地热地质学精选(九篇)

第1篇：地热地质学范文

地埋管地源热泵换热器的换热性能受到不同地质结构的影响。以武汉和重庆地区的典型地质构成为边界条件，建立了三维地埋管的单孔双U管换热模型，通过模型计算，获得了两种地质条件下的地埋管换热性能，以重庆地区的地源热泵热响应测试结果以及工程运行数据出发，对模型的计算结果进行了验证，结果表明，模型吻合度较好，可以应用于工程分析。以模型为条件，进行地质结构对换热性能的影响度分析，预测了两地地埋管地源热泵的换热性能并计算得到换热器的平均换热系数分别为武汉地区K1=1.65（W/m・K），重庆地区K2=1.51（W/m・K）。

关键词：

地埋管；地质结构；换热模型；换热性能

Abstract：

The heat transfer performance of ground heat exchangers （GHEs） is influenced by different geological structures. A threedimensional heat transfer model of double Utype GHEs is established with typical geological structure of Wuhan and Chongqing as boundary conditions separately. The heat transfer performances are obtained through the model calculation. The simulation results are validated by a practical thermal response test of a ground source heat pump （GSHP） system， which shows a good match between the simulated and experimental results. The influence of geological structure on heat transfer performances is investigated and the heat transfer performance of GSHP systems can be predicted. Besides， the average heat transfer coefficient of GHEs is calculated in these two area with the proposed model， and the average heat transfer coefficient of the heat exchanger is K1=1.65 （w/m.K） in Wuhan area， K2=1.51 （w/m.K） in Chongqing area， respectively.

Keywords：

ground heat exchangers；geological structure； heat transfer models；heat transfer performance

不同地质结构的导热系数是影响地埋管换热器（GHEs）换热性能的重要因素[1]。已有研究[26]表明，地埋管的魅戎饕受到土壤热物性的影响。实际工程中地质结构并非是单一类型的，而是由几个平行或者近于平行的物性参数一致的岩层构成，呈现水平分层的特点。不同地质类型的热物性参数有很大的不同，即使是同一地质层也存在差异[7]，之前的研究[810]已经就考虑了均匀地质结构的地埋管换热性能进行了研究。某实验工程实测各分层热阻在0.134 4～0.171 7（m・K）/W之间变化，所以在确定地源热泵系统的岩土物性参数时应考虑竖向地质存在不均匀性的分层结构[1112]。张琳琳等[13]以有限长线热源为基础，考虑了地质分层、渗流等情况，建立了钻孔内、外的埋管传热解析模型，指出了分层模型可反映分层土壤中温度沿轴向非均匀分布的特征。於仲义等[14]以能效系数作为地埋管换热特性指标，分析了无渗流情况下土壤分层对地埋管换热特性的影响，指出相同厚度的高导热系数土壤层处于钻井上部时可增强区段能效系数，增大该土壤层厚度可增强地埋管总的换热能效，高导热系数土壤层的厚度越大，地埋管能效系数下降幅度越小，换热效果越好。贾宇等[15]人介绍采用岩土合理分层最后进行加权平均的方式求得岩土的平均温度可减小测试误差。Signorelli等[16]利用三维有限元数值模型研究热响应实验数据，指出土壤分层对于热导率的评估与均质土壤下不同，在地下水存在的情况下显得尤为重要。Fujii等[17]将可回收的光纤传感器安置在埋管换热器的U型管内，记录埋管换热器的垂直温度分布，结合柱源模型对土壤分层下进行传热分析计算，从而评估土壤热导率。虽然部分学者就地质分层对地埋管换热性能的影响进行了很多的研究，但是针对某种典型地质结构情况下的地埋管换热器（GHEs）的换热性能分析比较的文章还相对较少。

基于对岩土的地质勘测，可以分析地埋管换热器的换热情况[18]。本文以重庆和武汉地区实际地勘测试和热响应测试为基础，分析总结出重庆和武汉地区典型的地质结构，以此建立了竖直双U型地埋管多层地质结构模型。

徐美智等[19]发现介质的流速，加热功率、以及岩土的初始平均温度对平均换热系数K没有影响，因而引入平均换热系数K和埋管的进出水温以及换热量一起作为换热器换热性能的评价指标。引入岩土导热系数λ和岩土体深度hi来表征不同地质结构。用重庆地区实际热响应测试来验证模型的正确性后，通过模拟来对比两种典型地质条件下地埋管换热器的换热性能。

1研究方法

1.1地质分布基本情况

在对重庆和武汉地区的大量地勘资料和热响应测试报告分析的基础上，结合相关资料[11，2025]中的原始数据，对两地的地质结构进行归纳和分析得出重庆地区和武汉地区典型的地质结构分布情况，如表1所示。

