宝贵的地下热能

出处：按学科分类—工业技术 企业管理出版社《工程师手册》第1081页（1949字）

地球本身是一座巨大的天然储热库，在地球的地壳下通过元素的放射性衰变，不断地放出热量，因此，地球内部蕴藏着大量热能。据探测，除地壳的表面层以外，其余大部分地层的温度都很高，不同的层次蕴藏着不同的热能。

地壳可分为可变温度带、常温带和增温带三个不同层次，其温度状况也不相同。常温带以下，地温随深度加深而升高。据推断，地壳底部和地幔上部接相处的温度为1000℃～1300℃，地核温度在2000℃～5000℃之间。而从地表到地壳底部之间的温度有一定的变化梯度，各地的“地热增温度”均不相同，平均地热梯度约为每公里深度30℃。但有的地区温度梯度很大，例如美国吉米兹山区的芬顿山下约为每公里深度55℃左右，在3000米深度处，岩石温度已达185℃左右；4400米深处为327℃。在意大利的拉德雷诺地下井的4092米处，温度达380℃。而在地下4万米处温度竟高达1200℃左右。

地球表层10公里厚的一层，总贮藏热量就有10．5×10²⁵焦耳，相当于9950万亿吨标准煤当量。按世界年耗100亿吨标准煤计算，可满足人类几十万年能源之用。这些地热随着地球内部的剧烈变动，通过火山爆发、地震和温泉等途径，经常不断地传到地表上来。据推算，一次大地震所释放的能量等于一座100万千瓦的发电站在25年发出的总电量。估计每年从地核、地幔、地壳传到地表的热量相当于370亿吨标准煤当量，或相当于燃烧1000亿桶石油所放出的热量。地热的总量约等于地球全部煤储藏量的1．7亿倍。可见，这种自然能源之丰富简直叫人难以想象。

地热资源的分布与地质构造关系密切，世界上的高温地热带呈带状分布，均处于大陆板块的边缘带，也与全球性的火山带、地震带相一致。喜马拉雅山地热区正是印度板块与欧亚板块的碰撞带，也正由于这种强烈的碰撞，使地壳急促隆起，形成了青藏高原和强烈的水热活动区。

目前，世界上已知的地热资源，主要分布在四个地带：一是环太平洋沿岸的地热带；二是从大西洋中脊向东横跨地中海的地热带；三是从中东到我国滇藏的地热带；四是非洲大裂谷和红海大裂谷的地热带。这些地区都是地壳板块的交界部分，地质构造活动剧烈，也是火山和地震的分布区。在其他地区也存在地热资，差不多都能开采出来，只是深浅不一，储量不等而已，人们常见的遍布于世界各地的温泉、沸泉等就是明证。

人们把地热资源按存在形式分为5大类型，即蒸汽型、热水型、地压型、干热岩型和岩浆型。而能为人类开发应用的，目前还仅限于地热蒸汽和地热水两类，岩浆热的利用，尚处于基础研究阶段，而地压热和干热岩热的开发利用，则处于实验阶段。由于地热蕴藏量大，而开采地下岩层技术要求高，只要利用地壳浅层的地热也就能提供足够的热能，故并不需要再往更深处发掘。或者说，人类能开采的地热深度要受技术、资金的限制，一般能开采到3～5公里，就可以了。按开采到3公里处的地热资源来计算，就相当于2．9万亿吨煤当量。

地热作为资源，按温度不同一般分为：高温区，指150℃以上地区；中温区，指90℃～150℃地区；低温区，指90℃以下地区。世界上的高温蒸汽型地热区为数不多，如日本岩手县松川地区的地热区、意大利的拉德雷诺(有的音译为“拉德瑞罗”或“拉坦雷洛”)地热区、美国加利福尼亚州盖塞尔斯地热区等。

高温热水型地热区数量较多，如我国西藏的羊八井地热区、新西兰的怀拉基地热区、墨西哥的塞罗普里特地热区、日本的大岳地热区和冰岛的克拉弗拉地热区等。

更多的是中低温热水型地热区，除一些岩石埋藏浅的地热区以外，主要是盆地型覆盖层厚的地热区，如我国的华北盆地、松辽盆地、匈牙利潘诺宁盆地和法国的巴黎盆地等。

地压型地热资源区发现的为数也不多，最早是在美国进行海湾石油深井钻探时发现的，具有高温(热能)、高压(机械能)和含甲烷(化学能)的特点。

干热岩型地热区是指近代火山和岩浆活动地区的高温岩层，那里没有渗透性和地下水的补给，只能通过打“对井”和在岩层中进行破裂试验使之联通，从一口井灌下去高压冷水，从另一口井取得高温的蒸汽，从而获得地热能源，70年代美国在新墨西哥州进行地热井开发试验就属这类情况。