岩土地質凍土深井溫度監測係統/深井溫度監控係統

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地震預警監測：不同深度的地溫監測

     為(wei) 區別地表熱異常來自大氣還是地下，應該在地震監測站建立不同深度的地溫測點，通過對比判定其來源：等距離分點的不同深度溫差由上而下遞減表明熱源在大氣；等距離分點的不同深度溫差由上而下遞增表明熱源在地下。堅持常年觀測，要獲取長期地溫與(yu) 地震的對比數據，發現地震發生與(yu) 低溫變化的對應規律。

     摘要：本文通過對地震產(chan) 生的機理進行分析，指出地球內(nei) 部的膨脹是產(chan) 生地震的直接原因，地震前地下溫度的升高是預報地震的可靠信息，並給出監測地下溫度的簡單實用方法，利用該方法可以做到象預報天氣一樣預報地震。

      對於(yu) 地震尤其是破壞性大的強烈地震的準確預報，一直是人們(men) 渴望的，而時刻監測地下的溫度變化，應能實現人們(men) 的這一願望。不論是衛星熱紅外遙感探測的結果，還是穴居地下的動物的異常表現，都能表明地震前地下溫度會(hui) 升高。

     大地震的發生，實際上是地殼的局部破裂產(chan) 生的。而地殼的局部破裂的孕育過程即是造成地下溫度升高的原因。

具體(ti) 分析如下：

1、建立地球的壓力容器模型

     我們(men) 知道地球是由地殼、地幔和地核三部分組成。地球的直徑是12756千米，地核在地球的心部，它的直徑是6946千米，地殼的平均厚度隻有35千米，在地殼和地核之間是高溫高壓的地幔物質。從(cong) 整體(ti) 上看，地球就像是一個(ge) 大壓力容器，地殼就是這個(ge) 壓力容器的器壁，而高溫高壓的地幔物質就是盛裝在這個(ge) 壓力容器內(nei) 的液體(ti) 介質。地殼的厚度不到地球直徑的千分之三，可想而知我們(men) 地球這個(ge) 壓力容器的壁厚是多麽(me) 的薄，如果將地球按比例縮小到直徑為(wei) 一米的球體(ti) ，那麽(me) 地殼的厚度隻有2.7毫米，這是個(ge) 典型的薄壁壓力容器。

2、地殼破裂的孕育過程及地下溫度升高分析

     我們(men) 知道一個(ge) 裝滿氣體(ti) 的壓力容器，如果裏麵的氣體(ti) 的壓力超過壓力容器所能承受的壓力時，壓力容器就會(hui) 發生爆炸;而一個(ge) 裝滿液體(ti) 的壓力容器，如果裏麵的液體(ti) 的壓力超過壓力容器所能承受的壓力時，它不會(hui) 象氣體(ti) 那樣發生爆炸，而是在壓力容器的某個(ge) 局部地方發生爆裂，這樣的爆裂雖然沒有氣體(ti) 爆炸那樣劇烈，但也會(hui) 產(chan) 生很大的振動。在地殼下的地幔物質，由於(yu) 某種原因使其溫度升高，體(ti) 積膨脹，相應的壓力就會(hui) 升高，這膨脹產(chan) 生的多餘(yu) 體(ti) 積要找一個(ge) 地方消化，在壓力的作用下，在地殼的內(nei) 側(ce) 某個(ge) 薄弱的地方就會(hui) 被撕開一個(ge) 裂紋，高溫高壓的地幔物質迅速擠入裂紋，並使裂紋不斷向上和長度方向擴展。地殼是由岩石構成的，岩石是一種脆性材料，沒有延展性，當裂紋向上擴展到地殼厚度的三分之二處左右時，剩下的三分之一厚度的岩石抵擋不住下麵地幔物質的高壓作用，突然發生爆裂，地震就此產(chan) 生，這就是為(wei) 什麽(me) 通常大地震的震源深度都在十千米左右的原因。

     地殼破裂的孕育過程是比較慢的過程，通常需要十幾天甚至一兩(liang) 個(ge) 月，在這段時間裏，地殼內(nei) 的裂紋不斷向上擴展，高溫高壓的地幔物質順著裂紋不斷向上擠壓，地幔的高溫有足夠的時間將熱量通過岩石向地麵上傳(chuan) 遞，使這一地區的地下和地表的溫度比平時要高，這是地震前給我們(men) 發出的可靠信息，也是我們(men) 容易撲捉的信息。

3、地震前地下溫度升高的證據

    衛星熱紅外遙感探測和穴居地下的動物的異常表現都是地震前地下溫度升高的證據。

3.1 通過衛星熱紅外遙感技術對地震發生地區的探測，證實了大地震發生前遙感熱紅外異常，地表溫度有升高現象。在《地球物理學進展》雜誌第23卷(2008年第四期，頁碼1273～1281)上，有一篇《遙感技術在地震研究中的應用》文章，文中詳細介紹了地震前後，衛星熱紅外遙感的情況。

以下引用該文的部分內(nei) 容：

    “80年代，前蘇聯A.A.Tronin等利用10000景NOAA圖像，對中亞(ya) 地區的地震活躍地區進行衛星熱紅外遙感圖像進行分析，發現該地區的地震活動性與(yu) 遙感紅外異常、斷裂構造的活動有關(guan) 。異常溫度可達幾度的量級，異常的形態為(wei) 線性條帶。他同時還指出，遙感紅外異常與(yu) 地下水、溫室效應等環境因素也存在一些。