1.2模型的建立

由于地埋管换热器与土壤的实际换热过程非常复杂，为建立模型，需要进行合理的假设：

1）岩土合并为3层，每层岩土都是均匀的，但上下层间岩土类型不一致，导热系数不同。

2）忽略热湿迁移的影响，忽略渗流对换热器及岩土导热系数的影响。

3）埋管周围是无限大空间，地埋管所在区域的岩土基准温度一致，且绝热面半径为3 m。

4）忽略重力的影响，管内流速不变。

5）不考虑太阳辐射的影响。

6）地埋管换热器U型弯管连接部分的弯头利用UDF程序连接。

7）忽略了地埋管换热器的水平干管以及竖直埋管上部的土壤。

在此基础上建立了三维非稳态单孔换热模型，采用gambit建模。双U型地埋管换热器竖直埋深100 m，模型尺寸半径为3 m，钻孔直径 140 mm，地埋管采用直径为32 mm的PE管。埋管进口设置为速度进口即velocity，进口包括循环水入水管1、2的进口和忽略底端弯头后出水管3、4的进口。进口温度设置依靠UDF程序输入，定义循环水入水管1、2的进口温度等于循环水出水管3、4的出口温度与温差的叠加，出水管底端的进口温度等于入水管底端的出口温度。埋管出口均设置为outflow，流体速度及UDF中温差的取值以工况设定为准。埋管管壁，岩土和回填材料的所有表面均设置为wall，管壁和回填材料，回填材料和土壤以及不同地质层的岩土之间的传热类型选择为coupled。对于岩土体和回填材料的上表面，忽略太阳辐射的影响，传热选项为绝热，考虑室外温度，风速的影响，根据式（1）[26，27]对流换热系数设定为9.5 W/（m2・℃）。对于底部边界面，井深100 m底部岩土温度达到稳定值，设置边界面温度恒定且等于岩土初始温度。对于最远边界面半径3 m处设置岩土远边界温度恒定且温度恒等于岩土初始温度。建模过程中在对土壤分层时在每个水管中也形成了两个界面，将其设置为interior选项。地埋管模型网格采用结构性网格，模拟总网格数为30万。数值计算运行步长120 s，总计算步数720 步，总计算时长24 h。地埋管单孔平面示意图和地埋管模型如图1、图2所示。

1.3边界条件和初始条件

通过实际勘测和查阅相关资料[2223，25]，可知武汉地区土壤层和砂砾层的导热系数接近，由文献[30]所得结论可知，岩土体上层导热系数变化很小时，不会对岩土的平均换热系数造成较大影响，可以认为地质结构相似。为了简化计算，以及与重庆地区地质情况进行相应对比，将武汉地区土壤层、砂砾层简化为一层处理，因此，地质结构简化为3层。计算中将武汉典型地质结构的地埋管模型定义为model1，将重庆典型地质结构的地埋管模型定义为mode2。模型岩土、回填材料，PE管的导热系数等热物性参数如表3、表4所示。

在地源热泵测试之前必须进行岩土温度测试，在实测过程中由于大气温度、地表面风速、太阳辐射等多种因素的影响，岩土温度在竖直方向上存在不均匀性。根据樊燕等[28]对不同岩土深度下岩土温度的变化进行测试，依据《地源热泵工程技术规范》（2009年版）中地源热泵岩土原始平均温度的计算方法，得到重庆地区不同深度下岩土的平均温度。由于各深度温度分布的不均匀性，采用不同深度下测试温度的平均温度作为地源热泵测试岩土的初始平均温度。根据原始温度分布，分析总结得出重庆不同深度下岩土的平均温度如表5所示。

武汉地区的岩土初始温度通过查阅资料[23，29]以及武汉地区岩土年平均温度，选取17 ℃为武汉地区的岩土年平均温度。两种模型中双U支管流速根据实际测试取 0.6 m・s-1，钻孔内流量2.31 m3・h-1，加热功率均为8 kW。

2控制方程

实验证明，地埋管中的循环水流动为湍流流动，对于管内流动，流体为不可压缩流体，采用标准kε模型，近壁区利用壁面函数法求解。不考虑源项时，连续性方程、动量方程、能量方程以及标准kε方程见式（2）～（8）。

3模型验证

为从理论上对比重庆与武汉两种不同地质情况下换热器的换热性能。首先应检验模型的正确性，从而通过地质条件等参数的变化，通过模型求解得到计算结果。为此，以重庆的model2为例进行模型验证。表4的物性参数与实际情况一致，竖向分层分别在5、30 m处。实验过程中，在埋管竖向上分别安装温度探头，以对比实验与模型的差异。

用Fluent软件求解竖直双U多层地埋管三维模型，可以计算得到换热器进出口温度以及不同深度处进出水的温度。本文所建立的竖直双U多层地埋单孔模型是参照实际地质结构，总结该地区典型地质结构建立的，软件运行时的边界条件也和实际热响应测试时的运行参数相同，所以将竖直双U多层地埋单孔模型数值解与实际热响应测试的结果进行对比分析，验证建立的竖直双U多层地埋单孔模型的准确性。选取model2（重庆）地埋管进出口温差和不同深度处地埋管出水温测试值和数值解作为比较对象，以数值计算结果与测试结果的拟合优度作为两者吻合程度的评价标准。数值计算结果与测试结果的拟合优度可以用式（9）进行计算。

以重庆某实测工程数据进行验证，对比分析不同深度处的出水温度，以及进出水温差。实测值和数值解出水温度对比见图3。由图3可知，在设定的初始条件下竖直双U多层单孔模型出口温度测试值与数值解的温度发展趋势基本相同，实测值和数值解出水温度之间的平均值分别为1.22、160、134 ℃，且计算，拟合优度分别为0919、0918、0.945，吻合度较高；比较进出水温差，得实测值进出水温差的平均值与数值计算进出水温差的平均值为2.795 ℃和3.181 ℃，拟合优度为0777。结果显示地源热泵竖直双U多层地埋模型与实际热响应工况接近，所建物理模型可以应用于实际工程。

分析`差可能是物理模型中忽略了地下水的热湿迁移。且实际测试过程中，感温探头固定在地埋管管壁外，也即实际测量的是管壁温度，而非管内流体温度，所以导致模拟数值解普遍比测试值偏高。

