地热地质学范文1
随着温泉旅游服务产业如火如荼的开展，黑龙江省各地方政府对地热资源的开发也日趋重视，然而受地质条件的制约，黑龙江省找热方向已经由大庆、林甸等地的Ⅱ-1型层状热储逐渐转向Ⅱ-2型带状热储。找热风险随之加大，在这种情况，更应慎重决策。同时由于我省在基岩地区施工较少，很多时候套用层状热储经验解决不了实际问题。因此，我们应该加强地热资源勘查工作的质量，降低找热风险。下面就按照工作顺序介绍一下我的工作思路。
一、资料的收集
资料收集始于设计编写之前的踏勘工作，我们应充分收集工作区内及周边已有资料和前人的工作成果，也包括社会环境状况。要在充分收集与项目有关的地质、物探、化探、遥感、水文地质、地热勘查及综合研究等资料后，我们通过收集的资料了解以往地质与地热勘查工作程度，分析总结以往工作取得的主要成果、可利用程度及存在问题，对于以往没有开展过地热勘察的工作区，应充分收集工作区内温泉露头、地热异常、石油天然气深钻揭示的地热资料。初步圈定可能存在地热流体的范围，使下步工作的开展更有目的性和可操作性。
二、遥感技术的应用
第二步是利用卫星遥感、航空热红外遥感及地面红外测温等手段进行工作区下垫面光谱特征、热辐特征等分析，结合地面岩石、植被、土壤等环境要素的空间分布，圈定温度异常带。依据实际条件可选用美国陆地卫星数据、地球观测系统EOS数据（ASTER）以及中巴资源卫星数据。
对于浅层地热或有热泉分布的区域来说，直接利用热红外遥感图像就可以获取地热异常信息；而对于深部地热构造而言，直接利用热红外遥感技术无法获取地热异常信息，一般要通过对控热构造如隐伏岩体、活动断裂和深大断裂的遥感解释间接获取地热异常信息。因此，需要指出，热红外遥感方法只能作为地热资源调查的一种技术手段使用，它不能代替常规的地热勘探方法，更不能独立使用，必须与其它技术方法相结合，最好是先进行遥感解译，然后在地质-水文地质调查阶段进行实地验证，才能取得较好的应用效果。
三、地质-水文地质调查
在充分利用遥感解译成果及搜集、分析区域地质、地形、气象、水文地质、地球化学和地球物理等资料的基础上进行地质-水文地质调查工作，我们通常采用1：5万或1：10万地形图或地质图做底图，在工作中要实地验证航卫片解译的疑难点，来提高航卫片解译质量，选择最有希望的地区着重研究，查明带状热储应包括地热异常带（区）及地热田可能的控热构造边界。查明地热田含水层与隔水层的地层时代、岩性特征、岩浆活动，阐明地热田形成的地质条件。对同时有地表地热异常显示的地区，要查明地表地热显示的类型、分布和规模及于地质构造的关系。与此同时应查明重点工作区的场地条件，为物探工作提供基础依据。
四、地球物理调查
地球物理调查是地热资源勘查中比较重要的一环，尤其是在寻找带状热储中，通过物探工作，我们可以推断热储深度和范围、断裂位置与产状，来确定拟施工地热井的位置。根据地热田的地质条件和被探测体的物性特征选用物探方法，目前我省通常选择大地电磁测深和可控源音频大地电磁测深，这两种方法技术成熟，性价比也很高。需要指出，这两种方法的探测深度和适用范围有差异，根据实际要求选择，条件允许时，可以两种方法同时采用，互相补充。此外在实际采集数据时要注意避开或减少干扰源的干扰。
五、地热井钻探及完井试验
地热钻探和完井实验是勘查工作最为重要的工作，通过施工钻进中的地质编录与完井的各种测试可查明地热田的地层结构、地质构造、岩性、地温变化、热储的渗透性、地热流体压力等数据，为计算、评价地热资源提供必要参数。除专门设计的定向井外，勘探井井斜应符合规范要求。孔径应满足取样测井以及完井后安装抽水试验设备的需要。基岩地区勘探孔一般一开孔径为φ347.6mm，下入φ273.1mm表层套管，深度应大于300m；二开孔径φ241.3mm，可裸孔或下入φ177.8mm筛管，筛管可依据实际情况确定是否包网。
完井试验指低温井的抽水、涌水试验和中、高温井的放喷试验。这其中以抽水试验居多。黑龙江省目前多为预可行性勘查阶段，多为一口探采结合井，因此多为单井抽水试验，这种情况下，我们一般做3个降深试验，并尽量达到S2≈2/3S1, S3≈1/3S1,其中最大降深S1应视抽水设备能力确定，最大降深延续时间不少于48小时，稳定时间不少于8小时。这样可以确定流量与水位降深关系，建立流量水位方程，概略的取得含水层渗透系数，给水度或弹性逝水系数、压力传导系数。
八、样品的采集
地球化学调查方法多用来区分地热流体化学类型，分析形成年代等。主要工作是在地面调查阶段和完井试验后。
在地面调查阶段，采取具有代表性的泉、井、常温地下水、地表水、大气降水等样品，同完井试验后采取的样品进行对照，分析彼此的差异和关系。同时采集不同时期的地热流体样品进行对比，分析长期开采对地热流体化学质量的影响情况。
测定稳定同位素和放射性同位素的作用主要是确定地热流体的成因，测定地热水的年龄。
九、动态监测
在基岩地区地热勘查中，基本上都是单井的动态监测，主要监测内容为地热流体的压力（水位）、流量、温度及化学成分。监测频率可根据不同动态类型而定。一般压力（水位）、流量、温度监测为2-3次/月；水质监测为1-2次/年。通过监测，掌握地热流体的天然动态或开采动态变化规律，为研究地热田水位（压力）下降，地面沉降等地质问题提供基础依据。
十、地热资源评价
地热资源评价包括储量评价和地热流体质量评价两部分。
地热资源地质勘查规范（GB/T 11615-2010）中说明计算地热资源储量可采用地表热流量法、热储法、比拟法。我们通常选用热储法，该方法不但适用于非火山型地热资源量的计算，还适用于与近期火山活动有关的地热资源计算。不仅适用孔隙型热储，也适用于裂隙型热储。凡条件具备的地方，都可采用这种方法。这种方法的难点在于计算热储区的体积，如果工作量不足严重影响计算精度。目前对于黑龙江省基岩地区Ⅱ-2型热储来说，勘察程度较低，多为一口探采结合井，因此建议采用单井评价的方法来计算地热可开采量。既根据井产能测试资料按该井流量方程计算单井的稳定产量，或以抽水试验资料采用内插法确定，规范要求计算使用的压力降深值一般不大于0.3MPa，最大不大于0.5MPa。但实际上Ⅱ-2型热储水量基本较小，可根据开采条件适当修改。
对地热流体质量评价主要依据试验阶段及开采阶段采集的地热流体样品的分析结果，依据我国现行的有关评价标准进行综合评价，确定地热流体的化学成分及其品味，为后续利用提供依据。
十一、结论
地热地质学范文2
[苏科版]九年级物理上册《12、3物质的比热容3》导学案
1．理解热量概念并且能够解释日常生活中与热量有关的相关问题.
2．会利用比热容公式进行热量的简单计算.
学习重、难点：
理解比热的物理意义，热量公式Q=cmΔt的计算与应用。
【学习过程】
一、课前预习
1．热量（Q）：在热传递过程中，转移的多少叫热量.（物体含有热量的说法是错误的）.热传递发生的条件是物体或物体的不同部分之间有.
2．比热容（c
）：的某种物质温度升高（或降低），吸收（或放出）的叫做这种物质的比热容.比热容是物质的一种属性，它不随物质的外在条件改变而改变，只要物质相同，状态一定，比热容就.
3．水的比热容是：C=，它表示的物理意义是：
.
4．为了比较水和沙子容热本领的大小，小明做了图所示的实验：在2个相同的烧杯中分别装有质量、初温都相同的水和沙子，用两个相同
的酒精灯对其加热，实验数据记录如下：
（1）在此实验中，用加热时间的长短来表示物质.
（2）分析下表中的实验数据可知；质量相同的水和沙子，升高相同的温度时，水吸收的热量(大于／小于)沙子吸收的热量.
（3）如果加热时间相同，质量相同的水和沙子，(沙子／水)升高的温度更高.
（4）实验中有些同学发现：刚开始加热时，情况与(3)结论不符，你认为可能的原因是：
二、新课学习
（一）、交流课前预习
（二）、新课学习
1.海陆风的成因：
阅读课本44页的生活.物理.社会
在沿海地区，白天的风通常从（大海/陆地）吹来，而晚上的风通常从（大海/陆地）吹去.
在受太阳照射的条件相同时，内陆地区的夏季比沿海地区（温度高/温度低），冬季比沿海地区；沿海地区比内陆地区的昼夜温差（大/小）.
