摘 要：地熱能決定了地球分層流變、洋陸與盆山的關聯(lián)成因、成礦成藏和自然災害鏈，由此帶動地學革命、能源革命和減災革命。要實現(xiàn)這個宏偉目標，應開展兩項重要工作：一是在地球系統(tǒng)動力學和熱流體撞擊地震成因模式指導下，科學預測地震及其關聯(lián)災害；二是在地球內部系統(tǒng)動力學和動態(tài)熱源思想指導下，梯級綜合開發(fā)地熱能，特別是干熱巖地熱能低成本大規(guī)模持續(xù)發(fā)電，既能解決能源問題，又能從根本上解決災害問題和環(huán)境問題。簡要論述了地震與地熱的關聯(lián)機理，認為地球上沒有板塊，只有洋陸和盆山，它們由地殼和地幔固態(tài)流變物質層流而成，物質非均勻流動產生地震，斷層是地震的結果。在熱動力驅動地球物質非均勻層流的思想指導下，進一步闡明了地震預測和地熱開發(fā)的思路和方法，明確指出沿著隱伏的活動韌性剪切帶通過超長超導重力熱管、U形鉆井和U形挖掘進行高效采熱，不僅能夠解決供暖和電力問題，而且具有減災減排作用。

關鍵詞：地震；地熱；關聯(lián)機理；預測；超長熱管；挖掘及管道連通式地熱發(fā)電；減災減排

中圖分類號：P314.2；P315 文獻標志碼：A

Abstract： Geothermal energy determines the earths stratified rheology characteristics， the relevance between ocean-continent and basin-mountain， the mineralization， and the natural disaster chain， which will inevitably lead to revolutions in geoscience， energy， and disaster reduction fields. To achieve this ambitious goal， two important tasks should be carried out. One is scientific prediction of earthquakes and related disasters under the guidance of earth system dynamics and thermal fluid impact seismogenic model. Another one is cascade comprehensive exploitation of geothermal energy under the system kinetics and dynamic heat source inside the earth system instruction. It is remarkable that the hot dry rock geothermal energy is low cost and sustainable in large-scale power generation， which can solve the energy problem and the disaster and environmental problems fundamentally. The relevance mechanism between seismicity and geothermics was discussed. It is considered that there are no plates on earth but the ocean-land and basin-mountain as basic units formed by laminar flow of crust and mantle solid rheological materials. Besides， inhomogeneous laminar flow might generate earthquakes and also develop faults. Under the guidance of the idea that thermal dynamic power drives non-uniform laminar flow of earth material， the ideas and methods of earthquake prediction and geothermal development were clarified. It is clearly pointed out that using ultra-long superconducting gravity heat pipe， U shaped drilling and U shaped excavation along the underlying active ductile shear zone to efficiently collect heat， not only can solve the heating and power problems， but also help alleviating disasters and reducing the emission.

Key words： seismicity； geothermics； relvance mechanism； prediction； ultra-long heating pipe； excavation and pipeline connected geothermal power generation； disaster and emission reduction

0 引 言

中國大陸地殼活動性強，地震數(shù)量多，范圍廣，頻率高，震源淺，損失大。20世紀以來，全球7級以上地震次數(shù)中國約占35%。全球4次8.5級及以上的陸內巨震有3次發(fā)生在中國大陸，分別是1668年山東郯城8.5級地震、1920年寧夏海原8.5級地震和1950年西藏察隅8.5級地震。中國歷史上有記載的8級及以上地震還包括1411年西藏當雄南8級地震、1556年陜西華縣8級地震、1679年河北三河平谷8級地震、1833年云南嵩明8級地震、1927年甘肅古浪8級地震、1951年西藏當雄北8級地震、2001年青海昆侖山口西8.1級地震、2008年四川汶川8級地震等。同時，中國也是地震災害最嚴重的國家，地震造成的死亡人數(shù)約占全世界地震死亡人數(shù)的1/3。大陸動力學和地球系統(tǒng)動力學是認識地震成因的基礎[1-13]，地震是地殼和地幔熱能四維非均勻聚散作用的結果，特定時空域差熱力驅動深層物質異常運動導致淺層差應力產生斷層活動，形成地震。地震常以熱災害鏈的一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)，構成系統(tǒng)性、連鎖性災害[7-8，14-20]。