4武汉和重庆典型地质结构下换热器换热性能对比

在验证模型的基础上，对重庆和武汉地区典型地质条件下换热器换热性能进行分析比较。从相关文献[19，30]中可以得知，岩土的初始温度，加热功率以及不同介质流速对平均换热系数K没有影响。但对GHEs的进出水温度有影响。因此分别对两种模型的进出口温度、换热量和平均换热系数进行分析比较。

4.1进出水温度分析

在两种地质条件下地埋管进出口温度的计算结果如图4、5所示。

从图4和图5中可以看出，在地质条件不同，其他参数条件均相同的情况下，两地GHEs进出口温度不同，说明在这两种典型的地质条件下，GHEs换热性能存在差异。利用Fluent软件最终计算得到地埋管在各分层处的四根支管温度分布云图以及不同深度处的进出水温度分布。图6是模拟运行结束时两种地质结构下不同深度处进出水温度分布。图7和图8是重庆和武汉地质各层的温度分布云图。从图中可以定性的观察到地源热泵系统双U地埋管的换热效果。

由图6～8可以看出，在两种地质条件下，GHEs的换热性能的变化规律相同。两个模型的4根地埋支管换热都比较均匀，随着深度的增加，换热效果逐渐加强，在地下100 m处，换热已基本达到稳定[31]，该深度处4根支管的水温基本相等。地埋管在靠近地表段的换热效果明显要比中下段的弱，且中间段的换热效果与最下段的换热效果差异较小。

4.2换热量分析

利用从Fluent软件中提取各分层处的进出水温，可以求得地源热泵竖直双U地埋管模型的各地质层换热量占总换热量的百分比，进而比较分析各地质层换热量的强弱程度。由图9可得，在系统运行前4 h左右，竖直双U多层单孔模型地埋管换热一直处于震荡状态，换热还未达到稳定状态；待系统运行稳定后，两种模型的换热都主要集中在下层，此深度段的换热量均达到总换热量的50%以上，这是因为下层岩土体深度大，岩土体温度恒定且导热系数较大，地埋管在下层岩土体中换热充分。上层段的换热量最少，此深度段的换热量分别占到总换热量约13%、3%。这是因为上层的换热系数小，无法获得较大的换热量。更为重要的是，上部的岩土温度随运行时间的增加而增加，从而降低了进水管在该深度的换热温差，从而导致换热量减少。

从长期的换热效果来看，上层的导热系数变化最不易导致换热量的变化，而下层的导热系数变化最容易导致换热量的变化，即：岩土体的地质层竖直自上到下，换热性能对导热系数变化的敏感度逐渐加强。

4.3平均换热系数分析

除了比较GHEs的进出水温度，引入平均换热系数K作为GHEs换热性能的评价标准，平均换热系数K为

在数值模拟和实测分析时，一般采用对数平均温差代替几何平均温差计算平均换热系数。且对数平均温差计算见式（11）

模拟运行24 h后对应的地埋管进出水温如表6所示。

通过式（10）、（11）求出两种地质条件下换热器平均换热系数K，武汉地区K1=1.65（W/m・K），重庆地区为K2=1.51（W/m・K），比较K1、K2看出两种模型的平均换热系数K之间存在差异，进一步说明两地的GHEs换热性能存在差异。

5结论

1）通过对比分析数值计算结果和实测值，可近似得到两种典型地质条件下GHEs的换热性能，而且数值解和实测值拟合度较高。因此，所建模型可应用于实际工程。

2）通过对地埋管出水温度以及平均换热系数K的分析比较可知，由于地质条件的不同导致重庆地区和武汉地区GHEs的换热性能存在差异。从本案例看，在输入相同的8 kW热量的条件下，24 h连续运行达到稳定工况后，武汉地区典型地质条件下地埋管的出水温度为27.43 ℃，平均换热系数K1=1.65（W/m・K），重庆地区典型地质结构下地埋管的出水温度为31.13 ℃，平均换热系数 K2=1.51（W/m・K）。

3）GHEs在两种典型地质结构下与岩土的换热规律相似，随着深度的变大换热效果逐渐加强，靠近地表段换热效果最弱，中段和下端换热效果差异小。同时，可以对竖直单孔双U管多层模型的各地质层导热系数变化带来的换热量相应的变化进行定性的预判。

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第2篇：地热地质学范文

“有了第一位中国工程院院士！”这一消息一经传出，雪域高原为之振奋。多吉，一个普通藏族农民的后代，成了人们关注的焦点。

2001年12月，我们慕名来到位于拉萨西郊的地勘局地热地质大队，采访了这位历史上第一位中国工程院院士，也是第一位藏族工程院院士的多吉。

一头乌黑的卷发，紫铜色的脸庞，敦实而中等的身材，以及谦诚的言谈举止，这一切和一个普通的藏族青年毫无两样。这是多吉给我们的第一个印象。

走进多吉的办公室令我们吃惊的是，身为地热大队总工程师，他的办公室却简陋得不能再简陋了。一张破旧的办公桌，一架满是书籍、资料的木板书架，以及在墙上挂着的地形地质图之外，再也没有任何让人关注的东西了。

然而，每次野外考察归来，多吉就在这个办公室里，夜以继日地分析、研究，创造了令中国乃至世界地热同行值得钦佩的辉煌业绩。“条件是简陋一点，但搞科研就不能讲条件。”朴实的语言里透着一股藏民族固有的顽强性格。