2.热传递过程中吸收或放出的热量：
物质的比热容用字母表示，物体的质量为，初温度为，末温度为，
当物体温度升高时，所吸收的热量公式为；
当物体温度降低时，所放出的热量公式为；
我们可以将以上两个公式合并为一个公式，其中表示物体温度的变化3、例题
例1：阅读课本43页的例题，讨论：
（1）水吸收了1.68×106J的热量，为什么说水的内能就增加了1.68×106J？
实际烧开这壶水所需提供的热量为什么大于1.68×106J？
例2：太阳能越来越受到人们的重视和广泛利用。一太阳能热水器内装有50kg的20℃的水，在太阳下照射6h后，水温升高了40℃，问水吸收的太阳能是多少J？如果水温升高到40℃，问水吸收的太阳能是多少J？
【课堂检测】
1.小明在两个易拉罐中分别装入等质量的沙子和水，用相同的酒精灯
对其加热，以便探究沙子和水吸热升温快慢的程度.
（1）比较沙子和水吸热升温快慢的方法有两种：
①
②
（2）实验中小明猜想：沙子吸热升温比水快.如果他的猜想是正确的，则应该观察到的现象是
.
2．吸热公式Q吸=__________，放热公式Q放=_______________.
4．水的比热容是
4.2×103J/(kg·℃)，冰的比热容是
2.1×103J/(kg·℃)，则1kg水与2kg冰的比热容之比为（）
A．1∶1
B．1∶2
C．2∶1
D．无法确定
5.如图所示是甲、乙两种质量相等的非燃料液体吸收的热量与温度变化情况的图象，请根据图象中提供的信息判断，液体的比热容较大；如果要你在甲、乙两种液体中选择一种作为汽车的冷却液，你认为选择液体更好.
6．在常温下，将一高温铁块放入水中冷却，设铁块放出的热量为
地热地质学范文3
关键词： 地下热气；地壳；热气泡；火山；地下溶洞；大地震
Underground heat and volcanoes， underground cave， a major earthquake
Abstract: Volcanoes， underground caves and the formation of large earthquakes are a result of underground hot gas. Underground heat generated in the crust-shaped the thermal bubble formation， lithosphere cooling condensation， the place where the hot air bubble have being become into underground cave; Thermal bubble expansion， out of one or more channels from the bottom to the surface， magma emitted to the ground， cause volcanic eruption. The hot bubble cooling contraction， caused the rock layers above the dome bubble collapse， cause heat explosion， and outbreak a major earthquake. Numerous and varied geological events and phenomena occurred are the result of underground heat.
Key words: Underground heat; Crust; Thermal Bubble; Volcano; Underground Cave; Earthquake
引言
空心玻璃器皿的制作过程说明了气可以改变和塑造热岩浆的形状，热岩浆内存在气泡可以使之冷却后形成中空，变成空心玻璃器皿，由此可以推知，地球的岩浆冷却凝结成山或岩石层时内中包裹着气泡，有气泡的地方凝固成形变成空洞，从而形成了现在的山洞和地下溶洞。推而广之，形成地震和火山的地下热气洞也是由热气的作用而产生的。热气的长消、聚散造成了地质的活动，生成了各种各样的地质现象。
1 地下热气与地壳的通孔结构的产生
1.1 高热气体的产生
高热气体的产生主要有两种形式：第一，当高热岩浆流体物质处于高热离子形态时，各种物质无差别地融为一体，当高热岩浆流体温度降到一定的程度，存在于高热流体的各种物质就会还原其气体形态而被释放出来，形成高热的气体形态；第二，地壳底层下面的高热岩浆流体同其外与之相接触的物质发生反应，或高热岩浆流体生成各种热气体物质之间发生反应，生成各种热气体化合物，形成高热气体形态。举例，地壳底层下面的高热流体从几万摄氏度降到一千摄氏度左右时，其中的如H、O、C、CL、S等物质就会还原其气体形态而被释放出来，这些物质之间或外面大气压压进来的物质与高热流体中的物质在高温中又进行化学反应，生成其他化合物如H2 O、CO2、N2、HC、HCL、H2 S、HF等物质的气体形态。
1.2 地壳的通孔结构
地球原来是一个火球，构成地球表面的高热流体物质同外面与之相接触的气体物质发生反应消耗热量，并向外空间散发热量而逐渐冷却下来，凝结成坚硬的岩石层和较松软的土层相间的地壳。高热流体从地球表面向里一层层往下逐渐由外到里层层冷却，凝结成新的岩石层或土层，这些冷却下来的新的岩石层或土层共同构成了地球的地壳。此过程不断继续，地壳变得越来越厚。
岩石层和土层相间的地壳总体上是一个疏松的中间满是蜂窝状的小孔和小空洞，并呈立体网状相连的结构状态、可以上下通气。这种构造形成的原因主要有以下两种：
第一，地壳下面正在冷却凝结转变成岩层或土层的热流体层，其外是较冷的岩土层，其内是高热流体层，高热流体层的热量穿过正在岩土化的热流体层向外散发，遇到外面较冷的岩土层，一部分热又向内折回来形成对流，使热气对流在高热流体层与较冷的岩土层之间反复进行，夹在中间的正在岩土化的热流体层就像被蒸的馒头，中间形成满是蓬松的小孔立体网状结构的形状，可以内外通气，当其冷却凝结成岩土层以后，这种形状就固定了下来。
第二，正在岩土化的热流体中包含的气态物质没有被完全释放出来，在岩浆中形成大小不同的气泡，冷却以后，在岩土层中有气泡的地方就形成了大小不同的气孔、空洞，可以上下通气，地下岩溶洞与山洞也是这样形成的。
即便是纯粹的岩石层，虽然质地坚硬、结构紧密，其中间仍然有众多的小空穴和小缝隙，使气体能得以正常通行。
这些一层层冷却下来的有通孔结构的岩石层和土层共同组成了有通孔结构的地壳，地壳的通孔构造保证了地球内外的物质能量的正常交换。在地壳的长期演化中，由于地层的移动、推挤、抬升、变厚和火山爆发等多种原因，使地质变形，有些地方地层的通气功能被削弱，甚至丧失通气功能，但地壳的总体结构和通气功能不会有太大的改变。
2 地下热气与火山爆发
2.1 火山的成因
2.1.1火山爆发的基本原理
火山爆发的基本原理就是高压锅式的热气膨胀。
2.1.2火山形成的三个基本条件
火山形成的三个基本条件：一是地壳底层能够形成聚集热气体的大气泡或大拱洞；二是地壳底层大量高热气体在大气泡中的继续聚集和被加热，三是地壳从底层到表层的不同形式的通孔立体网状结构。
地壳底层空洞或拱洞的产生的几种情况：第一，地壳移动造成地壳底层被推挤，抬升而形成拱洞；第二，地壳底层岩浆凝结成固体岩土层时，因岩浆里面含有气泡而使凝结后的岩土层里存在空洞；第三，地壳底层下面的高热流体产生的热气体向上推动较疏软的地壳底层而形成拱洞。