     隨後，Tronin等在10多年內(nei) 展開了更深入的研究，對中國、日本和堪察加半島的熱紅外遙感研究結果表明：(1)異常通常在地震前6～24天出現，並持續到震後一個(ge) 星期;(2)異常對M>4.7級地震敏感;(3)異常範圍超過100km長和10km寬;(4)異常溫度達到3～6℃;(5)溫度異常與(yu) 斷層分布有關(guan) ;(6)地震井水增溫異常與(yu) 地表溫度異常看起來是相似的。”

    地震來臨(lin) 前地下往往會(hui) 出現大麵積的增溫異常現象，用衛星遙感熱紅外技術試圖能夠觀測到這種地球地表溫度變化的範圍和幅度，將日常值與(yu) 地震來臨(lin) 前的異常值進行比對分析，從(cong) 而實現對地震的預測預報。2004年，四川省地震局首先使用美國的兩(liang) 顆衛星嚐試通過“遙感熱紅外技術”預測地震。“如今，越來越多的研究學者正在深入研究地表及地層不同深度溫度的變化與(yu) 地震的關(guan) 係。

3.2 地震前穴居地下的動物的異常表現可證實地下溫度增高，而溫度增高的熱量是來自地球的內(nei) 部，典型的動物異常現象是，在寒冷的冬天，冬眠蛇出洞在雪地裏凍僵、凍死。有雪的地麵其溫度應低於(yu) 0℃，而蛇的洞穴離地麵不會(hui) 很深，洞穴內(nei) 的溫度也不會(hui) 很高，一般在10℃以下，在這樣低的溫度下，冬眠的蛇處在僵硬的狀態，是不可能爬出洞外到雪地上的。促使蛇從(cong) 洞穴裏爬出來的原因隻有一個(ge) ，那就是洞穴內(nei) 的溫度升高，而使洞穴溫度增高的熱量隻能來自地下深處。由此可見，地震前地下溫度增高是毫無疑問的。

4、監測地下溫度的裝置和監測方法

     溫度監測裝置的設計很簡單，包含：一條多點測溫線和一台溫度采集器，二者用導線連起來即可，溫度采集器采用無線傳(chuan) 輸方式，便於(yu) 集中監控。監測方法是：將多點測溫線埋入地下100-500米深處，用導線連接到地麵上的溫度采集器上即可。其所以將探頭埋入地下100-500米深，是因為(wei) 這裏不會(hui) 受地麵的氣溫變化的影響，常年溫度基本不變，同時可以監測到不同深度地層的溫度變化情況，溫度采集器可設置在地下100-500米處的年平均溫度高3℃左右發出警報。溫度監測裝置的布置密度：在人口居住多的地方可每平方公裏布置一條測溫線，在人口居住少的地方可每兩(liang) 平方公裏或每三平方公裏布置一條測溫線。

5、監測地下溫度變化預報地震的準確性分析

     我們(men) 知道地震預報有三個(ge) 要素：時間、空間和強度。(1)時間的確定：根據衛星熱紅外遙感分析的結果，異常通常在地震前6～24天出現，可能地下溫度探頭比這要早兩(liang) 天就能發出地下溫度增高的警報，不過預報地震在20天範圍內(nei) 發生，在時間上應是比較精確的，隨著人們(men) 的經驗的提高，這個(ge) 範圍應可縮短。(2)空間的確定：我們(men) 安裝溫度監測裝置的密度可根據人口居住的疏密程度來確定。根據衛星熱紅外遙感分析的結果，異常範圍超過100km長和10km寬，在這1000平方公裏的範圍內(nei) ，安裝溫度監測裝置密的地方有1000多個(ge) ，稀的地方也有330多個(ge) ，*可以圈定將要發生地震的範圍，而且還可以根據這些溫度監測裝置所監測的溫度的高低不同，可以圈定地殼將要破裂的地方，即地震的震源所在地。(3)強度的確定：地震強度的大小與(yu) 地下溫度升高的程度有關(guan) ，地下溫度升的越高，表明地幔物質上升的離地麵越近，其震源越潛，地震強度越大。在監測地下溫度升高時，可采用階梯式預報，如地下溫度每升高3℃，對應的地震強度提高0.5級，即在發現地下溫度比平時高3℃時，就可按低4.7級發出預報，當溫度又升高了3℃，地震等級相應加高0.5級，即按5.2級發出預報。如果在此期間地震發生，並低於(yu) 5.2級，不能放棄對地下溫度的監測，如果溫度繼續升高，按上述方法發出高級別預報;如果地下溫度不再升高並有下降趨勢，表明不會(hui) 再有高級別地震發生，可解除地震警報。

     利用監測地下溫度的方法預報地震，簡單、易操作，不論是時間、空間和強度都能達到較精確的預報。而該裝置結構簡單，造價(jia) 低廉，如果在全國九百六十萬(wan) 平方公裏全布置，形成監測網，總造價(jia) 不超過一百億(yi) 元人民幣，這比一次大地震所帶來的損失要低的多。更主要的意義(yi) 是他打破了地震不可預測的論斷，能夠挽救很多人的生命。希望國家有關(guan) 部門盡快進行論證，並組織實施。

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