地震诱导电磁现象是国内外地学领域十分关注的前沿问题,众多资料表明:地震发生时会激发出地震波,在地震波经过的地方还会诱导出电磁波信号,也被称为震电耦合现象。震电耦合实质是机械能和电磁能之间的耦合,这种现象备受关注,其内在机理和触发机制还尚不明确,双电层动电效应是目前最有可能解释震电耦合的机制之一。本文将以双电层动电效应为基础,研究含水平地表、含起伏地表和含内部不规则界面地层中震电波场的激发、传播特性,以及地下流体渗流诱导的震前电磁异常响应。前人对地震波和电磁场耦合波场的认识主要是基于规则模型获得的。为研究含起伏地表和地下界面的地层中震电波场激发、传播特性,本文采用有限元软件COMSOL Multiphysics模拟点震源激发的电磁场。分别给出频率域二维SHTE和PSVTM模式震电耦合方程组,然后利用COMSOL软件建立计算模型,并求解出点力源激发震电波场的频率域响应,最后利用FFT变换得到地震波场和电磁场的时间域波形。模拟结果表明,震电波场中存在三种类型的电磁信号,第一种是震源直接激发的电磁波;第二种是地震波在分界面(包括自由表面、地下不同介质分界面)处激发的电磁波;第三种是伴随地震波的同震信号,前两种电磁波比地震波更早到达远处观测台站,对地震预警有重要意义。此外,研究还发现:当地震波传播至地表并沿着地表传播时,在地表附近空气层中同样记录到了伴随地震波传播的电磁扰动信号,该信号与相同水平源距条件下,地下观测点接收到的电磁信号相同,这与前人的一些观测结果相符。本文研究结果为今后地震电磁信号的解释提供了理论证据。地震前电磁异常信号常被作为一种可能的前兆信号而备受重视,地下岩石孔隙中的流体在地震的孕育和发生过程中起着重要作用。本文采用同样的有限元软件开展数值模拟工作,首先建立2D有限元模型,采用的方程是流体扩散方程与Maxwell方程组的耦合,然后采用瞬态求解器进行求解,最后得到流体渗流过程中诱导的电磁信号。结果表明,流体渗流在不同压强区域边界处可以激发出电磁波信号,该信号的特点是:接收点观测到的电磁信号在很短时间内达到峰值,然后随着渗流过程信号逐渐减弱,最后衰减为0,且在电场和磁场中均有响应。