地震前兆是指地震前出现的与该地震孕育和发生相关联的现象。

地震是地壳运动中岩石应力应变不断积累、增加,当其超过岩石破裂强度时所发生的岩体突然破裂。所以,地震的孕育总是伴随有一个应力应变长时期积累的过程,当这个过程中应力强度增长到接近岩石破裂强度时,岩石中出现小的破裂,且其数量和长度随应力的增长而增大,并因此而导致岩石体积变形,于是在地表就能观测到地壳形变。例如:1966年邢台地震前,震区内某水准点的高程变化有明显的震前异常,从1964年底开始,一反其历年来长趋势下降的常态,而以每年100毫米的速度急剧上升,至震前又转为迅速下降后即发震。此外,由理论模型计算和实测震例表明,一次大地震前后重力非潮汐变化的累积量可达几十微伽。这是因为在地震孕育和发生过种中,压力、温度的变化会导致物质密度发生变化;板块运动、地壳裂陷、岩浆流动等都表明直接发生了物质位移。

实验结果表明,岩石在压力作用下临近破裂时,电阻率将迅速下降,且幅度很大。如辉绿岩,在1×108pa压力下,电阻率可由1.3×10-7 Ω/cm,下降为1.0×10-7Ω/cm,当岩压力达到3×108pa到3.8×108pa时,电阻率将下降80%,异常变化很大。许多大地震前也的确观测到了电阻率明显下降的现象。

由于岩石具有热剩磁和具有压磁效应,这就肯定了震磁关系的存在。通过一些计算,发现震源区岩石由于压磁效应所产生的磁性,对当地磁场的影响最大可达5×10-9T左右。

震前引起地下水变化的原因有三种可能:(1)地震前随着应力的不断加强,可使深部承压含水层的隔水顶板受到破坏,使承压水沿裂缝上溢,成为浅部含水层的补给来源而引起地下水位的变化;(2)大面积的应力集中和积累,使含水层受到压力,即使含水层不破裂也能使水位发生一定幅度的变化;(3)在某些情况下,震前可能发生地面的升降,引起地下水位不平衡,使高处水向低处运动,造成地下水位的变化。

对水的化学成份如水氡而言,氡的原子序数为86,化学符号为Rn,它有三种同位素,在地下水中主要是Rn222。氡是由放射性元素铀、镭蜕变后形成的惰性气体。孕震过程中岩石受压引起岩石密度变大,孔隙率和含水量变小,引起氡浓度的增大。如果地壳发生变化,地下水流速和流量发生变化,都会引起氡浓度的变化。当岩石产生微破裂时,射气系数K大大增大而引起氡浓度的显著增大。所以,水氡变化与地震孕育过程有着同源的关系。

几十年地震预报的探索实践表明,在地震孕育过程中可以观测到地球物理学、地质学、大地测量学、地球化学乃至生物学、气象学等多学科领域中,各种正常变化背景下的异常现象。基于这样板的认识,我们说地震发生是有前兆的。