地震与地热的关联性：从预测减灾到取能减灾

摘 要：地热能决定了地球分层流变、洋陆与盆山的关联成因、成矿成藏和自然灾害链，由此带动地学革命、能源革命和减灾革命。要实现这个宏伟目标，应开展两项重要工作：一是在地球系统动力学和热流体撞击地震成因模式指导下，科学预测地震及其关联灾害；二是在地球内部系统动力学和动态热源思想指导下，梯级综合开发地热能，特别是干热岩地热能低成本大规模持续发电，既能解决能源问题，又能从根本上解决灾害问题和环境问题。简要论述了地震与地热的关联机理，认为地球上没有板块，只有洋陆和盆山，它们由地壳和地幔固态流变物质层流而成，物质非均匀流动产生地震，断层是地震的结果。在热动力驱动地球物质非均匀层流的思想指导下，进一步阐明了地震预测和地热开发的思路和方法，明确指出沿着隐伏的活动韧性剪切带通过超长超导重力热管、U形钻井和U形挖掘进行高效采热，不仅能够解决供暖和电力问题，而且具有减灾减排作用。
关键词：地震；地热；关联机理；预测；超长热管；挖掘及管道连通式地热发电；减灾减排
中图分类号：P314.2；P315 文献标志码：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
中國大陆地壳活动性强，地震数量多，范围广，频率高，震源浅，损失大。20世纪以来，全球7级以上地震次数中国约占35%。全球4次8.5级及以上的陆内巨震有3次发生在中国大陆，分别是1668年山东郯城8.5级地震、1920年宁夏海原8.5级地震和1950年西藏察隅8.5级地震。中国历史上有记载的8级及以上地震还包括1411年西藏当雄南8级地震、1556年陕西华县8级地震、1679年河北三河平谷8级地震、1833年云南嵩明8级地震、1927年甘肃古浪8级地震、1951年西藏当雄北8级地震、2001年青海昆仑山口西8.1级地震、2008年四川汶川8级地震等。同时，中国也是地震灾害最严重的国家，地震造成的死亡人数约占全世界地震死亡人数的1/3。大陆动力学和地球系统动力学是认识地震成因的基础[1-13]，地震是地壳和地幔热能四维非均匀聚散作用的结果，特定时空域差热力驱动深层物质异常运动导致浅层差应力产生断层活动，形成地震。地震常以热灾害链的一个环节出现，构成系统性、连锁性灾害[7-8，14-20]。
包括地震在内的热灾害链与地热能如影相随。全球地震与热构造活动在空间上吻合，时间上同步，物质上统一，机理上关联。地热能是最优质的可再生清洁能源，由活动韧性剪切带控制的干热岩地热能具有能量大、无污染、持续稳定、分布较广、安全性好、利用率极高、无需尾水回灌、可控性强和减灾减排多重功能等优点。因此，只要打破固有思维模式，转变思想，从地球系统动力学的高度重新认识地热能与超洋陆、洋陆、盆山、灾害、礦床、油气的关联机理，就能一举解决人类面临的资源、环境、灾害和可持续发展问题[9-10，21]。其重要性、必要性和紧迫性不言而喻。
本文以地球系统动力学创新思想为指导，综合分析陆内地震与地热能之间的关联性，进一步阐明大陆地震和干热岩成因的统一机理，提出科学预测地震和干热岩地热能发电的思想和方法，指明科学减灾的最优途径。
1 地震的热动力成因
制约地震预测的瓶颈在于对发震构造和地震成因的认识存在根本性错误。搞清地震机理，必须回答如下问题：①为什么地震分布在大地热流异常区带？②陆内地震震源岩石物理性质是脆性还是韧-脆性？③断层是地震的原因还是地震的结果？④发震构造到底是什么类型的构造？⑤陆内地震震源能量是来自震源之上浅层脆性断层的应力作用还是其下深层韧性流变的热动力作用？
1.1 地震空间分布规律及其孕震构造环境
地震具有显著的时空分布规律。时间上，特定构造单元地震平静期与地震多发期交替；空间上，地震与地热异常一致，集中分布在构造强弱边界和固态流变通道中。前者体现了地震能量的积累与释放过程；后者说明地震活动与地球内部非均匀热活动密切相关。