各种热气体物质形态在地壳底层中形成很多热气泡，或在地壳底层的拱洞里大量聚集起来形成大热气泡，热气泡下面的高热流体不断向它增补热气体，并继续加热，使大热气泡不断继续扩大和膨胀，各种热气体混合构成的大热气泡就成为易燃易爆的、随时准备爆炸的火药库。
地壳的通孔结构，使在地壳底层的大空洞或拱洞里聚集的高热高压热气膨胀扩大空间变得较容易，并且，热气泡可以顺着地层通孔、裂缝、空洞不断地由里向外地面膨胀、推动、扩展，打通从地壳底层到地表的通道，最后，冲开地面喷出热气体和岩浆，形成火山喷发。
2.1.3火山的爆发
地壳底层下面的高热流体内含有的各种物质，如H、O、CL、C等气体形态被释放出来，逐渐推动地壳底层的软岩浆形成大热气泡，或在地壳底层的拱洞中大量聚集起来，形成大热气泡；另外，高热流体物质与其他物质进行化学反应生成各种化合物的气体形态，如H2 O、CO2、N2、HC、HCL等气体化合物，在孔洞聚在一起，形成混合热气泡。高热流体不停地的运动和进行化学反应，大量的各种热气体被不停地创造出来，不断得到加热和气体补充的热气泡向四周膨胀，扩大空间变成大热气泡，或多个小热气泡在膨胀扩大中合并成一个大热气泡，大热气泡顺着岩土层的裂缝或空穴不断向上伸展膨胀扩大，冲出一条或多条从大热气泡到地表的通道。地壳底层下面高热流体的加热和地壳的地层重量的压力作用下，大热气团处于高热高压的状态，当其能量的膨胀力积累到能顺着它已冲开的通道冲出地面时，高热气体就会从这个通道喷涌而出，大气泡下面受高压的热岩浆流体也跟随其后，喷出地面，这就是火山爆发。
2.2 不同时期火山的一些特征
2.2.1地球早期火山的一些特征
总体来说，地球早期的地壳岩土层比较薄，温度比较高，质地也比较软，韧性比较大，较容易弯曲，地壳移动时，岩土层受推挤容易弯曲而在底层下面也较容易形成拱洞。地壳底层下面的高热流体物质在运动中与其外面压进的物质进行化学反应，生成各种热气体物质，这些热气体在地壳底部形成很多热气泡，或在地壳底部的拱洞之中大量聚集成大热气泡，或多个小热气泡在膨胀中合成一个大热气泡，大热气泡向周围膨胀扩大，向上冲开较薄的地壳表层，热气与热岩浆从地下喷涌而出，向地面推积热岩浆，就形成了火山。
当时的地壳较薄，受压的热气泡容易冲开地壳表面，当热气泡冲开地壳喷涌而出时，下面的高热岩浆簇拥着热气一起喷出，堆集成山，冷却后成为岩石山。因此，此时的火山有以下明显的特征：火山持续的时间也较短；火山爆发很少出现反复喷气的现象；火山没有明显的火山口，一座火山就是一堆实心的岩浆，变成一座实心的山峰（含有气泡的岩浆，冷却后有山洞）；地面温度较高，火山爆发非常频繁，大部分陆地表面都能爆发火山。
2.2.2地球现阶段火山的一些特征
现阶段火山的一些特征有：1）现阶段火山爆发的次数少，间隔的时间长。原因是：第一，现阶段地球内部的地热量已大大减少，地壳也大大增厚了，在地壳底层的拱洞里聚集的大量的高热气泡，积累足够的膨胀力来冲破厚厚的地壳岩土层，并不很容易；第二，厚厚的地壳岩土层的地质结构是一个有很多小通气孔和小空洞组成的立体网状结构，它有很多空间可以吸收和容纳很多高热流体释放或进行化学反应生成的热气体，对已形成的大高热气泡的膨胀力还有缓冲的作用，要形成强大的足以爆发火山的大高热气泡，需要较长时间的能量积累。
2）现阶段的火山有明显的火山口，山火爆发的持续时间较长。原因是，地下高热气泡顺着岩土层的裂缝、空洞或通孔，不断向上推动和扩展，冲出一条或多条从地壳底层到地表的通道，喷出热气体和岩浆，形成火山喷发。大量受高压的热气体和岩浆一起通过通道涌向火山口，一次只能有少部分气体和岩浆通过，受阻而滞留的大量气体和岩浆要经过长时间的多次反复喷发，才能喷完，火山才能停止。因此，火山喷发岩浆持续的时间较长。
火山爆发以后，如果地质结构没有发生太大的改变，地壳底层大热气洞仍能形成，能够重新聚集大量的热气体，经过一段时间的气体能量积累以后，热气的膨胀力又可能冲破原火山口，重新喷出热气体和岩浆，此火山就变成活火山。相反，就是死火山。
2.3 现代火山的分布
对火山分布的考察，必须考虑前面所述的火山爆发的三个条件，前两个是火山孕育的条件，是火山形成的内在因素，也是考察火山理论分布必须的参考因素；后一个条件是火山最终喷发的外在因素，分析火山实际分布时必须加予考虑。火山的分布可分为理论分布区和实际分布区，理论分布区指的是从理论上说，火山威胁仍存在但很可能不再喷发火山的区域；实际分布区指的是火山威胁存在并一定会喷发火山的区域。
2.3.1现代火山的理论分布区
地球表面上凡是大高原或大山脉的地区都属于火山的理论分布区，因为大高原或大山脉地区都孕育着火山，都应该喷发火山，历史上这些地方曾经是火山的多发地，现在，由于地壳地层太厚，准备喷发火山的大热气泡的膨胀力最终无法打通一条从地壳底层到地面的通道而喷发火山，至多只能喷发温泉而已。
2.3.2现代火山的实际分布区
有长山脉，地质运动较活跃，海拔较低的地区，是火山实际分布的地区。具体来说，火山实际分布的地区有：
第一，因大陆旋臂陆地西移运动而引起地质较活跃的大西洋西部地区和太平洋中部地区；第二，因南北半球大陆都向北半球北纬30 度左右地区移动集中而相互推挤的南北大陆的中间地带，即加勒比海地区、印度尼西亚地区和地中海地区。
3 地下热气与喀斯特地下溶洞和山洞的形成
3.1 地下溶洞和山洞的成因
地下溶洞和山洞并不是水的融蚀或侵蚀的结果。而是，在地球表面厚厚的热岩浆层冷却凝结成岩石的过程中，某些仍留在岩浆里的气态物质被压成大小不同的各种气泡，岩浆层冷却成岩石层后，这些气泡所在的地方就成了地下溶洞或山洞。
3.2 地下溶洞和山洞形成的几种情况
就地球形成的早期来说，喀斯特地下溶洞和山洞的形成有以几种情况：
第一，地球表面的岩浆层因与其表面的物质发生反应耗热和向外空间散热而逐渐冷却，变成岩石层，在此过程中，岩浆层释放出来的气体物质没有被散发出去而留在岩浆里形成气泡，岩浆冷却后，有气泡的地方就成了地下溶洞或山洞；
第二，正在岩石化的地球表面岩浆层的下面是流动着的高热岩浆流体，高热流体释放的各种热气体物质和同其表相接触的其他气体物质发生反应生成的各种热气体化合物质，在高热流体强大的热力的推动下，向外推动着正在岩石化的地球表面层，并穿过地球表面层向外散发。在这过程中，有的热气体散到了地面上，有的热气体没有被散发出去，而是留在正在岩石化的岩浆中形成各种大大小小和各式各样的气泡，岩浆冷却成形后，这些气泡所在的地方就成了各式各样的地下溶洞；有部分热气体在推动地球表层的过程中，在正在岩石化的岩浆层里的孔洞或拱洞中聚集，形成大气泡，这些大气泡不断得到下面高热气体层释放的高热气体和热量的补充，不断向周围膨胀和扩大，当其积累了足够多的热气体和热能，使其产生的膨胀力能够冲开一条或多条通道到达地表层时，大气泡里的高热气体就顺着这此通道冲出地表层，其后处于高压状态的高热岩浆也跟随其后喷涌而出，形成火山，喷涌出来的岩浆在地面堆成山，冷却后就成了岩石山，如果岩浆里的气体物质没有被释放出来，气体就在岩浆里形成气泡，岩浆冷却后就成了岩石山的山洞，这就是山洞的形成过程；
第三，有的已经冲开了一条或几条通道准备爆发火山的大气泡，后来没有力量冲破地表层形成火山的，地表层冷却成岩石层后，这个大气泡和它冲开的通道就成了大溶洞和延绵几公里甚至几十公里的地下溶洞通道。正在岩石化的岩浆中热气泡多的地方，有的挤在一起，有的合成较大的热气泡，冷却后这些热气泡所在的地方就变成了地下溶洞群。
以上就是地下溶洞和山洞形成的原因。现代玻璃器皿工业从侧面证明了这个过程的正确性，玻璃器皿的主要原料是岩石，即某些岩石按一定的比例组成，经过烧煮成热岩浆，然后用金属管往一定量的岩浆球里吹气，就能制成各种各样的空心玻璃器皿，地下溶洞与山洞的形成与玻璃器皿的空心的形成原因是同一个道理。
4 地下热气与大地震的形成
4.1 大地震的源头
