震源物理是一门研究地震孕育、发生的物理过程和相关物理现象的学科。在地震学中，“震源”指的是地震在地下发源的地方。而在震源物理中，震源不仅包括地震的实际起始点，还包括与其相关的空间区域。所有地震前兆均源于震源区及周围岩石物理状态的变化，因此，深入了解地震形成的物理过程对于地震预测至关重要。

自20世纪60年代以来，震源物理的研究受到了显著的影响。一方面，一系列重大地震发生在人口密集和工业集中的地区，造成了严重的人身伤害和财产损失。另一方面，国际地幔计划的完成、板块大地构造学说的提出以及测震技术的进步，共同促进了震源物理研究的发展。震源物理的研究可分为三个主要领域：震源的运动学研究、动力学研究和物理学研究，即地震模式的研究。1923年，中野广首次发现了地面初动的象限分布。1938年，P. Byerly提出了震源断层面解法。此后，震源的运动学研究取得了快速发展。苏联学者提出了震源位错理论，这一理论后来得到了广泛的应用和发展。该理论认为，可以通过分析震源断裂面上各点位错随时间的变化，计算出地震期间地球介质的运动情况，进而解释观测到的地震记录。反之，也可以利用远场或近场的地震记录来了解地震时震源处的运动情况。然而，震源运动学研究通常使用少量参数来描述断层的运动，有时会导致一些不符合物理规律的结论。例如，如果假设位错在断层面上均匀分布，则在断层边缘可能会产生无穷大的应力，这是不合理的。为了更好地理解震源处发生的物理过程，有必要采用固体断裂力学方法研究岩石破坏的起源、发展和结束问题。这就是震源动力学研究的任务。通过动力学研究，可以确定可能的断裂运动，使其既与观测数据相一致，又能在断层面上提供合理的应力分布。尽管在这方面的工作才刚刚起步，但它已经引起了地震学家的关注。震源的运动学研究和动力学研究是从力学角度探讨震源，因此也被称为震源力学或断层力学。这两种研究主要关注地震发生时的情况，而对于地震发生前的过程则讨论较少。震源物理学则以此为中心课题展开研究。

60年代中期，震源物理学的一些理论研究在地震学和断裂力学基础上有所发展。由于需要深入理解地震孕育过程的物理机制，地震学家加强了岩石破裂的实验研究，重点关注岩石中微裂纹和宏观裂纹的形成过程，以及伴随其发展的岩石物理特性变化。同时，他们还进行了震前多种地球物理场（如重力、电磁等）的野外观测。总体目标是通过理论、实验和观测研究，探索地震发生的物理过程。当前，震源物理学的研究主要通过构建地震模式进行。具体而言，从特定的理论出发，提出一种地震发生的模型。在此基础上，推导可能出现的不同前兆及其相互关系。随后，通过对实际数据的验证来完善该模型。下面是两个具有代表性的地震模式：苏联的断层失稳模式和美国的膨胀-扩散模式。① 断层失稳模式天然岩石中含有尺寸较小的微裂纹，它们均匀分布在岩石内部（图1中阶段I）。随着构造应力的增加，原有的微裂纹会扩张，新的微裂纹也会出现，裂纹间的相互作用会使岩石断裂过程加速，导致岩石平均变形速率加快（图1中阶段II）。当微裂纹密度达到一定临界值时，就会发生裂纹的合并与不稳定扩展，断裂集中在一条或多条断裂带上，直到宏观大断裂最终形成，也就是地震的发生。在此之前，除了少数断裂带外，其他区域的应力会降低，因此整个岩石平均变形速率在接近地震前会下降（图1中阶段III）。图2展示了该模式预测的各种前兆物理量在地震过程中的变化。② 膨胀-扩散模式对于地壳中常见的结晶岩石，如花岗岩、辉绿岩、石英岩等，当其所受差应力达到强度的一半时，岩石体积会出现非弹性增长，即岩石的体积膨胀现象。膨胀是由岩石内部微裂纹的扩张和不断增加引起的。随着差应力的增加，膨胀也随之增加。在干燥岩石中，由于岩石的膨胀，岩石的各种物理性质会随着差应力的增加而发生变化。另一方面，在地壳的许多地方，存在孔隙流体。震源区岩石的膨胀意味着孔隙空间的扩大，孔隙压力随之减少，作用在岩石上的有效强度增加，因此此时不会发生地震。但是，当震源区外部的流体流入震源区后，孔隙压力增加，岩石的有效强度降低，于是地震就发生了。根据膨胀-扩散模式，地震之前的各类前兆现象在地震过程中的预期变化如图3所示。比较图2和图3，这两种模式在地表所产生的前兆现象并不相同，即它们所导致的各种前兆的综合图像有所不同。这两个模式曾经因其取得的部分成功而受到地震学家的高度关注，但后来的观察显示，这些成功的程度被夸大了。迄今为止，尚未得出正确的地震（前兆）模式，也没有将震源的运动学、动力学和物理学研究整合在一起的理论体系。这些都是当代震源物理亟待解决的问题。