作者：段跃初黄湘红

在自然界众多神秘现象中，地震前可能出现的怪声一直吸引着人们的关注。这些怪声仿佛是地球在地震前发出的预警信号，然而长久以来，它的产生原理和背后隐藏的科学奥秘，却困扰着科学家们。今天，就让我们一同揭开地震前怪声——地声的神秘面纱。

地声，是一种来自地下的声音，通常在地震发生前出现 ，被视作一种地震宏观前兆现象。虽然并非每次地震前都会出现地声，但一旦出现，就可能预示着地震即将来临。许多经历过地震的人都对这种怪声有着深刻印象。比如在1976年唐山7.8级地震前，震区群众听到的地声有的如列车从地下奔驰而来，有的似狂风啸过，还伴随着飞沙走石、夹风带雨的混杂声，有的则像采石放连珠炮般声响，在头顶上空炸开，或如巨石从高处滚落。这种种奇怪的声响，与平日城市噪声截然不同。

从时间上看，地声一般出现在临震前或震时，也有出现在震前数小时甚至更早的情况，但临震前几分钟内出现者居多。古人就已经注意到了地声这一现象，并将其作为判断地震的经验依据。例如，1830年6月12日河北磁县发生7.5级大震，震前人们听到地声如“雷吼”，若“千军涌溃，万马奔腾”，于是“争先恐后，扶老携幼，走避空旷之区”，紧接着就发生了“屋宇倾颓，砖瓦雨下”的地震灾害 。1855年12月11日辽宁金县发生5 - 6级地震，当地人民“未震之时，先闻声如雷”，于是“早已预防”，从住房里躲避出来，大大减轻了伤亡和损失。

地声的声音可谓多种多样，有的像炮响雷鸣、狂风怒吼，有的如重车行驶、大风鼓荡，也有的似采石放炮、巨石滚落，还有的像撕布声、大树折断声、铅球在地板上滚动声、击鼓声等。同一次地震，各地听到的地声情况也不尽相同 。

从频率和传播特性来看，声音传播与频率和振幅密切相关。频率高的声音，如同短跑运动员，充满活力、速度很快，但在传播过程中需要消耗大量能量，就像短跑运动员耐力不足，跑不了多远就累得不行了。当这些频率高的声音向地表传播时，一路消耗能量，等到了我们身边，已经大幅减弱，甚至消失得无影无踪。而那些振幅大、频率不高的声音，则像是一位沉稳的长跑运动员，耐力十足，能够在传播过程中保持相对稳定的能量，所以它们可以传播得更远，最终清晰地传到我们的耳朵里。我们听到的低沉地声，正是这种振幅大、频率不高的声音。

此外，根据地声的特点，还能大致判断地震的大小和震中的方向。一般来说，如果声音越大，声调越沉闷，那么地震也越大；反之，地震就较小。当听到地声时，大地震可能很快就要发生了。并且，根据从听到地声到感觉地震间隔时间的长短，可以粗略估计震中的远近：间隔时间越短，震中越近。

岩石破裂与摩擦：在地震孕育过程中，地壳岩石承受着巨大应力。当应力超过岩石强度时，岩石就会发生破裂、错动。这些过程会产生弹性波，其中部分低频弹性波能被人感知，从而形成地声。实验表明，花岗岩受压破裂时会产生100Hz - 10kHz的声发射信号。就像我们手握一根柴棒两端要将它折断时，棒会受力而弯曲，同时还会发出咯咯声，这个声音不仅来源于即将断裂的部位，还来自整个棒内的随机部位，声音出自棒的结构薄弱处的微破裂，同时还可感到微弱振动。随着力的增加，声音出现得愈发频繁而且愈发强烈，最后微破裂快速集中到要断的部位，棒终于断裂，这一过程就类似于地震时“先听到声，后地动”的情景。

地下流体活动：地壳应力变化会使地下的水、天然气等流体异常流动。流体在岩石孔隙裂缝中流动时，会与周围岩石相互作用产生声音。例如，地下水在高压下通过狭窄通道可能发出哨声或嗡嗡声。想象一下，地下的岩石层就像一个巨大而复杂的管道系统，当地下流体在这些管道中流动时，一旦遇到狭窄处或者岩石结构的变化，就会产生各种声响，这些声响汇聚起来，有可能形成我们听到的地声。

电磁效应：地震前地壳岩石和矿物质的物理化学变化会导致电磁异常。这些电磁异常与大气电离层相互作用产生等离子体震荡，进而发出声音。虽然电磁效应产生地声的具体机制还不完全明确，但科学家们推测，这种电磁与声音之间的联系可能与地球内部的电场、磁场以及电荷分布的变化有关，当地震即将发生时，这些因素的改变引发了一系列物理过程，最终产生了可被人类听到的声音。

气体排放：地震前地下岩石的破裂和变形，可能使地层中的气体如二氧化碳、甲烷等沿着裂缝和孔隙释放到地表。气体在排放过程中与周围介质相互作用，可能产生声音。比如，当大量气体从地下快速涌出时，会扰动周围的空气和岩石，就像我们打开一瓶摇晃过的碳酸饮料，气体迅速喷出时会发出“嘶嘶”声，只不过地下气体排放产生的声音更为复杂多样，并且在传播过程中会受到地质条件的影响。

地声作为一种地震前兆现象，对其进行研究具有重要意义。一方面，地声有可能成为临震预报的重要依据。如果我们能够准确识别和分析地声信号，就可以在地震发生前及时发出警报，让人们有时间采取避险措施，从而减少人员伤亡和财产损失。例如，1975年辽宁海城地震前，有监测员通过地声预警成功疏散人群，避免了大量伤亡。

另一方面，对其研究有助于我们更深入地了解地震孕育和发生的机制。通过研究地声产生的原因和传播特性，可以获取关于地壳内部结构、岩石力学性质以及应力变化等方面的信息，为地震科学的发展提供重要的数据支持。

然而，地声研究也面临着诸多挑战。首先，并非所有地震都会出现可识别的地声，例如2023年土耳其双震中仅首次强震前记录到明显次声信号 。这使得地声作为地震预测指标的普适性受到限制，我们难以确定在何种情况下地声会出现，以及出现的地声与地震的具体关联。其次，地声的产生机制复杂，涉及到地球物理学、岩石力学、电磁学等多个领域的知识，目前我们对这些机制的理解还不够深入和全面，这也给地声的研究和应用带来了困难。此外，地声信号容易受到环境噪声等因素的干扰，如何准确地捕捉和识别地声信号，也是科学家们需要解决的问题之一。

虽然地震前的怪声——地声充满了神秘色彩，但随着科学技术的不断发展和研究的深入，我们相信未来能够更好地揭开它的奥秘，利用地声为人类的防灾减灾事业做出更大的贡献。

来源: 科普文迅