地震研究地層溫度變化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)/地震預(yù)警溫度檢測(cè)系統(tǒng)

地震預(yù)警監(jiān)測(cè)：不同深度的地溫監(jiān)測(cè)

     為區(qū)別地表熱異常來自大氣還是地下，應(yīng)該在地震監(jiān)測(cè)站建立不同深度的地溫測(cè)點(diǎn)，通過對(duì)比判定其來源：等距離分點(diǎn)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(diǎn)的不同深度溫差由上而下遞增表明熱源在地下。堅(jiān)持常年觀測(cè)，要獲取長(zhǎng)期地溫與地震的對(duì)比數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)地震發(fā)生與低溫變化的對(duì)應(yīng)規(guī)律。

     摘要：本文通過對(duì)地震產(chǎn)生的機(jī)理進(jìn)行分析，指出地球內(nèi)部的膨脹是產(chǎn)生地震的直接原因，地震前地下溫度的升高是預(yù)報(bào)地震的可靠信息，并給出監(jiān)測(cè)地下溫度的簡(jiǎn)單實(shí)用方法，利用該方法可以做到象預(yù)報(bào)天氣一樣預(yù)報(bào)地震。

      對(duì)于地震尤其是破壞性大的強(qiáng)烈地震的準(zhǔn)確預(yù)報(bào)，一直是人們渴望的，而時(shí)刻監(jiān)測(cè)地下的溫度變化，應(yīng)能實(shí)現(xiàn)人們的這一愿望。不論是衛(wèi)星熱紅外遙感探測(cè)的結(jié)果，還是穴居地下的動(dòng)物的異常表現(xiàn)，都能表明地震前地下溫度會(huì)升高。

     地震的發(fā)生，實(shí)際上是地殼的局部破裂產(chǎn)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。

具體分析如下：

1、建立地球的壓力容器模型

     我們知道地球是由地殼、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，地殼的平均厚度只有35千米，在地殼和地核之間是高溫高壓的地幔物質(zhì)。從整體上看，地球就像是一個(gè)大壓力容器，地殼就是這個(gè)壓力容器的器壁，而高溫高壓的地幔物質(zhì)就是盛裝在這個(gè)壓力容器內(nèi)的液體介質(zhì)。地殼的厚度不到地球直徑的千分之三，可想而知我們地球這個(gè)壓力容器的壁厚是多么的薄，如果將地球按比例縮小到直徑為一米的球體，那么地殼的厚度只有2.7毫米，這是個(gè)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

     我們知道一個(gè)裝滿氣體的壓力容器，如果里面的氣體的壓力超過壓力容器所能承受的壓力時(shí)，壓力容器就會(huì)發(fā)生爆炸;而一個(gè)裝滿液體的壓力容器，如果里面的液體的壓力超過壓力容器所能承受的壓力時(shí)，它不會(huì)象氣體那樣發(fā)生爆炸，而是在壓力容器的某個(gè)局部地方發(fā)生爆裂，這樣的爆裂雖然沒有氣體爆炸那樣劇烈，但也會(huì)產(chǎn)生很大的振動(dòng)。在地殼下的地幔物質(zhì)，由于某種原因使其溫度升高，體積膨脹，相應(yīng)的壓力就會(huì)升高，這膨脹產(chǎn)生的多余體積要找一個(gè)地方消化，在壓力的作用下，在地殼的內(nèi)側(cè)某個(gè)薄弱的地方就會(huì)被撕開一個(gè)裂紋，高溫高壓的地幔物質(zhì)迅速擠入裂紋，并使裂紋不斷向上和長(zhǎng)度方向擴(kuò)展。地殼是由巖石構(gòu)成的，巖石是一種脆性材料，沒有延展性，當(dāng)裂紋向上擴(kuò)展到地殼厚度的三分之二處左右時(shí)，剩下的三分之一厚度的巖石抵擋不住下面地幔物質(zhì)的高壓作用，突然發(fā)生爆裂，地震就此產(chǎn)生，這就是為什么通常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個(gè)月，在這段時(shí)間里，地殼內(nèi)的裂紋不斷向上擴(kuò)展，高溫高壓的地幔物質(zhì)順著裂紋不斷向上擠壓，地幔的高溫有足夠的時(shí)間將熱量通過巖石向地面上傳遞，使這一地區(qū)的地下和地表的溫度比平時(shí)要高，這是地震前給我們發(fā)出的可靠信息，也是我們?nèi)菀讚渥降男畔ⅰ?/p>

3、地震前地下溫度升高的證據(jù)