出国深造，谢绝挽留

多吉，1953年出生在加查县一户偏僻的山村农民家庭。从小生活在艰苦的环境，造就了他不怕吃苦的意志。他说：“我每年野外工作时间都在5至8个月，但我从来没有感觉到这是一种苦。”1974年，这位藏族农民的后代走出了父辈们从未离开过的山村农舍，走进了梦寐以求的高等学府――成都理工大学（原成都地质学院），1978年以优异的成绩毕业后，走上了地质工作岗位，并一直从事他所酷爱的地热地质勘探与研究。

谈到工作，多吉总是把成绩归功于培养他的老师和各级党政领导。他说：“没有党和政府的关心，没有老一辈地质工作者的栽培，就没有我的今天。”确实，像培养众多各行各业的专业技术人才一样，地矿部门十分重视藏族地质矿产专业人才的培养。1983年，多吉再次派往他的母校深造。经过几年的野外地质工作实践的磨炼，他此行更是如鱼得水，加倍珍惜时间，孜孜不倦地吸取知识养分，为他的专业理论修养奠定了深厚的基础。1986年组织又派他到北京第二外国语学院进行为期一年的英语学习，为他出国深造做准备。1987年他赴意大利比萨国际地热学院专门学习地热勘查技术一年，收获颇丰。紧接着，他又到美国加州大学劳伦斯国家实验室学习地热资源评价及热水矿床的形成机制。

在美国学习期间，有不少学者和导师发现了这位藏族青年的钻研精神和严谨的科学态度，劝他留美工作，甚至有人主动联系工作，要求和他们一起开展科研工作并讲授藏语文课。就在学成登机归国的前几分钟，美方专家还一再挽留。面对美方专家的盛情邀请、国外优越的工作条件和丰厚的待遇，他毅然谢绝留美，并对美方专家说：“我的根在家乡，青藏高原是从事地质科研最理想的地方。”

分析解译，创新理论

经过组织多年的培养和自己不懈的钻研，多吉没有辜负党和政府的企望，他迅速地从一名普通的地质技术人员成长为国内外知名的地热专家。他在地热资源勘探与开发等领域取得了卓著的成就。

羊八井地热田是我国最大的地热田，在国际上享有盛誉。但20世纪七八十年代勘探研究工作还局限于羊八井盆地内的浅层热储，90年代开始对深部热储及盆地图像进行论证，初期的论证勘查工作虽取得了一些进展，但没有重大突破。对此许多地热专家学者认为，羊八井热田深部只有高温存在，而不会有可供开采的流体存在，不同意打深井。就在决定羊八井命运之际，多吉根据自己多年的所学知识及实践经验，力排众异，果断地提出了羊八井不仅有可供开采的高温流体存在，而且有进一步施工的必要。

多吉主持完成的羊八井地热田深部高温地热资源开发性勘探取得了重大突破。1996年多吉临危受命，担任了羊八井ZK4001高温深井的设计、勘探的技术重任。他认真研究了这个地区跨度达20年的地热地质资料，提取尘封多年的样品，分析过去工作的得与失，全心研究羊八井热田的成因机制与主攻方向，大胆提出了变质核杂岩体中年轻融熔型岩浆上侵形成羊八井高温地热系统的新理论。

在实践中，他也不是一帆风顺。在ZK4001深井施工过程中，遇到了特大井喷、深层热储温度高、地层极为破碎、深部特大井漏等前所未有的技术难题。但他以严谨的科学态度，对地质构造进行了反复分析和研究，并运用在国外学到的地热勘查先进技术和工作经验，结合具体地质条件，进行了现场技术指导和地质特征分析解译，对所出现的问题随时提出正确的解决办法和对策。最终这口深井获得了单井发电潜力超过万千瓦级的高产地热流体，单井汽水总量达302T/H，其流体具有不结垢、热焓值高、产量稳定等诸多优点，可与世界上仅有的少数地热高产井相媲美，是属我国目前温度最高、流量最大的可采地热井。从此结束了我国没有单井产量万千瓦级地热井的历史。

填补空白，赶超世界

与此同时，多吉完成了羊八井地热田深部高温热储形成机制研究项目。这个项目是我国首例高温地热资源形成机制研究课题。他在大量收集和分析前人资料的基础上，通过对羊八井地区的地质构造、岩石地层、矿物、水文地质、水热蚀变、热田深部地球物理异常、深部高温流体地球化学成份等进行综合分析研究，应用新的研究思路和观点，提出了全球性喜马拉雅地热带中非火山型构造裂隙式高温热储的新论点，系统地阐述了变质核杂岩体中的年轻融熔岩浆上侵定位，形成羊八井热田高温水热系统的新理论，并较为完整地建立了羊八井地热田深部高温地热系统地质模型和水热模型，了早期国外专家论定的羊八井热田属深循环低温地热系统的论点。这项研究成果填补了我国高温地热成因研究的空白，同时为勘查和开发我国其他地区高温地热资源提供了示范和可借鉴的相关理论基础。经专家评定其研究成果达到国内领先、国际先进水平。

他还与中科院其他专家一起完成了主要热田含铯硅华地质调查、铯硅华矿床形成地质条件研究项目，以及高温地热流体地球化学研究等课题，为在首次发现具有巨大资源潜力的新型铯硅华矿床和我国高温地热流体地球化学研究领域赶超世界先进水平奠定了基础。

成果丰厚，事业第一

20多年来，多吉从藏北无人区到藏南高山峡谷，他几乎走遍了的山山水水。在地质行业以“吃苦耐劳”而闻名的他，得到了丰厚的回报。他与有关专家合著的《重点含铯硅华区成矿地质条件及提取试验研究》论文在第三十届国际地质大会上交流，并以中、英文两个版本在国内外公开发表，其研究成果获地质矿产部科技成果二等奖、获国家科技进步二等奖；他主编的《自治区当雄县羊八井地热田北区深部资源开发性勘探报告》获国土资源部储量报告二等奖，《自治区当雄县羊八井北区深部开发性勘探ZK4001勘探报告》获原地质矿产部找矿二等奖。1997年他荣获“全国地矿系统优秀科技工作者”称号；1998年成为国际地热协会会员；2000年获中国首批矿产资源储量评估师；2001年获“自治区先进工作者”荣誉称号。

第3篇：地热地质学范文

关键词： 地下热气；地壳；热气泡；火山；地下溶洞；大地震

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. 

