2011, Vol. 54
2. 兰州地球物理国家野外科学观测研究站,兰州 730000;
3. UMR6525-CNRS-OPGC, 5 rue Kessler, 63038 Clermont-Ferrand, France
, DU Xue-Bin1,2
, Jacques Zlotnicki3, FAN Ying-Ying1,2, AN Zhang-Hui1,2, XIE Tao1,2, ZHENG Guo-Lei1,2, TAN Da-Cheng1,2, CHEN Jun-Ying1,2
2. Lanzhou National Observatory of Geophysics, Lanzhou 730000, China;
3. UMR6525-CNRS-OPGC, 5 rue Kessler, 63038 Clermont-Ferrand, France
国际上十分重视电磁方法在地震与火山监测中的应用，报道了许多被认为是前兆异常的地电/地磁场变化，包括自然电场、地磁场、大地电场、地电阻率时域和频域变化等异常电磁现象[1~17].同时，在地面电磁前兆现象的生成原因、传播机理方面做了大量实验和理论研究工作[18~29]，取得了显著进展.随着震例积累和理论、实验研究工作的不断深入，人们认识到地面电/磁异常现象的时空强演化图像很复杂，特别是地震前的短临异常相当复杂.例如，成都地电阻率台距离2008年5月12日四川汶川MS8.0大震震中仅35km, 但未记录到短临异常[30].近年来，国际上实施了以地震预报为目的的空间对地电磁观测，报道了被认为是与地震有关的电离层电磁前兆现象[31~42].同时，空间电磁卫星与地面电磁台网构成了立体电磁地震监测系统，这也将推进电磁方法在预报地震等灾害事件中的应用.
汶川MS8.0大震及强余震发生在青藏高原东缘的NE 向龙门山构造带[43]，在汶川大震前的2008年3月21日新疆于田MS7.3地震发生在青藏高原西缘的昆仑山、阿尔金山和东昆仑山构造带的交汇区[44]，2010年4月14日青海玉树MS7.1地震发生在青藏高原巴颜喀拉地块南边界的甘孜-玉树-风火山断裂带(图 1).在青藏高原北缘、东北缘和东缘分布有大量的中国地震局建设的地面电磁台站.其次，中国地震局兰州地震研究所(CEA-LIS)与法国国家科学研究院克莱蒙费朗地球物理观象台(CNRS-OPGC)合作开展地震电磁观测，在青藏高原东北缘的甘肃天祝地区建立了由3个地面电磁台构成的地电/地磁场观测网(图 1显示了部分台).在3次大震发生前后，法国发射的地震监测实验电磁卫星Demeter运行轨道覆盖青藏高原上空.因此，在3 次大震前后，在青藏高原构成了地面台站和Demeter卫星电离层观测组成的天地一体化的立体电磁观测.在3次大震发生后，文献[45， 46]分别研究了汶川大震前的地震活动、地电场和地磁场变化，文献[13]研究了对应汶川、于田地震的地电场变化，文献[30， 47]分别研究了汶川、玉树大震前的地电阻率变化.本文研究3次大震前后地面电磁扰动观测(20 Hz 以下频段)、地电场(准直流)和Demeter观测的电离层磁场变化，比对研究震前立体电磁观测的前兆异常现象.
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图 1 台站与震中位置分布 Fig. 1 The distribution of station and epicenter |
目前我国已在华北、华东、西北和西南建立了电磁扰动(原称“电磁波")观测台网，观测频段主要为极低频(ELF).本文处理了四川剑阁、泸沽湖、小庙、甘肃景泰、古浪和北京大兴杨堤等6 个台的电磁扰动观测数据.其中剑阁、泸沽湖、小庙台距离汶川大震在500km 范围内，景泰和古浪两个台距离汶川主震约800km, 北京大兴距离汶川大震超过1500km.剑阁台观测仪器为郑州晶微公司研制生产的GS-2000数据采集系统，磁探头埋深3 m 以下.分三个测量通道:一通道频段为0.01~1 Hz, 二通道1~10Hz, 三通道10~20Hz, 每个通道每分钟(1min)产出电场观测数据.大兴台使用北京市地震局研制生产的DEMS-I电磁仪.也分3个通道，通道一频段为0.01~0.1 Hz, 通道二0.1~1 Hz, 通道三1~20Hz.每个通道每分钟产出电场、磁场观测数据.泸沽湖、西昌小庙、景泰、古浪台使用北京震苑迪安防灾技术研究中心研制生产的DCRD-I电磁仪，仪器通频范围0.1~30Hz, 每分钟产出EW、NS方向电场和磁场观测数据.在正常情况下，数据产出周期(吐出率)为每分钟，显然，电磁扰动观测实际上是记录了电场、磁场的脉冲变化.本文中使用分钟值，未处理事件触发的高采样率数据.
