利用基岩温度获取地下流体运移特征：以喀什地区为例

卢丽莉， 陈顺云， 刘琼颖*， 闫玮， 刘培洵， 宋春燕， 冯嘉辉， 陈立春3,

1 中国地震局地质研究所， 地震动力学国家重点实验室， 新疆帕米尔陆内俯冲国家野外科学观测研究站， 北京 100029 2 新疆维吾尔自治区地震局， 乌鲁木齐 830011 3 桂林理工大学， 桂林 541006

0 引言

近年的研究证实基岩温度中包含有地壳应力动态变化的信息，据此，基岩温度正在发展为一个新的地球物理观测量(陈顺云等，2020).最近的研究还显示：基岩温度中不仅含有应力变化信息，还蕴含浅层地壳流体运移信息(Liu et al., 2019, 2020).事实上，流体运移造成的温度变化比应力变化直接引起的温度响应量级大，更易识别(陈顺云等，2020).

地下流体运移时必然携带热量，从而产生温度变化.反之，温度可用来对地下流体进行示踪(Anderson, 2005；Goto et al., 2005；Constantz, 2008；Rau et al., 2010；Saar, 2011；Kurylyk and Irvine, 2019).一般地，近地表测温数据具有周期性(日、年)波动特征，其波动幅度随深度的增加呈现指数型衰减，相位随深度的增加具有线性延迟(吴志伟和宋汉周，2013；Irvine et al., 2015；Jimsheladze et al., 2019).这种温度振幅衰减、相位延迟特性与地下流体活动密切相关(吴志伟和宋汉周，2010；马瑞等，2013；Irvine et al., 2017；Kuryly and Irvine, 2019；Liu et al., 2019).据此，利用温度在地质体中的传递规律，能有效确定地下流体运移信息.

早在20世纪60年代，Stallman(1965)提出垂向流体作用下热传递方程的封闭解，利用温度周期性波动特征建立地下水流速的解析模型，在此解析模型中，热扩散系数是计算地下水流速的重要输入参数.此后，研究者提出了许多分析技术对Stallman(1965)解析模型进行应用探索，比如从记录在浅层河床中的多深度日周期温度信号推断垂直地下水通量(Hatch et al., 2006；……