要搞清地震的分布规律，首先要区分陆缘地震与陆内地震，明确陆内与板内、陆缘与板缘等基本概念。当前陆内与板内、陆缘与板缘常常混为一谈，通常将古洋盆遗迹蛇绿混杂岩带作为古板块碰撞边界，实际上这是洋陆关系，不是板块关系。从现今全球六大板块来看，只有太平洋板块是太平洋的一部分，欧亚、非洲、美洲、印度洋和南极洲等板块都是洋陆混合体。现今全球六大板块都没有符合板块学说定义的由洋中脊、俯冲带、转换断层连通的边界，有些区段的“板块边界”不仅没有深达岩石圈底面的断裂，甚至不存在浅层脆性断层。例如，欧亚板块东北边界从北冰洋洋中脊至西太平洋俯冲带北端并不存在连通的、有位移的破裂构造。“刚性岩石圈”板块的定义不能满足最基础的几何学特征中最基本的板块边界条件，更不可能存在合理的运动学、流变学、动力学和演化史，因此，板块学说存在十分严重的问题，应当创立全新的地学理论体系[1-12]。
陆内地震主要分布在大陆内部地壳活动区（图1），大多出现在地壳加厚的新生代造山带或高原（如青藏高原），少数地震分布在地壳减薄的活动盆地（如华北盆地），强震最集中的区带是陆内构造转换带（如南北地震带）。它们的共同特点是晚新生代地壳强烈活动，大陆中下地壳存在软弱层，大地热流值较高，地震在中地壳韧-脆性变形环境集中成层分布（表1）。
陆缘地震主要分布在洋陆相互作用的俯冲带（图1），地幔软流圈向大陆方向层流作用是主导驱动力。陆缘地震通常与火山活动形影相随，大地热流值高，震源带状分布，多震带向大陆方向倾斜（表1）。此外，洋内地震主要分布在洋中脊。
为什么陆内地震最集中的构造部位是包括南北地震带在内的东亚右行走滑剪切带？初步研究表明，中新世以来该带右行走滑剪切位移量在900 km以上[10，13]。认识晚新生代如此大规模的走滑剪切带，不仅有利于查明陆内地震分布规律，搞清陆内地震形成机理，指导地震科学预测，而且有助于阐明中新世以来亚太和亚印大陆构造格局，进一步认清自然灾害、矿床、油气和页岩气的区域分布规律和形成环境。东亚右行走滑剪切带的孕育环境和形成机理与印度洋和太平洋对欧亚大陆的作用有关。东亚右行走滑剪切带与印度洋SN向海岭相连，西侧表现为印度洋向北扩张与欧亚大陆向北同向运动，在这种洋控陆过程中恒河盆地下地壳热流物质向北流向青藏高原，当进一步向北运动受阻后转向东流，在青藏高原东构造结形成顺时针方向的地壳流，导致东南亚地壳物质向南运动。与此同时，西太平洋地幔软流圈物质沿着NW向非均匀层流，软流圈内一条活动的地幔韧性剪切带将太平洋的热流物质传输到渤海，加厚底辟引起下地壳放射状非均匀流动，向南的运动导致华南向南运动，因此，上述两种动力加上南海的扩张推动华南和东南亚向南运动，与向北运动的印度洋构成洋陆相互作用，形成大陆边缘沟弧盆体系，产生大量的地震和火山（图1）。由此不仅能够合理解释东亚右行走滑剪切带的成因及其两侧印度洋与欧亚大陆之间迥然不同的陆缘构造格局，而且可以较好地解释中国西北与华南中生代以前构造与建造的相似性和关联性。
1.2 地震的能量形式及其形成机理
一般认为，陆内地震是一个力学过程，与断层有关，由弹性回跳而成。弹性回跳模式由著名地震学家里德（Reid H. F.）研究1906年美国旧金山地震后于1911年提出的。其要点是：应力作用在活动断层之上，断层两盘地壳弹性体发生相反方向的运动；当应力达到峰值强度后，断层滑动，产生震源，形成破裂，断层两盘的弯曲形变弹性复原，断层出现位移。