2.2 中法国际合作电磁台站汶川大震后的2008 年9 月底和2009 年5 月，中法双方合作梯队改造了天祝松山(SHN)、代乾(TIA)电/磁场台的观测装置，更新了测量仪器和电极，新建了蒋俊阜(JJF)地电场台.地电场观测是沿NS、EW 方向各布3 个测道，极距几十米~375 m, 使用法国产的固体不极化电极和测量仪器，电极埋深2m 以下.电场外线路埋深80cm, 为了保证外线路对地绝缘和不断线，外线路加套了PVC 管保护.地磁场观测X、Y分量，为相对测量.测量仪器频率范围为0~0.5Hz, 磁场测量分辨率0.01nT，电场测量分辨率4.7μV，仪器工作电源为太阳能板充电12V 蓄电池，连续观测.改造后的松山台和新建的蒋俊阜台采样率20Hz, 代乾台采样率0.5Hz, 数据产出周期同采样率.台站改造后截止目前附近及周围发生的最大地震是青海玉树MS7.1地震.本文处理了代乾台在玉树地震前后的电场观测数据.代乾台位于甘肃天祝县西北约70km 的抓西秀龙乡，有人看护、无人值守.地质构造上位于海原大断裂破碎带，观测场地为开阔、平坦的牧区草场地，无灌溉，附近无工厂、大型用电设备等，电磁环境优越.该台以往的地电/地磁场变化很好地对应周围地震，特别是在汶川大震(690km)前夕，记录了显著的地电场功率谱密度PSD 增大的现象[13].
2.3 Demeter电磁卫星Demeter电磁卫星是法国在2004年6月29日发射的地震监测专用实验卫星，准太阳同步圆形轨道，倾角98.23°，运行高度710km(2005 年12 月中旬改为660km).Demeter观测有两种模式:触发模式(burst)采样率2500Hz, 用于地震多发区域观测；巡查模式(survey)采样率为39.0625 Hz, 用于记录纬度低于±65°其他区域的观测.观测数据以半轨存储在星载存储器上，当卫星经过地面控制站时，每天和地面发生两次数据交换[27].本文研究Demeter感应式磁力仪(IMSC)记录的电离层磁场观测数据.
3 磁情分析研究电/磁场变化需特别关注磁情影响，本文考虑Kp指数和Dst指数.$\sum $Kp指数指每天8个Kp指数之和，一般$\sum $Kp>30，则认为当天的地磁活动强烈[11].一般-50nT＜Dst≤ -30nT 时为小磁暴，-100 nT,＜Dst≤ -50 nT 时为中等磁暴，-200nT＜Dst≤ -100nT 时为大磁暴.图 2 是2008年汶川、于田地震和2010 年玉树地震期间的上述两类磁情指数.据图 2a，2008 年2 月29 日、3月27日$\sum $Kp指数超过了30，Dst指数在2008年3月9日和3月28日低于-30nT.据图 2b，2010年4月5、6日$\sum $Kp指数超过了30、5月2日、5月29日$\sum $Kp为30，Dst指数在2010年4月6日低于-50nT，5月2日，5月29日低于-30nT.所以认为在上述这些天发生了磁暴，在处理电/磁场观测数据时删除了这些天的数据.
