卷首語(yǔ)

能源是人類社會(huì)存在于發(fā)展的基礎(chǔ)，人類的任何生產(chǎn)與生存活動(dòng)都離不開(kāi)能源。

長(zhǎng)期以來(lái)，化石燃料對(duì)世界經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展有著深遠(yuǎn)的影響，給人類帶來(lái)的繁榮與幸福。但是，直到近我們才開(kāi)始*認(rèn)識(shí)到為此所付出的代價(jià)，人類所面臨的挑戰(zhàn)已經(jīng)很清晰。我們必須減少或者改變能源的獲取與使用方式。沒(méi)有人可以輕視這種挑戰(zhàn)，從現(xiàn)在做起，相信我們可以找到對(duì)地球更佳的、可持續(xù)的，無(wú)污染的能源利用方案。   

一、地球的起源

地球形成于幾十億年以前，初期的痕跡在地面上已很難找到了，以后的歷史面貌也極為殘缺不全。若想從地球面貌往前一步一步地推出它的原始情況，困難極大。

自1543年，波蘭天文學(xué)家哥白尼提出了日心說(shuō)之后，天體演化的討論才開(kāi)始步入科學(xué)范疇，逐漸形成了諸如“星云說(shuō)”、“遭遇說(shuō)”、"星子說(shuō)"、“災(zāi)變說(shuō)”、“潮汐說(shuō)”、“大爆炸宇宙說(shuō)”等學(xué)說(shuō)。而其中“星云學(xué)說(shuō)”在科學(xué)界是被目前人們普遍接受的學(xué)說(shuō)之一，至此，我們可以對(duì)形成原始地球的物質(zhì)和方式給出如下可能的結(jié)論：

大約五十億年前，一個(gè)由塵埃與氣體形成的星團(tuán)，在太空中緩慢地旋轉(zhuǎn)著。由于本身引力的緣故，這些物質(zhì)漸漸凝聚，愈縮愈小，旋轉(zhuǎn)速度愈來(lái)愈快，中心部分的溫度愈來(lái)愈高。在溫度*的核心，形成了一個(gè)熾熱的星球——太陽(yáng)。而在核心的外圍，塵埃和氣體聚集成巖塊和各種石頭，這些巖塊和石頭與太空中剩余的氣體結(jié)合，逐漸演變成太陽(yáng)系中的各顆行星。地球，就是其中之一。

初生的地球，在旋轉(zhuǎn)以及塵埃和氣體星云凝聚收縮的過(guò)程中，內(nèi)部放射性物質(zhì)元素（如鈾、釷等）蛻變生熱，使地球溫度不斷升高，形成一個(gè)熔融的熱火球。熔融火球經(jīng)歷了1000萬(wàn)至2000萬(wàn)年塵埃吸積，地表不斷增厚，炙熱物質(zhì)被包裹于地表以內(nèi)，地表溫度不斷下降，當(dāng)?shù)乇頊囟冉档椭练悬c(diǎn)以下時(shí)，存在于原始大氣中的水蒸氣開(kāi)始大量液化，傾盆大雨降落到地球表面低凹之處，形成了江河、湖泊和海洋。大量水的存在使地球表面溫度持續(xù)下降至適宜生命的存在，地球初具今天的模樣：地表以下是巨大的熱庫(kù)，地表以上是生命的家園。

二、地球的年齡

科學(xué)家已測(cè)定太陽(yáng)系中碎屑的年齡都在45億年至47億年之間。19世紀(jì)60年代，在月球上發(fā)現(xiàn)的巖石經(jīng)測(cè)定吻合了這一時(shí)間，而包括地球在內(nèi)的太陽(yáng)系成員大都在同一時(shí)期形成，因此，科學(xué)家推測(cè)地球大約已經(jīng)存在了46億年左右。在加拿大的東北方向冰雪覆蓋的格陵蘭島西部，發(fā)現(xiàn)了迄今地球上古老的巖石------阿米佐克片麻巖，距今大約38億年，這也大致驗(yàn)證了科學(xué)家們的研究，更早的巖石證據(jù)還有待發(fā)現(xiàn)。

