[科普中国]-地热温度

基本概念地热

地热是来自地球内部核裂变产生的一种能量资源。地球上火山喷出的熔岩温度高达1200℃～1300℃，天然温泉的温度大多在60 ℃以上，有的甚至高达100 ℃～140℃。这说明地球是一个庞大的热库，蕴藏着巨大的热能。这种热量渗出地表，于是就有了地热。地热能是一种清洁能源，是可再生能源，其开发前景十分广阔。

地热田地热田是指在目前技术条件下可以采集的深度内，富含可经济开发和利用的地热流体的地域。它一般包括热储、盖层、热流体通道和热源四大要素，是具有共同的热源，形成统一热储结构，可用地质、物化探方法圈闭的特定范围。

温度温度是表示物体冷热程度的物理量，微观上来讲是物体分子热运动的剧烈程度。温度只能通过物体随温度变化的某些特性来间接测量，而用来量度物体温度数值的标尺叫温标。它规定了温度的读数起点（零点）和测量温度的基本单位。国际单位为热力学温标(K)。目前国际上用得较多的其他温标有华氏温标(°F)、摄氏温标(°C)和国际实用温标。从分子运动论观点看，温度是物体分子运动平均动能的标志。温度是大量分子热运动的集体表现，含有统计意义。对于个别分子来说，温度是没有意义的。

地热温度测量地表和地壳各点的温度是不均匀的，取决于以下因素：岩浆（内部热源）的侵入、喷出和冷却过程，太阳辐射（外部热源）的各种周期性变化，气候、地下水活动和人为因素，以及地表和地壳物质的结构及其热物理参数。地壳的热状态受内部热源和外部热源的双重制约，内部热源可以认为是稳态的，而外部热源则是变化的。因此，测量地球温度场的空间分布和随时间的变化，可以调查地热、油气和矿产资源，以及解决其他地质问题。

太阳辐射源对地球表面加热有24小时的日变、年变和一种受地质年代冰期影响的更长周期的变化，它们对地温影响的深度各不相同。在实际工作中，人们将太阳辐射对地壳加热所影响的深度作为一个分界面，这个界面叫做恒温层，以上为变温层，以下为增温层。各地恒温层的深度及其温度值并不相同，它明显地与纬度有关。各地恒温层深度和温度要根据钻孔长期观测结果来测定。中国已测得的恒温层深度在15～30米之间，温度在10～23℃之间。太阳辐射日变化所影响的深度，一般不超过1米。增温层以下平均地温梯度为30摄氏度每公里。

地热温度测量可分为遥感测量和直接测量两种。

遥感测量一切物体都发射红外线(热辐射电磁波)。测量地球表面辐射或反射的红外电磁波，可以在地面用红外辐射温度计测量，在飞机上用航空红外扫描仪测量，也可以在人造卫星上对地球进行全面测量，例如美国在1978年 4月26日发射的地球热容量制图卫星(HCMM)。测量地球表面的发射或反射的红外电磁波，可以了解地球表面的温度场特征及其变化。白天测量的红外电磁波，主要是太阳对地表辐射波的反射；夜间可以明显地测量到地球表面本身所辐射的红外电磁波。后一种资料可以用来研究火山机制，火山和温泉、汽泉的放热量。昼夜分别测量的红外波段信息，可以用来计算地面物质的热容量和热惯量。用这些资料可了解土壤湿度，发现浅埋地下水富集区，也可以作为识别不同岩石和某些蚀变矿床的标志。

直接测量地温的直接测量都是在地下条件如坑道、钻井或海底进行。最浅是在地下1米深处测量地温,这是一种简易的地温测量方法，这种地温场的资料可用于发现异常幅度大而且埋藏浅的地热田。直接探测隐伏地下储热构造,往往在10～30米或50～100米浅井内进行地温和地温梯度测量。这个深度的地温场资料，可以反映不同异常幅度和不同埋藏深度的热储构造。更深的地温场（如300～1000米）则用于研究区域构造、深部地热资源和油气田。例如中国华北平原北部地温梯度等值线图上的地温异常，反映了深部地热资源和油气田。

地热温度反演陆地卫星TM数据(TM6)热波段表示地表热辐射和地表温度变化.根据热辐射传输模型,详细介绍了地表温度的反演过程.在实际应用中,地表不同物体的比辐射率获取比较复杂,通常破忽略,利用像元线性分解技术,计算各个像元的物质组分,通过单个物质的比辐射率,得到反演温度所需的各像元比辐射串参数.提高了地表温度演算精度,克服了以往地物比射率变化对温度的影响.通过与实测温度对比,误筹小于1K.研究还表明地下热水富集带的地表温度比地表水高5-6K左右,热红外波段可以有效探测地表温度异常的变化.本研究的算法均通过IDL实现.

地热资源地热资源分类地热资源是指在当前技术经济和地质环境条件下，地壳内能够科学、合理地开发出来的岩石中的热能量和地热流体中的热能量及其伴生的有用组分。地热资源按其在地下的赋存状态，可以分为水热性（地下100～4500m）、干热岩型和地压型地热资源（3000～6000m）；按温度高低，地热资源可划分为高温地热资源（>150℃）、中温地热资源（>90℃且