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图 2 2008年1月至6月地磁Kp、Dst指数（a)和 2010年1月至6月地磁Kp、Dst指数（b) Fig. 2 Geomagnetic Kp-index, Dst-index from January 2008 to June 2008 (a) and geomagnetic Kp-index, Dst-index from January 2010 to June 2010 (b) |
图 2中Kp指数数据来自http://www-app3.gfz-potsdam.de/obs/niemegk/monrep/index.html, Dst指数数据来自http://wdc.kugi.kyoto-u.ac.jp/dst_realtime/.
4 数据处理6个电磁扰动台数据产出周期为1min, 每测道每天产出1440个观测数据.中法国际合作代乾台从2008年10月以来数据采样率为0.5 Hz, 每测道每天产出43200个数据.Demeter卫星在青藏高原这样的纬度区的磁场采样率2500 Hz.对这些高采样密度的观测数据，本文采用频谱分析方法和时间序列电磁脉冲能量统计方法处理.频谱分析使用最大熵谱方法(Maximum Entropy Method, 即MEM 方法).文献[13， 16， 48]应用MEM 方法处理了汶川大震、于田地震周围的地电场和Demeter电离层电场观测数据以及甘肃天祝地区几次中等地震附近中法国际合作台的地电场/磁场数据，研究了电场、磁场PSD 随时间的变化S(f)-t，获得了被认为是与地震有关的明显PSD 信息.为了更能突出S(f)-t的异常信息，本文还使用了PSD 变化率方法.设用某天(地面)/轨(空间)电、磁场观测数据计算的S(f)中某个频点的谱值为s，则多天/轨的谱值构成了时间序列{s}= {s1，s2，s3，…，s } N(N表示处理了N天/轨观测数据).然后，计算序列{s}的平均值珋s，再按式(1)计算{s}变化率:
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(1) |
对每天/轨的S(f)中每个频点的PSD 谱值s做上述处理，得到谱值PSD 变化率随时间的变化$\dot{s}$(f)-t(无量纲).
电磁脉冲能量统计指分别统计一定时间区间β内的电场、磁场脉冲变化的能量.设时间序列{y}=y1，y2，y3{ ，…，y } N(N表示多天/轨观测数据组成的数据序列长度)，计算{y}的一阶差分，构成新序列{F}= F1，F2，F3，…，FN- 1 } (元素Fi= yi-yi-1，i=1，2，3，…，N-1).计算{F}的均方差σn-1，以阈值ε(=2.σn-1.)统计每个β 区间内.Fi.≥ε的Fi，再按Ek= 
(1) 汶川MS8.0地震剑阁台电磁扰动
四川剑阁台距离汶川大震主震震中210km, 距5~6月发生的8次MS5.0~MS6.4余震不到100km, 最近为MS6.0强余震，43km.应用MEM 方法处理了2008年3~5 月剑阁台3 个通道的电场观测数据，每通道每日数据长度1440.图 3a，3b分别是一、二通道电场的PSD 时-频图S(f)-t.图中X轴坐标为日期，Y轴坐标为频率，PSD 值取lg(S(f)).由图 3a可见，一通道在2008年3月21日于田MS7.3地震后的23日出现PSD 明显增大的现象，后至4月8日逐渐减小.此后直到汶川大震前夕5 月9 日约1个月的时段内，PSD 小且变化平静，在5月10日再次增大，主震后再次减小.二通道在于田地震前夕3月19日PSD 显著增大，紧接震后PSD 减小，直到4月29日的40多天内PSD 小且变化平静.约从4月30日开始(汶川大震前12 天)出现了PSD 增大现象，特别是主震前4 天(5 月8 日)PSD 增大现象十分显著.比较而言，通道二PSD 变化比通道一更响应汶川、于田地震，临震异常突出.事实上，从2008年3~9月共200多天的PSD 变化看(图未示)，6月中旬以前普遍出现了PSD 增大的现象，特别是伴随汶川主震后6月中旬强余震期间出现了比主震前更显著的PSD 增大变化.图 3c，3d 分别为一、二通道的PSD 变化率S· (f)-t.由图可见，紧临于田、汶川地震前后出现PSD 显著增大，PSD 变化率S· (f)显著增大，特别是二通道S· (f)增大发生在两次大震前2~4天，幅度$\dot{s}$ (f)>350%.