按照對(duì)地球壽命100歲的推算，現(xiàn)在的它正處于中年。

三、地球的形狀和大小

人類對(duì)地球形狀的認(rèn)識(shí)經(jīng)過(guò)了漫長(zhǎng)的過(guò)程，從開(kāi)始認(rèn)為的“天圓地方”，到“球形”，后科學(xué)家經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的精密測(cè)量，發(fā)現(xiàn)地球并不是一個(gè)規(guī)則球體，而是一個(gè)兩極部位略扁赤道稍鼓的不規(guī)則橢圓球體。

若將地球比作一個(gè)“鴨梨”， “梨身”是鼓起的赤道部分；“梨蒂”是放尖的北極點(diǎn)；而凹進(jìn)的南極點(diǎn)，是它的“梨臍”。

地球赤道的平均半徑為6738公里，極半徑為6357公里，地球北極地區(qū)約高出18.9米，南極地區(qū)則低24至30米。

地球子午線方向周長(zhǎng)約為3.99萬(wàn)公里，赤道周長(zhǎng)約為4萬(wàn)公里，如果一個(gè)人每天走55公里 ,大約要2年才能繞地球一周。

地球的表面積大概有5.1億平方公里，陸地面積占29%，海洋面積占71%，可謂“三分陸地，七分海洋”。

太陽(yáng)可以輕松裝下100萬(wàn)個(gè)地球。

四、地球的結(jié)構(gòu)

地球分為地球內(nèi)部圈層和地球外部圈層兩大部分。

地球內(nèi)部圈層結(jié)構(gòu)

地球內(nèi)部存在地殼、地幔和地核三個(gè)圈層，好比是一個(gè)煮熟的雞蛋，蛋殼相當(dāng)于地殼，蛋白相當(dāng)于地幔，蛋黃相當(dāng)于地核。

地殼是地球的表層，由于地球表面有陸地和海洋，因此，又有大陸地殼和大洋地殼之分。大洋殼的厚度很小，平均僅為6-8公里。大陸地殼一般厚度為33-35公里，厚地區(qū)大約為50-70公里。中國(guó)青藏高原地區(qū)，地殼平均厚度可以達(dá)到70公里，是世界上地殼厚度大的地區(qū)之一。大陸地殼由三種不同成分的巖石組成，上面是沉積巖層，向下依次是花崗巖層和玄武巖層。地球內(nèi)部的溫度和壓力隨深度加深而增加，經(jīng)檢測(cè)，地殼巖石的年齡絕大多數(shù)小于20多億年，而地球生成到現(xiàn)在大約已有46億年，這說(shuō)明構(gòu)成地殼的巖石不是地球的原始?xì)?，是地殼?nèi)部的物質(zhì)通過(guò)火山活動(dòng)和造山活動(dòng)形成的。

地幔厚度約2900千米，上地幔主要是橄欖石，下地幔是具有一定塑性的固體物質(zhì)。上地幔上部存在一個(gè)地震波傳播速度減慢的層，一般又稱為軟流層，推測(cè)是由于放射性元素量集中，蛻變放熱，使巖石高溫軟化，并局部熔融造成的，很可能是巖漿的發(fā)源地。

地核的平均厚度約3400千米，外核是液態(tài)的，由鐵、鎳、硅等物質(zhì)構(gòu)成的熔融態(tài)或近于液態(tài)的物質(zhì)組成，液態(tài)外核會(huì)緩慢流動(dòng)，故有人推測(cè)地球磁場(chǎng)的形成可能與它有關(guān)。內(nèi)核是固態(tài)的，從源自其他行星核心的鐵隕石來(lái)推測(cè)，主要由鐵、鎳等金屬元素構(gòu)成。

地核占地球總體積的16%，地幔占83%，與人們關(guān)系密切的地殼，僅占地球總體積的1%。

地球外部圈層

地球還包括大氣圈、水圈和生物圈。這三個(gè)圈層之間沒(méi)有明顯的界線，它們彼此滲透，相互影響，在太陽(yáng)和人類生活的參與下，使整個(gè)地球生機(jī)盎然。