包括地震在內的熱災害鏈與地熱能如影相隨。全球地震與熱構造活動在空間上吻合，時間上同步，物質上統(tǒng)一，機理上關聯(lián)。地熱能是最優(yōu)質的可再生清潔能源，由活動韌性剪切帶控制的干熱巖地熱能具有能量大、無污染、持續(xù)穩(wěn)定、分布較廣、安全性好、利用率極高、無需尾水回灌、可控性強和減災減排多重功能等優(yōu)點。因此，只要打破固有思維模式，轉變思想，從地球系統(tǒng)動力學的高度重新認識地熱能與超洋陸、洋陸、盆山、災害、礦床、油氣的關聯(lián)機理，就能一舉解決人類面臨的資源、環(huán)境、災害和可持續(xù)發(fā)展問題[9-10，21]。其重要性、必要性和緊迫性不言而喻。

本文以地球系統(tǒng)動力學創(chuàng)新思想為指導，綜合分析陸內地震與地熱能之間的關聯(lián)性，進一步闡明大陸地震和干熱巖成因的統(tǒng)一機理，提出科學預測地震和干熱巖地熱能發(fā)電的思想和方法，指明科學減災的最優(yōu)途徑。

1 地震的熱動力成因

制約地震預測的瓶頸在于對發(fā)震構造和地震成因的認識存在根本性錯誤。搞清地震機理，必須回答如下問題：①為什么地震分布在大地熱流異常區(qū)帶？②陸內地震震源巖石物理性質是脆性還是韌-脆性？③斷層是地震的原因還是地震的結果？④發(fā)震構造到底是什么類型的構造？⑤陸內地震震源能量是來自震源之上淺層脆性斷層的應力作用還是其下深層韌性流變的熱動力作用？

1.1 地震空間分布規(guī)律及其孕震構造環(huán)境

地震具有顯著的時空分布規(guī)律。時間上，特定構造單元地震平靜期與地震多發(fā)期交替；空間上，地震與地熱異常一致，集中分布在構造強弱邊界和固態(tài)流變通道中。前者體現(xiàn)了地震能量的積累與釋放過程；后者說明地震活動與地球內部非均勻熱活動密切相關。

要搞清地震的分布規(guī)律，首先要區(qū)分陸緣地震與陸內地震，明確陸內與板內、陸緣與板緣等基本概念。當前陸內與板內、陸緣與板緣常?；鞛橐徽?，通常將古洋盆遺跡蛇綠混雜巖帶作為古板塊碰撞邊界，實際上這是洋陸關系，不是板塊關系。從現(xiàn)今全球六大板塊來看，只有太平洋板塊是太平洋的一部分，歐亞、非洲、美洲、印度洋和南極洲等板塊都是洋陸混合體。現(xiàn)今全球六大板塊都沒有符合板塊學說定義的由洋中脊、俯沖帶、轉換斷層連通的邊界，有些區(qū)段的“板塊邊界”不僅沒有深達巖石圈底面的斷裂，甚至不存在淺層脆性斷層。例如，歐亞板塊東北邊界從北冰洋洋中脊至西太平洋俯沖帶北端并不存在連通的、有位移的破裂構造?！皠傂詭r石圈”板塊的定義不能滿足最基礎的幾何學特征中最基本的板塊邊界條件，更不可能存在合理的運動學、流變學、動力學和演化史，因此，板塊學說存在十分嚴重的問題，應當創(chuàng)立全新的地學理論體系[1-12]。

陸內地震主要分布在大陸內部地殼活動區(qū)（圖1），大多出現(xiàn)在地殼加厚的新生代造山帶或高原（如青藏高原），少數(shù)地震分布在地殼減薄的活動盆地（如華北盆地），強震最集中的區(qū)帶是陸內構造轉換帶（如南北地震帶）。它們的共同特點是晚新生代地殼強烈活動，大陸中下地殼存在軟弱層，大地熱流值較高，地震在中地殼韌-脆性變形環(huán)境集中成層分布（表1）。

陸緣地震主要分布在洋陸相互作用的俯沖帶（圖1），地幔軟流圈向大陸方向層流作用是主導驅動力。陸緣地震通常與火山活動形影相隨，大地熱流值高，震源帶狀分布，多震帶向大陸方向傾斜（表1）。此外，洋內地震主要分布在洋中脊。

