地球科学大辞典地热地质学地热地质学

地球科学大辞典地热地质学地热地质学总论【地热学】geothermics是经典地球物理学的一个分支学科。研究内容涵盖三个方面。一是理论方面，研究地球的热状态和热历史，包括地球内热的时空分布、形成演变、传输聚散等，特别重视研究地球内热的驱动-引起体系，即内热在生成、传输、齐聚和耗散过程中驱动壳幔物质的构造变形或运动，以及岩石圈深度内不同样规模、不同样形式构造运动引起相应的热效应。因此可知，地热学是深部地质学，特别是地球动力学研究的一项重要学科内容。二是应用方面，它将地球视为一个蓄存巨大热能资源的热库，重点研究地热资源的形成、分布、富集体系和相应的勘探开发方法及利用路子等；同时，深部热作用对矿藏、煤炭，特别是石油和天然气的形成、齐聚、迁移起重视要的控制和限制作用；其他，当金属、煤炭等矿产资源进行深层开发时，将面对矿井内高温热害，此时地热学的研究任务乃是说明热害形成的体系及相应的对策。三是实验方面，包括钻孔温度测量、岩石热物理性质的实验测定，致使实验仪器和装备的设计和研制等实验科学。这三个方面分别归属理论地热学，应用地热学和实验地热学三个学科分支的研究内容。【地热地质学】geothermicgeology地质学与地热学的交织学科，应用地热学的一个分支。其主要任务和目的是：应用地质学和地热学的理论与方法研究地热资源形成与分布规律，划分热田成因种类，查明地热流体的物理性质及化学成分，确定其工业价值和展望开发远景等，为经济合理地进行勘探、开发与利用供给科学依照。其主要研究内容包括：①研究地热资源形成与分布的地域大地构造背景；②查明地层、岩性、热储赋存部位、形态、规模及分布范围；③研究构造控热规律，查明地热流体运移、上升的主流通道及其产状和地址；④研究地热田地表地热显示特点，查明热源性质和水源补给条件，划分地热资源种类(水热型、蒸气型、热干岩型、岩浆型或地压型等)；⑤研究地热田水动力场、地热场、地球化学场特点及其时、空变化规律，建立热田模型，展望热田寿命，拟定保证热田可连续开发的有效措施；⑥依照地热流体的物理性质、化学成分、流量、温度等进行综合议论，综合勘探，拟定合理开发利用方案。随着现代科学技术的发展和地热开发利用的不断增加，地热地质学又可分为地域地热地质学、地热地球化学、同位素热水水文学、地热地球物理学等独立学科。【应用地热学】appliedgeothermics地热学的一个分支，是研究地热能源和矿产资源的天然赋存、形成机理和勘查、开发条件及相关应用性地热问题的学科。包括：①地热地质学：主要研究天然赋存地热资源的勘查探测和开发利用。如地热地质勘查、物化探、地热钻探、地球物理测井和试井，直至建立热田水热系统模型和地热资源议论。②热储工程学：涵盖热储工程测试、地热工程的设计、施工和运营、热储开发动向的监测，最后将地质和工程要素作全查问虑，建立热储计算模型及优化资源开发利用的热田管理模型。③油气地热学：石油与天然气的形成、运移和富集与地热亲近相关，诚然油气田的形成取决于油源岩中有机质的类型和丰度，但最后可否生烃成藏仍受制于其所经历的受热历史。所以，恢复古地温或古热史成为油气地热学的核心研究内容，诸如镜质体反射率法（R0）、时温指数法、磷灰石裂变径迹法、电子顺磁共振法等多种恢复古地温的方法接踵投入应用。随着电算技术的日臻完满，包括聚积埋藏史、地层受热史、油气成熟史、源岩生烃史、油气运移史的三史、四史致使五史模拟方法也日趋成熟，其中热史反演和模拟向来起着举足轻重的作用。④矿山地热学：凡需经过矿井开采的矿产资源，包括煤炭、金属和非金属矿等，当达到必然开采深度时都会遇到矿井温度偏高的热害。矿山地热学的任务是为查明热害的程度和温度异常形成的机理，并结合矿井降温技术，拟定治理热害的综合地质工程措施。【热储工程学】geothermalreservoirengineering应用地热学的分支，是研究达到最经济、最有效地开发地热资源的一套现代工艺技术的学科。其研究内容主要包括：①热储(孔隙热储、裂隙热储、岩溶热储)的基本物理性质，如地层压力、孔隙度、浸透率、流体饱和度等。②地热流体(热水、蒸气、气体)的物理、化学性质，包括温度、矿化度、化学成分等。③地热流体在不同样温、压条件下的相态特点。④多相地热流体在孔隙、裂隙、岩溶等热储中的渗滤和运移规律。⑤依照地质、地球物理、地球化学、录井、试井等资料，建立热储模型，展望热储开采动向及开发时期可能获取的产量，热田地质环境变化，最后建立地热田开发利用的优化管理模型。热储模型是经过计算机模拟获取考据的热储形态、参数变化及其界线条件。包括相关剖面、图件和计算机程序。热储模型按不同样的勘查阶段一般可划分为见解模型、理论参数模型、参数模型及开发管理模型，分别应用于地热田普查、详查及勘探等阶段。【水文地热学】hydrogeothermics应用地热学的一个分支学科。它应用地热学理论与方法研究和解决水文地质学中某些实责问题。由于地下水的运动是影响岩石圈上部温度场分布最活跃的要素，所以在不同样的地质构造及水文地质条件下，它对围岩或起冷却作用，或起加热作用，并经常在隆起区相对低洼的地方，或平原区基底顶面相对隆起的地方，沿断裂构造带上涌形成局部热异常。当地下水在缓倾斜或近水平透水层中运动时，水温与岩温基本处于平衡状态，水温一般能代表该深度上围岩的温度。水文地热学主要研究内容：①依照地下水与围岩温度的平衡条件、地热参数及等温线的变化形态，确定地下水的流速与流向，以及自流盆地或承压水系的补给、径流和排泄条件。②依照岩溶地域气流和水流对围岩造成的温度差别，确定地下溶洞的地址。③在干旱和半干旱地域，依照孔隙介质中气流和水流的温度差别，寻找地下水源。④在水文地质勘查中，确定钻孔剖面内进水带和强烈吸水带的地址。【找矿地热学】prospectinggeothermics又称矿产地热学(geothermicsofmineralresources)。应

用地热学的一个分支。是应用地热学理论与方法研究和解决某些适用矿产，如地热、热液矿

床、油气、煤等矿产地质与勘查中的相关问题。其研究内容主要包括：①商议全球板块构造

对地热、油气、煤、铀、石盐以及固体金属和非金属等适用矿产资源形成与分布的地域性控

制作用。②研究地球内部热能的传达和富集规律，包括地热异常的形成与地热水（汽）、石

油、天然气、煤、盐丘和某些金属、非金属矿床之间的成生联系，搜寻地热储、油气藏、矿

体等有益的构造部位。③应用现代热液成矿（包括热水、热卤水成矿）的理论研究某些矿床

的成因，指导找矿勘探。④依照钻孔地温曲线的变化特点，确定储热层、油气层、煤层、膏

盐层及其他金属、非金属矿体或矿层的地址。⑤睁开油气田、煤田古地温、热演化史等研究。

经过上述各项找矿地热学研究，力求正确指出地热、油气、煤等能源资源及某些金属、非金

属矿产资源的找矿勘探方向，进行综合勘探、综合议论，达到合理开发利用的目的。

【工程地热学】engineeringgeothermics应用地热学的一个分支学科。是应用地热学理论与

方法研究和解决矿山、大型隧洞等地下工程“热害”的展望与防治，以及大型工程如铁路、

水库、核电站、高层建筑物所在地域的地热地质特点及地域牢固性议论等相关问题。所谓“热

害”，是指在矿井或隧洞等地下工程的开拓过程中，由于地温高对生产及职工健康所造成的

威胁和危害。其研究内容主要包括：①研究矿井及大型隧洞工程等地下高温形成的地质构造

条件及水文地质特点，划分矿床地温种类。②研究地下工程的地温情况、展望深部温度，并

依照矿区不同样地温及矿井热害种类，拟定防治“热害”与变害为利的技术措施。③依照铁路

沿线、水库坝址、核电站厂址以及高层建筑物基础所处的详尽地质构造与地层岩性等条件，商议地温、大地热流与岩石力学性质的关系，议论岩体的牢固性，展望可能出现的与温泉、沸泉、喷气孔等地表水热活动、高地温、高热流等相关的岩体变形、坍塌、滑坡、地面沉降等问题，并提出建讲和防范措施。

【理论地热学】theoreticalgeothermics地热学的一个分支，是重点研究研究特定地质体的壳幔热构造、深部热状态和岩石圈构造热演化的形成机理和控制要素等地学理论课题的一门基础学科。应重申指出，理论地热学虽与其他地球物理学分支在地球物质的物性研究方面有共

