地?zé)崮艿膩碓?/p>

地球的內(nèi)部是一個高溫高壓的世界，是一個巨大的“熱庫”，蘊(yùn)藏著無比巨大的熱能。地球內(nèi)部蘊(yùn)藏的熱量有多大呢？假定地球的平均溫度為2000℃，地球的質(zhì)量為6×10²⁴ kg，地球內(nèi)部的比熱為1．045J/g·℃，那么整個地球內(nèi)部的熱含量大約為1．25×10³¹J。即便是在地球表層10km厚這樣薄薄的一層，所貯存的熱量就有10²⁵J。地球通過火山爆發(fā)、間歇噴泉和溫泉等等途徑，源源不斷地把它內(nèi)部的熱能通過傳導(dǎo)、對流和輻射的方式傳到地面上來。據(jù)估計，全世界地?zé)豳Y源的總量大約為14．5×10²⁵J，相當(dāng)于4948×10¹²t標(biāo)準(zhǔn)煤燃燒時所放出的熱量。如果把地球上貯存的全部煤炭燃燒時所放出的熱量作為100來計算，那么，石油的貯量約為煤炭的8%，目前可利用的核燃料的貯量約為煤炭的15%，而地?zé)崮艿目傎A量則為煤炭的17000萬倍?？梢?，地球是一個名副其實(shí)的巨大“熱庫”，我們居住的地球?qū)嶋H上是一個龐大的“熱球”。

地球內(nèi)部的溫度這樣高，它的熱量是從哪里來的呢？多數(shù)科學(xué)家認(rèn)為，其熱源乃是長壽命的放射性同位素進(jìn)行的熱核反應(yīng)（另一種觀點(diǎn)認(rèn)為，地球最初是由一團(tuán)高熱物質(zhì)組成，是從太陽派生出來的一個行星，經(jīng)過四五十億年以后，表面逐漸冷卻，而形成地殼）。地球物質(zhì)中放射性元素衰變產(chǎn)生的熱量是地?zé)岬闹饕獊碓?。放射性元素有?38、鈾235、釷232和鉀40等。放射性元素的衰變是原子核能的釋放過程。放射性物質(zhì)的原子核，無需外力的作用，就能自發(fā)的放出電子和氦核、光子等高速粒子并形成射線。在地球內(nèi)部，這些粒子和射線的動能和輻射能，在同地球物質(zhì)的碰撞過程中便轉(zhuǎn)變成了熱能。地球內(nèi)部的熱不斷向太空釋放。這種地球物理現(xiàn)象就叫大地?zé)崃鳌Ｓ捎诘厍虻谋砻娣e很大，單位面積內(nèi)放出的熱量極其微小，所以全球平均大地?zé)崃髁坎⒉淮?，以致人們很難直接感覺出來。但是，其總量卻非常大，而且不同地區(qū)的大地?zé)崃髁渴遣煌模瑹崃鞲叩牡貐^(qū)地?zé)豳Y源較豐富。

目前一般認(rèn)為，地下熱水和地?zé)嵴羝饕怯稍诘叵虏煌钐幈粺釒r體加熱了的大氣降水所形成的。地殼中的地?zé)嶂饕總鲗?dǎo)傳輸，但地殼巖石的平均熱流密度低，一般無法開發(fā)利用，只有通過某種集熱作用，才能開發(fā)利用。例如鹽丘集熱，常比一般沉積巖的導(dǎo)熱率大2～3倍。大盆地中深埋的含水層，也可大量集熱，每當(dāng)鉆探打到這種含水層，就會出過大量的高溫?zé)崴?，這是天然集熱的常見形式。巖漿侵入地殼淺處，是地殼內(nèi)最強(qiáng)的熱傳導(dǎo)形式。侵入的巖漿體形成局部高強(qiáng)度熱源，為開發(fā)地?zé)崮芴峁┝擞欣麠l件。巖漿侵入后，冷卻的時間相當(dāng)長，一般受下列因素影響：

侵入的巖漿總體積；

侵入的深度或巖漿體頂面的埋深；

侵入巖漿的性質(zhì)，酸性巖漿溫度較低。約650℃～850℃，基性巖漿溫度較高，1100℃左右，結(jié)晶潛熱也有差異，酸性巖漿為65carl/g，基性巖漿80carl/g；