為什么陸內地震最集中的構造部位是包括南北地震帶在內的東亞右行走滑剪切帶？初步研究表明，中新世以來該帶右行走滑剪切位移量在900 km以上[10，13]。認識晚新生代如此大規(guī)模的走滑剪切帶，不僅有利于查明陸內地震分布規(guī)律，搞清陸內地震形成機理，指導地震科學預測，而且有助于闡明中新世以來亞太和亞印大陸構造格局，進一步認清自然災害、礦床、油氣和頁巖氣的區(qū)域分布規(guī)律和形成環(huán)境。東亞右行走滑剪切帶的孕育環(huán)境和形成機理與印度洋和太平洋對歐亞大陸的作用有關。東亞右行走滑剪切帶與印度洋SN向海嶺相連，西側表現(xiàn)為印度洋向北擴張與歐亞大陸向北同向運動，在這種洋控陸過程中恒河盆地下地殼熱流物質向北流向青藏高原，當進一步向北運動受阻后轉向東流，在青藏高原東構造結形成順時針方向的地殼流，導致東南亞地殼物質向南運動。與此同時，西太平洋地幔軟流圈物質沿著NW向非均勻層流，軟流圈內一條活動的地幔韌性剪切帶將太平洋的熱流物質傳輸?shù)讲澈?，加厚底辟引起下地殼放射狀非均勻流動，向南的運動導致華南向南運動，因此，上述兩種動力加上南海的擴張推動華南和東南亞向南運動，與向北運動的印度洋構成洋陸相互作用，形成大陸邊緣溝弧盆體系，產生大量的地震和火山（圖1）。由此不僅能夠合理解釋東亞右行走滑剪切帶的成因及其兩側印度洋與歐亞大陸之間迥然不同的陸緣構造格局，而且可以較好地解釋中國西北與華南中生代以前構造與建造的相似性和關聯(lián)性。

1.2 地震的能量形式及其形成機理

一般認為，陸內地震是一個力學過程，與斷層有關，由彈性回跳而成。彈性回跳模式由著名地震學家里德（Reid H. F.）研究1906年美國舊金山地震后于1911年提出的。其要點是：應力作用在活動斷層之上，斷層兩盤地殼彈性體發(fā)生相反方向的運動；當應力達到峰值強度后，斷層滑動，產生震源，形成破裂，斷層兩盤的彎曲形變彈性復原，斷層出現(xiàn)位移。

彈性回跳模式存在許多科學問題，主要是：①斷層兩盤的彈性體和力偶并不確定，斷層出現(xiàn)的構造層次巖石力學性質為脆性；②現(xiàn)代高精度測量系統(tǒng)沒有監(jiān)測到震前“發(fā)震斷層”兩盤出現(xiàn)顯著的反向位移；③空間和地面的連續(xù)監(jiān)測沒有發(fā)現(xiàn)任何同震或震后的彈性回跳；④活動地殼淺層次斷層很多，地震發(fā)生之后都難以確定發(fā)震斷層是哪條；⑤基于活動斷層開展的地殼（工程）穩(wěn)定評價與實際情況反差很大，例如，汶川大地震發(fā)生之前，一般認為龍門山是活動斷層不發(fā)育的“安全島”，震中附近紫坪鋪水庫壩區(qū)的地震烈度不大于7度，實際上該區(qū)烈度為10～11度；⑥地震活動區(qū)也是地熱異常區(qū)，地溫梯度較高，處于中地殼的震源巖石物性不是脆性狀態(tài)，而且脆性巖石不利于能量的長期積累，震源處于易于積累能量的韌-脆性狀態(tài)；⑦斷層的面狀運動難以闡明點狀震源的定位機制；⑧遵照熱力學第二定律，自然條件下熱量只能從高溫物體傳到低溫物體，地殼中部震源能量不可能來自其上更低能的脆性上地殼，大陸地震能量只能來自能量更高的韌性下地殼；⑨最重要的是，震前均不同程度地出現(xiàn)面狀分布和動態(tài)演變的溫度、地電、地磁、重力、水文、氣象、氡氫氦、動物等前兆異常，這些異常顯然與斷層運動無關，震前悶熱震后突然降水或下雪也是彈性回跳無法解釋的。

總之，斷層不是陸內地震的機制，而是地震的結果。傅承義等將震源體周圍震前區(qū)域性面狀分布與熱有關的異?，F(xiàn)象總結為“紅腫說”，認為斷層理論阻礙了地震機理研究和地震預測[22]。

關于活動陸緣地震的成因，一般認為是板塊俯沖的結果。主要科學問題是：①地震為何沿著俯沖“剛性巖石圈板塊”彌散狀成帶分布，而不是限于兩個板塊之間的滑動與摩擦界面上？②冷洋殼與大陸板塊摩擦如何生成大范圍、高強度的熱異常？③如果是大洋剛性巖石圈板塊俯沖摩擦生熱，為何在震前數(shù)天甚至數(shù)十天會在震源附近區(qū)域出現(xiàn)局部的海溫異常，升溫幅度可達6 ℃；④高精度GPS、INSAR等都沒有觀測到震前板塊的異常運動；⑤由沉積物組成的易熔洋殼向下俯沖之后為什么只在島弧之下（約200 km深處）的俯沖板塊才發(fā)生大規(guī)模巖石熔融，形成巖漿房并產生火山巖漿活動？而深500～600 km的俯沖板塊溫度更高，為何沒有出現(xiàn)與島弧相似或更強的巖漿活動？⑥巨大的面狀板塊邊界發(fā)生俯沖，如何產生點狀震源？⑦如果剛性板塊發(fā)生俯沖，為何與地震有關的整個剛性巖石圈板塊邊界不發(fā)生聯(lián)動？更重要的是，如前所述，全球現(xiàn)今六大板塊都沒有連通的邊界，板塊根本就不存在。

