在疫情時(shí)期，我們進(jìn)出人群密集的地方時(shí)，總會(huì)被一只測溫槍攔去了前路，滴一聲，就能準(zhǔn)確獲取我們的體溫。有著正常的體溫，意味著我們的身體正常產(chǎn)熱，不用被拉去檢查了。那么地球有體溫嗎？地球的體溫正常嗎？今天我們來聊聊地球的體溫。
首先大家應(yīng)該都已經(jīng)對地球有著基本的了解了，包括分層與板塊構(gòu)造等。那基本上的規(guī)律就是，越往地球深處，地球各層溫度也應(yīng)當(dāng)是越大的。比如地殼深部溫度可達(dá) 1000℃，到地幔深部可能達(dá)到 1000-2000℃，最熱的就是我們的地核，地核中心甚至高達(dá) 5000℃及以上。
當(dāng)然，我們平常測人的體溫也不太可能測內(nèi)部器官的體溫，基本上只測皮膚上的溫度。對于地球，我們直接測量其內(nèi)部的溫度可能性實(shí)在太小，我們能做的，或者我們需要的就是淺層的地溫，也就是地殼部分的。就算是測量淺層的地溫，我們能夠針對稍深部的直接測量手段也是少之又少。目前直接測量地溫，只有鉆探地溫測量井這一條路，由于目前資金、技術(shù)手段等限制，世界上最深的一口井也只打到了約 12km 左右（前蘇聯(lián)的科拉超深鉆孔）。因此稍深部的地溫直接測量也是做不到的，但是我們能夠通過淺層的地溫測量計(jì)算地溫梯度，這樣可以推測深部的溫度。但是淺層的地溫梯度受限的因素很多，時(shí)間影響、氣候影響等等，想要實(shí)現(xiàn)在世界范圍內(nèi)同時(shí)測量可能性等同無，因此選擇合適的參數(shù)代表地溫特性顯得非常重要，這個(gè)參數(shù)就是地?zé)崃髦担℉eat Flux）。
大地?zé)崃髦刀x為單位時(shí)間內(nèi)通過地球表面單位面積的熱流值。這個(gè)參數(shù)消除了時(shí)間的影響，是目前最能表征地球表面溫度的參數(shù)，其公式如下：
q = - 100 Kr （dT/dz）
其中 Kr 為巖石導(dǎo)熱率，dT / dz 是地溫梯度，因此熱流值包含了該地的巖石熱性特征。利用各地的獲取的地溫梯度等數(shù)據(jù)，再結(jié)合各地的地質(zhì)巖性等情況，能夠計(jì)算各地的熱流值，由此合成了地?zé)岬臄?shù)據(jù)集。眾多科學(xué)家研究者利用這些數(shù)據(jù)集進(jìn)行了全球的表面地?zé)崽卣髂M，這就像是在給地球測體溫。我們可以看到 2010 年 Davies 給出的全球的地溫特征結(jié)果，熱源的分布基本上在新生的洋殼，也就是板塊邊界。不過由于海洋數(shù)據(jù)以及兩極數(shù)據(jù)的稀疏性，估計(jì)的誤差也會(huì)偏大。
偶爾地球也會(huì)長青春痘或者發(fā)燒，比如火山爆發(fā)等。有時(shí)，我們會(huì)去泡天然溫泉，你有想過溫泉到底是咋回事嗎？其實(shí)，這就是地?zé)岙惓?dǎo)致的。這是我們今天要聊的第二個(gè)話題，地?zé)崮堋?/p>
2020 年，雙碳提出后，利用可再生能源替代傳統(tǒng)能源成為了社會(huì)的共識(shí)。這其中，地?zé)崮茏鳛橹饕目稍偕茉粗唬哂械统杀?、可持續(xù)利用和環(huán)保的特性，越來越受到社會(huì)的關(guān)注。
地?zé)豳Y源按照熱流體傳輸、開發(fā)模式等可分為地?zé)豳Y源可分為淺層地?zé)崮?、水熱型地?zé)崮芎透蔁釒r型地?zé)崮埽ㄔ鰪?qiáng)型地?zé)嵯到y(tǒng)）三種類型（周總瑛等，2015）。這其中干熱巖具有能量大、分布廣、利用率極高、安全性好、無污染、不需尾水回灌、擁有優(yōu)質(zhì)資源的大陸邊緣海盆、建發(fā)電站效能高用地省、熱能穩(wěn)定持續(xù)、發(fā)電可控性強(qiáng)、減災(zāi)減排效果好等特點(diǎn)，是地?zé)崮荛_發(fā)的重要目標(biāo)。目前比較認(rèn)同的干熱巖定義是一種不含水或蒸氣、埋深 3-10km、溫度為 150-650℃的致密熱巖體（李德威等，2015）。目前許多地區(qū)發(fā)現(xiàn)的干熱巖，大多數(shù)為花崗巖。這樣比較：科拉超深鉆孔 12km 深，最高地溫也才 200℃，而干熱巖鉆井 4km 可能就達(dá)到了 300 攝氏度左右。這就是干熱巖的溫度！
干熱巖的分布幾乎遍布全球，各個(gè)大陸地下都有干熱巖資源。干熱巖開發(fā)利用潛力最大的地方還是一些新的火山活動(dòng)區(qū)，或者地殼較薄的地區(qū)，這些地區(qū)主要位于全球板塊或者構(gòu)造地體的邊緣（藺文靜等，2012）。2011 年，中國地質(zhì)調(diào)查局開展了中國陸區(qū)干熱巖資源潛力評估，結(jié)果顯示我國陸區(qū)干熱巖資源量巨大，分布廣泛，可采資源量占比大，具有巨大開發(fā)潛力（汪集旸等，2011）。
2014 年國土資源系統(tǒng)分別在青海、西藏、四川、福建、廣東、湖南、松遼盆地、海南等高熱流區(qū)域進(jìn)行了干熱巖資源地質(zhì)勘查，并在青海貴德和共和、山東利津、廣東惠州、四川康定等地相繼開展干熱巖初步鉆探（許天福等，2018）。我國的干熱巖資源十分豐富，但是干熱巖勘查開發(fā)還處于初步的階段，需要進(jìn)一步的研究。；另外，干熱巖的后續(xù)開發(fā)依然會(huì)面臨眾多的挑戰(zhàn)，比如有可能會(huì)誘發(fā)地震、引發(fā)社會(huì)影響等，這些都需要更多更深入的研究。中國干熱巖開發(fā)利用之路還有很長。
全球的熱流值可以應(yīng)用于地球動(dòng)力學(xué)的研究，推動(dòng)地球熱機(jī)制的研究。而局部的地溫異?？梢宰鳛榫G色能源進(jìn)行開發(fā)利用。不得不感嘆，我們的地球是個(gè)寶！
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本文來自微信公眾號：石頭科普工作室 （ID：Dr__Stone），撰稿：行雨，美編：劉俞伶
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