五、地球的能量

地球并不是一個(gè)封閉的體系

她每時(shí)每刻都在宇宙中運(yùn)動(dòng)著

同時(shí)也在宇宙中進(jìn)行著能量與物質(zhì)的交換

而且能量與物質(zhì)總是緊密在一起的

伴隨著物質(zhì)的獲得或喪失

地球系統(tǒng)也同時(shí)獲得或喪失了能量    

能量的產(chǎn)生

地球的內(nèi)能（熱能、動(dòng)力能、重力能）

熱能

地球內(nèi)部是個(gè)龐大的熱庫(kù)，放射性元素的衰變是地球熱能的主要來(lái)源。

有關(guān)新能源報(bào)告顯示：地?zé)崮苜Y源總量，相當(dāng)于資源總消耗量的45萬(wàn)倍。

地球從地面至地心，隨著深度的增加，溫度也在不斷地提高。據(jù)地球物理資料及數(shù)據(jù)推斷，整個(gè)地球的平均溫度約為2000℃，地核的溫度約為6000攝氏度，其炙熱程度可與太陽(yáng)表面相媲美。

動(dòng)力能

地球是太陽(yáng)系的九大行星之一，它除了圍繞太陽(yáng)進(jìn)行公轉(zhuǎn)外，本身還在不停地自轉(zhuǎn)，地球自轉(zhuǎn)產(chǎn)生的慣性離心力，能夠給予地球體巨大的能量，這種能量就稱為旋轉(zhuǎn)能，或叫動(dòng)力能，有人計(jì)算這種能為2.1×1029焦耳，如果換算成電能它相當(dāng)于發(fā)電總量的數(shù)億倍。

重力能

地心引力給予地球體本身的能量，是重力能，它可以轉(zhuǎn)換為熱能或動(dòng)力能，也叫策略能。

不同方面的能量也在互相轉(zhuǎn)換，如重力能可轉(zhuǎn)換成熱能，熱能又可轉(zhuǎn)換成動(dòng)能等。

地球的外能（太陽(yáng)輻射能、引力、人類活動(dòng)、其他）

太陽(yáng)輻射能是地球表面主要的能源，也是地表水和大氣運(yùn)動(dòng)的主要?jiǎng)恿?，它能使地球表面發(fā)生風(fēng)化，剝蝕而改變?cè)瓉?lái)的外貌。

日、月的吸引力對(duì)地球產(chǎn)生作用力，這個(gè)作用力本身也可轉(zhuǎn)化為能量。

另外，地球上數(shù)以萬(wàn)計(jì)的不停地奔騰流淌的河流，將流域內(nèi)的大量泥沙，沖向異處；人類大規(guī)模開(kāi)采礦藏，每年有數(shù)億立方米的礦物被搬動(dòng)，這些同樣可改變區(qū)域性地殼平衡，并與之相伴產(chǎn)生一定的能量。

能量的傳遞

地?zé)崮軅鬟f的方式有傳導(dǎo)、對(duì)流、輻射。

地幔對(duì)流是熱量由地心向地表傳輸?shù)闹饕緩健?/p>

地球內(nèi)部高溫熔融的地核，使其周圍的地幔被加熱熔化，產(chǎn)生上升熱流，遇到地殼降溫后，向四周分流，密度增大，又向地幔下部沉降，在地核附近再遇熱上升，如此往復(fù)，形成地幔對(duì)流。

地幔對(duì)流，帶動(dòng)了其上方的地殼大陸板塊或海洋板塊的上升、下沉與平移，形成山脈、海洋、大陸，形成大洋中脊裂谷和大陸裂谷，同時(shí)也是地表熱點(diǎn)的分布、地震和火山活動(dòng)，以及某些礦物生成的重要因素。

地幔的熱對(duì)流就像運(yùn)動(dòng)的傳送帶，被認(rèn)為是地球演化變遷可能的原始驅(qū)動(dòng)力。

能量的釋放

在46億年長(zhǎng)河中，運(yùn)動(dòng)的地球不斷的蓄積和釋放著能量。

地球釋放能量的形式多樣，其中主要有以下四種：

熱傳導(dǎo)

大地通過(guò)巖石向外傳導(dǎo)熱能，是地球熱能釋放的主要渠道，稱為大地?zé)崃鳌５厍蛎磕晖ㄟ^(guò)熱傳導(dǎo)從地球表面散失的熱量約為1.399×1021焦耳。

火山噴發(fā)