弹性回跳模式存在许多科学问题，主要是：①断层两盘的弹性体和力偶并不确定，断层出现的构造层次岩石力学性质为脆性；②现代高精度测量系统没有监测到震前“发震断层”两盘出现显著的反向位移；③空间和地面的连续监测没有发现任何同震或震后的弹性回跳；④活动地壳浅层次断层很多，地震发生之后都难以确定发震断层是哪条；⑤基于活动断层开展的地壳（工程）稳定评价与实际情况反差很大，例如，汶川大地震发生之前，一般认为龙门山是活动断层不发育的“安全岛”，震中附近紫坪铺水库坝区的地震烈度不大于7度，实际上该区烈度为10～11度；⑥地震活动区也是地热异常区，地温梯度较高，处于中地壳的震源岩石物性不是脆性状态，而且脆性岩石不利于能量的长期积累，震源处于易于积累能量的韧-脆性状态；⑦断层的面状运动难以阐明点状震源的定位机制；⑧遵照热力学第二定律，自然条件下热量只能从高温物体传到低温物体，地壳中部震源能量不可能来自其上更低能的脆性上地壳，大陆地震能量只能来自能量更高的韧性下地壳；⑨最重要的是，震前均不同程度地出现面状分布和动态演变的温度、地电、地磁、重力、水文、气象、氡氢氦、动物等前兆异常，这些异常显然与断层运动无关，震前闷热震后突然降水或下雪也是弹性回跳无法解释的。
总之，断层不是陆内地震的机制，而是地震的结果。傅承义等将震源体周围震前区域性面状分布与热有关的异常现象总结为“红肿说”，认为断层理论阻碍了地震机理研究和地震预测[22]。
关于活动陆缘地震的成因，一般认为是板块俯冲的结果。主要科学问题是：①地震为何沿着俯冲“刚性岩石圈板块”弥散状成带分布，而不是限于两个板块之间的滑动与摩擦界面上？②冷洋壳与大陆板块摩擦如何生成大范围、高强度的热异常？③如果是大洋刚性岩石圈板块俯冲摩擦生热，为何在震前数天甚至数十天会在震源附近区域出现局部的海温异常，升温幅度可达6 ℃；④高精度GPS、INSAR等都没有观测到震前板块的异常运动；⑤由沉积物组成的易熔洋壳向下俯冲之后为什么只在岛弧之下（约200 km深处）的俯冲板块才发生大规模岩石熔融，形成岩浆房并产生火山岩浆活动？而深500～600 km的俯冲板块温度更高，为何没有出现与岛弧相似或更强的岩浆活动？⑥巨大的面状板块边界发生俯冲，如何产生点状震源？⑦如果刚性板块发生俯冲，为何与地震有关的整个刚性岩石圈板块边界不发生联动？更重要的是，如前所述，全球现今六大板块都没有连通的边界，板块根本就不存在。
地震如果不是断层活动和板块俯冲形成的，又是如何形成的？要回答这个问题，首先要解决全球和大陆基本构造单元——洋陆和盆山的关联成因。李德威等通过对青藏高原及邻区长期深入的研究，提出地球内部系统动力学，其基本思想可概括为[1-12]：偏离地心的地球内核引起外核热流物质顺层流动，汇流的巨量深源岩浆呈墙状上升，形成超级地幔墙，地幔墙底辟作用导致软流圈底面倾斜，同时软流圈热流物质向两侧层流，引起陆壳强烈拉伸减薄，驱动洋盆扩张，推动大陆同向运动，引起大陆垂向生长，构成大西洋式洋控陆构造格局。流入大陆内部的地幔软流圈热流物质局部加厚，底辟上升，导致莫霍面倾斜，驱动大陆下地壳向四周非均匀流动，同步形成陆内盆地及其周边山脉。当洋内地幔墙底辟作用及其软流圈层流作用减弱，同时大陆侧向扩张作用增强时，洋陆边界构造性质发生转换，陆缘进入洋陆双向挤压的相互作用状态，洋盆向大陆俯冲，形成大陆边缘沟弧盆体系。
当前以渠流模式为代表的大陆下地壳流动已经成为国际地学界研究的前沿和热点[6]，但是西方地质学家还没有阐明下地壳流动的构造背景、时空范围、流动方式、组合规律和形成机理。渠流模式应用的实例也仅限于青藏高原南部和东部。
洋陆系统地幔流层和盆山系统下地壳流层的热能和物性都具有非均匀性，在特定区域热能经过一定时间积累之后达到临界状态；可能在天文事件的触发下，过剩热能快速释放产生不同尺度的构造活动及其灾害-环境效应；一系列关联的自然灾害连发和群发，形成热灾害链；地震是由热能局部聚积形成自然灾害链式结构的一环。对于陆内地震而言，大陆非均匀的物性结构和热结构决定了下地壳流动具有非均匀时空结构，下地壳非均匀流动产生活动的韧性剪切带（俗称为“热河”）；当“热河”中缓慢流动的热流体因天体引力叠加共振触发或因自身流量、流速、流向突变而发生异常流动，分别以俯冲、上冲、仰冲、侧冲和斜冲的方式撞击围岩，形成点状震源，震源之上热能转化为机械能，通过上地壳脆性断层活动和地表破裂释放出来，形成地震[7-9，14-20]。上地壳脆性断层带是构造薄弱带，有利于热流物质和地表破裂的活动和地下气体的释放。