同之处，岩石传输热量的能力——热导率，可与岩石传输地震波的能力——波速，壳幔物质

的密度、磁化率和电导率对照较，但并未组成近似于波速场、重力场、磁场、电场等的物性

场，而代之形成以温度为场量的热场（或温度场）。温度场拥有环境场属性和动向演变两项特点。作为环境要素，温度变化不但惹起岩石热导率自己的增减，而且致使波速、密度、磁

化率、电导率等物性参数作相应变化，说明热场既是综合地球物理场的组成部分，又与重、磁、电、震等物性场有别；就动向演变而言，地球内的热量总是从高温区向低温区以传导、

对流和辐射三种方式作动向传输，它既可反响某特准时刻壳幔物质的温度分布构造和所处的热状态，又可追想其必然的动向演化历史。可见理论地热学作为地球物理学的一个新学科分支，兼具物性场和环境场、静态展布和动向演变等双重特点，学科发展潜力巨大。理论地热学最基本的物理参数是热流密度（平时简称热流），它是融热物性热量温度于一体的综合地热学参数。【实验地热学】experimentalgeothermics为睁开理论地热学和应用地热学研究必定进行热学领域的野外测量及室内测试、判断，在此基础上发展形成的一门学科。其研究内容包括：一是钻孔温度测量及岩石热物理性质的现场原位测定。二是岩石热物理性质的室内实验测定：包括岩石热导率κ（用于计算大地热流）；岩石（放射性）生热率A（用于依照实测热流演绎壳幔温度分布）、岩石热扩散率α（用于估计矿坑岩壁放热强度）、岩石体积热容cρ(其中c为比热容，ρ为密度，用于评估热储内静态赋存的地热资源)；同时还包括油气地热学中进行古热史推演时应用的镜质体反射率Ro和裂变径迹长度L两项镜下判断参数。三是室内外实验测量装备和仪器的配置。由于地热学尚是一门新兴的地质地球物理学科，迄今尚缺少标准化的地热测量仪器和装备。所以，仪器和装备的组装、设计、研制、标定自然成为实验地热学研究的重要组成部分。包括：①野外测温仪器的组装和室内标定装备的配置；②Ro和L等参数镜下判断装备的配置；③κ、cρ、A等岩石热物性测定装置和仪器的设计、研

制；④参数α按公式α=κ/cρ计算求出，式中κ是应用最宽泛、也是最重要的岩石热物性

参数，平时需建立多种仪器和装备加以测定，包括稳态和非稳态的室内岩石热导仪，以及用于现场测试的便携式原位岩石热导仪。四是岩石热物理性质及其他相关地球物理参数的高温高压试验：当睁开壳幔深部热状态和热作用研究时，进行模拟原位高温高压岩石热物性测试是十分必要的；同时考虑到热场与地球物理场的亲近联系，岩石波速、密度、电性和磁性随

温度（压力）的变化也可纳入实验地热学的研究范围。

【地热地球化学】geothermalgeochemistry指地热勘查中的地球化学方法。在地热田的最初检查阶段，对地表冷水、热泉水、喷气孔和冒汽地面的水汽样进行解析能够廉价地获取相关

该地域地热田特点的好多信息。它有助于议论热田的能量、地下温度、地热系统的种类、流

体的本源、深部地质学和矿物学情况，将来开发时的腐化和结垢，可否存在垂向浸透带等诸

多问题。

【地球热状态】ｔｈｅｒｍａｌｒｅｇｉｍｅｏｆｔｈｅＥａｒｔｈ地球内部的温度状

态。陆地上的平均地球热状态地热梯度约每千米25℃。大地热流现象主要受地壳和上地幔

中50～100千米范围内热活动的控制。更深处的热状态，还只能依照地震、重力和大地电磁

测深等地球物理方法,以及地球化学方法或借助于理论计算进行推论(如图)。依照地震资料得

知,整个地幔是固体,所以在地幔范围内的温度上限低于物质的熔点,但在700千米深处凑近于熔点。外核物质处于流体状态,它的温度高于物质的熔点。由于温度在地幔和地核的界面上没有出现突然变化,因其他核的熔融现象可能是物质成分的变化。内核的温度,一般认为高出地幔温度400～500℃。地心的温度不低于2000℃,但也不高出10000℃。关于地球内部温度分布的另一种计算结果是:100千米处(上地幔顶部局部熔融开始)1100～1200℃;400千米处(上地幔橄榄石尖晶石相变带)1500℃;700千米处(尖晶石ＦｅＯ、ＭｇＯ、ＳｉＯ２相变带,上、下地幔界面)1900℃;2900千米处(地幔地核分界面)3700℃;5100千米处(内、外处核分界面)4300℃;6371千米处(地心)4500℃。【地球热源分类】classificationoftheEarthsheatsources地球内部的热源是研究地球热状态中最重要的问题。长远以来，放射热是地球内部热能主要本源的见解，在地热界几乎获取公认。但，还有学者认为除放射热外，地球的热能还有来自太阳的辐射热、地球转动热、地球的重力分异热，化学反响热等。前苏联A.A.斯梅斯洛夫等人(1979)提出了地球内部热源及外面热源的分类和分布的图式。地球热源分类(据A.A.斯梅斯洛夫等，1979；引自黄尚谣等，1986)1经常起作用的全球性热源；2间或起作用的局部热源；3混杂热源【放射热】heatfromradioactivity又称放射性衰变热、放射能。是地球内部岩石和矿物中具有足够丰度、半衰期与地球年龄相当的放射性元素衰变时产生的巨大能量，它组成了地球的主要热源。多数学者认为，在整个地球发展的历史时期中，能为地球供给巨大热能的放射性元素是少量长寿命的放射性同位素铀(235U，238U)、钍(232Th)、钾(40K)等。依照地球理论热模型预计，来自地球内部的热流有五分之四是由放射热供给的。【地球转动热】heatfromtheEarthrotation又称地球转动能。是由于地球及其外壳物质密度的不平均分布和地球自转时角速度的变化，惹起岩层水平位移和挤压而产生的机械热。这一变化使地球的外壳产生巨大的应力集中，地壳碰到破坏。地球转动热是地球内部热源中经常起作用的全球性热源之一，在地球热源中据有重要地位。地球自转角速度的变化与地壳运动的发生亲近相关，它严格控制着构造系统的形成与分布，也控制着各样矿产资源与地热资源的形成与发展。【化学反响热】heatfromchemicalreaction又称化学能。外成生物作用主要包括硫化物及有机物的氧化作用。有机物的氧化反响拥有最大的热效应，这类反响能够释放出平均3.84×105焦/摩的热量。硫化物的氧化反响是地壳中发生的化学反响中分布最广和最重要的一种。总的来说，化学反响热在地球内部热源中所起的作用是很渺小的，但对局部地热异常的形成拥有必然的意义。如俄罗斯巴斯基尔央港塔乌“热山”就是由于外成作用而形成的。这里，在巨厚的泥灰岩层中，由于有机物氧化作用的放热过程而形成高温异常中心。地下50米深处温度为150～270℃，90米深处可高达380℃。【太阳辐射热】heatfromsolarradiation又称太阳辐射能。太阳辐射热是地球外面经常起作用的全球性能源，主要包括太阳和大气的辐射热以及地表的反射热。所以，地球表面及近地表处的温度场，取决于这类能量的平衡。太阳的辐射能能够用垂直于太阳光大气圈界面上每平方厘米面积每分钟所接受的辐射总量来表示，为1.36千瓦/米2。在太阳辐射的能量中，大体有34%经大气的散射、地表面的反射等又返回到宇宙空间，其他66%使大气和地表受热。太阳辐射热控制着大气层、水圈、生物圈及岩石圈发生的各样生物作用、化学作用及其他作用，成为地球表面风化、剥蚀等外力作用所需要的能量。辐射能对海洋的影响深度为150～500米，对陆地的影响深度一般只有10～20米。【潮汐摩擦热】tidalfrictionheat又称潮汐摩擦能。是由月球和太阳对海水的吸引而释放的能量。在地球的外面热源中，潮汐摩擦热仅次于太阳辐射热，也是地球外面热源中经常起作用的全球性能源。据M.托普扎尔(1960)估计，每年由潮汐摩擦产生的热能量为2.09×109焦。【岩石放射性生热率】radioactiveheatgenerationrateofrocks单位体积的岩石在单位时间内由其所含的放射性元素衰变而产生的热量，即为岩石放射性生热率，简称岩石生热率A，单位为微瓦/米3。放射性元素的衰变生热是地球内部驱动众多深部构造热过程的重要动力来源，也是岩石圈内热场（温度场）分布的主要控制要素。岩石中所含的天然放射性元素诚然好多，但只有铀、钍、钾3个元素因拥有足够的丰度且其半衰期可与地球的年龄对照较，而被列为主要生热元素。其中钾的分布较为平均牢固，但整体生热贡献仅占总量的1/10～2/10；铀最为活跃，钍次之，两者在地球演化和分异淋滤过程中易受水热活动影响而迁移富集至地