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图 3 剑阁台电场第一（a)、二（b)通道MEM谱和一（c)、二（d)通道谱变化率时-频色图 Fig. 3 The time-frequency diagrams of geo-electric tield PSD of channels one (a) and two (b), and of the PSD variation rates through channels one (c) and two (d) at station Jiange |
文献[49]提议应联系噪声、随机性、事件相关性等因素讨论电磁异常的可靠性.经落实，在上述S(f)和S· (f)增大的期间未发生中等以上磁暴；剑阁台为无人值守观测，人为噪声影响的可能性小；由图 3b和3d，两次大幅度的S(f)和S· (f)变化时间上十分对应于田、汶川大震.所以，上述PSD 及其变化率增大的现象是可信的.不过，该台第三通道未出现类似一、二通道的显著谱变化.
(2) 玉树MS7.1地震代乾台地电场
2010年4月14日在青海玉树发生了MS7.1地震，中法国际合作代乾台距震中707km.图 4 为代乾台电场E1-W 测道2010 年1 月9 日~5 月1 日MEM方法处理的S(f)-t，图中空白为因磁暴而剔除的数据.由图 4a可见，自2010年3月17日开始约0.1~0.2Hz频率范围的PSD 显著增大，大于图中其他时段的PSD，紧接震后PSD 逐渐减小到接近3月17日之前的值.图 4b为PSD 变化率S· (f)-t.由图可见，在3月17日至玉树大震发生前夕，PSD 变化率明显增大，最大时增大幅度S· (f)>450%，之后这种变化逐步减小.代乾台观测场地环境优越，无电磁环境干扰，且无人值守观测，在出现上述S(f)、S· (f)增大变化前3个月内无类似变化，故上述PSD 显著增大变化不是随机、噪声干扰.其次，在2010年1~5月期间，距离代乾台384km 范围内未发生MS>4.0地震，除玉树地震及强余震外700km 范围内无MS>5.0地震，因此，可以确认上述PSD 增大现象与玉树地震有关.
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图 4 代乾台地电场MEM谱(a)及谱变化率(b)时-频色图 Fig. 4 The time-frequency diagrams of PSD (a) and the PSD variation rate (b) of geo-electric field at Daiqian station |
(3) 汶川MS8.0地震西昌台电磁扰动
西昌小庙电磁扰动台距汶川主震震中约370km, 观测NS、EW 向电场和X、Y分量磁场.该台存在一定的场地干扰，磁场观测数据质量差，电场观测每天定时出现台阶式上升、幅度接近的干扰，不过可用电磁脉冲能量统计方法处理该台电场数据.图 5a，5b分别是2008年3月1日~8月31日共184天该台NS、EW向电场脉冲能量统计结果.图中纵轴表示一天中某小时(即某个统计区间，β=60)，横轴坐标是日期.由图 5a可见，在汶川大震前约33天开始NS向出现明显的电场脉冲能量增大的现象，至震前约10天消失.在汶川大震后还发生了5 月25 日青川MS6.4、7月24日MS6.1、8月1日和5日青川MS6.1等强余震和8月30日会理MS6.1(183km)地震，NS向似乎也对应出现了不同程度的电场脉冲能量增大的现象.类似图 5a，对应上述几次地震EW 向电场也出现了不同程度的脉冲能量增大的现象，不同的是在于田地震前发生了小幅度的电场脉冲能量增大的现象(图 5b).