大地震的源头是地层深处含有各种热气体的大热气泡，没有形成火山转而引发大地震。
4.2 大地震的形成
大地震的形成主要有两种，一是地下大热气泡在膨胀扩大中发生爆炸而产生大地震；二是地下大热气泡在降温收缩的过程中，大热气泡上面的岩石层拱顶坍塌发生爆炸而产生大地震。
4.2.1大热气泡的膨胀爆炸
地壳下面高热岩浆流体层不断向其外面散发热量，并与周围的气体物质进行各种热反应生成高热气体，在强大热力的推动下，高热气体向上推动正在岩石化的软岩石层而在其中形成热气泡，或在因岩石层运动形成拱洞的地方聚集形成热气泡，下面活跃的高热岩浆流体生成的各种高热气体不断充实这些已形成的热气泡，并继续加热，使其不断地向周围膨胀，扩大空间，经过长期的积累，或多个热气泡合并，最终形成具有巨大能量的大热气泡，大热气泡里的气体很多是易燃易爆的各种气体化合物，并处于高热高压状态，使得大热气泡就像一个大火药库，准备向地面继续扩张喷发火山。但是，由于一些因素影响，没有爆发火山之前就发生爆炸，造成地面大面积山体坍塌，形成大地震。
在大热气泡膨胀时期发生爆炸引起大地震的这种情况并不多，主要发生在地壳的深层部位，这种情况不是大地震的主要形式。
4.2.2大热气泡的岩石层拱顶的坍塌爆炸
准备喷发火山的地下大热气泡，由于地热的消耗，即高热流体物质不断向外散热而使地层温度逐渐降低，原来的高热岩浆流体层随着温度的逐步降低而相应地岩石化，大热气泡的洞壁也因岩石化而逐渐固定下来，泡里的高热气体也因周围温度的逐渐降低而相应地降低，其受到来自下面的热量和热气的补充也在逐渐减少，使大热气泡里的热气膨胀力大大减小，从而使本来要发生火山的大热气泡逐渐转变成引发大地震的大热气洞。
当大热气泡的拱顶岩石层对压力的承受力加上泡里热气体的膨胀力等于其上面的地层的压力时，地壳处于平衡状态之中，相反，当大热气泡的拱顶岩石层对压力的承受力加上泡里热气体的膨胀力小于其上面的地层的压力达到一定的程度时，大热气泡的拱顶上的岩石层就会断裂，坍塌入泡中，引起热气爆炸，造成地震。
具体来说，大热气泡拱顶的岩石层对压力的承受力、气泡里热气体的膨胀力和气泡上面地层的压力，这三个力中，气泡里热气体的膨胀力是最大的变量，它的变化是大热气泡拱顶岩石层是否发生坍塌的关键因素。例如，当大热气泡为爆发火山而准备的时候，气泡里的气体温度高达几千甚至上万摄氏度，经过较长时间的演化，地热的消退，大热气泡周围的地层与泡中气体的温度降到300----500摄氏度时，泡里热气体的膨胀力就大大减少了。当大热气泡的拱顶岩石层对压力的承受力加上泡里热气体的膨胀力小于其上面的地层的压力达到一定的程度时，由于地壳地质运动等一些诱发因素影响，使大热气泡拱顶上的岩石层发生断裂，坍塌入泡中，泡内处于高压的大热气团突然受到上面厚厚地层坍塌的强大压力的冲击，引发大热气团的强烈大爆炸，造成大地震（大热气泡里处于高压的由各种气体混合而成的易燃易爆的大热气团，虽然温度已降到几百摄氏度，仍然像个巨大的火药库，具有相当巨大的能量）。
这种大地震一般发生在地壳的中部或中上部位，是大地震的主要形式。
4.3 余震的产生
处于地层深处的大热气泡，其中大热气团的爆炸也没能冲开上面厚厚的地层，只造成地层更大面积的坍塌，爆炸的热气团有一部分气体因爆炸而从坍陷的岩层断裂带的缝隙间喷出，或被分散到被炸松的泥土层中。但大部分的热气体被因爆炸而陷落的更大量的坍塌物盖压住，缩成高压热气团，高压热气团在强大的压力冲击下，又发生爆炸，几经反复，从而形成多次较大的余震；有的引起大地震的大热气泡周围也有较大的热气泡，大地震的爆发的强大冲击力使其周围的较大的热气泡也受影响而发生爆炸，引发新地震，形成所谓的余震；有的余震是被炸断的岩石层进行重新调整位置而形成的。
4.4 大地震的分布
大地震是由孕育火山的大热气泡转变过来的，火山的理论分布区也就是大地震的分布区。
具体来说，地面上凡是有大高原或大山脉的地区，都是大地震的分布区。
4.4 天坑或“陨石坑”的产生
某个地面向下坍塌而出现的大井坑，谓称天坑，也可称之微型地震。天坑产生的原因是，地热因不断散耗而向地心退去，使地热气向上的推动力减弱，对液体层的液体物质的推动力也减弱，造成地下水位、石油和天然气储藏位的下降，最直接的反应是，地下水位的下降，使原储存地下水的充满孔隙的疏松的土层因缺水而出现空洞和能游动的软泥土，引起上面土块下陷弥补地下空间而出现天坑。
月球表面上坑坑洼洼的“陨石坑”并不是真正的陨石坑，即不是陨石撞击而形成的坑，实际上，就像地球上的天坑，是月球地面的地块向下坍塌而成。其原理与地球上的天坑的发生一样，都是由地热向地心退缩，地热气向上的推动力减弱而引起。在月球上，不仅只是地下水位、石油和天然气储藏位下降，并且，地上的湖、河、海的水全部退缩到月球的地壳里面，造成地面无水。月球的今天就是地球的明天。
5 结语
纷繁多变的地质活动和现象，都是地下热气发生作用的结果，地下热气的消长是地球地质运动和变化的主要原因。地球地质的运动，如地壳的地质构造、火山、地下溶洞和山洞、大地震等地质运动，地下热气都直接参与其中，没有地热气的作用，就没有这些现象的发生。地热气的耗散是地球与其外宇宙进行物质能量交换的结果，地热气耗散的过程也是地球从生产、发展到消亡的不可避免的自然过程，当今，石油、天然气和深矿石的大量开采，加快了地热能的消耗，增速了地热气消耗的自然过程，地热气力量减弱增速，地壳的地层增厚的速度就变快，地球加快进入了一个火山减少而地震多发的时期。
参考文献：
[1] 林学钰等编著.现代水文地质学[M].北京:地质出版社，2005.
[2] 宋春青等编著.地质学基础[M].北京:地质出版社，1996.
[3] 沈春康主编.大气热力学[M].北京:气象出版社，1983.
[4] 贾月梅主编.流体力学[M].北京:国防工业出版社，2006.
地热地质学范文4
关键词： 地下热气；地壳；热气泡；火山；地下溶洞；大地震
underground heat and volcanoes, underground cave, a major earthquake
abstract: volcanoes, underground caves and the formation of large earthquakes are a result of underground hot gas. underground heat generated in the crust-shaped the thermal bubble formation, lithosphere cooling condensation, the place where the hot air bubble have being become into underground cave; thermal bubble expansion, out of one or more channels from the bottom to the surface, magma emitted to the ground, cause volcanic eruption. the hot bubble cooling contraction, caused the rock layers above the dome bubble collapse, cause heat explosion, and outbreak a major earthquake. numerous and varied geological events and phenomena occurred are the result of underground heat.