[5] 马宗晋等.1966

第4篇：地热地质学范文

关键词： 地下热气；地壳；热气泡；火山；地下溶洞；大地震

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：

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[4] 贾月梅主编.流体力学[M].北京：国防工业出版社，2006.

第5篇：地热地质学范文

【关键词】地下热水；开发利用；环境问题；防治措施

Super mining， analysis of the environmental problems caused by irrational use of geothermal resources

Jiang Guo-fan

（Bureau of geology for nuclear industry of Jiangxi province 268 battalionYushanJiangxi334700）

【Abstract】This paper describes overdraft， irrational use of geothermal resources caused by main environmental problems： earthquake， ground subsidence， geothermal resources， geothermal water pollution harmful ingredients， temperature changes. And puts forward some suggestions.

【Key words】Geothermal；Exploitation；Environmental issues；Preventing and controlling measure

1. 引言

（1）中国是一个地热资源丰富的国家，我国地热资源占全球的7.3%，总能量为11×106EJ/每年，高温地热资源（热储温度≥150°c）主要分布在、滇北、川西、以及我国台湾省。中低温地热资源几乎遍布全国各省、市、自治区。地下热水作为水资源，它广泛应用于工业、农业、与人民生活，在工业生产上主要用于发电、纺织、印染、造纸、和皮革加工处理等，农业上也有广泛的用处，在温热带地区用热水育苗、育稻、灌溉农田、可以提早成熟，甚至可以实现改单季稻成双季稻，扩大复种面积，增加粮食产量，此外还可以利用地下热水温室种菜，可以把地下热水应用于孵化、养鱼、种植蔬菜、花卉、鱼苗越冬以及农产品的蒸馏、干燥等方面。

（2）在人民生活方面，地下热水含有丰富的有用元素和组分，如：硒、溴、硼、锂、镁、钽、氨、芒硝、钾盐、重水等，有时含量很高，有极重要的提取价值。因此，可以把地下热水看成上各种成分的矿产，有的地下热水含有不同数量的微量元素和气体成分，有很高医疗价值，饮用或淋浴，可以治疗多种疾病，如关节炎，一些皮肤病等。另外，还可以进行地热采暖、地热洗浴、游泳等。因此，地下热水的综合利用是大有作为的。但事物都是二方面的，有利也有弊，虽然地下热水资源的利用十分广泛，但由此而引发的一系列环境问题也不容忽视。

2. 地热能的利用

2.1地热能发电。

地热能发电是我国地热能利用的最重要方式，高温地热流体会首先考虑应用于发电。发电就是把地下热量转化成电能，它既不用锅炉和燃料，又不污染空气，也不象原子能那样具有放射性，同时成本低廉。我国地热发电始于20世纪70年代初，如：我国已经于1970年在广东省某地建起了第一座试验电站，利用100°C左右的地下热水，采用减压扩容法进行发电成功，同时天津还试验成功了中间介质发电，利用60°C左右的地下热水，河北怀来于1971年建立了我国第一座中间介质（氯乙烷）地热电站。目前我国地热发电装机容量在世界22个国家中排名第14名。

2.2地热直接利用。

进入20世纪90年代，随着环保意识的增强，我国地热兴起了直接利用新高潮，尤其在北方地区加大了以地热供热（采暖的生活用水）为主要开发力度，从而减少了有害气体的排放，并取得了明显的综合效益。地热直接利用要求地热水温度较低，中低温度的地热资源都可以直接加以利用。近年来，北方地区的地热供暖，特别是城市供暖发展迅速，天津、北京、西安等地有在热的城市申请开发地热的企业越来越多。总之，我国中低温地热水利用已经有采暖、育种育苗、花卉栽培、水产养殖、洗浴、医疗、孵化、养鱼、游泳、皮革加工、食品加工等20余项，名目繁多。但是，在充分利用地热资源的同时，也给环境带来了负面影响。

3. 超采、不合理利用地热资源对环境的影响

3.1地震。

地热异常区多数是现代火山、近代岩浆活动地区或近代地壳运动活跃地区。地热资源开发一般发生在自然断裂通道和活断层上，即地热资源开发大部分在区域地震活动性强的地区内进行。地热水是地球整体的重要组成部分，具有缓冲地基岩石板块应力的作用，并承受和分散地表压力。在山脉地区和城市高层建筑密集区域，地表压力尤其巨大，因此，该区域的地下热水受到的破坏程度，将直接威胁到此类地带的地理稳定性。对地下热水体的大规模开采和利用会造成浅表地下水体水位下降，而大气降水的补充不一定能够填补这方面的缺失。当地热水体被过度开采后，导致大地的稳定性受到破坏，这将诱发地震。王卫东等科学家研究了西安及其附近地区自1976年以来该区域的地震活动，得出西安地区的地下热水过度开采引起了西安附近地区地震活动性明显增强。