地震如果不是斷層活動和板塊俯沖形成的，又是如何形成的？要回答這個問題，首先要解決全球和大陸基本構造單元——洋陸和盆山的關聯(lián)成因。李德威等通過對青藏高原及鄰區(qū)長期深入的研究，提出地球內部系統(tǒng)動力學，其基本思想可概括為[1-12]：偏離地心的地球內核引起外核熱流物質順層流動，匯流的巨量深源巖漿呈墻狀上升，形成超級地幔墻，地幔墻底辟作用導致軟流圈底面傾斜，同時軟流圈熱流物質向兩側層流，引起陸殼強烈拉伸減薄，驅動洋盆擴張，推動大陸同向運動，引起大陸垂向生長，構成大西洋式洋控陸構造格局。流入大陸內部的地幔軟流圈熱流物質局部加厚，底辟上升，導致莫霍面傾斜，驅動大陸下地殼向四周非均勻流動，同步形成陸內盆地及其周邊山脈。當洋內地幔墻底辟作用及其軟流圈層流作用減弱，同時大陸側向擴張作用增強時，洋陸邊界構造性質發(fā)生轉換，陸緣進入洋陸雙向擠壓的相互作用狀態(tài)，洋盆向大陸俯沖，形成大陸邊緣溝弧盆體系。

當前以渠流模式為代表的大陸下地殼流動已經(jīng)成為國際地學界研究的前沿和熱點[6]，但是西方地質學家還沒有闡明下地殼流動的構造背景、時空范圍、流動方式、組合規(guī)律和形成機理。渠流模式應用的實例也僅限于青藏高原南部和東部。

洋陸系統(tǒng)地幔流層和盆山系統(tǒng)下地殼流層的熱能和物性都具有非均勻性，在特定區(qū)域熱能經(jīng)過一定時間積累之后達到臨界狀態(tài)；可能在天文事件的觸發(fā)下，過剩熱能快速釋放產生不同尺度的構造活動及其災害-環(huán)境效應；一系列關聯(lián)的自然災害連發(fā)和群發(fā)，形成熱災害鏈；地震是由熱能局部聚積形成自然災害鏈式結構的一環(huán)。對于陸內地震而言，大陸非均勻的物性結構和熱結構決定了下地殼流動具有非均勻時空結構，下地殼非均勻流動產生活動的韌性剪切帶（俗稱為“熱河”）；當“熱河”中緩慢流動的熱流體因天體引力疊加共振觸發(fā)或因自身流量、流速、流向突變而發(fā)生異常流動，分別以俯沖、上沖、仰沖、側沖和斜沖的方式撞擊圍巖，形成點狀震源，震源之上熱能轉化為機械能，通過上地殼脆性斷層活動和地表破裂釋放出來，形成地震[7-9，14-20]。上地殼脆性斷層帶是構造薄弱帶，有利于熱流物質和地表破裂的活動和地下氣體的釋放。

陸緣地震處于洋陸相互作用的構造環(huán)境，地幔軟流圈層流帶動洋殼向大陸俯沖，軟流圈熱流物質持續(xù)非均勻流動撞擊到俯沖的洋殼，形成沿著俯沖帶以一定寬度和深度分布的地震群，常常伴生火山巖漿活動和海嘯。

2 地震的熱關聯(lián)前兆及其預測體系

導致當前地震預測困局的核心問題是流行的地震成因理論與客觀的前兆異常不相符：大量的震前異常按流行的彈性回跳和板塊俯沖模式無法解釋，而根據(jù)彈性回跳和板塊俯沖模式應有的地應力、地形變等前兆異常，通過高精度的應力和位移監(jiān)測手段都沒發(fā)現(xiàn)，至少是很不明顯。因此，只有認清地震機理，才能準確把握地震前兆，科學預測地震。

2.1 地震是有前兆的

筆者在汶川地震之后立即深入重災區(qū)進行了45 天的科技賑災，后來發(fā)生的玉樹、彝良、鎮(zhèn)雄、蘆山、魯?shù)?、康定等地震，也在震后迅速進行現(xiàn)場調研。通過實地考察和采訪，收集到大量的前兆異常信息，震前均出現(xiàn)與熱流體異?；顒佑嘘P的地質異常、物理異常、化學異常、水文異常、氣象異常和生物異常[15-20]。