陆缘地震处于洋陆相互作用的构造环境，地幔软流圈层流带动洋壳向大陆俯冲，软流圈热流物质持续非均匀流动撞击到俯冲的洋壳，形成沿着俯冲带以一定宽度和深度分布的地震群，常常伴生火山岩浆活动和海啸。
2 地震的热关联前兆及其预测体系
导致当前地震预测困局的核心问题是流行的地震成因理论与客观的前兆异常不相符：大量的震前异常按流行的弹性回跳和板块俯冲模式无法解释，而根据弹性回跳和板块俯冲模式应有的地应力、地形变等前兆异常，通过高精度的应力和位移监测手段都没发现，至少是很不明显。因此，只有认清地震机理，才能准确把握地震前兆，科学预测地震。
2.1 地震是有前兆的
笔者在汶川地震之后立即深入重灾区进行了45 天的科技赈灾，后来发生的玉树、彝良、镇雄、芦山、鲁甸、康定等地震，也在震后迅速进行现场调研。通过实地考察和采访，收集到大量的前兆异常信息，震前均出现与热流体异常活动有关的地质异常、物理异常、化学异常、水文异常、气象异常和生物异常[15-20]。
实际上， 1976年7月28日发生在河北唐山的7.8级地震也是有前兆的。专业台站和一些简易仪器也观测到许多异常，主要是海平面升降异常、地温异常、地电阻率异常、土地电异常、重力异常、地下水异常、水氡异常、地磁异常、水井气体总量异常、水中二氧化碳含量和氯离子含量异常等。张庆洲在《唐山警示录》对唐山地震的宏观前兆异常做了较详细的介绍[23]。
2.2 地震前兆之间具有关联性
地震不仅有前兆，而且各种前兆在时空和机理上都存在着关联性[14-19]，属于地球系统动力学的有机组成部分，与非均匀热动力作用有关[7-11]。
陆内地震前兆主要是中下地壳热流体异常流动及其相关的温度异常、气体异常、水文异常、重力异常、电磁异常、地声异常、波速异常、气象异常、天文异常、生物异常和变形异常[7-9，14-19]。
陆缘地震与热异常活动有关的前兆异常也较明显。Dey等发现印度沿海地区强震前普遍存在潜热通量异常，震前海水局部升温[24]。其后，很多学者报道了陆缘地震与温度有关的前兆异常。据陈梅花等研究[25]，2004年12月26日印尼大地震之前40天至20天內出现海水升温和潜热异常；利用卫星遥感资料反演潜热通量，潜热流值从10 W·m-2增加到35 W·m-2左右；震前20天至临震时异常中心突然增加到80 W·m-2，震后逐渐恢复到正常值。2011年3月11日，日本宫城县以东的太平洋海域发生9.0级地震，并引发海啸；MODIS和NOAA系列卫星与地表监测均显示震前温度异常，2011年3月1日至10日局部升温可达12 ℃，震后升温异常很快消失[26]。
地震前兆是地震预测的基础，只有抓住有效的地震前兆，查明各种地震前兆异常之间的内在联系，才能科学地成功预测地震。
2.3 地震预测新体系
长期以来，地震能否预测一直争论不休。美国、日本等国家地震学家在板块学说和弹性回跳理论指导下，建设地震预测试验场，但是监测和预测地震的效果甚微，多次失败，从而放弃了地震预测，甚至认为地震不能预测。
中国曾成功预报海城地震，意义重大。尊重事实、开拓创新和专群结合是制胜法宝。笔者认为，在地球系统动力学、热灾害链和热流体撞击形成地震思想指导下，圈定中长期地震预测区，然后建立与热流异常关联的天地一体化监测体系、流动加密监测体系和新时期群测群防体系，能够大幅度提高短临地震预测水平，必将准确预测地震五要素。
