間也不一樣。例如，1609年12月29日，福建同安“酉時(shí)地大震，連日微震，逾震方止”。大震之后存在余震活動(dòng)，主震過去以后，要防止余震，特別是強(qiáng)余震進(jìn)一步造成傷亡破壞，應(yīng)有所戒備，避開危險(xiǎn)地方。

     日常生活中，觀察到了前震活動(dòng)，并以它作為預(yù)報(bào)大震的手段，可以設(shè)法避免或減輕大震造成的傷亡和損失；大震發(fā)生之后，監(jiān)視住余震活動(dòng)，可以防止災(zāi)情的加重和擴(kuò)大。

     那么，大地震發(fā)生前后，小地震為什么會(huì)異?；钴S呢？實(shí)際上，在前面關(guān)于地震類型一節(jié)中，對(duì)這個(gè)問題已經(jīng)進(jìn)行了闡述。

      簡(jiǎn)單地說就是，地震是軟流圈中的舌巖體斷裂并脫落，引發(fā)的一種大地震動(dòng)現(xiàn)象。舌巖體前端脫落的部分稱為震源體，地震的震級(jí)與震源體的質(zhì)量成正比。舌巖體由下潛板塊演化而來，它是一種薄片狀巖體。一般來說，跨度較大的舌巖體不會(huì)整體脫落，而是沿著斷裂帶一段段地脫落，每一塊舌巖體脫落，都會(huì)引發(fā)一次地震。在一個(gè)地震序列中，大質(zhì)量舌巖體脫落引發(fā)的地震稱為主震，小質(zhì)量舌巖體脫落引發(fā)的地震分兩種情況，如果發(fā)生在主震之前，稱為前震；如果發(fā)生在主震之后，則稱為余震?？梢?，引發(fā)大、小地震的震源體是由同一塊巖體分裂而成，彼此間具有一定的連帶性，這就是大地震發(fā)生前后，小地震異常活躍的原因。

       由于舌巖體的形態(tài)千差萬別，同時(shí)，巖漿流渦旋作用具有一定的周期性；因而，舌巖體的脫落方式也不盡一致。以孤立型地震為例，如果斷裂的舌巖體整體一次性脫落，那么，就不會(huì)出現(xiàn)前震或余震。如果舌巖體結(jié)構(gòu)比較破碎，只能形成一些小質(zhì)量的震源體，沒有大質(zhì)量震源體誕生，那么，就會(huì)出現(xiàn)小震活動(dòng)不斷，無大震的現(xiàn)象。

       地形變異?，F(xiàn)象分為兩種，其一是指大地震發(fā)生前，震中附近地區(qū)的地殼可能發(fā)生的微小形變，巖石層會(huì)出現(xiàn)微小的位移，借助儀器可以測(cè)出這種十分微弱的變化，屬于一種微觀地震征兆。其二是指震區(qū)地面發(fā)生升降變化，屬于一種宏觀地震征兆。

     從多年來的大地測(cè)量結(jié)果中發(fā)現(xiàn)，我國(guó)幾次較大的地震：如1966年邢臺(tái)地震、1969年渤海地震、廣東陽(yáng)江地震、1970年云南通海地震、玉溪地震等等，震前都有地形變活動(dòng)。

      以邢臺(tái)地震為例，震區(qū)內(nèi)某水準(zhǔn)點(diǎn)的高程變化。從1964年12月開始，一反其歷年來長(zhǎng)趨勢(shì)下降的常態(tài)，以每年82～110毫米和速度急劇上升；到1996年3月15日突又轉(zhuǎn)為迅速下降，到3月22日就發(fā)生了地震。[30]

