地球的温度

世界各处深矿井温度升高，地下流出温泉和火山喷出炽热物质，告诉人们地球内部是热的，地球的内部有着巨大的热源，同时地球也从太阳获取大量的太阳辐射能。

地球内部的温度和热能对研究地球动力学过程具有重要意义，例如岩浆活动，造山作用、板块漂移都需要巨大的热动力。

目前一般认为，地球内热的主要来源是放射性元素衰变所释放出来的热量。此外，还有重力分异热、潮汐摩擦热、化学反应热、地球旋转能转换的热等。据估计，自地球形成以来放射性元素放出的热能有（6～20）×1030J（焦耳）。

1.地面热流

地面热流指在单位时间内单位面积地面放出的热量。其数值很小，平均达1.47HFU[2]。世界上地热流测量始于20世纪30年代末，到1981年，全球地热流数据有7000个左右。

通过对观测数据的分析，已发现大陆平均热流与海洋平均热流基本相等。大陆为1.36± 0.46HFU；海洋为1.47±0.78HFU。这出乎人们预料之外，因为人们曾认为大陆的热流比海洋大。观测表明：在大陆上，年轻的或构造活动性高的地区热流值高，比较老的，构造活动性低的地区热流低；在洋底上，大洋中脊热流高，洋盆热流则减小，海沟热流最小，到大陆边缘热流又升高（表2-1）。

大地热流值明显超过平均值的地区，称为地热异常区，如温泉、火山。地热异常是地热开发的基础。

表2-1 洋底热流（q）与海洋地质构造

（引自周惠兰，1990）

2.地下的温度

地表面以下，温度分布可分为3层：

1】变温层：是地球的表层，主要在地面附近受太阳辐射热影响明显，其中绝大部分又辐射回空中，只有极少一部分透入地下以增高岩石温度。这种影响造成温度的日变化、季节变化和年变化，日变化速度较快而幅度较小，年变化速度较慢而幅度较大，引起的地质作用也各有特点。变化的幅度为+70～-70℃。因季节的不同，纬度的高低、海陆分布的差异，在各地有所不同。影响的深度，日变化为1～1.5m；年变化10～20m，内陆地区达30～40m，平均15m。

2】恒温层：温度常年保持不变的层位，这里太阳影响为零，温度等于当地的年平均气温。恒温层深度20～30m，赤道和两极较浅，中纬度及内陆区较深。

3】增温层：在恒温层之下，温度随深度的增加而增加，其原因是地内热流影响。

地温梯度也称增温梯度和地热增温率，它是指深度每增加100m时地温所增加的度数，以℃／100m为单位。不同的地区地温梯度是不一样的，大陆区一般为3℃／100m，洋底为4～8℃／100m。地温梯度除与热源距离有关外，还与热导率有关，热导率低的地区，地温梯度较高。这种地热增温率只适用于地下20km深的范围内。再向下由于压力、密度的影响，温度的增加将越来越缓慢。地温较高的地区称为地热（温）异常区，可用于开发地下热水和热气。

每升高1℃地温所需要增加的深度称为地热增温级。这种温度的增加在不同地区表现不同。例如，地热增温级在亚洲为40m，欧洲28～36m，北美洲40～50m。平均为33m。因此，平均的地热增温率为3℃／100m。

地下更深处的温度测定是通过间接方法获得的，这些方法包括：物质熔点的测定、电导率计算、岩石矿物温度计算等。真正了解的深度不超过1000km。地下100km的温度约1000℃左右；在400km深度大约为1400℃；在1300km深度，大约为1500℃；2800km处为3000℃；地核温度约为4000～5000℃。

图2-6 地球内部的温度分布（据曾融生，1984）

图2-6表示不同研究者对地球内部温度分布的认识。从这些曲线可知，分歧是很大的，人们对地球内部温度的了解还相当肤浅。