[科普中国]-地下热水

简介

因地下局部热源或在正常地温梯度下加热而形成的地下水。地下热水的温度可以从摄氏几十度到几百度。在现代火山活动地区由于强大的热源，在地壳浅部（几百米至二、三千米）可以形成高温过热水和蒸汽。中国台湾大屯火山区地下热水温度达293℃，美国塞罗普里埃托温度高达388℃。在正常地温梯度地区，例如在一些褶皱带和盆地内，在千米深度范围内水温一般不超过100℃。地下热水沿着岩层裂隙或断裂构造上涌溢出地表，便形成温泉、喷泉或间歇喷泉。

地下热水与冷水的温度界限，各国没有统一的标准，一些国家根据年平均气温、人体的感觉和水的物理性质等确定了各自的界限，大多数国家以20℃为界，如中国、前苏联、英国和德国等，美国为21.4℃，日本为25℃。

地下热水类型根据不同的用途，按温度有不同的分类。从疗养学观点，前苏联将地下热水划分为温水（20~37℃）、热水（37～42℃）、高热水（>42℃），日本分为微温水（25～34℃）、温水（34～42℃）、高热水（>42℃）。有些国家从利用地下热水发电的角度，可分为高焓热水（>150℃）、中焓热水（90～150℃）和低焓热水（100℃）。

按形成的地质作用和赋存特征，地下热水可以分为：

一、与火山和岩浆活动有关的地下热水它们通常是高温热水或蒸汽，在地面上常出露有热泉、沸泉和喷气孔。这类地下热水酸度较大，常含有较多的硫酸、硅酸、偏硼酸，以及铵、铁、氟、砷、锂等元素，气体成分常有二氧化碳、二氧化硫、盐酸气、硫化氢气等。

二、褶皱山地断裂带深循环型地下热水多为低矿化碱性中、低温地下热水，在断裂和岩层裂隙带常以温泉的形式出露地表。在中国的一些主要褶皱山地或山间盆地有广泛分布，如东部的一些山地、秦岭、吕梁山、天山等。世界一些褶皱带，如阿尔卑斯山脉、比利牛斯山脉等均有分布。这一类地下热水多为低矿化的重碳酸型淡水。在中国东部地区，尤其是分布在燕山期花岗岩类岩石地区的地下热水中，常含有较高含量的硅酸、氟和放射性氡，气体成分以氮气为主。

三、沉降盆地型地下热水在中国许多大型自流盆地内，分布着不同矿化度和气体成分的中、低温地下热水。在东部的一些盆地，如华北盆地在1000米深度内可获得50～70℃的地下热水；而在西部的一些盆地内，一般在1000米深度内能得到40℃左右的地下热水。世界一些盆地，如巴黎盆地、匈牙利盆地、俄罗斯西伯利亚的一些盆地内都有地下热水的分布。中国盆地地下热水的化学成分和矿化度有很大的差别。东部一些盆地，如松辽盆地、华北盆地地下热水的矿化度一般较低，通常都小于10克/升，而江汉盆地、四川盆地和柴达木盆地等分布着高矿化地下热水，矿化度最高可达360克/升，并富集有碘、溴、硼、锶、锂、钡、铷等元素。气体以甲烷和硫化氢气为主，这种水常与油田共生。

主要功能地下热水被广泛地用于工业、农业、医疗、发电、采暖、旅游业等。

地下热水在工业方面用于纺织、印染、缫丝、造纸、酿造、制革、蒸馏、干燥、制盐、木材加工、制冷等工艺流程。从热卤水中可提取碘、溴、钾、硼、锶等，利用地下热水还可生产重水。中国北京、天津等城市的一些纺织厂利用地下热水，提高了产品质量。

地下热水在农业方面用于育秧、农作物良种培育、土壤加温、孵化、养鱼以及培植水生生物等。天津、北京、河北等地，都建起了规模较大的地下热水温室，种植各种蔬菜。在中国西藏高原，利用海拔4300米的羊八井地下热水，建立了2000平方米的温室，种植了西红柿、黄瓜、青椒等蔬菜。

地下热水中常常含有某些特殊化学元素，如硅、氟、铁、硼、锂、碘、砷以及铀、镭等放射性物质，此外还含有较多的气体成分，如二氧化碳、氮、硫化氢、甲烷和放射性氡等。

由于地下热水中的这些特殊成分对人体具有生理上的影响，有医疗作用，人们自古用于治疗疾病。地下热水和蒸汽还可用于发电。美国、意大利、新西兰、日本、墨西哥、中国、前苏联等10余个国家，到1983年止，利用地下热水和蒸汽发电的总装机容量已超过3190兆瓦。中国到1986年止，总装机容量已达15000千瓦（不包括台湾省）。西藏羊八井地下热水电站，装机容量已达13000千瓦。1