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图 5 西昌台电场（a, b)和泸沽湖台磁场（c)脉冲能量图 Fig. 5 The pulse energy diagrams of geo-electric field at station Xichang (a, b) and of geo-magnetic field at station Luguhu (c) |
(4) 汶川MS8.0地震泸沽湖台电磁扰动
泸沽湖电磁扰动台距离汶川大震主震震中410km, 观测NS、EW 向地电场和两个磁场分量.在临近汶川大震前后几个月，该台地电场、磁场X分量观测数据质量差，磁场Y分量数据基本可用，但也存在每天定时的台阶式上升、幅度接近的干扰.对Y分量观测数据，应用电磁脉冲能量统计方法处理是可行的.图 5c是2008年3月1日~9月30日磁场Y分量脉冲能量变化.由图可见，从汶川大震前的4月上旬起，磁场脉冲能量显著增大，显示了震前磁场扰动丰富，脉冲频次、幅度显著增大的现象.泸沽湖台距离西昌台不远，约140km.总的来看，泸沽湖台与西昌台电场脉冲能量变化相似，特别是汶川大震前泸沽湖台磁场、西昌台电场脉冲能量增大的时段很吻合.
此外，还处理了汶川大震前夕甘肃景泰、古浪和北京大兴台电磁扰动观测数据，前2 个台在地震前夕电场和/或磁场或多或少地出现了PSD 增大或电磁脉冲能量增大的现象，北京大兴台(1550km)未出现地电/地磁场异常.
综上所述，在汶川、于田和玉树地震前夕，围绕青藏高原东北缘、东缘的部分地面电磁扰动观测和地电场观测记录了异常电磁现象.特别是剑阁电磁扰动观测、中法合作代乾地电场观测出现了显著的极低频PSD 增大的现象，西昌和泸沽湖台电磁扰动观测出现了电磁脉冲能量增大的现象.文献[13]应用MEM 方法处理了汶川大震期间代乾、松山、成都(邻近剑阁台)台地电/磁场观测数据，得到:在临震前，电场极低频成分PSD 显著增大，震后逐步减小.据文献[16]，在1995年永登MS5.8地震前7天，附近的松山台地磁/地电场以及2003 年民乐-山丹MS6.1地震前12天附近的松山、代乾台地电/磁场极低频成分PSD 显著增大.这些研究结果与本文结果类似，反映了在地震短临阶段，极低频地电/磁场成分丰富、电/磁脉冲能量增强.
5.2 Demeter卫星电离层磁场变化Demeter卫星Burst模式观测的磁场数据产出周期2500Hz, 数据量非常大.考虑到尽可能与地面电/磁场观测数据产出周期匹配，按16个数据等时间间隔重组成周期为156.25 Hz的磁场时间序列.Demeter运行轨道的选取范围为N20°~40°，E90°~110°的矩形框，该范围覆盖了2008 年5 月12 日06∶28∶00UTC汶川大震(31.01°N，103.38°E)和2010年4 月13 日23∶49∶38UTC 青海玉树地震(33.1°N，96.7°E)震中，基本覆盖2008年3月20日22∶33∶02UTC于田地震(35.6°N，81.6°E)震中.数据选取间段:对汶川大震，选2008 年1 月1 日~6 月23日共计182 天的213 个半轨(夜间升轨)的磁场观测数据；对玉树地震，选取2010 年1 月1 日~6月27日共计280个半轨(升轨)的磁场数据.
(1) 汶川MS8.0、于田MS7.3地震电离层磁场
图 6(a~c)分别为应用MEM 方法处理的汶川大震上空Demeter观测的电离层磁场X、Y、Z分量PSD 随时间的变化S(f)-t.图中地震按UTC 标注.由图可见，从3 月20 日(于田地震当天)开始出现PSD不连续增大的现象，至5月26日后消失.图 6d~6f是对应图 6a~6c磁场三分量的PSD 变化率S· (f)-t.由图知，在2008年1月1日~3月20日近80天内，PSD 变化平静，但从3月20日(于田地震前约9小时)起至5 月底PSD 增大的现象非常显著.5 月25日发生青川MS6.4 最大余震，震前5 月22 日PSD 再次增大，震后减小.此后，至6月23日(数据截止日期)PSD 变化平静.从PSD 变化率来看，最大相对变化幅度约130%，频率成分主要集中在f>40Hz, 但也有准直流等频率成分的PSD 增大.在2008年4~5 月，全球还发生了4 次MS7.0以上地震，分别为4月9日洛亚尔提群岛MS7.3、4月12日麦夸里岛地区MS7.1、5 月2 日安德烈亚诺夫群岛MS7.0和5月8 日日本本州东海岸近海MS7.1 地震，但这些地震离选取的轨道区域较远.其次，在异常现象发生期间，磁情指数不高.因此，认为上述PSD增大的现象与汶川大震及强余震、于田地震有关.