地下的巖漿循著地殼的薄弱帶攀援上升，噴出地表形成火山爆發(fā)，使地球內(nèi)部積聚的熱能得到釋放，之后再形成新的平衡。地球每年通過(guò)火山噴發(fā)釋放的熱量大約為3.3×1019焦耳。

地震

地震是地殼快速釋放能量過(guò)程中造成振動(dòng)，期間會(huì)產(chǎn)生地震波的一種自然現(xiàn)象。據(jù)不*統(tǒng)計(jì)，地球上每年發(fā)生大大小小五百萬(wàn)次地震，其中能對(duì)一個(gè)地區(qū)造成巨大災(zāi)難的地震約十來(lái)次。地球每年通過(guò)地震活動(dòng)釋放的熱量大約為5×1017焦耳。

溫泉

地球每年通過(guò)地?zé)釒厝尫诺臒崃抗烙?jì)約為2×1018焦耳。

六、清潔熱源地?zé)崮?/span>

地?zé)豳Y源是一種無(wú)污染的清潔能源，隨著石油、煤炭等傳統(tǒng)能源逐漸枯竭，地?zé)豳Y源將成為未來(lái)能源的一個(gè)重要組成部分。

目前，上有一百多個(gè)國(guó)家在開(kāi)發(fā)利用地?zé)豳Y源，并以每年12%的速度遞增。預(yù)計(jì)到2100年，地?zé)崂脤⒃谑澜缒茉纯傊抵姓?0%到80%。

中國(guó)屬于地?zé)豳Y源豐富國(guó)家，開(kāi)發(fā)潛力巨大。 

早在1970年，地質(zhì)部部長(zhǎng)李四光先生高瞻遠(yuǎn)矚地提出“地下是一個(gè)大熱庫(kù)，是人類開(kāi)辟自然能源的一個(gè)新來(lái)源，就像人類發(fā)現(xiàn)煤炭、石油可以燃燒一樣”。

地?zé)崮艿膸追N表現(xiàn)型式

水熱型地?zé)?，即地球淺處（地下100～4500m）所見(jiàn)的熱水或水熱蒸氣，例如溫泉、間歇泉。這些地下熱水和蒸汽，其實(shí)是大氣降水在地下深處被熱巖體加熱的結(jié)果。

干熱巖型地?zé)?，即埋深至地下?shù)千米，內(nèi)部不存在流體或僅有少量地下流體的高溫巖體。

地壓型地?zé)?，某些大型沉積盆地（或含油氣）深處（3000～6000m）存有大量高溫高壓流體。

熔巖地?zé)?，即?chǔ)存在高溫（700～1200℃）熔融巖體中的巨大熱能，例如火山巖漿。

地?zé)崮艿膽?yīng)用

人類利用地?zé)崮軞v史久遠(yuǎn)，從溫泉沐浴、醫(yī)療、取暖、到建造農(nóng)作物溫室、水產(chǎn)養(yǎng)殖及烘干谷物等。目前，人類開(kāi)始建立地?zé)豳Y源的現(xiàn)代概念，著手開(kāi)發(fā)利用。

地?zé)崮馨l(fā)電

地?zé)岚l(fā)電是地?zé)崂玫墓I(yè)用途。地?zé)岚l(fā)電和火力發(fā)電的原理相同，都是利用蒸汽的熱能在汽輪機(jī)中轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。在地?zé)岚l(fā)電中，大地就是鍋爐，它所用的地?zé)崮茉?，從大地出?lái)時(shí)，就是蒸騰高溫蒸氣，直接可做機(jī)械能轉(zhuǎn)換，帶動(dòng)發(fā)電。

地?zé)崮芄┡?/strong>

地?zé)崮芸芍苯佑糜诓膳?、供熱和供熱水?/p>

溫室種植和水產(chǎn)養(yǎng)殖

反季節(jié)新鮮蔬菜、花卉和鮮活水產(chǎn)品大量進(jìn)入現(xiàn)代人生活。中低溫地?zé)豳Y源可以直接用于溫室供暖（包括土壤加溫）和溫水養(yǎng)殖，供暖穩(wěn)定且產(chǎn)值高。