    衛(wèi)星熱紅外遙感探測(cè)和穴居地下的動(dòng)物的異常表現(xiàn)都是地震前地下溫度升高的證據(jù)。

3.1 通過衛(wèi)星熱紅外遙感技術(shù)對(duì)地震發(fā)生地區(qū)的探測(cè)，證實(shí)了地震發(fā)生前遙感熱紅外異常，地表溫度有升高現(xiàn)象。在《地球物理學(xué)進(jìn)展》雜志第23卷(2008年第四期，頁碼1273～1281)上，有一篇《遙感技術(shù)在地震研究中的應(yīng)用》文章，文中詳細(xì)介紹了地震前后，衛(wèi)星熱紅外遙感的情況。

以下引用該文的部分內(nèi)容：

    “80年代，前蘇聯(lián)A.A.Tronin等利用10000景NOAA圖像，對(duì)中亞地區(qū)的地震活躍地區(qū)進(jìn)行衛(wèi)星熱紅外遙感圖像進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)該地區(qū)的地震活動(dòng)性與遙感紅外異常、斷裂構(gòu)造的活動(dòng)有關(guān)。異常溫度可達(dá)幾度的量級(jí)，異常的形態(tài)為線性條帶。他同時(shí)還指出，遙感紅外異常與地下水、溫室效應(yīng)等環(huán)境因素也存在一些。

     隨后，Tronin等在10多年內(nèi)展開了更深入的研究，對(duì)中國(guó)、日本和堪察加半島的熱紅外遙感研究結(jié)果表明：(1)異常通常在地震前6～24天出現(xiàn)，并持續(xù)到震后一個(gè)星期;(2)異常對(duì)M>4.7級(jí)地震敏感;(3)異常范圍超過100km長(zhǎng)和10km寬;(4)異常溫度達(dá)到3～6℃;(5)溫度異常與斷層分布有關(guān);(6)地震井水增溫異常與地表溫度異常看起來是相似的。”

    地震來臨前地下往往會(huì)出現(xiàn)大面積的增溫異常現(xiàn)象，用衛(wèi)星遙感熱紅外技術(shù)試圖能夠觀測(cè)到這種地球地表溫度變化的范圍和幅度，將日常值與地震來臨前的異常值進(jìn)行比對(duì)分析，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)地震的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)。2004年，四川省地震局首先使用美國(guó)的兩顆衛(wèi)星嘗試通過“遙感熱紅外技術(shù)”預(yù)測(cè)地震。“如今，越來越多的研究學(xué)者正在深入研究地表及地層不同深度溫度的變化與地震的關(guān)系。

3.2 地震前穴居地下的動(dòng)物的異常表現(xiàn)可證實(shí)地下溫度增高，而溫度增高的熱量是來自地球的內(nèi)部，典型的動(dòng)物異常現(xiàn)象是，在寒冷的冬天，冬眠蛇出洞在雪地里凍僵、凍死。有雪的地面其溫度應(yīng)低于0℃，而蛇的洞穴離地面不會(huì)很深，洞穴內(nèi)的溫度也不會(huì)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(tài)，是不可能爬出洞外到雪地上的。促使蛇從洞穴里爬出來的原因只有一個(gè)，那就是洞穴內(nèi)的溫度升高，而使洞穴溫度增高的熱量只能來自地下深處。由此可見，地震前地下溫度增高是毫無疑問的。

4、監(jiān)測(cè)地下溫度的裝置和監(jiān)測(cè)方法

     溫度監(jiān)測(cè)裝置的設(shè)計(jì)很簡(jiǎn)單，包含：一條多點(diǎn)測(cè)溫線和一臺(tái)溫度采集器，二者用導(dǎo)線連起來即可，溫度采集器采用無線傳輸方式，便于集中監(jiān)控。監(jiān)測(cè)方法是：將多點(diǎn)測(cè)溫線埋入地下100-500米深處，用導(dǎo)線連接到地面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?yàn)檫@里不會(huì)受地面的氣溫變化的影響，常年溫度基本不變，同時(shí)可以監(jiān)測(cè)到不同深度地層的溫度變化情況，溫度采集器可設(shè)置在地下100-500米處的年平均溫度高3℃左右發(fā)出警報(bào)。溫度監(jiān)測(cè)裝置的布置密度：在人口居住多的地方可每平方公里布置一條測(cè)溫線，在人口居住少的地方可每?jī)善椒焦锘蛎咳椒焦锊贾靡粭l測(cè)溫線。