key words: underground heat; crust; thermal bubble; volcano; underground cave; earthquake
引言
空心玻璃器皿的制作过程说明了气可以改变和塑造热岩浆的形状，热岩浆内存在气泡可以使之冷却后形成中空，变成空心玻璃器皿，由此可以推知，地球的岩浆冷却凝结成山或岩石层时内中包裹着气泡，有气泡的地方凝固成形变成空洞，从而形成了现在的山洞和地下溶洞。推而广之，形成地震和火山的地下热气洞也是由热气的作用而产生的。热气的长消、聚散造成了地质的活动，生成了各种各样的地质现象。
1 地下热气与地壳的通孔结构的产生
1.1 高热气体的产生
高热气体的产生主要有两种形式：第一，当高热岩浆流体物质处于高热离子形态时，各种物质无差别地融为一体，当高热岩浆流体温度降到一定的程度，存在于高热流体的各种物质就会还原其气体形态而被释放出来，形成高热的气体形态；第二，地壳底层下面的高热岩浆流体同其外与之相接触的物质发生反应，或高热岩浆流体生成各种热气体物质之间发生反应，生成各种热气体化合物，形成高热气体形态。举例，地壳底层下面的高热流体从几万摄氏度降到一千摄氏度左右时，其中的如h、o、c、cl、s等物质就会还原其气体形态而被释放出来，这些物质之间或外面大气压压进来的物质与高热流体中的物质在高温中又进行化学反应，生成其他化合物如h2 o、co2、n2、hc、hcl、h2 s、hf等物质的气体形态。
1.2 地壳的通孔结构
地球原来是一个火球，构成地球表面的高热流体物质同外面与之相接触的气体物质发生反应消耗热量，并向外空间散发热量而逐渐冷却下来，凝结成坚硬的岩石层和较松软的土层相间的地壳。高热流体从地球表面向里一层层往下逐渐由外到里层层冷却，凝结成新的岩石层或土层，这些冷却下来的新的岩石层或土层共同构成了地球的地壳。此过程不断继续，地壳变得越来越厚。
岩石层和土层相间的地壳总体上是一个疏松的中间满是蜂窝状的小孔和小空洞，并呈立体网状相连的结构状态、可以上下通气。这种构造形成的原因主要有以下两种：
第一，地壳下面正在冷却凝结转变成岩层或土层的热流体层，其外是较冷的岩土层，其内是高热流体层，高热流体层的热量穿过正在岩土化的热流体层向外散发，遇到外面较冷的岩土层，一部分热又向内折回来形成对流，使热气对流在高热流体层与较冷的岩土层之间反复进行，夹在中间的正在岩土化的热流体层就像被蒸的馒头，中间形成满是蓬松的小孔立体网状结构的形状，可以内外通气，当其冷却凝结成岩土层以后，这种形状就固定了下来。
第二，正在岩土化的热流体中包含的气态物质没有被完全释放出来，在岩浆中形成大小不同的气泡，冷却以后，在岩土层中有气泡的地方就形成了大小不同的气孔、空洞，可以上下通气，地下岩溶洞与山洞也是这样形成的。
即便是纯粹的岩石层，虽然质地坚硬、结构紧密，其中间仍然有众多的小空穴和小缝隙，使气体能得以正常通行。
这些一层层冷却下来的有通孔结构的岩石层和土层共同组成了有通孔结构的地壳，地壳的通孔构造保证了地球内外的物质能量的正常交换。在地壳的长期演化中，由于地层的移动、推挤、抬升、变厚和火山爆发等多种原因，使地质变形，有些地方地层的通气功能被削弱，甚至丧失通气功能，但地壳的总体结构和通气功能不会有太大的改变。
2 地下热气与火山爆发
2.1 火山的成因
2.1.1火山爆发的基本原理
火山爆发的基本原理就是高压锅式的热气膨胀。
2.1.2火山形成的三个基本条件
火山形成的三个基本条件：一是地壳底层能够形成聚集热气体的大气泡或大拱洞；二是地壳底层大量高热气体在大气泡中的继续聚集和被加热，三是地壳从底层到表层的不同形式的通孔立体网状结构。
地壳底层空洞或拱洞的产生的几种情况：第一，地壳移动造成地壳底层被推挤，抬升而形成拱洞；第二，地壳底层岩浆凝结成固体岩土层时，因岩浆里面含有气泡而使凝结后的岩土层里存在空洞；第三，地壳底层下面的高热流体产生的热气体向上推动较疏软的地壳底层而形成拱洞。
各种热气体物质形态在地壳底层中形成很多热气泡，或在地壳底层的拱洞里大量聚集起来形成大热气泡，热气泡下面的高热流体不断向它增补热气体，并继续加热，使大热气泡不断继续扩大和膨胀，各种热气体混合构成的大热气泡就成为易燃易爆的、随时准备爆炸的火药库。
地壳的通孔结构，使在地壳底层的大空洞或拱洞里聚集的高热高压热气膨胀扩大空间变得较容易，并且，热气泡可以顺着地层通孔、裂缝、空洞不断地由里向外地面膨胀、推动、扩展，打通从地壳底层到地表的通道，最后，冲开地面喷出热气体和岩浆，形成火山喷发。
2.1.3火山的爆发
地壳底层下面的高热流体内含有的各种物质，如h、o、cl、c等气体形态被释放出来，逐渐推动地壳底层的软岩浆形成大热气泡，或在地壳底层的拱洞中大量聚集起来，形成大热气泡；另外，高热流体物质与其他物质进行化学反应生成各种化合物的气体形态，如h2 o、co2、n2、hc、hcl等气体化合物，在孔洞聚在一起，形成混合热气泡。高热流体不停地的运动和进行化学反应，大量的各种热气体被不停地创造出来，不断得到加热和气体补充的热气泡向四周膨胀，扩大空间变成大热气泡，或多个小热气泡在膨胀扩大中合并成一个大热气泡，大热气泡顺着岩土层的裂缝或空穴不断向上伸展膨胀扩大，冲出一条或多条从大热气泡到地表的通道。地壳底层下面高热流体的加热和地壳的地层重量的压力作用下，大热气团处于高热高压的状态，当其能量的膨胀力积累到能顺着它已冲开的通道冲出地面时，高热气体就会从这个通道喷涌而出，大气泡下面受高压的热岩浆流体也跟随其后，喷出地面，这就是火山爆发。
2.2 不同时期火山的一些特征
2.2.1地球早期火山的一些特征
总体来说，地球早期的地壳岩土层比较薄，温度比较高，质地也比较软，韧性比较大，较容易弯曲，地壳移动时，岩土层受推挤容易弯曲而在底层下面也较容易形成拱洞。地壳底层下面的高热流体物质在运动中与其外面压进的物质进行化学反应，生成各种热气体物质，这些热气体在地壳底部形成很多热气泡，或在地壳底部的拱洞之中大量聚集成大热气泡，或多个小热气泡在膨胀中合成一个大热气泡，大热气泡向周围膨胀扩大，向上冲开较薄的地壳表层，热气与热岩浆从地下喷涌而出，向地面推积热岩浆，就形成了火山。
当时的地壳较薄，受压的热气泡容易冲开地壳表面，当热气泡冲开地壳喷涌而出时，下面的高热岩浆簇拥着热气一起喷出，堆集成山，冷却后成为岩石山。因此，此时的火山有以下明显的特征：火山持续的时间也较短；火山爆发很少出现反复喷气的现象；火山没有明显的火山口，一座火山就是一堆实心的岩浆，变成一座实心的山峰（含有气泡的岩浆，冷却后有山洞）；地面温度较高，火山爆发非常频繁，大部分陆地表面都能爆发火山。
2.2.2地球现阶段火山的一些特征
现阶段火山的一些特征有：1）现阶段火山爆发的次数少，间隔的时间长。原因是：第一，现阶段地球内部的地热量已大大减少，地壳也大大增厚了，在地壳底层的拱洞里聚集的大量的高热气泡，积累足够的膨胀力来冲破厚厚的地壳岩土层，并不很容易；第二，厚厚的地壳岩土层的地质结构是一个有很多小通气孔和小空洞组成的立体网状结构，它有很多空间可以吸收和容纳很多高热流体释放或进行化学反应生成的热气体，对已形成的大高热气泡的膨胀力还有缓冲的作用，要形成强大的足以爆发火山的大高热气泡，需要较长时间的能量积累。
2）现阶段的火山有明显的火山口，山火爆发的持续时间较长。原因是，地下高热气泡顺着岩土层的裂缝、空洞或通孔，不断向上推动和扩展，冲出一条或多条从地壳底层到地表的通道，喷出热气体和岩浆，形成火山喷发。大量受高压的热气体和岩浆一起通过通道涌向火山口，一次只能有少部分气体和岩浆通过，受阻而滞留的大量气体和岩浆要经过长时间的多次反复喷发，才能喷完，火山才能停止。因此，火山喷发岩浆持续的时间较长。
火山爆发以后，如果地质结构没有发生太大的改变，地壳底层大热气洞仍能形成，能够重新聚集大量的热气体，经过一段时间的气体能量积累以后，热气的膨胀力又可能冲破原火山口，重新喷出热气体和岩浆，此火山就变成活火山。相反，就是死火山。
2.3 现代火山的分布
对火山分布的考察，必须考虑前面所述的火山爆发的三个条件，前两个是火山孕育的条件，是火山形成的内在因素，也是考察火山理论分布必须的参考因素；后一个条件是火山最终喷发的外在因素，分析火山实际分布时必须加予考虑。火山的分布可分为理论分布区和实际分布区，理论分布区指的是从理论上说，火山威胁仍存在但很可能不再喷发火山的区域；实际分布区指的是火山威胁存在并一定会喷发火山的区域。
2.3.1现代火山的理论分布区
地球表面上凡是大高原或大山脉的地区都属于火山的理论分布区，因为大高原或大山脉地区都孕育着火山，都应该喷发火山，历史上这些地方曾经是火山的多发地，现在，由于地壳地层太厚，准备喷发火山的大热气泡的膨胀力最终无法打通一条从地壳底层到地面的通道而喷发火山，至多只能喷发温泉而已。