3.2地面沉降。

3.2.1引发地面沉降的原因有很多，从地质因素看，自然界发生的地面沉降大致有下列3种原因（1）地表松散地层或半松散地层等在重力作用下，在松散地层或半松散地层变成坚硬或半坚硬岩层时，地面会因地表层厚度的变小而发生沉降，（2）因地质构造作用导致地表凹陷而发生沉降，（3）地震活动导致地面沉降。从人为因素看，主要包括开采地下水、油气、地表荷载增加等。造成我国地面沉降的原因主要是地下水的长期超量开采。在一些蕴藏大量地下热水资源的沿海地区，多沉积巨厚的松散层，其颗粒较细，结构复杂，由于大量开采地下热水，引起了孔隙水压力降低，和有效应力的增大，致使含水层被压缩，颗粒接触面积增大，孔隙度缩小并释水，与此同时，含水层的水则因减压而有少量膨胀，孔隙度减小释水，产生弹性变形，当含水层中的水压恢复后，骨架能复原，只形成暂时性的地面沉降。粘土性空隙度大，孔隙微小，主要含结合水，当含水层与粘性土之间的水头差足以克服水和颗粒之间的结合力时，水便从粘土层中排出，释水时空隙被压缩，使粘土矿物颗粒接触面积变大，颗粒间发生相对位移，孔隙结构被破坏而发生塑性变形。当含水层水压恢复后，只能使粘土层压缩的孔隙中水压升高，从而其孔隙度、给水度、渗透系数等水文地质参数不能恢复到原始状态，形成永久地面沉降。地下热水开采量逐年增加，抽取地下热水引起的水位下降，地层孔隙水压力减小，有效应力增加，降低了地下水的向上的浮托力，含水层厚度因上覆荷载的压力而变小，逐惭压缩压实，从而使原来的一个稳定的受力平衡得到破坏，为了得到新的平衡，地面就产生了相应的能量输出，必然引起地面沉降。比如：大量抽取地下热水，会导致局部范围的地面下沉，带来道路毁坏，地下管道破裂、水利设施和地面建筑物破坏的后果。

3.2.2新西兰陶波湖北部的怀拉基地势发电部，因耗费了大量的地下热水而发生地面下沉，下沉范围直径约1000米，自1958年以来已下沉6米，平均每年下沉约15厘米。我国天津市有三个地热区，也出现了地面沉降，有的下沉超过1米。福州市在60年代地面沉降量小于20mm/a，70年代地面沉降量在25～33mm/a之间，到了二十世纪八十年代地下热水抽取量不断增加，到了90年代初已经大大超过规定最大开采量9800m3 /d，地下热水抽取量的增加又得不到及时补偿，形成抽取量与补偿量之间的差额，因此水位下降漏斗迅速形成，地面沉降量也增至50mm/a。

3.3地热资源衰竭。

地热资源和别的资源一样，不是取之不尽用之不竭的，过度不合理的取用热储层的地下热水静储量资源，支出大于收入造成热储层的地下热水严重亏损，地下热水水位下降是它的外部表现，热储层的地下热水资源衰竭才是它的本质。而地下热水的衰竭是一个难以弥补的损失。如：美国得克萨斯州和新墨西哥州高原的奥格拉拉地下热储层的地下热水，可采地下热水量300亿立方米，截止1981年已经抽取了60亿立方米，每年抽取6～12亿立方米，抽取量超过了天然补给量50倍以上，据估计，即使停止抽水，依靠天然补给也要几千年才能恢复。

3.4地热水有害成份污染。

地热水的形成一般为大气降水经过地下深部循环，与围岩进行化学物质交换，围岩中的各种化学组分进入水体，使地热水中含有对环境有害的常量成分、微量成分及放射性成分，包括H2S、CO2、铅、砷等。在开发利用地热水时，不仅破坏了天然的水量均衡，有时也破坏了天然的水质均衡（盐均衡），使之朝差的开采的方向发展。如果盐均衡朝着水质淡化的方向发展，水质一般不会发生变化，如果盐均衡朝着水质咸化某些有害成分不断积累的方向发展，而且这种发展超过允许的限度时，就会导致严重的水质恶化。

地下热水水质恶化的原因：

（1） 由于过量开采地热水，使水动力条件发生变化，导致不同含水层发生水力联系，好水和坏水发生混合，引起水质恶化。

（2） 由于开采地下热水出现了新的补给源，如果新的补给源的水质不好，渗入补给开采层后，可使流向开采井的地下热水水质恶化。

（3） 滨海地区或内陆濒临咸水区大量开采淡水，由于咸水入侵导致水质恶化。尤其是在咸水区内开采淡水透镜体的地下热水时，若开采水位下降过深，则将严重破坏地热水和咸水之间的平衡状态，导致地热水咸化。

（4） 开采井的工艺不合理，没有对水质不良的含水层采取止水封闭措施或封闭不严密，导致地热水和坏水混合，使水质变坏。

（5） 取水工程材料的腐蚀作用也可以使地热水水质变坏。如：水中的氢离子与井管或过滤管的铁发生置换反应，产生锈蚀现象，使水中的铁质增加，地热水水质变坏。

3.5地温变化。

3.5.1通常地温随着深度的增加有明显的规律性变化，随着深度的增加，温度也越来越高。在较浅的地层内，地热增温级增幅比较明显，在中深部地层内地热增温级增幅相对较小，并且随着深度的增加，温度增加的速率在逐渐变慢，地热增温级逐渐变大。在浅表的地层中，地下水的运动对浅表地层的地温变化起着决定性作用。当降雨渗入地下并形成地下迳流时，地下水对浅表地层起降温冷却作用，形成近地表地层低温区或低温带。当水在近地表运动时，由于其导热率或热容量都很大，极容易影响和控制岩土层的地下温度，对地温变化起决定性作用，使地温保持在一个比较低的温度水平上，并且处于动态平衡。当地下水超采后，由于地下水水位的大幅下降，会使上覆的松散岩土层因失去水这个冷却剂而形成采空区，并且打破原来的水温和地温的动平衡，使地温升高。据调查，由于地下水位的大幅下降，无水地层的温度一般升高3°～5°，最高可达10°。