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图 6 电离层磁场X、Y、Z分量PSD及其变化率时频色图（升轨） 图（a)〜（c)是磁场三分量PSD;图（d)〜（f)是PSD变化率. Fig. 6 The PSD time-frequency diagrams of X, Y and Z components of the ionospheric magnetic field, and of the PSD variation rate (lift orbits) (a)〜（c) are PSD； (d)〜（f）are PSD variation rate. |
图 7是2008年1月1日~6月23 日Demeter卫星经过汶川上空2000km范围内所有升轨磁场Y、Z分量脉冲能量统计结果.图中横坐标为日期，纵坐标为数据分段排序(β=256).由图可见，自2月27日起，Y、Z分量的磁场脉冲能量增大，特别是3月19日(即于田MS7.3地震前1天)这种增大现象开始密集、显著增大，5月26日(紧接MS6.4强余震后)后逐渐减小，显示了磁场脉冲能量增大与于田、汶川大震及强余震有关.
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图 7 电离层磁场Y分量（a)、Z分量（b)脉冲能量统计图 Fig. 7 The time-frequency diagrams of the pulse energy of Ycomponent (a) and Z component (b) of the ionospheric magnetic field |
需指出，自于田地震前夕至汶川大震后MS6.4强余震(5 月25 日)期间，电离层磁场极低频成分PSD增大、磁场脉冲能量增大与地面电场PSD增大、电场/磁场脉冲能量增大的时段较吻合.例如:①对于田、汶川地震，电离层磁场Y、Z分量PSD 增大变化(图 6b和6e)时间上对应地面电场PSD 增大变化(图 3b和3d).②4月12日~汶川地震发生，电离层磁场脉冲能量增大变化(图 7)对应电磁扰动电场/磁场脉冲能量增大变化(图 5).
(2) 玉树MS7.1地震电离层磁场
2010年4月13日23∶49∶38UTC在青海玉树发生MS7.1地震，图 8a~8c自上而下分别为Demeter观测的电离层磁场X、Y、Z分量MEM 方法处理的PSD 时-频色图S(f)-t.由图可见，大约在3 月27日前后两个时段内空间磁场PSD 差异大，在3月27日前近90天内，电离层磁场未出现明显的PSD 增大变化，但此后约频率f>40 Hz成分出现了PSD增大现象.图 8d~8f是三个分量PSD 变化率S· (f)-t，更明显地展示了两个时段内PSD 截然不同的变化(类似图 6).在后一时段内，PSD 增大在时间上对应玉树地震及强余震:从3 月27 日开始(玉树地震主震前18天)，磁场多频率成分出现了PSD 增大的现象，只是约f>40 Hz成分的PSD 增大更集中，4月13日发生玉树MS7.1地震及当天的MS6.1强余震；5月26日再次出现PSD 增大现象，5月29日、6月3日分别发生了玉树MS5.7和MS5.3强余震.PSD增大变化很显著，最大相对变化幅度约120%.总的来看，在3月底~4月，电离层磁场PSD增大在时间上大致对应地面代乾台地电场PSD增大(图 4)的现象.