壳顶部。A值其实不是是一项直接测量的参数，而是经过实验测定的铀、钍、钾含量，用下式换算求出：

｛A｝μW/m3=0.26｛w(U)｝10-6+0.011｛w(Th)｝10-6

+0.096｛w(K)｝%式中w(U)、w(Th)和w(K)分别为铀、钍、钾的质量分数。一般而言，A值按岩浆岩→聚积岩→变质岩的次序逐渐减小；深成岩的A值高于喷发岩，岩类越偏基性A值越低，超基性岩A值平时最低。如花岗岩的A大于2～6微瓦/米3，而橄榄岩的A小于0.01～0.03微瓦/米3，两者的极值可有2～3个数量级的差别。应指出，过去使用的岩石生热率单位为HGU。【岩石生热率深度分布】heatproductionindifferentdepth放射性元素生热率随深度(Z)的分布呈指数规律减小，表达为A(z)=A(0)exp(-Z/H)式中：A(0)为地表产热率；H为对数减缩量。地球不同样深度带的生热率预计以下：0～100千米间产生的大地热流量为50%；100～200千米间为25%；200～300千米间为15%；300～400千米间为8%；＞400千米为2%。【地热】ｇｅｏｈｅａｔ，ｇｅｏｔｈｅｒｍ又称地下热。是存在于地球内部的热。地球是一个巨大的热库，预计仅地球表面每年经过热传导扩散到空间的热量就有84×1020焦，相当现代人类每年耗资总能量的10倍以上。地球内部的总热能量约为地球上全部煤炭储量的17亿倍。地球表层的热量主要来自太阳辐射热，其热量的大小随纬度高低、海陆分布、季节变化、昼夜更替、植被程度而异。但是它的影响深度很小，平均为15米左右，称为太阳辐射热带，又称外热带或变温层。这一层以下，为温度常年不变层，称常温层。常温层以下几十千米的地壳，热量主要来自地球内部，称内热带或增温层。地壳底部温度约在900～1000°C，地幔下部和地核温度约在2000～6000°C之间。地热的本源有多种假说，主要认为是由地下放射性元素演变放热及地幔热流经过基岩流传而来，其次是地球转动能转变、重力分异、化学反响和结晶热等。其他，在火山活动地带，地温较高，其热源主要来自与火山活动相关的岩浆。中国拥有丰富的地热资源，大多数可供直接利用，而且利用已有悠久历史。早在2000多年前的东汉，张衡(公元78～139年)在《温泉碑》中载：“有病厉兮，温泉泊焉”，即利用温泉治病。从1970年起，广东丰顺、河北怀来、北京、天津和西藏等地，利用地热发电、医疗、采暖、生活用水、工农业用水和从中提取矿产等。研究地球热状态和

热历史，对认识地球的发展、演化和地壳运动有十分重要的科学意义。【地热热源】ｈｅａｔｓｏｕｒｃｅｓｏｆｔｈｅｇｅｏｔｈｅｒｍａｌ地热资源热能的直接补给源。高焓地热流体(包括过热蒸气、饱和蒸气等干蒸气和湿蒸气)的热能主要本源于近代至现代火山活动和地壳浅部的、时代不早于上新世的岩浆侵入体,它们统称岩浆型热源。大断裂的摩擦热,放射性物质衰变热,化学反响热以及其他物理热源在这类地热资源中所起的作用极其有限。岩浆型热源是地热资源的最理想热源。低焓地热流体的热源一般与火山或岩浆活动无直接关系,它的热能多数本源于地壳地热梯度的加热;它也可能是高焓地热流体的副产品,也许是高温地热系统的衰老阶段。【地温梯度】ｇｅｏｔｈｅｒｍａｌｇｒａｄｉｅｎｔ又称地热梯度、地热增温率。指地球不受大气温度影响的地层温度随深度增加的增加率。在实质工作中,平时用每深100米或1千米的温度增加值来表示地热梯度;在地热异常区,也常用每深10米或1米的温度增加值来表示地热梯度。地壳的近似平均地热梯度是每千米25℃,大于这个数字就叫做地热梯度异常。近地表处的地热梯度则因地而异,其大小与所在地域的大地热流量成正比,与热流所经岩体的热导率成反比。所以,地热梯度的地域性变化可能本源于热流量的变化,也可能本源于近地表岩体的热导率的变化。地热梯度的方向一般指向温度增加的方向,称正梯度。若是温度向下即随深度的增加反而降低时,称负梯度。热田钻孔穿透热储层后,常出现负梯度。地热梯度的

倒数称地热增温陡度(ｇｅｏｔｈｅｒｍａｌｄｅgree),或称地热增温级(geothermal

degree),其物理意义能够理解为温度相差1℃时两个等温面之间的距离。

【地温】geotemperature表示地下冷热的程度，称为地温或地球的温度。

【岩石热导率】ｔｈｅｒｍａｌｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙｏｆｒｏｃｋｓ沿热流传达的方向单位长度(l)上温度(θ)降低一度时单位时间(τ)内经过单位面积(S)的热量(Q)，表示

岩石导热能力的大小。按傅立叶定律,在热流量必然的条件下,经过热传导作用所流经的物质的热导率(κ)与温度梯度成反比,能够下式表示:

κ＝Ｑ／(ΔθΔl·Ｓ·τ)［Ｗ/(ｍ·K)］

岩石的热导率取决于岩石的成分、构造、形成条件、含水情况、温度和压力等。一般情况下,岩石的热导率随压力、密度和湿度的加大而增高,随温度的增高而减小。地壳上部的温度和压力对岩石热导率的影响极小。关于各向同性的均质资料来说,热导率能够用一个单一的数值来表征;关于各向异性的非均质资料来说,热流密度向量和热导率很复杂。由于各样岩石都是由大大小小的颗粒组成的,这些颗粒大多数是晶体,其中很多晶体的对称性都比较低,所以岩石的无量小单元一般不能够用各向同性均质资料所适用的简单关系来对待。当研究对象的体积足够大(与单个晶粒对照),若是和各向同性现象之间不存在大幅度误差,即能够采用上述简单关系。若是岩石具层理、片理、叶理以及断层等,最好测定两个方向(平行和垂直层理)上的热导率。【热导率测量】ｔｈｅｒｍｏｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ岩石热导率基本上是在实验室内测量的,松弛物质则能够就地测量。实验室测量有稳态法和瞬时法两种。克吕兹贝格设计的稳态法测量装置如图。试件(岩块)S呈圆柱形,电热器S1产生的热量应完好经过底面传给试件S,而不能够有任何散热耗费或有热量从侧面传给试件,采用C、Ｓ２和Ｇｒ(见图注)就能满足这一要求。达到牢固态此后,试件的热导率为κ＝０２３９Ｉ２ＲｈＦ（θ２－θ１）［Ｗ/(ｍ·K)］式中：I为加热器S1中的电流,安;R为加热器的电阻，欧;ｈ为试件厚度，厘米;F为试件的面积，厘米2;θ2为试件顶部温度，℃;θ1为试件底部温度，℃。试件顶底面要仔细抛光,要有优异的光洁度,经过螺杆顶针Sp加上轴向压力,即能够尽可能地除掉试件与加热器和冷却系统C之间的缝隙。稳态法较慢,但精度能够达到±2%。常应用牢固平板式岩石热导仪、稳定分棒式岩石热岩石热导率稳态法测量装置Ｓ．试件;S1．加热器;Ｇｒ．热障蔽环;Ｓ２．屏蔽加热器（θ2）；Ｃ．冷却水套(θ１）；Ｓｐ．加压试件用的顶针(据克吕兹贝格设计)导仪等稳态法，测量岩石热导率。就地测量方法一般采用非稳态法，即瞬时法。平时用一根直径与长度比小于1∶30的探棒插入松弛聚积物中,探棒里有一个电热器和测温用的热敏电阻。用已知并恒定的速率加热探棒,记录其温增值。温升的大小是加热时间和周围物质热导率的函数。用温度相关于时间的对数作图,即能够获取测量数据的最简判读方法,也能够经过计算直接算出周围物质的热导率。其他，还应用非稳定环形热源微形探针岩石热导仪等非稳态法。就地测量方法适用于深海聚积物、土壤、砂和冰雪等，其优点是能够测得原始状态下的热性质,但测量结果只能反响测量仪器周围物质的瞬时热状态。【岩石热阻率】ｔｈｅｒｍａｌｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙｏｆｒｏｃｋｓ岩石热导率的倒数称岩石热阻率,以米·开/瓦表示。当热流密度不变时,温度梯度与岩石的热阻率成正比。岩石的热阻率和热导率同样,也取决于岩石的成分、构造、透水性及温度、压力等条件。随着各样条件的变化,岩石的热阻率拥有显然的差别。所以,一般多利用热阻率的变化来划分岩性不同样的地层及研究地质构造。【岩石热扩散率】ｔｈｅｒｍａｌｄｉｆｆｕｓｉｖｉｔｙｏｆｒｏｃｋｓ为热导率