3.5.2地温变化可能引起很多问题：（1）在一些地区由于平均地温春、夏、冬普遍升高，在冬季一些越冬害虫的繁殖能力成倍增加，虫害明显增加。如南方的烟草根结线虫，本来在冬季越冬基数很小，活动也受到一定的限制，在地温增加的情况下，可以大量繁殖，（2）近地表地温的上升，也会进一步加速扩散土层的干燥过程，在地下水被疏干的地层中，土的含水量急剧下降。在干旱季节蒸发能力增强，这对北方干旱平原区来说本来就干旱的土层更加不利，使土层中的一些作物生长所需的微生物失去活力，同时降低了土壤和土层中的有机肥料的含量，影响农作物的生长。

4. 建议和防治措施

合理开发利用和保护地热水资源，保障地热水资源的可持续利用，可以采取相应的措施：

（1）成立领导和管理地热水资源的统一组织机构，加强管理，建立健全合理的开采制度，对开采地下热水企业必须要拟定出地下热水资源定时、定量开采和限制开发深度，免于枯竭和污染的措施，否则禁止设计、施工和投产。在集中开采区加强对地热水开采动态的监测及对地热水情况的预报工作。

（2）扩展新的开采层：在水文地质和经济技术条件许可的情况下，可在水源地范围内增加新的开采层或新建水源地，减少原有取水工程的开采量，以控制地热水水位下降。

（3）对好的地热水和坏水相间的含水层要采取分层开采，成井时要做好严格有止水工作。

（4）合理控制地热水的开采量和水位降深，避免夺取水质不良的地表水或相邻地下水。对开采区和降落漏斗范围内工业废水和生活污水的排放渠应采取防渗措施。

（5）在濒临咸水区的地热水区打井时，应注意选择合理的井距、开采量和水位降深，防止咸水倒灌。

（6）根据地热水水质采用不同的耐蚀材料。

（7）本着综合利用，兴利除害的原则，加强对工业"三废"的治理是防止地热水污染的根本办法。

（8）城市建设必须充分考虑地热水区水文地质条件，全面规划，合理布局。新建或扩建供水热水源地应该尽可能选在地热水上游的补给区，对于易引起污染的工厂、企业应尽可能布置在远离地热水源的下游区。

（9）建立地下水监测站网，进行地热水动态（尤其是水质动态）长期观测，开展对地下热水污染的调查研究，以便及时发现问题和采取措施。

（10）加强对地热水资源的保护和管理。

（11）对于热污染，尽量采用梯级多次利用热资源，提高热水的利用率，降低排放热水的温度，也可以通过回灌的办法，但需对尾水进行处理，使之符合回灌水的水质要求，不造成二次污染。

（12）综合开发利用，提高地热水资源利用技术和利用水平，合理规划井点，优化开采模式。

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[5]樊秀峰、吴振祥、简文彬等：福州市温泉区地面沉降分析，地震灾害与环境保护.2004.15（2）.89～92.

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[7]中建梅、陈宋宇、张吉彬等：地热开发利用过程中的环境效应及环境保护.地球学报.1998.19（4）.402～409.

[8]房佩赞、卫中鼎、廖富生等：专门水文地质学.北京地质出版社.

第6篇：地热地质学范文

中国热带农业科学院、热区各省区农业科学院、农业大学共同开创了热带农业科技对外合作与交流的良好局面，目前已经与世界上60多个国家和地区的科研机构建立了联系。此外，近年中国加大了对世界贫困地区的支持与援助，为配合国家外交发展策略，中国热带农业科研机构对非洲国家、南太平洋岛国和拉丁美洲国家进行了大量的农业技术援助，先后派出了多名农业专家参与项目建设，扩大了中国在热带发展中国家的国际影响力。但问题仍然很突出，如合作模式单一、合作层次低，合作领域不宽、深度不够，科技合作经费投入不足以及种质资源和知识产权的流失也十分严重，这就需要深入研究并解决这些问题，以期从总体上推进中国热带农业科技国际合作的发展。

1.中国热带农业科技对外合作现状

从中国近几年热带农业科技合作与交流情况来看，科技合作与交流已经取得了很大的进展，在农业科技交流、种质资源交流和人才交流二个方面尤为突出，并从单纯的技术或种质资源的引进逐步转向“项目一人才一基地”相结合的方向，建立了一些国际联合实验室和示范研究推广基地，中国热带农业科学院、广东省农业科学院和广西农业科学院获得科技部“国际科技合作示范基地”。

1.1 热带农业科技交流项目众多

中国热带农业科学院建院以来，引进近100项国外先进技术，解决了中国天然橡胶等战略物资的安全供给问题，并为发展中国农业提供有效的科技支撑；国际植物园保护联盟(BGCI)在中国科学院华南植物园设立“中国项目办公室”，2008年2月正式启动并丌展实质性工作，先后组织丌展了6个中国珍稀濒危植物保护项目；广东省农业科学院与国际水稻所(IRRI)、国际热带农业中心(CIAT)等23个国外科研机构和大学丌展实质性合作，有34个科技合作项目广西农业科学院已完成21项国际科技合作项目；海南省与东盟国家，特别是与泰国在水产技术、农产品加工、农作物良种交换、热带生物资源保护与利用的研究和丌发等方面进行科技合作，共丌展了33个科技合作项目；福建省农业科学院农螨科研小组与原英国国际昆虫研究所合作研究草莓、蔬菜的害螨综合防治措施，被国家科技部列入《2001—2005年国家科技成果重点推广项目》、福建省重大推广项目。