2.3.1 新思路
地震预测的突破必须建立在创新地学理论基础之上。经典的板块构造学说和弹性回跳模式存在严重的科学问题，由此建立的地震监测和预测体系已经造成十分严重的后果，如果还不及时反省，必将造成更多、更大的损失。
在大量调查和研究的基础上，笔者提出了热动力（不同时空尺度的差热力）驱动地球多层次热流物质非均匀流动的地球系统动力学假说和大陆下地壳非均匀流动驱动盆山耦合的大陆动力学假说，并进一步提出了热灾害链、热流体撞击形成地震等系列模式，通过西南地区芦山、鲁甸、景谷、康定等强震中长期预测实践，总结陆内地震预测思路（图2）。
地震中长期预测的理论基础是热灾害链，即地球系统在非均匀热动力作用下產生的致灾因子构成时空有序、机理关联的自然灾害结构。地球四维非均匀热结构和热演化制约热流体非均匀流动，导致自然灾害呈现区域性、群发性、连发性、关联性、有序性、迁移性、突发性等特征，造成海洋之中、大陆内部、洋陆之间、地气之间、宇地之间的各种自然灾害存在关联性[7-10，14-20]。
中国陆内地震多，陆缘地震少，后者主要集中在台湾，笔者对陆缘地震没有做详细的研究。陆缘地震与陆内地震的预测思路大同小异，有待今后深入工作之后归纳总结。
2.3.2 新方法
地震预测方法大致可分为经验预测、统计预测、物理预测和综合预测。物理预测是地震预测的根本，从破裂物理预测转向热流物理综合预测是地震预测的出路[17]。
热流物理综合预测是将地震作为开放地球系统热能积累与释放过程中物质非均匀流动产生地质-资源-能源-灾害-环境有序结构的有机组成部分，提取与热异常有关的地震因子和前兆异常进行关联分析，实现地震长、中、短、临预测。
热流物理综合预测的特点是：①客观性，不墨守成规，克服人们对司空见惯的现象和已有的权威结论怀有盲从和迷信的心理，摆脱板块构造、弹性回跳等经典理论的束缚，从客观事实出发，开放式自由研讨，以震前各种热关联异常和热流物质非均匀流动效应为基础，建立全新的地震成因理论与地震预测应用体系，并在实践中不断发展和完善；②系统性，地球是由热流体运动维系的生命体，在这个有机系统中内部圈层、表面圈层和外部圈层之间存在能量交换和物质交换，在特定时空结构中过剩的热能产生热灾害链，地震是热灾害链的一环，据此可建设自然灾害综合预测系统工程，地震预测是系统理论与系统工程有机结合的典范；③层次性，针对与震前热流体异常有关的直接和间接前兆，采用天基、空基、地面和地下相结合的动态连续监测手段，通过人机结合对多种异常信息进行分析处理，加强人工智能辅助决策；④关联性，地震及其相关自然灾害与孕灾构造单元（盆山、洋陆）之间机理关联，此外，热灾害链中各灾种关联、前兆关联，在地震孕育、发展和发生过程中，当关联的前兆出现特征异常组合的时候，可增加地震预测和预报的信度；⑤互补性，由于地震前兆由微观异常和宏观异常组成，专群结合是地震预测的致胜法宝，专业机构采用天地一体化先进手段获得微观异常信息，新型群测群防体系能够获取大量宏观异常信息，二者构成兼容互补的统一体系，能够取得地震预报实效；⑥针对性，尽管地震的前兆与热流体异常有关，但是由于地球内部物性及运动状态、地表构造环境、外部自然条件等的差异性，使得陆内地震与陆缘地震、盆内地震与山脉地震、不同性质的盆山边界地震在异常范围、前兆类型、灾种组合等方面存在一定的差别，要采取灵活多变的方法和手段，而且跨年度干旱、天然矿难、火山、滑坡、甚至雾霾都不同程度地与地下热异常活动有关，要总结各种自然灾害的特征前兆组合，进行灾种鉴别和成灾原因的判定；⑦综合性，地震预测的组织架构包括布局、研究、监测、分析、决策等系统，各环节必须有机结合和高度融合，采用人机结合的方式并充分发挥人工智能的作用，综合分析从天基、空基、地面和地下动态连续监测系统中获得的与热流体前兆有关的大数据，从而对地震发生的时间、地点、