2.3.2现代火山的实际分布区
有长山脉，地质运动较活跃，海拔较低的地区，是火山实际分布的地区。具体来说，火山实际分布的地区有：
第一，因大陆旋臂陆地西移运动而引起地质较活跃的大西洋西部地区和太平洋中部地区；第二，因南北半球大陆都向北半球北纬30 度左右地区移动集中而相互推挤的南北大陆的中间地带，即加勒比海地区、印度尼西亚地区和地中海地区。
3 地下热气与喀斯特地下溶洞和山洞的形成
3.1 地下溶洞和山洞的成因
地下溶洞和山洞并不是水的融蚀或侵蚀的结果。而是，在地球表面厚厚的热岩浆层冷却凝结成岩石的过程中，某些仍留在岩浆里的气态物质被压成大小不同的各种气泡，岩浆层冷却成岩石层后，这些气泡所在的地方就成了地下溶洞或山洞。
3.2 地下溶洞和山洞形成的几种情况
就地球形成的早期来说，喀斯特地下溶洞和山洞的形成有以几种情况：
第一，地球表面的岩浆层因与其表面的物质发生反应耗热和向外空间散热而逐渐冷却，变成岩石层，在此过程中，岩浆层释放出来的气体物质没有被散发出去而留在岩浆里形成气泡，岩浆冷却后，有气泡的地方就成了地下溶洞或山洞；
第二，正在岩石化的地球表面岩浆层的下面是流动着的高热岩浆流体，高热流体释放的各种热气体物质和同其表相接触的其他气体物质发生反应生成的各种热气体化合物质，在高热流体强大的热力的推动下，向外推动着正在岩石化的地球表面层，并穿过地球表面层向外散发。在这过程中，有的热气体散到了地面上，有的热气体没有被散发出去，而是留在正在岩石化的岩浆中形成各种大大小小和各式各样的气泡，岩浆冷却成形后，这些气泡所在的地方就成了各式各样的地下溶洞；有部分热气体在推动地球表层的过程中，在正在岩石化的岩浆层里的孔洞或拱洞中聚集，形成大气泡，这些大气泡不断得到下面高热气体层释放的高热气体和热量的补充，不断向周围膨胀和扩大，当其积累了足够多的热气体和热能，使其产生的膨胀力能够冲开一条或多条通道到达地表层时，大气泡里的高热气体就顺着这此通道冲出地表层，其后处于高压状态的高热岩浆也跟随其后喷涌而出，形成火山，喷涌出来的岩浆在地面堆成山，冷却后就成了岩石山，如果岩浆里的气体物质没有被释放出来，气体就在岩浆里形成气泡，岩浆冷却后就成了岩石山的山洞，这就是山洞的形成过程；
第三，有的已经冲开了一条或几条通道准备爆发火山的大气泡，后来没有力量冲破地表层形成火山的，地表层冷却成岩石层后，这个大气泡和它冲开的通道就成了大溶洞和延绵几公里甚至几十公里的地下溶洞通道。正在岩石化的岩浆中热气泡多的地方，有的挤在一起，有的合成较大的热气泡，冷却后这些热气泡所在的地方就变成了地下溶洞群。
以上就是地下溶洞和山洞形成的原因。现代玻璃器皿工业从侧面证明了这个过程的正确性，玻璃器皿的主要原料是岩石，即某些岩石按一定的比例组成，经过烧煮成热岩浆，然后用金属管往一定量的岩浆球里吹气，就能制成各种各样的空心玻璃器皿，地下溶洞与山洞的形成与玻璃器皿的空心的形成原因是同一个道理。
4 地下热气与大地震的形成
4.1 大地震的源头
大地震的源头是地层深处含有各种热气体的大热气泡，没有形成火山转而引发大地震。
4.2 大地震的形成
大地震的形成主要有两种，一是地下大热气泡在膨胀扩大中发生爆炸而产生大地震；二是地下大热气泡在降温收缩的过程中，大热气泡上面的岩石层拱顶坍塌发生爆炸而产生大地震。
4.2.1大热气泡的膨胀爆炸
地壳下面高热岩浆流体层不断向其外面散发热量，并与周围的气体物质进行各种热反应生成高热气体，在强大热力的推动下，高热气体向上推动正在岩石化的软岩石层而在其中形成热气泡，或在因岩石层运动形成拱洞的地方聚集形成热气泡，下面活跃的高热岩浆流体生成的各种高热气体不断充实这些已形成的热气泡，并继续加热，使其不断地向周围膨胀，扩大空间，经过长期的积累，或多个热气泡合并，最终形成具有巨大能量的大热气泡，大热气泡里的气体很多是易燃易爆的各种气体化合物，并处于高热高压状态，使得大热气泡就像一个大火药库，准备向地面继续扩张喷发火山。但是，由于一些因素影响，没有爆发火山之前就发生爆炸，造成地面大面积山体坍塌，形成大地震。
在大热气泡膨胀时期发生爆炸引起大地震的这种情况并不多，主要发生在地壳的深层部位，这种情况不是大地震的主要形式。
4.2.2大热气泡的岩石层拱顶的坍塌爆炸
准备喷发火山的地下大热气泡，由于地热的消耗，即高热流体物质不断向外散热而使地层温度逐渐降低，原来的高热岩浆流体层随着温度的逐步降低而相应地岩石化，大热气泡的洞壁也因岩石化而逐渐固定下来，泡里的高热气体也因周围温度的逐渐降低而相应地降低，其受到来自下面的热量和热气的补充也在逐渐减少，使大热气泡里的热气膨胀力大大减小，从而使本来要发生火山的大热气泡逐渐转变成引发大地震的大热气洞。
当大热气泡的拱顶岩石层对压力的承受力加上泡里热气体的膨胀力等于其上面的地层的压力时，地壳处于平衡状态之中，相反，当大热气泡的拱顶岩石层对压力的承受力加上泡里热气体的膨胀力小于其上面的地层的压力达到一定的程度时，大热气泡的拱顶上的岩石层就会断裂，坍塌入泡中，引起热气爆炸，造成地震。
具体来说，大热气泡拱顶的岩石层对压力的承受力、气泡里热气体的膨胀力和气泡上面地层的压力，这三个力中，气泡里热气体的膨胀力是最大的变量，它的变化是大热气泡拱顶岩石层是否发生坍塌的关键因素。例如，当大热气泡为爆发火山而准备的时候，气泡里的气体温度高达几千甚至上万摄氏度，经过较长时间的演化，地热的消退，大热气泡周围的地层与泡中气体的温度降到300----500摄氏度时，泡里热气体的膨胀力就大大减少了。当大热气泡的拱顶岩石层对压力的承受力加上泡里热气体的膨胀力小于其上面的地层的压力达到一定的程度时，由于地壳地质运动等一些诱发因素影响，使大热气泡拱顶上的岩石层发生断裂，坍塌入泡中，泡内处于高压的大热气团突然受到上面厚厚地层坍塌的强大压力的冲击，引发大热气团的强烈大爆炸，造成大地震（大热气泡里处于高压的由各种气体混合而成的易燃易爆的大热气团，虽然温度已降到几百摄氏度，仍然像个巨大的火药库，具有相当巨大的能量）。
这种大地震一般发生在地壳的中部或中上部位，是大地震的主要形式。
4.3 余震的产生
处于地层深处的大热气泡，其中大热气团的爆炸也没能冲开上面厚厚的地层，只造成地层更大面积的坍塌，爆炸的热气团有一部分气体因爆炸而从坍陷的岩层断裂带的缝隙间喷出，或被分散到被炸松的泥土层中。但大部分的热气体被因爆炸而陷落的更大量的坍塌物盖压住，缩成高压热气团，高压热气团在强大的压力冲击下，又发生爆炸，几经反复，从而形成多次较大的余震；有的引起大地震的大热气泡周围也有较大的热气泡，大地震的爆发的强大冲击力使其周围的较大的热气泡也受影响而发生爆炸，引发新地震，形成所谓的余震；有的余震是被炸断的岩石层进行重新调整位置而形成的。
4.4 大地震的分布
大地震是由孕育火山的大热气泡转变过来的，火山的理论分布区也就是大地震的分布区。
具体来说，地面上凡是有大高原或大山脉的地区，都是大地震的分布区。
4.4 天坑或“陨石坑”的产生
某个地面向下坍塌而出现的大井坑，谓称天坑，也可称之微型地震。天坑产生的原因是，地热因不断散耗而向地心退去，使地热气向上的推动力减弱，对液体层的液体物质的推动力也减弱，造成地下水位、石油和天然气储藏位的下降，最直接的反应是，地下水位的下降，使原储存地下水的充满孔隙的疏松的土层因缺水而出现空洞和能游动的软泥土，引起上面土块下陷弥补地下空间而出现天坑。
月球表面上坑坑洼洼的“陨石坑”并不是真正的陨石坑，即不是陨石撞击而形成的坑，实际上，就像地球上的天坑，是月球地面的地块向下坍塌而成。其原理与地球上的天坑的发生一样，都是由地热向地心退缩，地热气向上的推动力减弱而引起。在月球上，不仅只是地下水位、石油和天然气储藏位下降，并且，地上的湖、河、海的水全部退缩到月球的地壳里面，造成地面无水。月球的今天就是地球的明天。
5 结语
纷繁多变的地质活动和现象，都是地下热气发生作用的结果，地下热气的消长是地球地质运动和变化的主要原因。地球地质的运动，如地壳的地质构造、火山、地下溶洞和山洞、大地震等地质运动，地下热气都直接参与其中，没有地热气的作用，就没有这些现象的发生。地热气的耗散是地球与其外宇宙进行物质能量交换的结果，地热气耗散的过程也是地球从生产、发展到消亡的不可避免的自然过程，当今，石油、天然气和深矿石的大量开采，加快了地热能的消耗，增速了地热气消耗的自然过程，地热气力量减弱增速，地壳的地层增厚的速度就变快，地球加快进入了一个火山减少而地震多发的时期。
参考文献：
[1] 林学钰等编著.现代水文地质学[m].北京:地质出版社,2005.