（κ）除以岩石密度（ρ）和比热容（ｃ）之积。岩石热扩散率(α)是表征岩石在环境温度

变化时自己温度变化速度的一个物理量,即α＝κ／（ρｃ）。也就是说,岩石的热扩散率和它

的热导率呈正比,和它的密度与比热容之积呈反比。当环境温度发生变化时,热扩散率大的岩

石温度改变也快,接受影响的深度也大。若是某一物质有可靠的热导率数值,则最好按上式算

出热扩散率(岩石的密度很简单测定,岩石的比热容又几乎相等);岩石的热扩散率也能够直接

测定。在各向异性的非均质物质中,热扩散率不能用一个简单的数值来表征。

【增温层】ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｚｏｎｅｏｆｓｕｂｓｕｒｆａｃｅｔ~ｅ~ｍ~

~ｅ~ｒ~ａｔｕｒｅ又称内热带(internalgeothermozone)。指地球表面以下完好受控于地球

的内热活动,温度随深度的增加而增加的地带。一般地说,温度是牢固地向着地球中心的方向

递加的。一般每增加100米，温度高升3℃。但到必然的深度后,增温的速度减缓。

【变温层】heterothermozone，ｖａｒｉａｂｌｅｚｏｎｅｏｆｓｕｂｓｕｒｆａｃｅ

ｔ~ｅ~ｍ~ｐ~ｅ~ｒａｔｕｒｅ地下温度显然地碰到地表大气温度影响的地带。地球表面的

温度几乎完好受控于从太阳辐射来的能量流和从地球辐射回太空的能量流之间的平衡。大地

热流量致使的温升不能能高出002℃。由于太阳辐射存在周期性变化,所以地表温度也出

现昼夜变化(日变化)、季节变化(年变化)和长周期变化(多年变化)。地表温度的各样周期变化对地壳表面的影响(穿透)深度也不同样。深度增加,温度的变幅迅速减小。地表温度的长周期

变化(如一年)的影响深度要比短周期变化(如一昼夜)的大。昼夜变化的影响深度不足1米；年变化的影响深度凑近24米；长周期(如冰期和间冰期)变化的影响深度可达几千米。但一般认为，地壳表层深度达到50米此后，即能够不考虑地表温度变化的影响。当温度变幅为

零时，就达到了所谓恒温层的上界。在这个界面以上，地下温度显然地受地表温度变化的影响，所以叫变温层。显然，日恒温层包括在年变温层以内，年恒温层则包括在多年或世纪变温层以内。

【恒温层】constantzoneofsubsurfacetemperature又称常温层(normaltemperaturezone)。指地

下温度的变化幅度等于零的地带。它的上面是变温层，下面是增温层。【地表地热显示】ｓｕｒｆａｃｅｇｅｏｔｈｅｒｍａｌｍａｎｉｆｅｓｔａｔｉｏｎｓ又称地热漏泄显示(manifestationofgeothermalleakage)。地球内热活动出露于地表并能够被我们直接感知的各样现象。详尽表现为微温地面或放热地面、温泉和热泉、沸泉、湿喷气孔、间歇喷泉、干喷气孔、水热爆炸等。【低温热显示】ｌｏｗｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅgeothermalｍａｎｉｆｅｓｔａｔｉｏｎs又称低强度显示(ｍａｎｉｆｅｓｔａｔｉｏｎｗｉｔｈｌｏｗｉｎｔｅｎｓｉｔｙ),地表热显示的一种，是指水汽放出时，地面上易形成特别晨雾的微温地面和放热地面以及温泉、热水湖等。【高温热显示】ｈｉｇｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅgeothermalｍａｎｉｆｅｓｔａｔｉｏｎs又称高强度显示(ｍａｎｉｆｅｓｔａｔｉｏｎｗｉｔｈｈｉｇｈｉｎｔｅｎｓｉｔｙ)。地表热显示之一，是指水温较高的水热活动，包括沸泉、湿喷气孔、间歇喷泉、干喷气孔、水热爆炸等，一个地域内陆表出现的热显示种类越多,显示强度越高,存在高温地热资源的可能性也就越大,所以它是地热资源检查的重要对象之一。【地热显示区】ｇｅｏｔｈｅｒｍalａｃｔｉｖｅａｒｅａ地表上出露热显示的地域和范围。一个水热显示区能够是一个单独的温泉,也能够是泉眼密集的泉群。出露温泉或温泉群的地域也能够叫温泉区。一个面积较大的地热田经常有若干个显示区。热田显示区的划分有时可依照独到的地热现象,如与地热活动有显然关系的硫磺矿等;有时则为了便于计算热田的天然热流量,也能够人为地将相互相隔一段距离的温泉划分成不同样的显示区。一个热田内的各个显示区之间并无显然的界线,它们之间经常是无显示的地热异常区。【热流量】heatflowrate单位时间内经过一个面的热量，常用符号Φ表示，即Φ=Q/t(式中Qt内通表面的量)。其位瓦或焦每秒；旧位卡每秒。【大地流密度】densityofterrestrialheatflowrate去称流(heatflow)。位横截面的流量称流密度(densityofheatflowrate)。而大地流密度是指位内量由壳幔深部垂直向上通位面地球表面向大气散的量，其位毫瓦/米2；地球表面位面的散功率，拥有深刻的深部地和地球物理内涵。流密度q向来量，可示q=-κ(/z)。式中：κ岩石率；θ/z地温梯度；q向量；式中的号表示它的指向与温度随深度增的方向相反。在各向同性的均体内q是垂直向上的；但在各向异性的非均体内，q的方向始垂直于壳幔各深度次的等温面直到地表。大地流密度q体上反响地体所的受史以及壳幔深部今的构造活度。所以，与地体的年代呈相关，与其近代构造活性呈正相关。如前寒武的定地域小于40毫瓦/米2，再生代造山大于80毫瓦/米2，某些代裂谷及大洋中脊大于100毫瓦/米2。全球的平均流密度63毫瓦/米2±6毫瓦/米2，而海洋与大流密度的平均大体相等。全球每年闲逸到大气中的量10.9×1020焦，大大超火山和地震活所放的能量。【流位】heatflowunit(HFU)去常用的流密度位。其定：1流位(HFU)=10-6卡/(厘米2·秒)［μcal/(cm2·s)］。它与国位制的位算关系：1HFU=41.868毫瓦/米2(mW/m2)。【流省】heatflowprovince20世60年代以来，比奇(Birch)等人解析了大批岩石生率A和地表流q0数据之的相关性，率先提出流省见解：拥有同样或周边地地球化学演化背景，q0与近地表岩石的A0之存在着性相关关系，可写q0=

qm+qc=qm+DA0的地元内。此直方程形象地表示，同一流省内的q0经常幅大，主要反响其中的qc重量因地形、剥差别以及、淋等作用致A0呈随机化，但q0与A0之呈直相关( )。q0－A0性相关表示中数据点（×）直的失散度体流省地壳地球化学演化境的均一程度；与此同，地幔流重量qm经常相定，代表流省所在地体的构造活性和深部活度，数上等于直在上的截距。方程式中的D代表直的斜率，它表征壳内放射性生元素垂向分布的一个性尺度，是、、分异、淋、迁移、富集等一系列地球化学程的合反响，并在流省范内保持相定。流省的一重要功能是依照地表流群q0i求出相的qm，从而定流省——地元的深部背景。全球共划分出二三十

个流省，如北美的盆地山脉省，欧洲的波的地盾，洲的太古宙地盾⋯⋯其中D波

于4～16千米之，平时取平均D≈10千米。

【深部流】deepheatflow来自放射性之下的流。它包括下地壳和上地幔的流。在生的指数模型中，下地壳生的流很少，所以深部流是指地幔流。

【】thermalconductivity通固体在固体自己没有（即无流）的条件下靠分子碰撞从高温向低温的程。系内部的温度差将随着的推移而均一化。

【型流密度】conductiveheatflowdensity量在壳幔介中以、流和射三种方式由高温向低温。与和流对照，射的量可忽略不。型是以分子振的方式量，不陪同任何物运，是大多数定和相定地体内占主的方式，相地在地表得的大地流密度(称流)即型流。区和海区的地表流中大多数均属此型，其流所反响的深度最少可达壳幔界的莫霍