5、監(jiān)測(cè)地下溫度變化預(yù)報(bào)地震的準(zhǔn)確性分析

     我們知道地震預(yù)報(bào)有三個(gè)要素：時(shí)間、空間和強(qiáng)度。(1)時(shí)間的確定：根據(jù)衛(wèi)星熱紅外遙感分析的結(jié)果，異常通常在地震前6～24天出現(xiàn)，可能地下溫度探頭比這要早兩天就能發(fā)出地下溫度增高的警報(bào)，不過預(yù)報(bào)地震在20天范圍內(nèi)發(fā)生，在時(shí)間上應(yīng)是比較的，隨著人們的經(jīng)驗(yàn)的提高，這個(gè)范圍應(yīng)可縮短。(2)空間的確定：我們安裝溫度監(jiān)測(cè)裝置的密度可根據(jù)人口居住的疏密程度來確定。根據(jù)衛(wèi)星熱紅外遙感分析的結(jié)果，異常范圍超過100km長(zhǎng)和10km寬，在這1000平方公里的范圍內(nèi)，安裝溫度監(jiān)測(cè)裝置密的地方有1000多個(gè)，稀的地方也有330多個(gè)，*可以圈定將要發(fā)生地震的范圍，而且還可以根據(jù)這些溫度監(jiān)測(cè)裝置所監(jiān)測(cè)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(qiáng)度的確定：地震強(qiáng)度的大小與地下溫度升高的程度有關(guān)，地下溫度升的越高，表明地幔物質(zhì)上升的離地面越近，其震源越潛，地震強(qiáng)度越大。在監(jiān)測(cè)地下溫度升高時(shí)，可采用階梯式預(yù)報(bào)，如地下溫度每升高3℃，對(duì)應(yīng)的地震強(qiáng)度提高0.5級(jí)，即在發(fā)現(xiàn)地下溫度比平時(shí)高3℃時(shí)，就可按低4.7級(jí)發(fā)出預(yù)報(bào)，當(dāng)溫度又升高了3℃，地震等級(jí)相應(yīng)加高0.5級(jí)，即按5.2級(jí)發(fā)出預(yù)報(bào)。如果在此期間地震發(fā)生，并低于5.2級(jí)，不能放棄對(duì)地下溫度的監(jiān)測(cè)，如果溫度繼續(xù)升高，按上述方法發(fā)出別預(yù)報(bào);如果地下溫度不再升高并有下降趨勢(shì)，表明不會(huì)再有別地震發(fā)生，可解除地震警報(bào)。

     利用監(jiān)測(cè)地下溫度的方法預(yù)報(bào)地震，簡(jiǎn)單、易操作，不論是時(shí)間、空間和強(qiáng)度都能達(dá)到較的預(yù)報(bào)。而該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低廉，如果在全國(guó)九百六十萬平方公里全布置，形成監(jiān)測(cè)網(wǎng)，總造價(jià)不超過一百億元人民幣，這比一次地震所帶來的損失要低的多。更主要的意義是他打破了地震不可預(yù)測(cè)的論斷，能夠挽救很多人的生命。希望國(guó)家有關(guān)部門盡快進(jìn)行論證，并組織實(shí)施。

淺層地溫能動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)網(wǎng)

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地?zé)峁芾硐到y(tǒng)（geothermal management system）是為實(shí)現(xiàn)地?zé)豳Y源的可持續(xù)開發(fā)而建立的管理系統(tǒng)。

我司深井地?zé)岜O(jiān)測(cè)產(chǎn)品系列介紹：

1.0-1000米單點(diǎn)溫度檢測(cè)（普通表和存儲(chǔ)表）／0-3000米單點(diǎn)溫度檢測(cè)（普通顯示，只能顯示溫度，沒有存儲(chǔ)分析軟件功能）

2.0-1000米淺層地溫能監(jiān)測(cè)（采集器采用低功耗、攜帶方便；物聯(lián)網(wǎng)NB無線傳輸至WEB端B/S架構(gòu)網(wǎng)絡(luò)；單總線結(jié)構(gòu)，可擴(kuò)展256個(gè)點(diǎn)；進(jìn)口18B20高精度傳感器，在10-85度范圍內(nèi)，精度在0.1-0.2度）

3. 4.0-10000米分布式多點(diǎn)深層地溫監(jiān)測(cè)（采用分布式光纖測(cè)溫系統(tǒng)細(xì)分兩大類：1.井筒測(cè)試 2.井壁測(cè)試）

4.0-2000米NB型液位／溫度一體式自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（同時(shí)監(jiān)測(cè)溫度和液位兩個(gè)參數(shù)，MAX耐溫125攝氏度）

5.0-7000米全景型耐高溫測(cè)溫成像一體井下電視（同時(shí)監(jiān)測(cè)溫度和視頻圖片等）

6. 微功耗采集系統(tǒng)／遙控終端機(jī)——地?zé)豳Y源監(jiān)測(cè)系統(tǒng)／地?zé)峁芾硐到y(tǒng)（可在換熱站同時(shí)監(jiān)測(cè)溫度／流量／水位／泵內(nèi)溫度／壓力／能耗等多參數(shù)內(nèi)容，可實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程監(jiān)控，24小時(shí)無人值守）

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