實際上， 1976年7月28日發(fā)生在河北唐山的7.8級地震也是有前兆的。專業(yè)臺站和一些簡易儀器也觀測到許多異常，主要是海平面升降異常、地溫異常、地電阻率異常、土地電異常、重力異常、地下水異常、水氡異常、地磁異常、水井氣體總量異常、水中二氧化碳含量和氯離子含量異常等。張慶洲在《唐山警示錄》對唐山地震的宏觀前兆異常做了較詳細的介紹[23]。

2.2 地震前兆之間具有關聯(lián)性

地震不僅有前兆，而且各種前兆在時空和機理上都存在著關聯(lián)性[14-19]，屬于地球系統(tǒng)動力學的有機組成部分，與非均勻熱動力作用有關[7-11]。

陸內地震前兆主要是中下地殼熱流體異常流動及其相關的溫度異常、氣體異常、水文異常、重力異常、電磁異常、地聲異常、波速異常、氣象異常、天文異常、生物異常和變形異常[7-9，14-19]。

陸緣地震與熱異常活動有關的前兆異常也較明顯。Dey等發(fā)現(xiàn)印度沿海地區(qū)強震前普遍存在潛熱通量異常，震前海水局部升溫[24]。其后，很多學者報道了陸緣地震與溫度有關的前兆異常。據(jù)陳梅花等研究[25]，2004年12月26日印尼大地震之前40天至20天內出現(xiàn)海水升溫和潛熱異常；利用衛(wèi)星遙感資料反演潛熱通量，潛熱流值從10 W·m-2增加到35 W·m-2左右；震前20天至臨震時異常中心突然增加到80 W·m-2，震后逐漸恢復到正常值。2011年3月11日，日本宮城縣以東的太平洋海域發(fā)生9.0級地震，并引發(fā)海嘯；MODIS和NOAA系列衛(wèi)星與地表監(jiān)測均顯示震前溫度異常，2011年3月1日至10日局部升溫可達12 ℃，震后升溫異常很快消失[26]。

地震前兆是地震預測的基礎，只有抓住有效的地震前兆，查明各種地震前兆異常之間的內在聯(lián)系，才能科學地成功預測地震。

2.3 地震預測新體系

長期以來，地震能否預測一直爭論不休。美國、日本等國家地震學家在板塊學說和彈性回跳理論指導下，建設地震預測試驗場，但是監(jiān)測和預測地震的效果甚微，多次失敗，從而放棄了地震預測，甚至認為地震不能預測。

中國曾成功預報海城地震，意義重大。尊重事實、開拓創(chuàng)新和專群結合是制勝法寶。筆者認為，在地球系統(tǒng)動力學、熱災害鏈和熱流體撞擊形成地震思想指導下，圈定中長期地震預測區(qū)，然后建立與熱流異常關聯(lián)的天地一體化監(jiān)測體系、流動加密監(jiān)測體系和新時期群測群防體系，能夠大幅度提高短臨地震預測水平，必將準確預測地震五要素。

2.3.1 新思路

地震預測的突破必須建立在創(chuàng)新地學理論基礎之上。經(jīng)典的板塊構造學說和彈性回跳模式存在嚴重的科學問題，由此建立的地震監(jiān)測和預測體系已經(jīng)造成十分嚴重的后果，如果還不及時反省，必將造成更多、更大的損失。

在大量調查和研究的基礎上，筆者提出了熱動力（不同時空尺度的差熱力）驅動地球多層次熱流物質非均勻流動的地球系統(tǒng)動力學假說和大陸下地殼非均勻流動驅動盆山耦合的大陸動力學假說，并進一步提出了熱災害鏈、熱流體撞擊形成地震等系列模式，通過西南地區(qū)蘆山、魯?shù)?、景谷、康定等強震中長期預測實踐，總結陸內地震預測思路（圖2）。

地震中長期預測的理論基礎是熱災害鏈，即地球系統(tǒng)在非均勻熱動力作用下產生的致災因子構成時空有序、機理關聯(lián)的自然災害結構。地球四維非均勻熱結構和熱演化制約熱流體非均勻流動，導致自然災害呈現(xiàn)區(qū)域性、群發(fā)性、連發(fā)性、關聯(lián)性、有序性、遷移性、突發(fā)性等特征，造成海洋之中、大陸內部、洋陸之間、地氣之間、宇地之間的各種自然災害存在關聯(lián)性[7-10，14-20]。

中國陸內地震多，陸緣地震少，后者主要集中在臺灣，筆者對陸緣地震沒有做詳細的研究。陸緣地震與陸內地震的預測思路大同小異，有待今后深入工作之后歸納總結。

2.3.2 新方法

地震預測方法大致可分為經(jīng)驗預測、統(tǒng)計預測、物理預測和綜合預測。物理預測是地震預測的根本，從破裂物理預測轉向熱流物理綜合預測是地震預測的出路[17]。