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图 8 电离层磁场X、Y、Z分量PSD及其变化率时频色图（升轨） (a)〜（c)是磁场三分量PSD，色标值是lg(S(f)); (d)〜(f)是PSD变化率，色标值是相对变化（％). Fig. 8 The PSD time-frequency diagrams of X, Y and Z components of the ionospheric magnetic field, and of the PSD variation rate (litt orbit) (a)〜（c) are PSD and color values are lg(S(f)) ； (d)〜（f) are PSD variation rate and color values are relative changes (%). |
本文研究了2008 年汶川MS8.0地震、于田MS7.3地震以及2010年玉树MS7.1地震发生期间地面电磁扰动观测的电场/磁场变化、地电场变化和Demeter(夜间升轨)电离层磁场变化，主要得到两个方面的认识:一是，在四川汶川地震、新疆于田地震和青海玉树地震以及它们的强余震前夕，震中附近及周围的部分电磁扰动、地电场台记录到了电/磁场极低频成分PSD 增大、电/磁脉冲能量增大的电磁现象.虽然有的电磁扰动观测存在干扰，但整体来看，部分地面电/磁场观测台不同程度地显示了上述电磁现象，且有的台站电磁异常现象十分突出.二是，在地面出现地电/磁场极低频成分PSD 增大、电磁脉冲能量增大的时段内，Demeter卫星电离层磁场观测也出现了磁场极低频PSD 增大和磁场脉冲能量增大的异常现象，是较明显的地面、空间对应的电磁现象，很典型.不过，限于地面电磁观测数据的产出周期(吐出率)和对空间磁场数据处理过程，本文仅获得了与上述几次大震级地震对应的地面和电离层观测的极低频电磁现象.
文献[18~26， 29]研究了伴随岩石破裂的电磁辐射机理，其中文献[21]根据零磁空间岩石破裂实验认为，约DC~20Hz频段的磁场和自电位的变化与岩石破裂过程有关，描述了在岩石破裂的不同阶段，磁场和自电位变化的时间进程和空间分布.文献[13]联系地震前近震中区视电阻率各向异性变化讨论了极低频地电场变化的产生原因，认为:在加载环境下，在地下介质内部微裂隙非线性发展、定向排列的过程中，同步发生的“机-电转换"作用以及水运移等因素激发了极低频强电磁辐射现象.上述研究对解释、理解震前地面电/磁现象的产生原因很有意义，支持了本文得到的对应地震的地面电磁现象.
国际上关于电离层电磁现象的机理做了大量的有益研究[34， 50~56].其中，文献[51]对低频电磁辐射从震源处向上传播进行了计算，结果表明:地震引起的宽频段电磁辐射在从震源向地表传播的过程中，其高频部分几乎吸收殆尽，能够到达地表的低频电磁辐射只有频率10~20Hz以下频段能穿透大气层并被卫星观测到.事实上，本文中几次大震期间的电离层磁场极低频成分PSD 增大的现象其频段范围宽，且约f>40Hz的频率成分PSD 增大现象更为明显.文献[48]研究了汶川MS8.0(2008)、智利MS8.8(2010)以及苏门答腊MS8.5(2005)、新疆于田MS7.3(2008)等大震Demeter观测的电离层电场变化，得到主要是准直流~几赫兹频率成分PSD增大现象显著.因此，地震电离层电/磁现象的成因是复杂的问题，有待深入探索.
7 结论(1) 在四川汶川MS8.0、新疆于田MS7.3 和青海玉树MS7.1地震以及它们的强余震前夕，震中附近及周围的部分地面电磁扰动、地电场观测出现了电/磁场极低频成分PSD 增大、电磁脉冲能量增大的电磁现象.
(2) 在上述3 次大震及它们的强余震前夕，Demeter卫星电离层磁场观测也出现了磁场极低频PSD 增大和磁场脉冲能量增大的异常现象.
(3) 在地面观测出现极低频电/磁现象的时段内，电离层磁场出现了极低频磁异常现象，是较明显的地面、空间对应的地震立体电磁现象.
(4) 对应地震的电离层电磁现象频带宽，其成因复杂.特别是电离层磁场变化优势集中在约频率f>40Hz的频段，与目前对极低频电磁辐射从震源向上传播的计算结果不很吻合，有待深入探索.
致谢感谢Demeter网站(http://demeter.cnrs-orleans.fr/)提供的电离层磁场数据，并感谢法国奥尔良大学空间环境实验室M.Parrot教授.
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