侵入體的形狀；

有無水熱系統(tǒng)。

據(jù)科學(xué)家推測，一個埋深為4公里的酸性巖漿侵入體，體積為1000公里，初始溫度為850℃，若要使侵入體的中心溫度冷卻到300℃，大約需幾十萬年?？梢姷?zé)岬臄U(kuò)散是非常慢的。換言之，若要利用這種熱能也是比較穩(wěn)定的。一個天然的溫泉，長年不息地流出地?zé)崴?，而且?guī)装倌隃囟茸兓淮蟆?/p>

深度（km）

地球內(nèi)部推測溫度分布曲線

在地殼中，地?zé)岬姆植伎煞譃槿齻€帶，即：可變溫度帶、常溫帶和增溫帶?？勺儨囟葞?，由于受太陽輻射的影響，其溫度有著晝夜、年份、世紀(jì)、甚至更長的周期性變化，其厚度一般為15～20m；常溫帶，其溫度變化幅度幾乎等于零，深度一般為20～30m；增溫帶，在常溫帶以下，溫度隨深度增加而升高，其熱量的主要來源是地球內(nèi)部的熱能。地球每一層次的溫度狀況是很不相同的。在地殼的常溫帶以下，地溫隨深度增加而不斷升高，越深越熱。這種溫度的變化，以“地?zé)嵩鰷芈省眮肀硎?，也叫做“地溫梯度”。各地的地?zé)嵩鰷芈?，差別是很大的，平均地?zé)嵩鰷芈蕿槊考由?00m，溫度升高8℃。到達(dá)一定的溫度后，地?zé)嵩鰷芈视缮隙轮饾u變小。根據(jù)各種資料推斷，地殼底部至地幔上部的溫度大約1100℃～1300℃，地核的溫度大約在2000℃～5000℃之間。假如我們按照正常的地?zé)嵩鰷芈蕘硗扑悖?0℃的地下熱水，大致是埋藏在2000～2500m左右的地下。

按照地?zé)嵩鰷芈实牟顒e，我們把陸地上的不同地區(qū)劃分為“正常地?zé)釁^(qū)”和“異常地?zé)釁^(qū)”。地?zé)嵩鰷芈式咏?℃的地區(qū)，稱為“正常地?zé)釁^(qū)”。遠(yuǎn)超過3℃的地區(qū)，稱為“異常地?zé)釁^(qū)”。在正常地?zé)釁^(qū)，較高溫度的熱水或蒸汽埋藏在地殼的較深處。在異常地?zé)釁^(qū)，由于地?zé)嵩鰷芈瘦^大，較高溫度的熱水或蒸汽埋藏在地殼的較淺部位，有的甚至露出地表。那些天然出露的地下熱水或蒸汽叫做溫泉。溫泉是在當(dāng)前技術(shù)水平下最容易利用的一種地?zé)豳Y源。在異常地?zé)釁^(qū)，除溫泉外，人們也較易通過鉆井等人工方法把地下熱水或蒸汽引導(dǎo)到地面上來加以利用。

人們要想獲得高溫地下熱水或蒸汽，就得去尋找那些由于某些地質(zhì)原因，破壞了地殼的正常增溫，而使地殼表層的地?zé)嵩鰷芈蚀蟠筇岣吡说摹爱惓５責(zé)釁^(qū)”?！爱惓５?zé)釁^(qū)”的形成，一種是產(chǎn)生在近代地殼斷裂運(yùn)動活躍的地區(qū)，另一種則是主要形成于現(xiàn)代火山區(qū)和近代巖漿活動區(qū)。除此兩種之外，也還有由于其他原因所形成的局部“異常地?zé)釁^(qū)”。在“異常地?zé)釁^(qū)”，如果具備良好的地質(zhì)構(gòu)造和水文地質(zhì)條件，就能夠形成有大量熱水或蒸汽的具有重大經(jīng)濟(jì)價值的，“熱水田”或“蒸汽田”統(tǒng)稱為“地?zé)崽铩?。目前世界上已知的一些地?zé)崽镏?，有的在?gòu)造上同火山作用有關(guān)，另外也有一些則是產(chǎn)生在火山中心地區(qū)的斷塊構(gòu)造上。

