超臨界流體：孕育誘發地震的毒液—流體與地震系列談.docx

1、 超臨界流體：孕育誘發地震的毒液流體與地震系列談 鄭州地象科技有限公司 寇偉 13903832188 超臨界流體是指常溫常壓下為氣態或液態的物質、在溫度和壓力分別高于其臨界溫度和臨界壓力時，處于一種似液非液、似氣非氣的狀態，這種狀態的流體被稱為超臨界流體。已知水的臨界參數分別為溫度374oC、壓力22.1MPa。 超臨界流體有很多特殊的性質： （1）隨著壓力的升高，水的密度可以從類似蒸汽密度的數值連續地變到類似液體的密度值，溫度和壓力的微小改變可以導致密度和溶解能力幾個數量級的差異。 （2）水的比熱容是溫度和壓力的函數，表示單位質量物體改變單位溫度時的吸收或釋放的內能。臨界點上水的熱容幾乎達到

2、無窮大，即是說當超臨界水逸出到一個溫度較低的溶質空間時，降低單位溫度所釋放出的熱量遠遠超乎平常。 （3）超臨界水有強烈的氧化作用。氧化作用是在生物體內或生物體外將物質分解并釋放出能量的一種過程，超臨界水具有將所接觸到的巖石腐蝕分解的強大作用。 （4）超臨界水是一種特殊的溶劑。超臨界水對溶液中的反應速率可產生影響，加快對所接觸巖石的溶解速度。 （5）超臨界水的極性、電導率、介電常數、粘度、離子積等也都隨密度而變化，一些通常難以發生的反應在其中卻能順利進行。 （6）在400的超臨界溫度下幾乎所有的氫鍵都裂解了，水被切割成富含小分子團的離子水，具有很好的滲透力、溶解力和乳化力，超臨界流體的擴散系數是

3、液體的幾十至幾百倍，因而具有較好的傳質性能。 從上地幔軟流層到下地殼內的所有流體都屬于超臨界流體。從幔汁上侵進入巖石圈，不斷侵蝕熔融圍巖、沿封閉較為薄弱的斷裂構造上行，在斷裂帶裂縫較寬、堆積物沉積層不夠堅硬的位置容易突破，有可能抵達上地殼內；而在斷裂帶較窄、巖石封閉較嚴的位置，會受阻停滯在下地殼內。 從地球深部逸出上侵到上地殼的超臨界流體，必定會對地質構造、巖石演化、油氣生成與運移等產生重大的影響。從好處講，超臨界水有利于油氣的運移和聚集成藏，有利于從礦源中萃取金屬和非金屬成礦元素并富集成礦，亦可為人類帶來巨量的可直接利用的地熱能源。從壞處看，進入到上地殼的超臨界流體就像是毒液一樣，憑借著自身

4、的超能特質不斷侵蝕與其接觸的巖石、破壞原有的地層結構，成為孕育誘發地震的主要誘因。 就超臨界流體的臨界條件來看，若是不考慮溫度的影響，深度在2210米時壓力即可達到22.1MPa的臨界值，所以不用考慮壓力、只需看溫度條件是否達到臨界值。一般在沒有地熱異常、且非溫度極寒地區的增溫梯度值約為2.5oC/百米，深度大約要到14.6km時溫度可達374oC的臨界值成為超臨界流體；通常有溫泉出露或淺井溫度達到30oC以上的斷裂帶上，增溫梯度值約在5oC/百米，深度大約到7.4km時溫度即可達到374oC的臨界值成為超臨界流體；個別地熱異常明顯、溫泉出露或淺井溫度達到60oC以上的斷裂帶上，增溫梯度值約在

5、10oC/百米左右，深度大約不到4km、溫度即可達到374oC的臨界值成為超臨界流體。 中國大陸地區廣泛分布的淺源地震，其深度一般在030km的地殼范圍，而大于6級以上的強震、90%以上均發生在1025km這一深度范圍，且基本上都是發生在沒有地熱異常的地方。這是因為在上地殼較深處的巖層致密、裂隙少而細小，氫鍵裂解后成為離子態的超臨界流體具有超強擴散力，會通過細小裂隙向上層滲透；并在滲透過程中對圍巖進行溶解和腐蝕，逐漸擴大裂隙、增大滲透量。這一過程雖然漫長，但卻是孕育大震的禍根。但大地震原地復發周期很長，尤其是隨著余震的發生，深部流體的不斷釋放，地殼漸趨穩定，并維持一段較長時間。 1970200

6、0年國家地震臺網統計資料顯示，在一級以上并測定出震中的42832次地震中，震源深度在5km以內的地震約占48%，510km范圍內的地震約占27%。說明在地熱沒有出現異常的地區，即使是存在較大的斷裂帶，由于超臨界流體整體埋深都在10km以下，其能量在長距離上侵過程中逐漸耗散，一般進入到10km以內后溫度都低于臨界值、演變成僅具有一般能量的高溫地熱水了，其對于斷裂構造內巖體的腐蝕力和破壞性不是很強，導致構造變動的規模較小，造成地表地震災害的等級就小。而在存在地熱異常的斷裂帶上，雖然超臨界流體所在深度可能在10km以上，但其所在的斷裂構造裂隙發育較好、與深層有一定的連通，使得深部超臨界流體的能量在高溫高壓作用下以氣態向上滲透，釋放能量對上層構造內的流體加熱，適當疏解了聚集能量的強度，即使發生地震、其強度也不會很高。 通過以上的分析給我們一個關鍵性的啟示：既然超臨界流體是孕育誘發地震的毒液，我們就應該想方設法地針對它進行診治，大致找出其所在位置，監測其動向和進展，采取措施疏解、減緩地震的發生。 2022年11月6日