熱流物理綜合預測是將地震作為開放地球系統(tǒng)熱能積累與釋放過程中物質非均勻流動產生地質-資源-能源-災害-環(huán)境有序結構的有機組成部分，提取與熱異常有關的地震因子和前兆異常進行關聯(lián)分析，實現(xiàn)地震長、中、短、臨預測。

熱流物理綜合預測的特點是：①客觀性，不墨守成規(guī)，克服人們對司空見慣的現(xiàn)象和已有的權威結論懷有盲從和迷信的心理，擺脫板塊構造、彈性回跳等經(jīng)典理論的束縛，從客觀事實出發(fā)，開放式自由研討，以震前各種熱關聯(lián)異常和熱流物質非均勻流動效應為基礎，建立全新的地震成因理論與地震預測應用體系，并在實踐中不斷發(fā)展和完善；②系統(tǒng)性，地球是由熱流體運動維系的生命體，在這個有機系統(tǒng)中內部圈層、表面圈層和外部圈層之間存在能量交換和物質交換，在特定時空結構中過剩的熱能產生熱災害鏈，地震是熱災害鏈的一環(huán)，據(jù)此可建設自然災害綜合預測系統(tǒng)工程，地震預測是系統(tǒng)理論與系統(tǒng)工程有機結合的典范；③層次性，針對與震前熱流體異常有關的直接和間接前兆，采用天基、空基、地面和地下相結合的動態(tài)連續(xù)監(jiān)測手段，通過人機結合對多種異常信息進行分析處理，加強人工智能輔助決策；④關聯(lián)性，地震及其相關自然災害與孕災構造單元（盆山、洋陸）之間機理關聯(lián)，此外，熱災害鏈中各災種關聯(lián)、前兆關聯(lián)，在地震孕育、發(fā)展和發(fā)生過程中，當關聯(lián)的前兆出現(xiàn)特征異常組合的時候，可增加地震預測和預報的信度；⑤互補性，由于地震前兆由微觀異常和宏觀異常組成，專群結合是地震預測的致勝法寶，專業(yè)機構采用天地一體化先進手段獲得微觀異常信息，新型群測群防體系能夠獲取大量宏觀異常信息，二者構成兼容互補的統(tǒng)一體系，能夠取得地震預報實效；⑥針對性，盡管地震的前兆與熱流體異常有關，但是由于地球內部物性及運動狀態(tài)、地表構造環(huán)境、外部自然條件等的差異性，使得陸內地震與陸緣地震、盆內地震與山脈地震、不同性質的盆山邊界地震在異常范圍、前兆類型、災種組合等方面存在一定的差別，要采取靈活多變的方法和手段，而且跨年度干旱、天然礦難、火山、滑坡、甚至霧霾都不同程度地與地下熱異?；顒佑嘘P，要總結各種自然災害的特征前兆組合，進行災種鑒別和成災原因的判定；⑦綜合性，地震預測的組織架構包括布局、研究、監(jiān)測、分析、決策等系統(tǒng)，各環(huán)節(jié)必須有機結合和高度融合，采用人機結合的方式并充分發(fā)揮人工智能的作用，綜合分析從天基、空基、地面和地下動態(tài)連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)中獲得的與熱流體前兆有關的大數(shù)據(jù)，從而對地震發(fā)生的時間、地點、震級、震源深度、烈度等五要素做出綜合判斷；⑧階段性，明確地震預測各階段的目標和任務，通過熱災害鏈的時空演變過程確定長期和中期地震預測區(qū)，然后在這個區(qū)域內有序開展固定臺站、流動監(jiān)測、群測群防相結合的短臨地震監(jiān)測和預測；⑨指向性，根據(jù)熱災害鏈和熱流體關聯(lián)異常的時空演變規(guī)律，不斷縮小震中包圍圈范圍，進而判定地震五要素；⑩復雜性，地震預測涉及眾多因子和海量數(shù)據(jù)，應當充分發(fā)揮人工智能震例集成、復盤（反演）推解、深度學習、數(shù)據(jù)處理、科學評估、邏輯推理的優(yōu)勢，逐步建立和完善人機結合的智能預測體系。