震级、震源深度、烈度等五要素做出综合判断；⑧阶段性，明确地震预测各阶段的目标和任务，通过热灾害链的时空演变过程确定长期和中期地震预测区，然后在这个区域内有序开展固定台站、流动监测、群测群防相结合的短临地震监测和预测；⑨指向性，根据热灾害链和热流体关联异常的时空演变规律，不断缩小震中包围圈范围，进而判定地震五要素；⑩复杂性，地震预测涉及众多因子和海量数据，应当充分发挥人工智能震例集成、复盘（反演）推解、深度学习、数据处理、科学评估、逻辑推理的优势，逐步建立和完善人机结合的智能预测体系。
2.3.3 新趋势
实践是检验真理的唯一标准，预测得到证实是评价科学理论正确性的重要标准。
在下地壳层流、四维动态成矿、成矿动力学和陆内热隆伸展成矿等创新思想指导下，李德威预测青藏高原南部存在4个不同类型的成矿带，每个矿带内有多个矿集区[27]。2000年以来的西部地质矿产大调查证实了这些预测。例如，预测冈底斯南缘为斑岩铜矿成矿带，存在尼木、墨竹工卡等矿集区，有多个（超）大型矿床，热隆伸展主期成矿时间为15～17 Ma，与实际情况完全一致[28]。
地震预测与矿床预测在本质上是相同的，都是地球内部非均匀热动力作用下热流物质非均匀运动的结果。只是金属矿床通常与岩浆或热液有关，地震与固态流变有关。二者最大的区别在于成矿预测对象是已经完成的构造热事件及其产物，地震预测针对尚未发生的构造热事件及其产物，因而难度较大。对于强震、大震和巨震而言，由于地震能量较大，异常较明显，预测难度比微小地震小得多。
在下地壳非均匀流动驱动盆山耦合大陆动力学、地球物质多级循环地球系统动力学及其热灾害链、热流体撞击形成地震等创新思想指导下，李德威等曾对中国大陆3个区域进行了中长期预测[18]。
第1个预测区为鲜水河—安宁河—小江构造带。实际发震情况与中长期地震预测吻合，芦山、鲁甸、康定、景谷地震的三要素达到中期准确预测水平[17]，而且错报率和误报率均为0。
第2个预测区为大华北地区。自从2010年以来，华北热灾害链结构与1971～1976年华北热灾害链结构基本相似，但是演变时间更长，在渤海地幔体底辟热动力驱动下4条活动下地壳韧性剪切带（“热河”）固态流变物质流动可能诱发系列强震。该研究成果被报道后不到3个月就在预测区域内发生了甘肃定西6.6级地震。李德威等进一步认为华北热灾害链结构清晰，震情严峻[19]，吉林松原5级左右震群应验而来。需要特别关注的是，大华北地区再次出现跨年度干旱，尚未完全释放的致震能量和超出预期的灾能（剩余热能）积累，孕震能量不断加强，因此，2018年之后8年左右时间内大华北地区可能会发生4、5次6.5级以上破坏性地震（图3）。应当高度重视热流物理综合预测，必须大力加强津京至张家口和大同一带、东北松嫩地区、沧州—衡水—邢台—鹤壁至新乡一带、咸阳—三门峡—临汾一带的地震短临监测与预测，尽快開展天空地相结合的立体监测、地面与空中相结合的流动监测、新型群测群防协同监测和地震有效前兆物理综合预测。
第3个预测区为青藏高原。李德威等认为源于恒河盆地进入青藏高原的多条“热河”在各个撞击点上均有可能发生大地震[19]。2015年4月25日尼泊尔8.1级地震正好发生在博卡拉—吉隆—许如错—当惹雍错—依布茶卡—朝阳湖活动下地壳韧性剪切带（“热河”）的俯冲式撞击点（“河口”）上。根据下地壳非均匀向北流动规律，进一步预测这条向北流动的“热河”上冲式撞击点（当惹雍错附近）或相邻“热河”上冲式撞击点（如当雄附近、申扎附近）未来两年之内可能发生7级以上地震。
