第二章_地球的基本特征.ppt

4）地热 地球内部储存着巨大的热能，就是常说的地热。地壳表层的温度常随外界温度而有日变化和年受化，但从地表向下到达一定深度，具温度不随外界温度而变化，这一深度叫常温层。它的深度因地而异，在我国北方，温度具有年变化的深度大约在30m左右。在年常温层以下，地温随深度而增加，此增温规律可以用地热增温级或地热梯度表示。 所谓地热增温级是在年常温层以下，温度每升高1℃时所增加的深度，单位是m/℃，例如，大庆的地热增温级为20m/℃，北京房山为50m/℃。地热增温级的平均数值是33m/℃。地热增温级的倒数叫地热梯度，即每深100m所增加的温度，单位是℃/100m。地热梯度的平均数值是3℃/100m。 地热增温的规律只适用于 地壳部分或岩石圈（图2-7） 据地球物理资料推断，整个 地球的平均温度约为2000℃。 地热的主要来源是由放射性元素衰变而产生的，如铀（U238，U235）、钍（Th232）、钾（K40）等（表2-2）。 地球内的热能可以通过不同形式进行释放，如火山喷发、热水活动以及构造运动等都是消耗地热的形式。但地热释放最经常和持续的形式是地球内部热能从地球深部向地表的传输，这种现象称为大地热流。 地球通过大地热流放热的现象是十分普遍的，只是单位面积（1cm2）的放热量很小，平均每秒钟只有6.15×10-6J。热流量的单位为4.1868×10-6J/cm2·s，通称地热流量单位（HFU）。虽然地表单位面积的每秒热流量很小，但整个地球表面在一年中的放热总量可以达到9.63×1020-1.09×1021J，这个数字相当于燃烧300多亿吨煤放出的热量。可见地球本身是一个庞大的热库。 对全球热流量的研究得到一些有意义的结果： （1）近年对全球地热流值的统计数字表明：全球平均地热流值为1.47±0.74HFU，大陆和海洋平均地热流值几乎相等。 （2）但地热流值的分布却具有明显的时空差异。 （3）从岩石的新老或大地构造活动阶段来看，从古到新，地热流值表现为由低到高的趋向。 （4）研究还表明，地热流值与岩石圈厚度有关。岩石圈越薄，则地热流值越大；反之，则越小。 中生代褶皱带（相当于环太平洋带）、新生代喜马拉雅褶皱带（相当于地中海-喜马拉雅带）是两条著名的地热带，也是地球上著名的地震带和火山活动带。在这样的地带有很多地方的地热流值或地热梯度高于平均值，这种地方称为地热异常区。在地热异常区，地热传导给地下水，使之变成热水或蒸汽，然后再沿断层或裂隙上升到地表，这样就会形成温泉、热泉、沸泉或者喷汽孔、冒汽地面等，有时还会形成热水湖。所有这些现象都称之为地热活动的地表显示。凡是具有地热的地表显示或地热异常现象的地区，叫地热田。但热水的形成必须具备热源、水源、储集层和盖层等条件（图2-8） 我国东部沿海地区（包括台湾在内）和西南地区西藏、云南等地，正好分别位于世界的两条地热带范畴内，所以地热资源很丰富，目前我国已发现热泉点2800多处（西藏地区未计入内）。据近年科学考察，西藏全区的水热活动区不下600处。其中拉萨西北羊八井热汽井，钻井深只30m，而温度达130℃的热水汽喷高30多m，是大型地热田之一。热泉、温泉之外，也可以通过钻井把地下一二千米以内的热水抽到地面上来，加以利用。热水除直接利用外，还可用以建立地热发电站。 ３、生物圈（ biosphere ） 生物圈是指地球表层由生物及其生命活动的地带所构成的连续圈层， 是地球上生物生存和活动的范围， 是地球上所有生物及其生存环境的总称。它同大气圈、水圈和岩石圈的表层相互渗透、相互影响、相互交错分布，它们之间没有一条绝然的分界线。生物圈所包括的范围是以生物存在和生命活动为标准的，从现在研究现状来看，从地表以下 3km 到地表以上 10 多公里的高空以及深海的海底都属于生物圈的范围，但是生物圈中的 90 ％以上的生物都活动在地表到 200m 高空以及从水面到水下 200m 的水域空间内，所以这部分是生物圈的主体。 生物的分布很广但不均匀。 受太阳辐射量、气候、地形、地质、大气环境、水环境等因素的影响， 在阳光、空气和水分充足，温度适宜的地区生物多，反之则少。 （二）内部圈层 限于科学技术水平，人类可以直接观察到的地下深度十分有限。现在世界上最深的矿井仅 4 ～ 5km ，最深的钻井不过 12.5km ，即使是火山喷溢出来的岩浆，最深也只能带出地下几十到 200km 左右的物质。目前对地球内部的了解，主要是借助于地震波研究的成果。 地震波的传播速度总体上是随深度而递增变化的。但其中出现 2 个明显的一级波速不连续界面、 1 个明显的低速带和几个次一级的波速不连续面。 地球内部圈层结构及各圈层的主要地球物理数据 莫霍洛维奇不连续面（简称莫霍面， Moho discontinuity ）该不连续面是 1909