2.3.3 新趨勢

實踐是檢驗真理的唯一標準，預測得到證實是評價科學理論正確性的重要標準。

在下地殼層流、四維動態(tài)成礦、成礦動力學和陸內熱隆伸展成礦等創(chuàng)新思想指導下，李德威預測青藏高原南部存在4個不同類型的成礦帶，每個礦帶內有多個礦集區(qū)[27]。2000年以來的西部地質礦產大調查證實了這些預測。例如，預測岡底斯南緣為斑巖銅礦成礦帶，存在尼木、墨竹工卡等礦集區(qū)，有多個（超）大型礦床，熱隆伸展主期成礦時間為15～17 Ma，與實際情況完全一致[28]。

地震預測與礦床預測在本質上是相同的，都是地球內部非均勻熱動力作用下熱流物質非均勻運動的結果。只是金屬礦床通常與巖漿或熱液有關，地震與固態(tài)流變有關。二者最大的區(qū)別在于成礦預測對象是已經(jīng)完成的構造熱事件及其產物，地震預測針對尚未發(fā)生的構造熱事件及其產物，因而難度較大。對于強震、大震和巨震而言，由于地震能量較大，異常較明顯，預測難度比微小地震小得多。

在下地殼非均勻流動驅動盆山耦合大陸動力學、地球物質多級循環(huán)地球系統(tǒng)動力學及其熱災害鏈、熱流體撞擊形成地震等創(chuàng)新思想指導下，李德威等曾對中國大陸3個區(qū)域進行了中長期預測[18]。

第1個預測區(qū)為鮮水河—安寧河—小江構造帶。實際發(fā)震情況與中長期地震預測吻合，蘆山、魯?shù)椤⒖刀?、景谷地震的三要素達到中期準確預測水平[17]，而且錯報率和誤報率均為0。

第2個預測區(qū)為大華北地區(qū)。自從2010年以來，華北熱災害鏈結構與1971～1976年華北熱災害鏈結構基本相似，但是演變時間更長，在渤海地幔體底辟熱動力驅動下4條活動下地殼韌性剪切帶（“熱河”）固態(tài)流變物質流動可能誘發(fā)系列強震。該研究成果被報道后不到3個月就在預測區(qū)域內發(fā)生了甘肅定西6.6級地震。李德威等進一步認為華北熱災害鏈結構清晰，震情嚴峻[19]，吉林松原5級左右震群應驗而來。需要特別關注的是，大華北地區(qū)再次出現(xiàn)跨年度干旱，尚未完全釋放的致震能量和超出預期的災能（剩余熱能）積累，孕震能量不斷加強，因此，2018年之后8年左右時間內大華北地區(qū)可能會發(fā)生4、5次6.5級以上破壞性地震（圖3）。應當高度重視熱流物理綜合預測，必須大力加強津京至張家口和大同一帶、東北松嫩地區(qū)、滄州—衡水—邢臺—鶴壁至新鄉(xiāng)一帶、咸陽—三門峽—臨汾一帶的地震短臨監(jiān)測與預測，盡快開展天空地相結合的立體監(jiān)測、地面與空中相結合的流動監(jiān)測、新型群測群防協(xié)同監(jiān)測和地震有效前兆物理綜合預測。

第3個預測區(qū)為青藏高原。李德威等認為源于恒河盆地進入青藏高原的多條“熱河”在各個撞擊點上均有可能發(fā)生大地震[19]。2015年4月25日尼泊爾8.1級地震正好發(fā)生在博卡拉—吉隆—許如錯—當惹雍錯—依布茶卡—朝陽湖活動下地殼韌性剪切帶（“熱河”）的俯沖式撞擊點（“河口”）上。根據(jù)下地殼非均勻向北流動規(guī)律，進一步預測這條向北流動的“熱河”上沖式撞擊點（當惹雍錯附近）或相鄰“熱河”上沖式撞擊點（如當雄附近、申扎附近）未來兩年之內可能發(fā)生7級以上地震。

對比尼泊爾地震與汶川地震及其次生地質災害就會發(fā)現(xiàn)：尼泊爾地震與汶川地震的震級相當，都處于盆山邊界，上地殼都發(fā)育疊瓦狀逆沖斷層，而且喜馬拉雅與恒河盆地之間的地面坡度遠大于龍門山與四川盆地之間的地面坡度，受印度洋暖濕氣流影響，喜馬拉雅南坡的降水量也大于龍門山。為什么汶川地震伴生大量的巨型遠程高速拋射式滑坡，而尼泊爾地震卻沒有出現(xiàn)滑坡？合理的解釋是，從恒河盆地流向喜馬拉雅的“熱河”中熱流體發(fā)生俯沖運動，而從青藏高原流向四川盆地的“熱河”中熱流體發(fā)生仰沖運動，由此產生不同類型的次生地質災害。

