人们长久以来一直否认太阳辐射作用是地表下地廇活动的产生根源，而今却扭转看法，认为太阳辐射作用深深地影响着地表下部。

大约在300年前，人们认为地球内部散发出的热量不仅仅影响着地下的地质活动，而且还供养着地上的生命万物。其证据是：从地内流出的汩汩温泉水，使附近地域积雪消融、绿洲盎然、动植物群繁茂。古世界宇宙论者——赫拉克利特、恩培多克勒、亚里士多德认为，地温的分布规律是愈往内心温度愈高，地心处应该燃烧着一种“永恒火”。

后来人们发现了光合作用，从而导致“内热是地球上生命万物的主要供养源”这种仅能解释某些地质活动过程的论点濒于解体，当1898年彼埃尔 · 居里发现镭盐可自发地释放出热量这一现象时，又产生了一种新的“热起源”论。

事实上，科学家们多年来对“太阳辐射作用影响地下地质活动”论一直在争议。大多数地质学家一直认为，地球是一个封闭系统，因而使大量的太阳能量渗入地内。直到距今30年前，人们才毫无疑问地确信：受太阳辐射作用影响而产生温度变化的地层、其深度仅为10 ~ 20米，偶尔可达25 ~ 30米。科学家们认为，发生日温涨落变化现象的地层约在距地表0.9 ~ 1.2米浅层位，而发生年温涨落变化的地层则在18 ~ 21米深层位。据认为，地下更深位的温度保持在恒定不变状态，不受太阳辐射作用的影响。在60年代，苏联人N. Ogilvy和美国人R. Stallman又证实了一种现象：具有温变现象的地层深度，随地湿渗透程度的增加而增加，人们此时仍坚信多年来一直保持的有关地温涨落变化的观点，即：它遵循着傅立叶第一定律，随着地层深度的增加，温变幅度按几何级数减少。尽管传播媒介的同质性和各向同性均是假定的，但物理学家和地质学家们却从未对这一定律提出疑问。

然而，这种地热理论于1957年9月受到了首次冲击。苏联科学研究院隶属的Savarensky水文地质实验室的一名研究生N. Frolov（现在是地质学和矿物学教授），在苏联南部聂斯特河岸的一口井内发现了一种用传统观点解释不通的现象：在25米深层位，地温在24小时内上升了0. WC；而沿同一截面上行至20米深层位，地温则保持恒定不变。此现象令人惊诧不已，因为它与傅立叶第一定律及前人有关著述相矛盾。在仔细校核过测温设备和所用测试方法之后，N. Frolov又进行了一组新的测试，证实了他的这个发现真实无误。当这条消息发表后，外界反响正如所料及的那样对此予以坚决否定。1958年发表的一篇描写这项试验的文章，将温度变化归咎于人类活动的产物所致，包括该地域的含水石灰岩中融有来自附近正排放工业污水的井中的热溶液。

尽管如此，此现象的发现还是导致了进一步的深入研究 · 全苏水文地质和工程地质研究院推出了一种专用于检查岩石温度和地下水渗透程度的方法，并进行了大量试验，旨在研究各种失真系数对自然大地温度特性的影响。试验部位选在不同地理区域和不同地质条件下的井中，受试井的数量先是数以十计，再往后是数以百计。1965年，苏联地质部组织了一个地质探险队，沿着雅罗斯拉夫尔 - 克里米亚地质断层，对若干眼3 ~ 4公里深的井进行了测试，其测试结果证实了先前那个惊人的发现，专业出版物很快刊载了此项研究结果。