       美國(guó)地震學(xué)家沿著圣安德烈斯大斷層共布設(shè)了80多個(gè)觀測(cè)點(diǎn)。由于這條斷層的活動(dòng)，使得加利福利亞州西海岸成為世界上地震最頻繁的地區(qū)之一。圣安德烈斯斷層的突出特點(diǎn)在于水平方向錯(cuò)動(dòng)，如1906年地震時(shí)，一次斷層兩側(cè)錯(cuò)動(dòng)了6.4米，按地質(zhì)方法推算，從侏羅紀(jì)到現(xiàn)在，該斷層水平位移量已達(dá)500公里。目前據(jù)衛(wèi)星測(cè)定，該斷層有的地段水平剪切相對(duì)速率可達(dá)每年5厘米。[31]

       日本在幾次大震之前，也發(fā)覺了異常變化。如1964年日本新瀉地震之前9小時(shí)左右，發(fā)覺了應(yīng)變異常。當(dāng)時(shí)在距主震震中70公里遠(yuǎn)的20架垂直向應(yīng)變儀（垂直伸縮儀，放在40米深的井內(nèi)）中，有15架記錄到地面發(fā)生0.3～0.4毫米的垂直膨脹。[32]

     在傳統(tǒng)地震學(xué)理論中，把地震的形成機(jī)制與斷層活動(dòng)聯(lián)系起來，認(rèn)為地形變現(xiàn)象是由斷層活動(dòng)引起的。而在舌巖體脫落說中，斷層活動(dòng)只是一種表象，地形變現(xiàn)象源自于舌巖體作用。舌巖體的作用方式有兩種，分別引發(fā)了兩種地形變現(xiàn)象。

      （1）在地震孕育過程中，軟流圈中的舌巖體對(duì)地殼巖石層產(chǎn)生扭旋作用，由于舌巖體處在傾斜狀態(tài)，因而，將使巖石層在水平和垂直兩個(gè)方向發(fā)生移動(dòng)。由于舌巖體作用局限在巖體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度范圍內(nèi)，因而，巖體不會(huì)發(fā)生破裂，只發(fā)生扭曲和變形。這種地形變發(fā)生在巖石體內(nèi)部，變化尺度較小，主要表現(xiàn)為結(jié)構(gòu)性變化，通過儀器能夠測(cè)量出來，稱為微觀地震征兆。

      （2）地震之前，震源體尚未脫落，舌巖體沿著斷裂帶發(fā)生張裂，下潛板塊的重心發(fā)生偏移，在地面表現(xiàn)為重力異常。由于下潛板塊和地表板塊緊密地結(jié)合在一起，因此，下潛板塊將帶動(dòng)地表板塊同步運(yùn)動(dòng)；其結(jié)果是，地表板塊翹起，整個(gè)地面處在傾斜狀態(tài)。

       震例1，1968年山東郯城8.5級(jí)大震之前，在震中區(qū)東面海上有個(gè)小島，由于地面慢慢隆起，小島不斷上升，后來居然同大陸連成一片。地震爆發(fā)時(shí)，極震區(qū)東側(cè)猛然上升，使相鄰的江蘇贛榆東面的海水后退了十五公里。[32]

      震例2，在5.12汶川地震震前50天內(nèi)，發(fā)生了3次山體大滑坡；究其原因，就是由于震前地面發(fā)生了傾斜，導(dǎo)致部分表層巖體附著力（摩擦力）減弱，以至脫落下來，造成山體滑坡現(xiàn)象。

     大地震之前，在一些地區(qū)，經(jīng)常會(huì)觀察到地下水發(fā)生異常變化。地下水包括井水、泉水等，主要異?，F(xiàn)象有發(fā)渾、冒泡、翻花、升溫、變色、變味、突升、突降、泉源突然枯竭或涌出等。人們總結(jié)了震前井水變化的諺語:

井水是個(gè)寶，地震有前兆。

無雨泉水渾，天干井水冒。

水位升降大，翻花冒氣泡。

有的變顏色，有的變味道。

      河北邢臺(tái)區(qū)隆堯縣馬蘭大隊(duì)有三口水井，一口在村南，一口在村東，一口在村東北。1966年3月，村南那口井突然向外噴砂，村東那口井井水突然冒氣泡、翻油花，而村東北那口井井水突然變苦，這三口井這么鬧騰一陣之后，邢臺(tái)發(fā)生了大地震。

