测基岩温度,知地壳应力变化?
2020-12-03 13:36:00《科学通报》2020年第22期发表文章“热测应力:测震学证据”,基于对2014年四川省康定县Ms6.3级地震的监测结果,证实利用基岩温度可以获得地壳应力的动态变化,有望为地壳应力动态变化监测开辟一条新道路。
当岩石受力变形时,会同时发生温度变化。据此,可以利用基岩温度观测来获取地壳应力动态变化情况,这种方法称为“热测应力”。

图1 基岩温度观测台站与康定地震 103#,105#,106#和108#为温度台站
2009~2010年中国地震局地质研究所在青藏高原沿鲜水河断裂带建立了无线地温遥测台网(图1)。该台网观测到了2014年11月22日,四川省康定县Ms6.3级地震过程中的地温变化。基于该数据,并结合测震学结果,陈顺云等人对同震应力变化的量级和空间分布特征等开展对比分析。结果显示:
(1) 热测应力与测震学两种方法获得的结果,应力变化的量级一致;从应力张压特性与温度变化上看,拉张降温,挤压升温(图2),与理论和实验结果相吻合。这说明利用基岩温度观测地壳应力的动态变化,在野外观测上是可行的。

图2 康定 M s6.3 级 地震同震体应变分布与温度响应
色标中红和蓝分别代表拉张和挤压; 三角符号代表基岩温度测点; 箭头表示温度变化;线条代表断层分布
(2) 依据不同基岩温度测点获得的应力变化的张、压分区情况,康定地震的震源体深度更接近于测震学研究结果的上限范围。这意味着,基于基岩温度获取的地壳应力变化结果,可对震源分析提供一个新的约束条件。
总之,随着基岩温度测量技术的提高,基岩温度观测有可能成为一种观测地壳应力动态变化的常规手段。鉴于地壳应力动态变化对理解地震发生的物理机制具有重要的科学价值,伴随数据的积累,可能对地震研究带来新的认识.
说明:此项工作是在中国地震局地质研究所马瑾院士生前领导下完成的,谨以此文纪念马瑾先生!
文/陈顺云,刘培洵,陈立春,刘琼颖
本文来自《科学通报》