地球内部的热能传递与大地热流，热泉和岩浆侵入活动相关的探究

常常听人说，地球是个庞大的热库！然而人们舒舒服服地生活在它的上面，并不感到是热的。人们有冷暖寒暑的感觉，这主要取决于太阳的热量。地球诞生45亿年以来，它一直受着太阳光照射而保持温暖，一切生命都依靠太阳能来维持，它把植物转换成化学能提供给人类。从最早的文字记载中，人们就敬畏太阳的光辉，认为它是神灵，开始认识到神秘的太阳对创造生命所起的作用。根据现代科学的计算，太阳每年供给地球整个表面热量达23.61×1023J。地球表面每平方厘米每秒钟所得到太阳的热量为0.01465J，即146500mW/m2。

随着生产过程中知识的不断增长，人们才知道地球内部是热的，只是表面一层坚硬的冷的地壳把炽热的“内心”包裹起来了。前面说过，地球的核心温度高达3000℃。地球内部的这种高温，必然要向冷的地壳传递热量。传递的方式主要有三种：一是以传导的方式通过固体岩石向外传递；二是加热地下的流体，以对流的方式向外传递；三是以岩浆向上移动的方式来传递。这三种传递方式分别称为大地热流、热泉活动和火山活动或岩浆侵入活动。

通过热传导作用，从地球内部向地球表面传递的大地热流量是岩石的热导率和地热梯度的乘积。因此，测量一个地区的大地热流量，必须首先测量观察点的地热梯度和地下岩石的热导率。现在已经知道，地球表面每年获得的大地热流量为10.87×1020J，这是从太阳获得的热能量的千分之一，但是大大超过火山和地震活动所释放的总能量。全球的大地热流平均值为63mW/m2。在地球表面不同的地质构造区，大地热流值的差别很大：在前寒武纪稳定地质区小于40mW/m2；新生代造山带大于80mW/m2；在大洋中脊上，由于海底扩张，从地幔上涌的炽热岩浆，使大洋中脊的热流值明显升高，可达100mW/m2；离开大洋中脊，热流值逐渐降低到50～63mW/m2。在板块的另一侧是俯冲带，重的大洋板块俯冲到轻的大陆板块之下，在俯冲的地方形成一个海沟。由于是冷的洋壳俯冲到地幔，使海沟地区热流值下降，常小于40mW/m2。当俯冲板块的前端进入轻的上覆板块之下以后，由于摩擦发生部分熔融，形成安山岩浆，并向上侵位或喷出，形成高热流区，热流值升高到125.6～209mW/m2。(www.xing528.com)

20世纪60年代以来，中国科学院地质研究所开始从事大地热流测量工作，到1990年共发布的大地热流数据441个。1994年，他们将我国分为五个大地热流构造区，西南构造区为最高，达70～85mW/m2；西北构造区最低，为43～47mW/m2；华北—东北构造区为59～63mW/m2，与全国平均值接近；华南构造区平均热流值为66～70mW/m2，比全国平均值略高；中部构造区平均热流值为40～60mW/m2。西南地区沿雅鲁藏布江地缝合线，热流值最高，达91～364mW/m2，向北随构造阶梯下降，到准噶尔盆地只有33～44mW/m2，成为“冷盆”。台湾位于欧亚板块的东缘，热流值较高，为80～120mW/m2，越过台湾海峡，到东南沿海燕山期造山带，热流值降为60～100mW/m2，到江汉盆地只有57～69mW/m2，显示出由现代构造活动强烈的高热流地带向构造活动弱的低热流地带递变的特征。另外，在大型盆地中，大地热流值受基底构造形态的控制。隆起区热流值高，凹陷区则相对低。如华北平原，平均热流值为61.566～70mW/m2，变化范围为33.5～108.8mW/m2。热流值高的地段与平原下面凹陷最深、沉积最厚反而又是地壳最薄、地幔上拱的地段相一致。那么，在中国960万平方公里的大地上，每年通过传导方式排放的热量是多少呢？如果中国的平均热流量也取66.98mW/m2，则排出的热量应为20.30×1018J/a，相当于燃烧了6336亿吨标准煤释放出的热量。