[2] 宋春青等编著.地质学基础[m].北京:地质出版社,1996.
[3] 沈春康主编.大气热力学[m].北京:气象出版社,1983.
[4] 贾月梅主编.流体力学[m].北京:国防工业出版社,2006.
地热地质学范文5
关键词:煤变质作用 变质类型 影响因素
1. 前言
煤变质作用指由褐煤转变为烟煤、无烟煤、超无烟煤的物理化学作用。煤变质的范围是从褐煤到石墨的演变。煤的变质研究是预测煤质与指导开采所需煤种的理论基础,可以预测煤类,以适应社会主义经济建设的需要,还可以从另一个侧面来探讨有关煤的形成条件、地热和大地构造等问题。煤变质问题与煤的成因及后生变化关系密切,具有重大的经济意义和理论意义。研究各类变质作用所引起的有关变化特点确定变质类型,是研究煤级分布规律的重要基础。
2. 煤的变质类型划分
煤变质类型有很多分类方法,现总结如下:
煤的变质是温度、压力和时间长期作用的结果,其中温度是煤变质的主导因素,在煤的埋藏过程中,温度加速化学煤化作用,而压力可以促进物理结构煤化作用[1]。时间无疑是煤变质的因素之一,不论温度或压力等哪种因素起主导作用,都将随着时间的变化而增减其作用的强度。控制煤及分散有机质演化-变质作用的热状态总体特征,可用含煤岩系各点古地热流的大小和方向来描述。而含煤岩系古地热流是古热导率和古地温梯度的主控因素,古地温梯度是煤化梯度的主控因素,以此作为进行煤变质作用热动力分析的理论依据。以热力为基准,温度正常情况下取决于沉降深度、地温梯度及围岩的导热性,其主要以热源和地热场强度的不同从而引起地温梯度不同来影响煤的变质的。据此分为两类六型[2-4]:
(1)常地温热变质作用类:在正常地热场作用下引起的煤的变质作用。
(2)异常地温热变质作用类:在异常地热场作用下,促进煤的变质作用。此类中,根据地热异常的不同热源划分为:岩浆热变质型、深大断裂热流上导热变质型、构造应力热变质型、莫霍面变动热变质型、其它热变质型。
关于热(力)变质问题,不论热的来源如何,它引起煤的变质作用是显而易见的。就目前所知,大量的现象表现为岩浆热变质。它的影响范围又与岩浆活动的强弱、岩体规模的大小和持续时间的长短有关,岩浆的性质和喷气作用尤为重要。值得注意的是地温对煤变质的影响并不是单独起作用的,煤变质的温度在一般情况下应等于地温梯度与煤层上覆地层厚度的乘积(火成岩直接影响除外)。在地温梯度不变的前提下,煤层上覆地层的厚度大,煤变质过程中所处温度相对较高,相应煤的变质程度也高,形成高变煤所需的温度可以是上述方式形成,也可以是大的地温梯度乘以较小的上覆地层厚度。也就是说引起煤变质所需的温度并不一定都是通过地壳下降这一途径。另外关于放射性元素蜕变所发生的热变质现象,目前还研究得不够,对这种煤变质作用机理的认识,还有较多的困难,是否可单独作为热(力)变质的一种类型,现在下结论为时过早。从促使煤变质的热源考虑,如因地球内部物质,特别是上地幔物质向上运动所产生的附加热,深大断裂上导的高温,局部莫霍面较高,板块的活动等都可能增高煤的变质程度。由于促使煤变质的热源是多种多样的,因此构成了不同的煤变质作用类型。不同地质条件下,一个每煤田或煤产地的煤在普遍进行深成变质作用之外,又可经受一种或一种以上其他类型的煤变质作用,也可不止一次经受同一类型的变质作用,这就构成了煤的多热源叠加变质作用[5]。
根据热源类型、热传导方式、热源的埋深、规模、形态的不同而引起煤变质特征的差异,划分的煤变质类型如下[6-8]:
1.煤的深成变质作用
煤的深成变质作用是指在正常低温状态下,煤的变质程度随煤层沉降幅度的加大、地温增高和受热时间的持续而增高。德国学者希尔特1873年在研究鲁尔等煤田时,发现随地层深度增加煤的挥发分产率有规律地减少。这一现象称之谓希尔特定律。希尔特定律奠定了煤的深成变质作用类型的基础。多数煤田遵循这一规律,然而也有煤田出现反常,较浅煤层变质程度比深煤层高,或同一煤层在很短距离内变质程度差异较大。这些反常可能是煤级形成的多因素影响、多阶段叠加、多种作用复合的结果。深成变质煤的演化程度总与一定的构造沉降、地热作用及有效受热时间的配置相对应,是一种具有普遍意义的煤变质现象。地温分布的不均一性及其随时间的地温场变化在一定程度上制约煤深成变质作用的发展。
2.煤的区域岩浆热变质作用
煤的区域岩浆热变质作用是指聚煤凹陷内有岩浆活动,岩浆及所携带气液体的能量可使地温场增高。形成地热异常带,从而引起煤的变质
作用。根据岩浆性质、侵入规模、侵入深度和沉积盖层的封闭程度分为3个亚型:浅成、中深成、和深成岩浆热变质作用。区域岩浆热变质作用常可达到很高的变质程度,煤级分带一般为环带状,越靠近岩体,煤的变质程度就越高,受区域岩浆热变质作用影响的煤,变质梯度高且涉及的地域广且叠加效果显著。高变质煤带的围岩往往发生蚀变,围岩中热液石英脉和方解石脉是区域岩浆热变质作用的重要标志。
3.煤的接触变质作用
煤的接触变质作用是指岩浆直接接触或侵入煤层,由其所带来的高温、气体、液体和压力,促使煤发生变质作用。根据岩体规模及侵入方式,将煤的接触变质作用分为3个亚型:脉岩岩浆接触变质作用、小型浅成岩浆接触变质作用和大型深成岩浆接触变质作用。接触变质作用使煤层、煤的显微组分、煤级、化学及工艺性质、显微结构和化学结构等均受热发生变化。许多资料说明火成岩只在与煤层接触部位或不大的范围内有明显影响,较小的岩体其影响范围很少超过50m。由于岩体规模小,热量少,散热快,此类型较常见但影响所及的范围有限。岩体的种类、大小、产状等,都直接影响着接触变质带的范围,应作为岩浆热变质的一种特殊类型来看待。
4.煤的热液热水变质作用
煤的热液热水变质作用是指煤在由来自地壳深部的岩浆分异气液或高温承压水所引起的异常地热场中发生的变质作用,可根据其特殊的热源性质热导介质和传热方式加以识别。煤的热液热水变质作用可在断裂带或岩浆活动区发育。按流体性质可分为热液变质作用亚型、热水变质作用两种类型。前者是煤田、矿区深部或附近有聚煤期后的岩浆活动和热液活动;后者指煤田内或附近有深大断裂带、断层和透水层等热水运移通道,两者都需要在煤田内或附两者都需要在煤田内或附近有保持热液或热水循环的地形和水文地质条件。热液热水变质煤的煤级展布比较复杂,在同一煤系中,煤层的煤级可呈现上高下低或波状起伏形态,平面上,煤级总的变化趋势与地下热水流向和距热液、热水活动通道的距离有关,越靠近主通道煤级越高。
3. 讨论煤的变质因素
以上谈的煤的变质类型,其实质是把引起煤变质的因素归为温度、压力和时间。但这都只是使煤变质的外部条件。必须考虑煤层本身甚至围岩在煤变质过程中所起的作用。
1.成煤原始物质成分与环境的不同,在相同的温度和压力作用下煤的变质程度显然会有差别。因为成煤时古地理环境不同,引起成煤植物群落的差异,不同的植物群落形成的煤其煤岩组分和化学成分会有不同。介质不同的氧化还原条件,对最终参加成煤物质的成分也起着很大作用。煤岩组分中稳定组分含量高的煤,其变质程度相对偏低。煤变质程度较高的地区,稳定组分很少或见不到。这可能是与稳定组分的结构有关,因为稳定组分这类物质结构上缩合芳香部较少而侧链较长,在煤的变质过程中侧链的稳定性小容易逸散。侧链的逸散消耗了使煤变质的能量。其它煤岩组分,如镜质组含量对煤质的影响已有不少报道。
2.同沉积构造对煤变质的影响,在成煤过程中,同沉积构造控制了成煤期的古地理环境,古地理环境的不同可导致植物群落发育的差异,有机物的氧化、保存以及混入矿物杂质的多少和围岩成分等的差异。煤的变质带、煤系的等厚线,含煤性分区线、煤的变质带方向与煤系等厚线及含煤性分区界线方向的联系,可以知道煤的变质与同沉积构造控制下的古地理环境有密切关系或是受到后期改造。
镜质组反射率在测定低煤化阶段时辅以壳质组的荧光性是目前测试煤级最有效的参数.不过由于双反射的影响,在测试高变质煤时仍不够理想。新的煤级参数,如以牙形刺的色变指数、抱粉的透明度和颜色变化、伊利石的结晶度、共生矿物的形成温度以及碳优势指数等在煤化过程中的变化表示煤级,都可作为煤级参数[9-11]。另外,煤中矿物形成温度和粘土矿物随温度增高产生的变化可用于确定成煤温度,进而估算出煤化程度。
4. 结束语
各种变质现象,都是客观存在的,它们是在千变万化的地质条件下,相互影响,相互叠加,自身也呈现出巨大的变化。虽然就不同地区来讲,可能以某种煤变质因素为主,从而掩盖了另一些因素,但就对煤变质所起的重要性而言,它们之间的作用,显然是不能等量齐观的。促使煤变质的热源往往相互迭加,共同起作用,所以煤的变质程度常常是几种变质类型综合作用的结果。多煤级的形成是多阶段演化、多热源叠加变质的结果。总之,我们在研究煤变质问题时,既要承认客观存在的各种煤变质现象,又要正确估价不同地区各种变质类型所起的作用,还应探讨新的煤变质作用类型。这就要从成煤物质成分开始,考虑煤变质过程中可能出现的各种因素的影响,才能排除某些千扰,得出比较正确的结论。
参考文献:
[1]王德本,
略论煤的变质问题.中国煤田地质,2002,(14)2:9-12.