面。

【流型流密度】convectiveheatflowdensity指的同陪同物运惹起的

。此地表流包括流分的混杂型——流型流，平时称流

型流。致流分得以形成的地程和物运大体能够分三种不同样的深度和模层次，三者各有不同样的地热地球物理效应：①水热对流形成的浅源型（对流型）异常高热流。比方在西藏羊八井高温热田的水热系统范围内测得的对流型异常高热流均大于100毫瓦/米2，最高可达364毫瓦/米2。热流异常的场源深度为近期上侵岩浆热源体的埋藏深度，变化于数千米至十余千米范围内；而在西藏中部广大地域背景热流（不受热田水热活动影响的传导型热流）约为66毫瓦/米2左右。②壳幔物质的构造迁移运动惹起深源热流异常。它可有多种构造背景和种类，诸如洋中脊地幔带、大陆裂谷带、深源断陷盆地、岩石圈底融消蚀区等均可惹起不同样规模的地表热流正异常；而大洋板块俯冲带和大陆板块汇聚带所陪同的沟弧盆系统可分别惹起热流的负异常（海沟）和正异常（火山岛弧和张性弧后盆地）等等。由于此类传热传质活动所致使的地表热流异常已蕴涵着深刻的构造演化含义，所以，其对流型热流可视为宏观的地域传导型热流加以演绎。③深层地幔物质的垂向对流致使超深源热流异常，主要指由地幔物质上涌带形成的地幔热柱或热点。上述三种对流型热流异常按其规模可分别称为局部型、地域型和全地幔型三各种类。【天然热流】ｎａｔｕｒａｌｈｅａｔｆｌｏｗ称天然热流密度(densityofnaturalheatflowrate)。在天然条件下,热田的水热系统经过地表排向大气的热流密度，常用单位为毫瓦/米2。热田地表的热量排放方式有以下几种:①在浅层的地热梯度很高而又无任何显然的水汽对流活动的情况下,传导放热为主要方式,传导放热的热流密度为418～８４毫瓦/米２。②传导和对流结合排放,量值是17～836毫瓦/米２，量值的上限是以对流为主的情况,主若是通过水汽的排放带出热量。③对流排放,量值836～8360毫瓦/米２，这时,传导排放的热量只占热流总量的百分之几。水与汽的质量流量较大。当热流量达到上限而空气湿度又较大时,热区上空就会出现很多的可见蒸气。热流密度极大值出此刻不毛地面、热蚀变地面、小喷气孔以及沸泥塘等地。④直径15厘米的汽洞到1米左右的汽穴经常排出稍具过热度的蒸气,这类情况下的热流密度可能高达42×(１０６～１０７)毫瓦/米２,详尽数值则取决于蒸气的排放速度。⑤热水塘和沸泥塘的蒸气热流量是１０３～６３×１０４毫瓦/米2(静水水面);强烈沸腾的沸泉塘的热流量可能凑近63×１０６毫瓦/米2,这类沸泉塘一般不发生溢流,或溢流量很小,质量排放主要经过蒸发形式。⑥经过热泉或间歇喷泉的水、汽排放,都排出大量的凑近中性或稍具酸性的水,并积淀出泉华。在某些地域,热水在总质量流量中占很大比重。由水面蒸发带走的热量与第⑤种情况类同。【地热系统】geothermalsystems某一地域地热的富集程度足以组成能量资源的系统。地热系统可依照它们的地质环境、水文条件及热量传达体系进行分类和定义。依照热量传达体系可分为对流型地热系统和传导型地热系统。属对流型地热系统有：①与年轮、浅成、硅质岩浆侵入相关的地质环境，为高孔隙性、浸透性的水热系统；②地域热流值高或正常的地域，为低孔隙裂隙浸透性的深循环系统。属传导型地热系统有：①地域热流为正常或稍高的地区，具高孔隙性、浸透性聚积层(包括地压带)的低温低焓热水层。②高温、低浸透性环境中的热干岩系统。【对流型地热系统】convectivegeothermalsystem近地表水经过多孔透水通道浸透到地下深处，并在深处与热岩相遇，此后水和(或)蒸气等地热流体受力驱遣上行，由此产生对流循环的系统。在对流环中，泄出地表或从岩层出流部分从大气源地下水获取补充。在水热对流系统中，绝大多数热量(以及质量)是由液态水和(或)蒸气经过高浸透率岩体的对流过程传达的。已知大型水热系统都和断层宽泛发育的地震活动区共生。水热对流系统可分：蒸气为主的系统和液态水为主的系统，及其两者存在的过渡种类的两相系统。【蒸气地热系统】vapordominatedsystem指蒸气为主的地热系统，其根本特点是：排放蒸气，蒸气本源地域的压力基本不随深度而改变。蒸气在排放阶段可能是湿的，也可能是干饱和蒸气或过热蒸气。随着开采过程的连续，蒸气逐渐变干也许逐渐增加过热度。生产层的压力大体在3.3兆帕左右，相当于水和汽在235℃条件下的饱和压力。这类系统大多都有盖岩层，故没有多少热量向地表漏泄，同时侧翼界线为低浸透率层圈闭，从而阻截外面冷水的侵入。典型例子为意大利的拉德瑞罗、美国的盖瑟尔斯、印度尼西亚的卡瓦卡莫将和日本松川。【板块内部高温地热系统】intraplatehightemperaturegeothermalsystem出现于板块内部而不是边缘地域的高温地热系统，主若是指规模大的地热系统。有的出现于大陆内部，如非洲提贝斯提升原、霍加尔等。有的出现于大洋板块内部，如夏威夷群岛等。平时这些板内陆热系统均与热点和热点群相关。板块内部高温地热系统与岩石圈之下的岩浆源相关，即与地幔热柱相关。它们可能来自地核和地幔的界线，也有人认为来自上地幔底部。【古地热系统】paleogeothermalsystem在地质历史上以前拥有，而此刻已经失掉地热系统特点的地域。古地热系统能够经过地热系统的地质印迹，如蚀变矿物及一些特定金属矿物的富集来确定。古地热系统的年代能够经过年代学方法测定。【水热系统】ｈｙｄｒｏｔｈｅｒｍａｌｓｙｓｔｅｍ又称水热对流系统(hydrothermalconvectionsystem)。水源(包括初生水、岩浆水以及大气环流水等)、热源、热水热系统表示图储层、冷热水环流通道以及在其中作对流循环的地热流体所组成的系统。在水热系统中,主要传热方式是对流。对流运动使系统上部的温度高升,使加热带的温度下降。水热对流运动显然地搅乱热传导作用产生的地热梯度。在水热系统中,近地表处的地热梯度经常很高,但随着深度的增加将很快地下降,向来达到水热系统的基底温度为止。【水热活动】hydrothermalactivity又称水热对流运动。以水作为载热体的地热活动。【水热活动区】ｈｙｄｒｏｔｈｅｒｍａｌactiveａｒｅａ简称水热区。水热对流活动所及的地域。【基底温度】ｂａｓｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ水热系统或储热层底部加热带的温度,亦即地热流体自对流环底端开始上返时的温度。显然,基底温度是地热流体在水热系统中所能达到的最高温度。若是加热带的传导热流比较强,而储热层中流体对流速率又比较快,则热储流体温度大体能反响基底温度,否则将低于基底温度。基底温度能够经过热田内拥有足够深度的基准孔进行实测。在地热田勘探的初期,则能够采用地球化学方法进行估计。【基底深度】ｂａｓｅｄｅｐｔｈ水热系统加热带顶面的埋深。【地热水】ｇｅｏｔｈｅｒｍａｌｗａｔｅｒ温度显然高于当地年平均气温,也许高于观测深度的围岩温度的地下水。水在必然压力下开始沸腾的温度叫饱和温度。地热水埋深越大,所受静压力越高,与此对应的饱和温度也就越高。温度在饱和曲线以下的地热水叫非饱和态地热水。温度与压力对应的地热水叫饱和态地热水(saturatedgeothermalwater)。在饱和状态

下,汽水两相共存,所以饱和态地热水又指两相共存系统中的液态水部分。若是温度高出饱和

点时仍保持液态,则叫过热态地热水(superheatedgeothermalwater),或简称过热水。过热水产

生于环境温度突然高升,或围压突然下降而饱和态热水又来不及汽化之际。过热水很不牢固,它总是趋于转变成饱和态汽与水的混杂物。【地热流体】ｇｅｏｔｈｅｒｍａｌｆｌｕｉｄ地热水、地热蒸气、二氧化碳和硫化氢等的总称。地热流体的热能含量高低叫地热流体能位,是指能够从单位质量或单位体积的地热流体里抽取出来,并经过理想可逆式热机来实现的机械功的量。地质背景不同样,地热流体能位也不同样,能位越高,作功本领也越大。衡量地热流体能位的常用单位是焓,所以又有高焓地热流体与低焓地热流体之分。【地热卤水】ｇｅｏｔｈｅｒｍａｌｂｒｉｎｅ含大批盐类和适用元素的地热水。已知地热卤水的最高温度高出300℃,它不但是矿物质源,而且也是一种热能资源。世界最出名的地热卤水产地是红海热卤水渊和美国索尔顿湖。红海热卤水出此刻水深2000米左右的小海盆内,记录到的热卤水最高温度为58℃。含盐度大体为正常海水的75倍,其中铁、锰、铅、锌和其他金属的含量为正常海水的10２～１０４倍。红海轴向带的热流密度达到1251

毫瓦/米2(3HFU),说明它可能是地壳裂开和上地幔物质迸出的地方。美国索尔顿湖地槽是著

名的热卤水型地热带,温度高出300℃的热卤水埋深1300～4877米不等,仅热能一项就相当于

1亿千瓦的容量，卤水的含盐度达到258克/升。索尔顿地槽可能是东太平洋洋脊出此刻陆地

上的一部分,故能使卤水变热。一般认为:地热水溶滤盐类聚积物或含盐地层,也许地下卤水接

受正常地热梯度热源或其他热源加热,都有可能形成地热卤水。

【深循环热水】ｄｅｅｐｃｉｒｃｕｌａｔｉｎｇｈｏｔｗａｔｅｒ大气降水沿岩层

裂隙和孔隙浸透地下,经地壳内的传导地热梯度加热形成地热水。这类热水经常在静水压力

作用下在地壳隆起区的相对低洼的地方(即所谓“隆中洼”)或地壳沉降区基底相对突出的地

方(即所谓“洼中隆”),沿陡倾斜导水断裂或储水层运移上升,或出露地表形成温泉、热泉、喷泉等地热显示,或赋存于基底隆起顶面形成隐状的热储体。深循环热水系统为对流型热水

系统。在“加热带”以上的不同样深度,水温平时高于围岩温度,所以,在地表或浅部,或在覆盖层之下基岩突出顶面,经常由深循环热水的对流作用形成局部热异常。一般经过测温勘探方法