      1975年2月4日海城地震之前，先后發(fā)現(xiàn)467口井水位有升降變化，此外出現(xiàn)井水翻花冒泡、變渾、變味、變色、浮油花等總共449起。如岫巖縣哨子河公社油房溝生產(chǎn)隊(duì)的養(yǎng)魚池，在震前4小時(shí)，水從冰面上的通氣孔中突然噴出，水柱高達(dá)7尺余。丹東市郊九連城公社套外三隊(duì)的一口井，在震前井水嚴(yán)重發(fā)渾無法飲用。

       1970年1月云南玉溪大地震前，某公社旱情十分嚴(yán)重，但在大震前六、七天，卻有幾口井的水位突然顯著升高，有的甚至溢出井外；那里有幾條河，在天旱無雨的情況下，突然變渾而且流量增大；在極度震區(qū)，某村的一口甜水井，不僅水位急劇下降，而且水的味道也變咸變苦，相反，有的井水卻突然變甜；有的井水，煮的飯變紅，用來做豆腐、豆?jié){不能板結(jié)。[33]

      那么，是什么原因?qū)е碌叵滤l(fā)生變化的呢？分析認(rèn)為，這與震前地下巖層壓力增大有關(guān)。按照舌巖體脫落說的觀點(diǎn)，在地震孕育過程中，在扭旋的舌巖體作用下，地殼巖石層將發(fā)生水平轉(zhuǎn)動(dòng)。其中，地下含水巖層在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，受到強(qiáng)烈的擠壓或拉伸，內(nèi)部壓力增大，引起地下水脈重新分布，水位隨之發(fā)生升降變化，這就是我們看到的地下水異?，F(xiàn)象。由于地下水與河流之間存在互相補(bǔ)給的關(guān)系，因而震前地下水的變化，也會(huì)引起河水流量的變化。

     地下巖層內(nèi)部壓力增大，主要表現(xiàn)為地應(yīng)力增大。目前，地震工作者們利用埋設(shè)在地下一定深處的測(cè)試元件，來監(jiān)測(cè)地應(yīng)力的變化，已成為預(yù)測(cè)和預(yù)報(bào)地震的重要手段之一。

震前地下巖層壓力增大，除了引起地下水異常變化以外，還會(huì)使巖石釋放出一定量的氡氣，導(dǎo)致地下水中氡氣含量增高。1966年，蘇聯(lián)的塔什干發(fā)生5.6級(jí)地震，該地區(qū)有一口2000米的深井，自1961年起至震前，井水中氡的含量增加了3倍，地震過后又恢復(fù)正常。以后，許多國(guó)家相繼利用井水開展氡氣測(cè)量，用以預(yù)報(bào)地震。[33]

     還有一種震前現(xiàn)象與地下巖層壓力增大有關(guān)，它就是地氣異常。地氣異常指地震前來自地下的霧氣，又稱地氣霧或地霧。這種霧氣具有白、黑、黃等多種顏色，有時(shí)無色，常在震前幾天至幾分鐘內(nèi)出現(xiàn)，常伴隨怪味，有時(shí)伴有聲響或帶有高溫。

      地氣異常與地下水異常的起因是相同的。大地震發(fā)之前，地下水被加熱生成水蒸氣，與地下其他氣體混合在一起。由于地下巖層內(nèi)部壓力不斷增大，迫使這些氣體向外溢出，以地霧的形式彌漫于大地表面，這就是我們看到的地氣異?，F(xiàn)象。而震前地下水異常出現(xiàn)的變色、變味等現(xiàn)象，則是地下氣體滲出后，溶解于水的結(jié)果。