[2]牛欢、胡涵、李磊佳,浅谈煤变质类型及其特点.消费导刊.
地热地质学范文6
[关键词]地热勘查 地球物理勘探 水文地球化学 应用
[中图分类号] P62 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2014）-8-159-2
1引言
地热能源的开发利用在我国已经有30余年的长久历史，地热资源在许多的城市都已经是非常重要且不可替代的能源之一。近几年来，随着开发利用的不断的深化，地热勘查已经在许多核心城市的周边、地热工作水平相对低的地方不断铺开，从而追求越来越多的地热靶区，挖掘越来越多的地热能源前景。
在地热勘查工作中，方法和手段的选择和应用极为关键。我们选择和应用这些方法和手段的，往往要达到以下目的：不仅要能够探测地层的深部构造特征以及岩石的破碎状态，还要能准确的推断出热储结构的含水性。例如：我们在探讨不同的物探方法勘查地热的时候，经分析地层电阻率和地层温度之间存在较好的联系，我们往往建议使用用电阻率法来探测深部热储的部位。然而，同样的方法在不同的工作区取得的效果不尽相同，有的效果显著，有的效果甚微。所以，需深入探讨各种工作方法和手段的基本原理、适用条件，以及成果解释的针对性。
2地热勘查方法和手段
目前，地热勘查方法和手段主要有以下几种：
（1）以寻找地热显示信息为主的水文地质测绘：与传统的水文地质测绘不同，在地热勘查中往往将侧重点放在调查构造与岩浆岩调查，地下水的赋存、运移、动态调查，地下水的温度及水化学特征调查等方面。通过调查，弄清勘查区地层结构、地质构造、岩浆岩分布、地温场特征、水化学特征及地下水动力场特征等地热地质背景，研究区域热源背景及热水形成机制，确定地热勘查工作的重点区及勘探靶区。
（2）地球物理勘探：这是一种相对有效、快速、经济的勘测和评价方法，它的主要功能是探测勘查区的地质构造特征以及含水破碎带和热储层的分布。因为物理勘探方法（重力勘探、电法勘探、磁法勘探以及地震勘探等）拥有特殊的使用范围限制，所以在实际工作中，应在研究以往地热物探工作体会的根基上，不断的寻找每种物探方法在地热勘查中的适用方法，才有可能以较小的投入获得更大的回报。下面通过分析地球物理勘测方法组合的有效性，来探讨大地电磁勘探和大地面波勘察的物探方法在深部地热勘查中的重要运用以及作用，以期为正确选择物探手段提供有效的建议，并且为精确的寻找地热资源做出技术上的支持。
①重力勘探研究表示，随着地质年代的不断变化，地层、岩石的疏密度有不断在增大的规律。当布格重力不正常的时候正值与负值之间的分布情况，使基岩面起伏变大，其分布的规律显示：在凸起的区域的表现是正异常，在凹陷区域表现的则为负异常，并与两坳一隆的构造的分布形式相同。在重力异常密集线性地区，一般都会表现出断裂的部位。
②大地电磁勘查方法表明，地层电阻率在地表的较浅的部位转折不明显，随着地层的不断的深入，电阻率逐步的增加，古生界与中新元古界电阻率变化大。大地电磁在体现基岩面起伏、地层大体分层和判断断裂的走向趋势方面都有很好的效果。
③磁法勘探的方法表明，在全部地层中，磁性呈现的是相对的逐渐过渡的变化，奥陶系为磁性的最低点，在逐渐的向老地层和新地层方向呈现增高的趋势，而侏罗系的磁性则表现出的是突变的本质。航磁的不正常和基底起伏基本是一致的，航磁异常的值高，基底得变现为凸起，航磁异常值低，基底则表现为凹陷。
④人工地震勘探的方法表明，不断的随着地层的由新到老的变化过程，不同时期的地层的地震波速业在不断的变化。在馆陶组、石炭―二叠系底面折射的能量比较强，它具备一定的持续性，可以用作分层的根据。特别是在新近系沉积比较厚的区域，效果十分的显著，而在基岩浅埋区域里，分层效果则不是很明显。
（3）水文地球化学勘查：水文地球化学调查是通过分析地下水中元素及其同位素的组成，研究元素及其同位素的迁移、富集和分散规律，从而揭示地热流体的成因、径流补给和储存介质的一种较为新颖的方法。采取具有代表性的地热流体、常温地下水、地表水、大气降水等样品进行化验分析，对比分析它们与地热流体的关系；进行温标计算，推断深部热储温度；测定稳定同位素和放射性同位素，推断地热流体的成因与年龄等。在深层隐伏地热勘查中，开展水文地球化学勘查，能有效的认识和揭示地热成因。
3地热勘查合理的工作程序以及应用探讨
3.1地热勘查的工作程序
在开展各种勘查方法的工作之前，我们还要有一套科学、合理的工作程序，以保证各项勘查工作的质量，以便做出正确的解析以及结论，从而减少勘探布孔的盲目性，降低地热勘探的风险，避免施工的损失，更好的实现勘查工作目标。具体的做法如：首先，工作人员在接受到工作的任务后，先到实地进行勘查，了解工作区交通地理状况，收集相关的气象、水文、区域地质资料等，并对资料进行详细的分析研究，确保准确的掌握勘查区所在区域的地热地质条件；其次，依据工作的目的和收集资料的研究程度，做出合理的工作部署；然后，严格按照工作部署，应用选择的工作方法组合，全面开展勘查工作；最好，在对各项工作成果的充分研究的基础上，选择勘探靶区并布设勘探孔，开展地热勘探。
3.2地热勘查方法的应用探讨
目前，我国有很多的地方在地热勘查方法的应用上，取得了极大的成效，例如；天津、北京、东北地区。但是随着地热开采的范围、深度在不断的增加，地热开发风险也在不断的增大，勘探难度也在不断增大，尤其是地热资源埋藏深、地表热显示少的地区。
地热勘查的的探测工作应该结合勘查区的地质、水文地质、地质构造及岩浆活动、水文地球化学、地壳形变等特征，针对性的选择勘查方法。区域地热水文地质测绘以及水温地球化学调查应该同时进行，并且采用相同的比例尺。在此基础上，确定地热勘探靶区，随后在勘探靶区开展地球物理勘探。在实际的应用中，我们往往需要先综合分析勘查区的地层物性，并结合现场工作条件，来决定哪一种物探方法更适合，又或者多种方法结合效果会更好。最后，结合物探解译成果来确定勘探孔的位置。总之，综合应用合理有效的地热勘查方法，才能不断的提高地热勘查水平和质量，准确的评价地热资源的勘探前景，为地热资源的开发利用提供可靠依据，使地热能源达到最大限度的利用。
4结束语
我们常用的地热勘查方法主要为地热水文地质测绘、地球物理勘探和钻探等，而较为新颖的方法是基于水岩作用的水文地球化学勘查，其中每一项工作方法又细分为多种方法和手段。我们在开展地热资源勘查时，应在充分研究勘查区区域地热地质条件和勘查工作目标的基础上，针对性的选择地热勘查方法和手段，才能对地热资源做出正确的评估和评价，从而指导对其开发利用，以及做好能源规划。
参考文献
[1]冉伟彦.长波微动法及其新进展[J].物探与化探，1994，18.
[2]刘瑞德，地热田电磁法勘查与应用技术研究[D].中国地质人学（北京），2008.