能够有效地探测这类地热异常。深循环热水大部为低矿化水,溶解气体中以氮气为主,有时也含有二氧化碳及硫化氢,水型比较复杂,主要取决于热水与围岩之间的相互作用。【岩浆水】ｍａｇｍａｔｉｃｗａｔｅｒ岩浆中含有的或从岩浆中分化出来的水。它与深度没关,也和水的终极本源没关。某些岩浆水若是向来没有在地球水圈或地表上出现过,就叫原初水或初生水。但是更多的岩浆水可能可是一种再循环水,这类岩浆水是从聚积物或火山岩的重熔、部分重熔变来的。深度很大的岩浆水叫深成水(ｐｌｕｔｏｎｉｃｗａｔｅｒ);地表或浅层岩浆体里的水,也许从这类岩浆分化出来的水叫火山川。由于火山过程和深部过程的正确深度界线不明,所以火山川一般又指现代或近代火山区存在的水。火山的岩浆库埋深可能只有3～4千米。板缘地热带的某些地段的热水可能属岩浆水。【变质水】ｍｅｔａｍｏｒｐｈｉｃｗａｔｅｒ岩石变质过程中和岩石在一起也许以前在一起的水。大部变质水可能是含结晶水矿物的脱水水,即含水矿物重结晶为无水矿物的过程中产生的水。封存水或化石水可能也包括变质水,但大多数封存水是隙间水,这类水可能在变质过程发生以前已被驱赶出来。变质水的二氧化碳和硼含量较高,氯含量较低,温度则正常至中等。【碱性氯化钠型水】alkalisodiumchloridewater地下巨大的热储系统中最常有的热水种类。在深部pH值凑近中性，当水上升到地表并失掉蒸气及CO2时，pH值就变成微碱性。最常见的阴离子为Cl-，Na+为主要阳离子(毫克/升)。Cl-/SO2-4比值高。该比值是鉴识高温地热

系统的重要标志。如新西兰怀拉基地热田的地热水，Cl-/SO2-4比值达62.8，pH值8.6，属典型的碱性氯化钠型水。其溶解固体总量(TDS值)变化幅度较大。【酸性硫酸盐氯化物型水】acidsulfatechloridewater罕有的热水种类。水的酸度是硫化物在深部氧化成酸性硫酸盐所致。当水上升到地表并冷却时，由于酸性硫酸盐的离解常数随温度而变化，所以pH由中性变成酸性。【酸性硫酸盐型水】acidsulfatewater常有于热储上部蒸气在地表发生凝结的喷气孔区的热水种类。蒸气中的H2S与空气接触，也许由于细菌活动都有可能氧化成硫酸。这类水的氯化物含量很低，可能含有大批但详尽数量变动不定的来自小岩体的酸性溶滤的各样各样阳离子。它的流量一般很小，也许不自流并常含有好多悬浮状的粘土物质。【重碳酸盐型水】bicarbonatewater含有大批重碳酸根和一些硫酸根的低氯热水。经常发生在火山地热区的地表，在那处含有CO2和H2S的蒸气凝结后进入含水层。在不变的条件下，与岩石发生反响产生近中性的重碳酸硫酸盐型水。在水中钠是主要阳离子，钾和镁固定于粘土矿物中，由于在高温下CaCO3是不溶的，而硫酸盐的浓度则受CaSO4的溶解度的限制。在低温情况下，重碳酸盐型水的主要阳离子则为Ca，并在泉区能淀积大批的钙华。这类水的温度常不具经济价值，大批钙垢的存在也不利于对它们的利用。【热水化学组分】chemicalcompositionsofthermalwater地热水的化学组分主要有Li、Na、K、Rb、Cs、Mg、Ca、Mn、Fe、F、Cl、Br、I、SO4、As、总CO2、SiO2、B、NH4、H2S等。天然水的化学组成是经过各样化学反响和物理化学过程而获取的。它们包括酸碱反响，气液过程，固相的积淀和溶解，金属和配位体的络合反响，氧化还原反响，界面吸附过程，以及溶质在液相和非液相中的分配。一般大流量的热泉水的组分与来自深钻孔的热水的组分比较相似。但是在地表由于蒸气的形成，其泉水的组分与深水的组分则有不同样。高温的热泉也常有一些特定的组分。由于蒸气的形成，水中CO2和H2S的丧失，使得水中的酸碱平衡必定重新调整。对水化学组分进行解析时，因各样离子之间在水体中处于一种相互联系、相互限制的平衡状态。所以，必定利用化学平衡的原理解析误差和失误，控制和核对每次测定数据的正确性。解析结果常用毫克/升或摩/千克表示。【热水气体组分】gascompositionsofthermalwater由喷气孔喷溢出来的气体中，水蒸气占绝对优势，但还含有CO2、CO、SO2、SO3、H2、HCl、HF、CH4、NH3、Cl、N2、Ar和He

等组分，以及硼、砷的化合物，金属的硫酸盐和氯化物。高温喷气孔(＞180℃)以HCl、HF、

SO2、CO2、H2、NH3、B、CH4、H2S和N2为主。中温硫质喷气孔(＜180℃)以H2S、CO、CO2、CH4、N2、SO4和H2为主；而在低温(＜100℃)条件下以H2S、CO、CO2、CH4和N2

为主。各个热田气体组分差别很大，但是它们关于地热电站的设计和评估热田的开发潜

力则起重视要的作用。

【水热二氧化碳】ｈｙｄｒｏｔｈｅｒｍａｌｃａｒｂｏｎｄｉｏｘｉｄｅ地表水热显

示释放的二氧化碳气体。其本源分为有机和无机两大类。有机本源是热矿水使生物物质分解,

或热矿水使烃类氧化而放出二氧化碳。嫌氧菌对前者起促进作用,硫酸盐对后者起触媒作用:

ＣｎＨｍ＋ＭｅＳＯ４→ＭｅＳＯ４＋ＣＯ２＋Ｈ２Ｏ→ＭｅＣＯ３＋Ｈ２Ｓ（＋ＣＯ２＋

Ｈ２Ｏ）。无机本源包括热变质作用、岩浆侵入体放气、地幔脱气以及石灰岩的水解等。产

生二氧化碳的热变质作用如:２ＣａＭｇ（ＣＯ３）２＋ＳｉＯ２→Ｍｇ２ＳｉＯ４(镁橄榄石)＋２ＣａＣＯ３＋２ＣＯ２或:ＣａＣＯ３＋ＳｉＯ２→ＣａＳｉＯ３（硅灰石）＋ＣＯ

２或:７ＭｇＣａ（ＣＯ３）２＋２５Ａｌ２Ｓｉ２Ｏ５（ＯＨ）４＋３Ｈ２Ｏ＋３Ｆｅ

２＋＋３５Ｏ２－→Ｍｇ７Ａｌ２Ｆｅ３Ｓｉ５Ａｌ３Ｏ２０（ＯＨ）１６＋７ＣａＣO３＋７ＣO２等。水热二氧化碳是水热活动区非水气体的主要成分。对水热二氧化碳的研究还有助于判断深部热源性质及其构造背景。【地热异常区】ｇｅｏｔｈｅｒｍａｌａｎｏｍａｌｏｕｓａｒｅａ简称地热区(geothermalarea)。指地表热流量显然高于地球热流平均值的地域。地球表面上的热能分配有两种截然相反的图式,即地热正常区和地热异常区。正常区占地球表面的99%以上,其热流密度值变化范围是0～125毫瓦/米２，平均值大体等于６０毫瓦/米２。在地表以下1千米的深度范围内,垂向地热梯度近乎恒定,水平方向上的地表热流量取渐变形式,其变化量值在1千米距离内经常能够忽略不计。地热异常区的热流密度值可能高达418×１０５毫瓦/米２,一般地域要比上述值小得多,但平均值可能达到418×102毫瓦/米２。异常区的面积则可能达到几平方千米,热流量的水平变化取突变形式,垂向地热梯度在1米距离外即可能出现变化。在各样自然要素(如地质构造、岩性、地下水运动特点、古天气条件、火山作用、岩浆活动和外成作用)影响下形成特别热源时,地壳表部正常的温度情况便碰到破坏而形成地热异常区。所以,在地壳上部,地温的分布是不平均的。地下的等温面一般不是平面,而是随地区或地带的不同样而起伏不平。同时,等温面的间隔也是各处不等的。在等温面兴起和间隔较小的地方,就是地热异常区。好多适用矿产,如石油、天然气,某些金属矿、盐丘及地热资源等都与地热异常有亲近的成因联系。故地热异常可成为搜寻这些适用矿产的标志。【硫质气孔】ｓｏｌｆａｔａｒａ喷出气体除大批水蒸气外,凡以硫质气体组成主要成分的喷气孔均可叫硫质气孔。硫质气体是硫磺、二氧化硫、三氧化硫、硫化氢和氧硫化碳的总称。硫质气孔是火山活动后期或衰落的特点性现象。与现代火山无直接联系的高温水热区常有产出自然硫和硫化氢的喷气孔，这类喷气孔诚然不是典型的硫质气孔，但确是搜寻高温地热资源的重要标志之一。【碳酸气孔】mofette二氧化碳为主要喷出气体的喷气孔。碳酸气孔是火山活动后期或期后的特点性现象，它也经常出此刻休眠火山或近代死火山周边。由于二氧化碳比空气重,所以在碳酸气孔的周围若是地形细风向合适,二氧化碳就简单在洼地或峡谷里聚集成碳酸气塘,进入其中的走兽和鸟类经常因窒息或中毒死亡,所以得名死亡谷。云南省腾冲县北部有一地名叫扯雀塘,曾毒死过耕牛及大批鸟类,其性质与死亡谷近似。碳酸气孔周围常有低温碳酸泉。【喷气孔】ｆｕｍａｒｏｌｅ除火山口以外,凡能喷出气体和蒸气的孔洞均可叫喷气孔。喷气孔是火山活动后期或衰落阶段的特点性现象,所以常叫火山喷气孔。火山喷发停止此后,喷气孔活动经常能够连续好几千年。喷气孔的温度范围从1000℃到低于100℃。高温火山喷气孔气体含大批氯化氢、氟化氢、一氧化碳、氧硫化碳、氢以及惰性气体等;低温火山喷气孔则二氧化碳和硫质气体相对增加。板缘地热带内与火山无直接联系的高温水热区常有低温喷气孔,喷出气体以饱和态水蒸气为主,所以叫喷汽孔(steamjet)。喷出气体除水蒸气以外,还常有二氧化碳、硫化氢、硼酸以及氨等。水热区喷汽孔是地热活动在地表的一种蒸气显示,它是高温地热田存在的重要标志之一。喷气孔聚集的地域也常叫喷气孔田(ｆｕｍａｒｏｌｉｃｆｉｅｌｄ)。【阿拉斯加万烟谷】valleyoftenthousandfumesinAlaska位于美国阿拉斯加半岛卡特迈火山的东北部。万烟谷是在1912年卡特迈火山突然爆发此后形成的，1916年被发现。火山爆发以前，这里曾是一处树林旺盛的山谷，爆发此后被掩埋在厚层火山灰之下，变成寸草不生的平川。在24平方千米的范围内，出现成千上万的喷汽孔及喷泉，平均每秒钟喷出热水(汽)达23000多吨。水温介于96～645℃之间(深部)。逸出的气体中，有999%是水蒸气。卡特迈火山海拔2047米，在其东北部，已建有卡特迈国家公园和保护区。【新北投地热谷】geothermalvalleyinHsinpeitou位于中国台湾省台北市北投区林泉里中山路与本源路之间的山谷中，相距12千米。泉水出露于安山岩及砂岩层，热储层为早中新世五指山砂岩层。水热活动强烈，有大批喷气孔沿河谷分布。在本源左侧热水池下游约200米处积淀一种放射性矿物，称北投石。这里是磺水源泉，曾称磺水头。又因谷中终年蒸气升腾，烟雾洋溢，似有“阴森”、“惧怕”之感，旧称地狱谷(HellValley)，现又称玉泉谷(Yuquan