对比尼泊尔地震与汶川地震及其次生地质灾害就会发现：尼泊尔地震与汶川地震的震级相当，都处于盆山边界，上地壳都发育叠瓦状逆冲断层，而且喜马拉雅与恒河盆地之间的地面坡度远大于龙门山与四川盆地之间的地面坡度，受印度洋暖湿气流影响，喜马拉雅南坡的降水量也大于龙门山。为什么汶川地震伴生大量的巨型远程高速抛射式滑坡，而尼泊尔地震却没有出现滑坡？合理的解释是，从恒河盆地流向喜马拉雅的“热河”中热流体发生俯冲运动，而从青藏高原流向四川盆地的“热河”中热流体发生仰冲运动，由此产生不同类型的次生地质灾害。
3 取热减灾减排
人类在能源、环境、灾害多重问题夹击下，其根本出路是取热减灾。减灾过程可分为灾前取能、临灾预测、灾后救援三阶段。灾前取能是上策，临灾预测是中策，灾后救援是下策，而三位一体、重心前移是上上策，应当作为中国的减灾国策[18]。以地球已知事实为基础，建立地球系统动力学理论体系，定能实现取热减灾减排伟业[9-10]。其关键科学技术问题是要以创新思想为指导，正确认识以干热岩地热能为主的地热来源、控热构造、勘查与评价方法和梯级系统开发技术体系。
3.1 热源与控热构造
不考虑太阳辐射热能对地表浅层低温地热能的影响，根据孕热和控热构造、温度（及深度）与岩石相态协调变化、热储性质，将地热能综合划分为水热型、干热型、浆热型、气热型和混合型。具有商业价值的干热型地热能（或狭义干热岩）是指流体含量少、埋深3～8 km、温度为200 ℃～350 ℃、与活动性半固态或固态流变构造相关的岩石[21]。
关于干热岩的热源，目前的认识有高放射性花岗岩生热、岩浆残余热、地球深层传导热和断层摩擦生热，以高放射性花岗岩生热占主导[29]。后3种认识的问题显而易见，岩浆冷凝速率太快，而且岩浆热源属于浆热型；地球深层传导热强调其均匀性，以此推断则干热岩地热能无处不在，实际并非如此；断层摩擦生热与温度随深度增加，断层摩擦表现为瞬时地震式活动不符。
至于高放射性花岗岩生热，同样地与大量事实不符。首先，国内外铀矿和含铀花岗岩体的分布与现今地壳热结构不吻合。澳大利亚、哈萨克斯坦、加拿大的铀矿床储量列世界前三名，而这些地方的大地热流值并不高。就中国而言，目前的调查结果显示地壳最热的青藏高原南部还没有发现铀矿床，花岗岩类铀矿床集中分布的华南、新疆北部和秦岭一带则未显示高地热异常，下面以华南为例说明。华南是中国铀矿床发育区，集中分布在南岭到江西一带，以花岗岩型和斑岩型为主，还有一些火山岩型铀矿床，如江西相山铀矿田。主要的花岗岩型铀矿田（如湖南大湾、江西桃山）大地热流值相对较低，热流强度从南海向NW方向非均匀分布，逐渐减弱。由此可见，高放射性花岗岩区与高地热异常区没有对应关系。其次，已知干热岩地热能分布区的花岗岩放射元素含量并不高。例如，共和盆地多个地热钻孔揭示新近纪泥岩和砂岩在1 400 m左右以角度不整合方式覆盖在印支期花岗岩之上，印支期花岗岩与周边山脉出露的花岗岩相同，其U、Th、K含量低于平均值。再次，很多地热异常区带没有或少有花岗岩体。例如，汾渭地堑是著名的地热-地震-构造活动带，通常是晚新生代陆相沉积物角度不整合覆盖在晚太古代—元古界麻粒岩相变质岩之上；又如，琼州裂谷也没有高放射性花岗岩，只发育新生代玄武岩。此外，就算高放射性花岗岩是热源并作为热储，其生热率也远远低于干热岩发电的采热率。
地球是有生命的有机体，地球深部热流控制浅部地质结构。地核（地球内核）是地球的心脏，高密度物质遵循爱因斯坦质能方程不断释放出巨量热能，为动态生热构造系统；极高温导致地球深部岩石部分熔融，热流物质在内幔流层（外核）富集，构成地球储热构造系统；内幔流层因物性和温度的非均匀性而发生分异，高密度物质沉入地核，固态流变物质顺层流动，低密度流体向上非均匀流动，形成地幔墙和地幔柱，构成地球导热构造系统；地球深部热能以对流和传导的方式传输到地球浅部，由洋陆作用、盆山作用、岩浆活动、变质作用、构造作用、成矿作用、成藏作用、排气作用、成灾作用和热泉温泉等方式释放能量，构成释热构造系统。除上述全球控热构造系统外，从地热带、地热省到地热田，都具有结构类似的控热构造系统。