地?zé)崮苁莵碜缘厍蛏钐幍目稍偕鸁崮?。它起源于地球的熔融巖漿和放射性物質(zhì)的衰變。地下水的深處循環(huán)和來自極深處的巖漿侵入到地殼后，把熱量從地下深處帶至近表層。在有些地方，熱能隨自然涌出的熱蒸汽和水而到達(dá)地面，自史前起它們就已被用于洗浴和蒸煮。通過鉆井，這些熱能可以從地下的儲層引入水池。房間、溫室和發(fā)電站。這種熱能的儲量相當(dāng)大。據(jù)估計，每年從地球內(nèi)部傳到地面的熱能相當(dāng)于100PW·h。不過，地?zé)崮艿姆植枷鄬碚f比較分散，開發(fā)難度大。實(shí)際上，如果不是地球本身把地?zé)崮芗性谀承┑貐^(qū)（一般來說是那些與地殼構(gòu)造板塊的界面有關(guān)的地區(qū)），用目前的技術(shù)水平是無法將地?zé)崮茏鳛橐环N熱源和發(fā)電能源來使用的。嚴(yán)格地說，地?zé)崮懿皇且环N“可再生的”資源，而是一種像石油一樣，可開采的能源，最終的可回采量將依賴于所采用的技術(shù)。將水（傳熱介質(zhì)）重新注回到含水層中可以提高再生的性能，因為這使含水層不枯竭。然而在這個問題上沒有明確的結(jié)論，因為有相當(dāng)一部分地?zé)狳c(diǎn)可采用某種方式進(jìn)行開發(fā)，讓提取的熱量等于自然不斷補(bǔ)充的熱量。實(shí)事求是地講，任何情況下，即使從技術(shù)上來說地?zé)崮懿皇强稍偕茉?，但全球地?zé)豳Y源潛量十分巨大，因此問題不在于資源規(guī)模的大小，而在于是否有適合的技術(shù)將這些資源經(jīng)濟(jì)開發(fā)出來。

地?zé)崮苁侵纲A存在地球內(nèi)部的熱能。其儲量比目前人們所利用的總量多很多倍，而且集中分布在構(gòu)造板塊邊緣一帶、該區(qū)域也是火山和地震多發(fā)區(qū)。如果熱量提取的速度不超過補(bǔ)充的速度，那么地?zé)崮鼙闶强稍偕摹８邏旱倪^熱水或蒸汽的用途最大，但它們主要存在于干熱巖層中，可以通過鉆井將它們引出。

地?zé)崮茉谑澜绾芏嗟貐^(qū)應(yīng)用相當(dāng)廣泛。老的技術(shù)現(xiàn)在依然富有生命力，新技術(shù)業(yè)已成熟，并且在不斷地完善。在能源的開發(fā)和技術(shù)轉(zhuǎn)讓方面，未來的發(fā)展?jié)摿ο喈?dāng)大。地?zé)崮苁翘焐蛢Υ嬖诘叵碌模皇芴鞖鉅顩r的影響，既可作為基本負(fù)荷能使用，也可根據(jù)需要提供使用。

地?zé)崮艿睦米怨艜r候起人們就已將低溫地?zé)豳Y源用于浴池和空間供熱，近來還應(yīng)用于溫室、熱力泵和某些熱處理過程的供熱。在商業(yè)應(yīng)用方面，利用干燥的過熱蒸汽和高溫水發(fā)電已有幾十年的歷史。利用中等溫度（100℃）水通過雙流體循環(huán)發(fā)電設(shè)備發(fā)電，在過去的10年中已取得了明顯的進(jìn)展，該技術(shù)現(xiàn)在已經(jīng)成熟。地?zé)釤岜眉夹g(shù)后來也取得了明顯進(jìn)展。由于這些技術(shù)的進(jìn)展，這些資源的開發(fā)利用得到較快的發(fā)展，也使許多國家的經(jīng)濟(jì)上可供利用的資源的潛力明顯增加。從長遠(yuǎn)觀點(diǎn)來看，研究從干燥的巖石中和從地?zé)嵩鰤嘿Y源及巖漿資源中提取有用能的有效方法，可進(jìn)一步增加地?zé)崮艿膽?yīng)用潛力。地?zé)崮艿目碧胶吞崛〖夹g(shù)依賴于石油工業(yè)的經(jīng)驗，但為了適應(yīng)地?zé)豳Y源的特殊性（例如資源的高溫環(huán)境和高鹽度）要求，這些經(jīng)驗和技術(shù)必須進(jìn)行改進(jìn)。地?zé)豳Y源的勘探和提取費(fèi)用在總的能源費(fèi)用中占有相當(dāng)大的比例。這些成熟技術(shù)通過聯(lián)合國有關(guān)部門（聯(lián)合國培訓(xùn)研究所和聯(lián)合國開發(fā)計劃署）的艱苦努力，已成功地推廣到發(fā)展中國家。