Valley)。谷呈椭圆形，谷底泉孔密集，水温高达98～100℃，流量167升/秒，矿化度73克/升，pH?16，氯化物硫酸钠型，含可溶性二氧化硅191毫克/升，含硼42毫克/升。泉水含大批硫化物，具硫磺气味，对治疗脚气、头癣、疥等病症有特别疗效。已建成旅游疗养胜地。【冒汽地面】ｓｔｅａｍｉｎｇｇｒｏｕｎｄ水热区地表若是被砂土等松弛聚积物覆盖,则蒸气显示经常以冒汽地面形式出现。冒汽地面上无显然的喷气孔洞,天然蒸气沿砂粒缝隙宽泛逸出,砂土层表面温度凑近当地水的沸点,而在其下几厘米或几十厘米深处即凑近于或超过当地沸点温度。浅层地热梯度经常高达每米3℃，砂层中多自然硫,地表多盐华,寸草不生。冒汽地面虽无热水流出,但蒸发散热量很大。冒汽地面常和沸泉伴生。【沸喷泉】ｂｏｉｌｉｎｇｓｐｏｕｔｅｒ当高温热水上行至狭窄的并缺失局部水室的通道内扩容,就形成一种连续排放水和汽的沸喷泉。沸喷泉的热水和蒸气的总质量流量近乎恒定,而且等于深部的补给量,通道内连续受热,水体及热力循环比较自由。沸喷泉一般出此刻具有特别排水条件的地址,如深切峡谷,或泉胶岩体被后生断裂断开的地址等。沸喷泉见于藏南、滇西和川西,强度和规模不等，其中最壮观的一处是南木林县毕毕龙沸喷泉。【沸泥塘】boilingmudpot,mudpot,paintpot充满稀泥浆的沸泉塘。稀泥浆主要成分为水热蚀变粘土,其中杂有明矾石、氧化铁和硫化铁等,色褐黑。有的沸泥塘呈乳白、白、灰、黄、褐、红、紫或橙红色,很像混杂在一起的油画颜料。沸泥塘常有气体喷出,使泥块跃出塘面,所以又称泥蛙塘(mudfrogpot)。若是温度低于沸点,则叫热泥塘(hotmudpot)或热泥泉。若是泥浆的黏稠度很大,则喷溅的软泥常在汽孔的周围聚集成低矮的锥体,状若泥火山,锥顶也徐徐冒汽。沸泥塘常有于火山区,并经常与间歇泉或热泉伴生。【沸泉】boilingspring泉口温度约等于当地沸点的地热水露头。沸泉的饱和温度是泉口海拔高程的函数。海拔高升时沸点降低,下降率其实不十分恒定,但当高程低于5000米左右时,高程每增加303米，沸点降低1℃。海拔高程与水沸点的近似关系如图(a)。(a)水沸点高程曲线海拔高程/m沸点/℃海底沸泉的饱和温度则随深度的增加而迅速增加。海面以下(浅层)的水沸点与深度的关系如图(b)。(b)海面以下(浅层)的水沸点与深度的关系水面以下深度/m近似沸腾温度/℃水中溶解的气体使水的沸点稍许下降,而溶解的矿物质又使沸点稍许上升。沸泉是高温水热活动在地表上的一种两相显示,一般只出此刻板缘地热带内。【腾冲热海沸泉群】RehaiBoilingSpringsinT~e~n~g~c~h~o~ng位于云南省腾冲县南11千米，泉群呈南北向展布。地表水热活动强烈，种类齐全，分布宽泛，主要有温泉、热泉、沸

泉、沸喷泉、喷气孔、冒汽地面、泉华以及水热爆炸、水热蚀变、水热矿化等，泉华中硅华、钙华、硫华、盐华等随地可见，形态各异。这里，开水周围翻滚，烟雾洋溢，热气飞奔，构

成享有盛名的腾冲火山温泉区的核心景观之一。早在1639年，徐霞客就对硫磺塘一带强烈的水热活动进行了实地观察。硫磺塘（大滚锅）为一沸泉，直径3米，深1米，水温最高96.6℃（已达当地沸点），塘内开水呈间歇性喷涌，流量0.9升/秒，矿化度2.811克/升，氯化物重碳酸钠型。在澡塘河的左岸及河床里，有大批沸泉呈泉群出露，还见有沸喷泉、喷气孔等。1976年施工一浅孔，孔深26米，孔底温度高达145℃。研究表示，热泉水及泉华的金、银含量均较高，平均含量高出克拉克值2.73倍，表示该区拥有强烈的贵金属矿化。【热泉】ｈｏｔｓｐｒｉｎｇ，ｔｈｅｒｍａｌｓｐｒｉｎｇ泉口温度高于45℃而又低于当地地表水沸点的地热水露头。【温泉】ｗａｒｍｓｐｒｉｎｇ，ｔｈｅｒｍａｌｓｐｒｉｎｇ泉口温度显然地高于当地年平均气温而又低于(等于)45℃的地热水露头。高于当地年平均气温的泉水将向环境放

热,所以被定义为温泉温度的下限;45℃是人体洗浴的最正确温度,也是生活设施直接用热的低限温度,所以被定义为温泉温度的上限。在高寒地域,多年平均气温可能低于摄氏零度,据此定

义的温度下限温度距人体的感觉太远,所以国际、国内都有人主张用20℃或25℃作为温泉温度的下限。有人把高于当地年平均气温而又低于(等于)35℃的泉水定义为低温温泉,35℃是地球的平均年最高气温。【关子岭温泉】KuantzulingHotSpring位于中国台湾省台南县白河镇东约8千米处的关子岭北麓。温泉沿白水溪上游、枕头山东北2千米处河谷分布。本源有两处，热水由基岩裂隙中涌出。温泉区处在中央山脉西侧的含油气海相泥砂岩地层分布区，在这里打油气探井时曾有天然气喷出。泉水来自油气田水，呈灰黑色，涌出后流入一方形水池中，天然气随泉水一起从岩石裂隙中喷出。当用火点燃时，水面马上升起一尺多高的火舌，出现“水火交融”的景象。关子岭温泉水温84℃，含盐量一般在10克/升左右，最高20克/升以上，热水属中碱性(pH?82)，重碳酸氯化钠型，含硼136毫克/升，拥有较高的医疗价值。利用温泉水洗浴，对治疗各样皮肤病、风湿性关节炎等有疗效。