过去人们曾认为先前那个惊人的发现只不过是定律的一个例外情况，而这次地质探险队的测试结果证明了这种“违背定律”的现象甚多，有一张易于直观这种现象产生机制的地质结构图可供读者阅析，根据多年来对莫斯科附近Pakhra河床下的地下水位观测所获得的数据，证明该河床下石灰岩的含水层位与河的水位相关。年温变化率本来在地下20米左右深处的渗水层（位于地下水层上方）内已衰减了0.2°C或更低一些，可是在更深层处的饱水层中却又增高0.6°C；再往深去，又再度呈下降势；而在部分层位，却再度增高，尽管所增幅度不是很大；最后，那些温变涨落现象统统消失在以粘土为代表的阻水层中。当然，温变现象是沿着两个方向从地表渗入地内的：垂直方向主要以热传导方式；而水平方向由于伴随有河水的渗入，则主要以对流方式进行。

“违反定律”的现象（温变程度随地深而增加）在地下水高速流动的山区也已经被观察到。这里同样也发生地表层中渗有河水、地表温变被携入地内现象。例如，在阿拉木图丘陵地带斜坡上的Vesnovka河床内的某一眼沉井中，年温幅度变化率在低于恒温层下的距地表40 ~ 60米深处，竟然可达3°C。奇怪得很，该深层由同质岩石、砂砾层、卵石沉积物（混有砂和土）构成，但在具有那种“违背定律”现象的部位竟绝无土壤存在，即便存在有砂砾也都是大颗粒状的。正是在那儿，坐落有一条强有力的暗河，事实上是第二条Vesnovka河，只不过位于地下罢了。温度发生跃变的原因，是因为在上游的某处部分河水突然跌落进地内，从而将地面上的所谓“印迹”信息（包括空气温度的涨落变化）携入地内所致。

继之，科学家们又证实了这样一种现象：在那些存在着地面水向地内渗进现象的诸层中，有周期性温变特性的地层厚度增加了（请回忆一下先前那种“温变程度总是毫无例外地随深度而减少”论点）。Frolov在1957 ~ 1958年于摩尔多瓦地区，以后于国内诸如中亚、波罗的海沿岸、yakutia等许多地区对若干眼井的同部位进行了精确的测试之后，证实温幅确实发生变化，但其变化规律有所不同。那种温变随深度而发生的地层，仅为地表最上部20 ~ 30米厚的薄薄的一层；而在较深一些的层位中，温度则经常随时间而发生变化，变化幅度达零点几度，甚至可高达若干度，有意义的是，这类温变现象总是发生在那些与地表相连通的含水层位中（在这样的层位中，热量和湿度可恒定地交换）。研究结果导致了人们地质构造观的改变。尽管早期人们曾建立起一种“双层”模式（即较浅层的地温随时间而变化，较深层的地温则保持恒定不变），但现如今却认为大地是一种具有复合热状态的系统，该系统由恒温层、变温层和向各处流动的热流构成，恰似一种马赛克状的复合嵌拼体。

科学家们认为所获研究结果为水文地质学科中的一个新分支——水文地热学奠定了基础。Frolov当之无愧于这门新分支学科的创始人。有关这类研究成果的大量黑白照片已被刊载在苏联及国外的出版物上，包括国际参考手册。

凭藉这种新理论，人们可对水文地质中的热状态重新予以研究，从而为解决大量的地球科学重要问题奠定了基础。例如，藉此人们可精确地发现无温变现象的地位以及那些其热源来自下方（且热流量可被准确认定）的地位。无疑，这种新理论在众多与地热有关的理论群中，堪称“关键”理论。

该发现还具有非常重要的实际意义，它为科学家们研制一种寻找“具有特定水交换速度的相应地质剖面”的方法奠定了基础。这种方法的研制成功，将在寻找地下水作为供水源的实际应用中发挥出至关重要的效应。

该项发现权的受保护范围

一种迄今尚未弄清的由规律支配着的关于水文地质科学中温度变化违反“定律”的模式已经实验得以证实。它的基本要点在于：地温的涨落变化随地深的不同而相异；这种变化又与地表层中横向的热量交换速度有着直接伴随关系。

[Science in the USSR，1990年No. 5]