3 取熱減災減排

人類在能源、環(huán)境、災害多重問題夾擊下，其根本出路是取熱減災。減災過程可分為災前取能、臨災預測、災后救援三階段。災前取能是上策，臨災預測是中策，災后救援是下策，而三位一體、重心前移是上上策，應當作為中國的減災國策[18]。以地球已知事實為基礎，建立地球系統(tǒng)動力學理論體系，定能實現(xiàn)取熱減災減排偉業(yè)[9-10]。其關鍵科學技術問題是要以創(chuàng)新思想為指導，正確認識以干熱巖地熱能為主的地熱來源、控熱構造、勘查與評價方法和梯級系統(tǒng)開發(fā)技術體系。

3.1 熱源與控熱構造

不考慮太陽輻射熱能對地表淺層低溫地熱能的影響，根據(jù)孕熱和控熱構造、溫度（及深度）與巖石相態(tài)協(xié)調變化、熱儲性質，將地熱能綜合劃分為水熱型、干熱型、漿熱型、氣熱型和混合型。具有商業(yè)價值的干熱型地熱能（或狹義干熱巖）是指流體含量少、埋深3～8 km、溫度為200 ℃～350 ℃、與活動性半固態(tài)或固態(tài)流變構造相關的巖石[21]。

關于干熱巖的熱源，目前的認識有高放射性花崗巖生熱、巖漿殘余熱、地球深層傳導熱和斷層摩擦生熱，以高放射性花崗巖生熱占主導[29]。后3種認識的問題顯而易見，巖漿冷凝速率太快，而且?guī)r漿熱源屬于漿熱型；地球深層傳導熱強調其均勻性，以此推斷則干熱巖地熱能無處不在，實際并非如此；斷層摩擦生熱與溫度隨深度增加，斷層摩擦表現(xiàn)為瞬時地震式活動不符。

至于高放射性花崗巖生熱，同樣地與大量事實不符。首先，國內外鈾礦和含鈾花崗巖體的分布與現(xiàn)今地殼熱結構不吻合。澳大利亞、哈薩克斯坦、加拿大的鈾礦床儲量列世界前三名，而這些地方的大地熱流值并不高。就中國而言，目前的調查結果顯示地殼最熱的青藏高原南部還沒有發(fā)現(xiàn)鈾礦床，花崗巖類鈾礦床集中分布的華南、新疆北部和秦嶺一帶則未顯示高地熱異常，下面以華南為例說明。華南是中國鈾礦床發(fā)育區(qū)，集中分布在南嶺到江西一帶，以花崗巖型和斑巖型為主，還有一些火山巖型鈾礦床，如江西相山鈾礦田。主要的花崗巖型鈾礦田（如湖南大灣、江西桃山）大地熱流值相對較低，熱流強度從南海向NW方向非均勻分布，逐漸減弱。由此可見，高放射性花崗巖區(qū)與高地熱異常區(qū)沒有對應關系。其次，已知干熱巖地熱能分布區(qū)的花崗巖放射元素含量并不高。例如，共和盆地多個地熱鉆孔揭示新近紀泥巖和砂巖在1 400 m左右以角度不整合方式覆蓋在印支期花崗巖之上，印支期花崗巖與周邊山脈出露的花崗巖相同，其U、Th、K含量低于平均值。再次，很多地熱異常區(qū)帶沒有或少有花崗巖體。例如，汾渭地塹是著名的地熱-地震-構造活動帶，通常是晚新生代陸相沉積物角度不整合覆蓋在晚太古代—元古界麻粒巖相變質巖之上；又如，瓊州裂谷也沒有高放射性花崗巖，只發(fā)育新生代玄武巖。此外，就算高放射性花崗巖是熱源并作為熱儲，其生熱率也遠遠低于干熱巖發(fā)電的采熱率。

地球是有生命的有機體，地球深部熱流控制淺部地質結構。地核（地球內核）是地球的心臟，高密度物質遵循愛因斯坦質能方程不斷釋放出巨量熱能，為動態(tài)生熱構造系統(tǒng)；極高溫導致地球深部巖石部分熔融，熱流物質在內幔流層（外核）富集，構成地球儲熱構造系統(tǒng)；內幔流層因物性和溫度的非均勻性而發(fā)生分異，高密度物質沉入地核，固態(tài)流變物質順層流動，低密度流體向上非均勻流動，形成地幔墻和地幔柱，構成地球導熱構造系統(tǒng)；地球深部熱能以對流和傳導的方式傳輸?shù)降厍驕\部，由洋陸作用、盆山作用、巖漿活動、變質作用、構造作用、成礦作用、成藏作用、排氣作用、成災作用和熱泉溫泉等方式釋放能量，構成釋熱構造系統(tǒng)。除上述全球控熱構造系統(tǒng)外，從地熱帶、地熱省到地熱田，都具有結構類似的控熱構造系統(tǒng)。