【天池温泉】TianchiHotSpring又名长白温泉(ChangbaiHotSpring)。位于吉林省安图县长白山天池东北侧、距瀑布约800米处之二道白河右岸。长白山天池是中朝两国的界湖，处在长白山主峰白头山顶，湖面海拔2194米。天池略呈椭圆形，南北长约4850米，东西宽约3350米，平均水深204米，最深处373米，总蓄水量达2004亿立方米。天池是中国最大、最深的火山口湖，有16座山岳围绕天池。长白山火山群面积达2274平方千米，分布着93座火山锥。主峰白头山就是其中最出名的一座，海拔2700米，它坐落在熔岩高原和熔岩台地之上。白头山火山近来一次喷发是在1702年。这里有大批温泉呈泉群沿北北东向中更新统碱性粗面岩破碎带展布，泉区共有泉103个，主泉口32个，流量在1升/秒以上者6个，最大的一个泉口流量可达6827升/秒，其他均在1升/秒以下。总流量52升/秒；水温最低40℃，最高82℃，以60～70℃者居多。矿化度129～147克/升，重碳酸钠型，可溶性二氧化硅含量84～104毫克/升，并含有硼、砷、铜、钛、锰、钴、镍等多种微量元素。具强硫化氢气味，总硫化氢含量达103毫克/升。泉口周边常形成黄色硫华及褐红色氧化铁。长白山天池温泉中有一部分出露于天池湖底，由湖底涌出的温泉水使天池东北水面长约300米、宽40～50米范围内湖水的水温被加热至20～40℃。由已集水的火山口湖湖底涌出热水的现象，在世界上实属罕有。温泉对治疗关节炎、胃病和皮肤病等有优异疗效。【热矿泉】ｔｈｅｒｍｏmineralｓｐｒｉｎｇ含矿物盐或气体的地热水出露于地表者。溶解的矿物盐或气体使热矿泉拥有特其他味道和较好的疗效。据日本1948年经过的《热泉法规》规定:凡温度高于25℃,矿物盐或气体含量(每1000克泉水)达到以下任一标准者,均可称做热矿泉,并列入自然保护和合理利用的自然资源范围:溶解组分(气体除外)总量≥1000毫克;游离ＣＯ２≥250毫克;Ｌｉ＋≥1毫克;Ｓｒ２＋≥１０毫克;Ｂａ２＋≥5毫克;(Ｆｅ２＋＋Ｆｅ３＋)≥１０毫克;Ｍｎ２＋≥10毫克;Ｈ＋≥1毫克;Ｂｒ－≥５毫克；Ｉ－≥１毫

克；Ｆ－≥２毫克；ＨＡｓＯ２－４≥１３毫克；ＨＡｓＯ２≥１毫克；全硫（ＨＳ－＋Ｓ２Ｏ３＋Ｈ２Ｓ）≥１毫克；ＨＢＯ２≥５毫克；Ｈ２ＳｉＯ3≥５０毫克；ＮａＨＣＯ３≥３４０毫克；Ｒn≥２０×37贝可;Ｒａ盐≥10－８毫克。其他,热矿泉还常用主要的特点性组分进行命名,如一般盐泉、硫磺泉、氡泉、碱泉、铁泉、碳酸泉、苦泉以及矾泉等。【医用热矿水】ｍｅｄｉｃａｌｔｈｅｒｍｏmineralｗａｔｅｒ又称医疗热矿水。即拥有必然疗效的热矿水。它是自地下自然涌出或人工开采的矿水,含有1克/升以上的可溶性固体或含有特其他气体,或含有必然量的微量元素或拥有34℃以上的温度,可供保健与医疗应用。医用热矿水主要对皮肤病细风湿性病症有疗效,其疗效不外乎本源于热、水和溶解组分三者的综合。热矿泥也有医疗作用。据中国《地热资源地质勘查规范》（GB/T11615—89）中医疗热矿水的水质标准以下：①碳酸水，碳酸含量1000毫克/升。②硫化氢水，总硫化氢含量2毫克/升。③氟水，氟含量2毫克/升。④溴水，溴含量25毫克/升。⑤碘水，碘含量5毫克/升。⑥锶水，锶含量10毫克/升。⑦铁水，总铁含量10毫克/升。⑧锂水，锂含量5毫克/升。⑨钡水，钡含量5毫克/升。⑩硼水，偏硼酸含量50毫克/升。偏硅酸水，偏硅酸含量50毫克/升。砷水，偏砷酸含量1毫克/升。镭水，镭盐的含量≥10-11克/升。氡水，氡含量129.5贝可/升。温水，水温≥34℃。淡水，矿化度<1000毫克/升。【硫化氢碳酸水】hydrogensulfidecarbondioxidewater富含H2SCO2的热矿水。硫化氢碳酸水为喷气热水，常有于现代火山区及近期岩浆活动区。在俄罗斯的堪察加半岛、千岛群岛，中国藏南、滇西、川西和台湾北部，有着宽泛的分布。其特点：①呈强酸性反响，pH值多介于1.0～3.0；②水化学种类为氯化物型或氯化物重碳酸盐型；③水中Fe、Al等金属离子含量较高，有时含NH4；④气体成分中酸性气体——硫化氢（H2S）和碳酸CO2）的含量占绝对优势。当硫化氢-碳酸水出露地表时，硫化氢局部发生氧化，常形成硫华。硫化氢-碳酸水对人体拥有优异的医疗作用，经过蒸气浴可治疗运动系统、神经系统、消化系统和呼吸系统等多种疾病以及妇科疾病、皮肤病等病症，疗效显然。

【碳酸热矿水】carbondioxidewater含有大批游离CO2的热矿水。中国碳酸热矿水中游离

CO2含量的低限值为1000毫克/升。碳酸水是岩浆活动、热变质作用及地域地质构造特点的

重要标志。碳酸水是一种难得的天然医疗资源，其水化学种类以重碳酸钙型为主，其次是氯化物重碳酸钠型、氯化钠型等。其矿化度变化范围很大，有淡的碳酸水、微咸的和咸的碳酸水，也有碳酸卤水，水中常含有Fe,Al,As,H2S,B和H2SiO3等成分。在世界各国进行瓶装的全部矿水中，碳酸水居首位。在俄罗斯，饮用碳酸水中CO2的最正确含量为500毫克/升，用于碳酸浴的外用碳酸水的最正确含量为1400毫克/升。碳酸水对治疗高血压、心脏病、心肌拥塞等病症有显然疗效，被誉为“心脏之汤”。其他，还可治疗肠胃病、慢性肝炎等病症。【氮水】nitricwater含有氮气的热矿水。氮水的形成和分布与地域地质构造亲近相关。由于新构造运动强烈，深大断裂发育，氮水平时在地下水深循环过程中，在封闭的条件下形成，并沿地域性大断裂出露地表。氮水是医疗热矿水中分布最广的基本种类之一。其特点是：①拥有弱矿化度，有时比外面一般地下水的矿化度还要低；②呈碱性，pH值经常在8以上，有时达到10；③偏硅酸含量宽泛较高，多在50毫克/升以上，最高可达100～200毫克/升，甚至更高（近300毫克/升），常形成含氮偏硅酸水；④水化学种类较复杂，主要为硫酸盐型和重碳酸盐型。阳离子中钠占优势，其次是钙离子；⑤气体成分主要为氮气，并含有氩、氦等惰性气体和放射性氡；⑥水温变化范围很大，可由热矿水温度的下限到当地沸点，主要与地壳热状态和热水循环深度相关。氮水对人体拥有优异的医疗作用，常用于治疗心血管系统、末梢神经系统、肢体运动器官、妇科、皮肤、内分泌症（甲状腺机能亢进）等方面病症，均已获取显然疗效。

【氡水】radonwater又称镭射气水(radiumemanationwater)、放射性氡水。含有氡的热矿水。

在自然界有好多热矿泉都含氡，但含量各异，各国所定医疗热矿水中氡含量的低限标准也不一。中国热矿水中氡含量的低限值以下：拥有医疗价值的浓度为37贝可/升；矿水浓度47.14贝可/升；命名矿水浓度为129.5贝可/升。氡在热矿水中的齐聚主要取决于①放射性元素铀和镭在岩石中的背景含量；②岩石的射气能力、裂隙大小和水的运动速度。形成于结晶岩风化壳内的氡水，水质种类为重碳酸钙镁型，其矿化度一般在0.5毫克/升以下。分布在年轻岩浆活动区及新构造运动区的氡水，其水化学种类多为硫酸盐型或重碳酸盐型。在矿泉疗法中氡水据有重要地位，其利用方式好多，主要有吸入、饮用、洗浴等方法，常利用于治疗动脉

硬化、呼吸道疾病细风湿性、外伤性关节炎等病症。

【硫化氢水】hydrogensulfidewater总硫化氢（∑H2S）含量在2毫克/升以上的医疗热矿水。

总硫化氢（∑H2S）包括有：游离H2S,HS-,S2O2-3,SO2-3及S2-等。硫化氢水产自聚积岩

层中，常与沥青、石油、泥炭等共生,在自然界有着宽泛的分布。好多硫磺矿被视为硫化氢

水的古老排泄源。按水中∑H2S含量将硫化氢水划分为4类：①低浓度硫化氢水，∑H2S<10

毫克/升；②较低浓度硫化氢水，∑H2S10～60毫克/升；③中等浓度硫化氢水，∑H2S60～

120毫克/升；④高浓度硫化氢水，∑H2S>120毫克/升。硫化氢水的离子成分复杂，水化学

种类主要为硫酸钙型水、硫酸钙镁型水、硫酸氯化钠型水、氯化钠型水以及氯化钙钠型水等。中