溫泉洗浴和醫(yī)療

溫泉水自古以來(lái)就用于洗浴和醫(yī)療，礦水成分有普通熱水所不具備的洗浴功效。地下熱水在地下深部較高溫度、壓力的條件下，能溶解豐富的礦物質(zhì)，如偏硅酸、偏硼酸、硫化氫、氡、鐳、氟等成分，形成醫(yī)療礦水，并在一些地?zé)釁^(qū)形成礦泥，具有醫(yī)療價(jià)值。

七、具潛力的地?zé)豳Y源——干熱巖型地?zé)?/span>

干熱巖是埋藏于地面以下1000米至10000米，內(nèi)部不存在流體或僅有少量地下流體的高溫巖體。它的溫度在50°C至650°C之間，是一種可用于采暖、發(fā)電的清潔可再生熱源。

干熱巖的熱能賦存于各種變質(zhì)巖或結(jié)晶巖類巖體中，較常見(jiàn)的巖石有黑云母片麻巖、花崗巖、花崗閃長(zhǎng)巖等。

干熱巖地?zé)崮軆?chǔ)量

范圍儲(chǔ)量：目前保守估計(jì)，在3000～10000米深處的地殼中，干熱巖所蘊(yùn)含的能量相當(dāng)于所有石油、天然氣和煤炭所蘊(yùn)藏能量的300倍以上。

我國(guó)儲(chǔ)量：中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)研究所國(guó)家“863”計(jì)劃項(xiàng)目“干熱巖地?zé)岬刭|(zhì)資源評(píng)價(jià)與開(kāi)發(fā)技術(shù)研究”對(duì)我國(guó)陸區(qū)干熱巖資源潛力進(jìn)行了估算，結(jié)果顯示，在中國(guó)，干熱巖地?zé)崮埽?000～10000米）理論資源量相當(dāng)于860萬(wàn)億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，如開(kāi)采2%，則相當(dāng)于2013年中國(guó)能源消費(fèi)總量的5200倍。

干熱巖地?zé)崮艿囊饬x

干熱巖地?zé)崮苁菬o(wú)處不在，取之不盡的新能源。

“有深度，就有熱度。”可以說(shuō)，站在地球的每一個(gè)角落，腳下幾千米深處的巖石，都是熱源。

與傳統(tǒng)化石能源相比，干熱巖地?zé)崮苁且环N清潔可再生能源。

干熱巖清潔無(wú)污染，是友好型、親環(huán)境的可再生能源。石油、煤炭燃燒的排放物會(huì)造成霧霾、促進(jìn)酸雨的形成，增加大氣二氧化碳的濃度，排放物中的汞還會(huì)污染水源。和火電、水電相比，干熱巖發(fā)電幾乎是*，開(kāi)發(fā)安全，持續(xù)性好。

與其他清潔能源相比，干熱巖能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定、可靠且安全的能源供應(yīng)。

風(fēng)能不穩(wěn)定；太陽(yáng)能占地面積大，受夜晚及季節(jié)的局限；水能受季節(jié)影響，還可能造成流域生態(tài)破壞；核電雖清潔，但其危害程度重、范圍大，有安全隱患，2011年日本地震造成的核泄露事故，至今令世界心有余悸。

我司深井地?zé)岜O(jiān)測(cè)產(chǎn)品系列介紹：

1.0-1000米單點(diǎn)溫度檢測(cè)（普通表和存儲(chǔ)表）

2.0-500米淺層地溫能監(jiān)測(cè)（采集器采用低功耗、攜帶方便；物聯(lián)網(wǎng)GPRS無(wú)線傳輸至WEB端網(wǎng)絡(luò)；單總線結(jié)構(gòu)，可擴(kuò)展128個(gè)點(diǎn)；進(jìn)口18B20高精度傳感器，在10-40度范圍內(nèi)，精度在0.1-0.2度）

3.0-3000米單點(diǎn)溫度檢測(cè)（普通顯示，只能顯示溫度，沒(méi)有存儲(chǔ)分析軟件功能）

4.0-10000米分布式多點(diǎn)深層地溫監(jiān)測(cè)（采用分布式光纖測(cè)溫系統(tǒng)）

分布式光纖溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)細(xì)分兩大類：1.井筒測(cè)試2.井壁測(cè)試

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