引进国外智力在国内建立科技合作基地的同时，各农业科研机构还纷纷走出国门，把自己的国际合作基地延伸到国外。中国热带农业科学院承建了中国-刚果(布)农业技术示范中心，广东省农业科学院在菲律宾建立了农业科技示范基地；广西农业科学院与越南河内农业大学合作建成“中越现代农业技术示范研究推广基地”云南省农业科学院在越南河内建立中越农业科技示范园。

1.2 热带种质资源引进成果显著

中国热带农业科学院共引进约1.4万份优良热带作物种质资源，建立了中国天然橡胶、木薯、热带牧草、棕榈、热带果树等种质圃中国科学院华南植物园与德国达姆施塔特植物园和德国棕榈植物园建立起种质资源交换关系广东省农业科学院专家远赴南美，引进优良品种与南粤香蕉杂交，实现了新品种频出的目标，并与墨西哥丌展红树林种质合作，遴选优良品种引种回国广西农业科学院成功引进了一批水稻、玉米、甘蔗、木薯、木豆、葡萄、香蕉、花卉等农作物种质资源和品种福建农业大学(2000年福建农业大学和福建林学院合并为福建农林大学)与美国、波多黎各丌展合作研究，在野生甘蔗血缘原代利用的合作研究方面取得成果，并引进甘蔗品种240个。

1.3 热带农业人才交流较多

中国热带农业科学院与20多个国外科教机构签署合作协议或谅解备录，中国科学院华南植物园与秘鲁国立农业大学、美国夏威夷大学、美国爱荷华州立大学、哥伦比亚热带农业研究中心签署合作谅解备忘录，广东省农业科学院与菲律宾国际水稻研究所、国际生物多样性中心丌展了一系列的国际科技合作，广西农业科学院与35所国际科研机构及大学建立友好合作关系福建省农业科学院成立“国际合作培训中心”，并与福建农业职业技术学院合作，相继与德国东亚研究院和新西兰国际学院签订国际培训合作协议。这为双方学者交换、物种交换、合作研究等创造了条件。

中国热带农业科学院累计赴国外进行学术交流和考察560多人次；贵州省参与了中国一尼II利亚南南合作项目，共选拔出27名农业水利技术人员，于2004年5月至10月分二批赴尼，实施中-尼南南合作项目任务[5]，中非合作论坛后，2008年又有两名科技人员入选中国援非高级农业专家，赴非洲几内亚共和国执行为期一年的农业援外任务[6]。

2.中国热带农业科技国际合作存在的问题

虽然中国在热带农业科技对外合作与交流上存在着一定的优势，但也存在着一些问题，如合作模式单一、合作层次低，仍然是以国际学术交流和考察为主，合作领域不宽、深度不够，缺乏国际合作与交流人才的问题也II益突出，科技合作经费投入不足也使得中国在国际合作与交流方面没有主动权、不能丌展大型项目而且山于对知识产权保护意识不够，在国际合作中，中国种质资源和知识产权的流失也十分严重。

2.1 合作模式单一、层次低，仍以国际学术交流和考察为主

目前在热带农业科技上的国际合作主要还是迎来送往式的简单、低水平的学术交流。根据2005—2008年的数据，各研究所出国培训及项目合作平均人数、到中国丌展交流及合作平均人数均呈增长趋势，但2008年出国培训项目合作每个研究所平均仅2.30人次，出国培训及项目合作人数还是偏少。然而到中国丌展交流及合作平均人数却呈快速增长趋势，一方面是山于中国对发展中国家的援助增强，另一方面也说明国外科研单位更重视国际科技合作与交流，中国派出热带农业科技交流与合作人员的增长速度没有其它国家快。

在大型联合攻关科研项目上合作不多，合作资金投入也少，即使是国家队中国热带农业科学院的国际合作项目也没有超过100万元人民币，仅是在产业化项目的合作上有超过300万元人民币的。另外，在与德国合作的环境保护项目“中国西南山区农业景观保护与生态系统资源利用的策略和技术”上外方资金投入达220万欧元，是与热带农业有关的最大的国际合作项目。而在热区还没有国家战略部署上的国际合作项目，缺少国家农业科技管理部门的统筹安排，目前还只是各科研单位与国际组织及农业科教机构之间开展合作，无法在宏观上统筹安排热带农业国际合作事宜，也就不能以中国热带农业发展的需求为基础、联合国际热带农业力量开展大型国际合作项目。

2.2合作领域不宽、合作深度不够

目前除了在天然橡胶、热带牧草、热带蔬菜、能源作物(木薯、椰子)、腰果等热带作物某些研究领域有一定项目合作外[7]，其它经济作物、热带水果、热带香辛饮料等热带作物研究领域项目合作较少，国内各热带农业科研单位还主要局限于种质资源的引进和学术交流上。在热带农业科技交流的国别上，主要是向发展中国家输出技术和技术培训，与发达国家和国际性科研机构开展合作研究较少，尤其是参与世界热带农业先进、前沿课题研究还较少，目前合作层次有待提高、合作深度有待深入。

2.3 缺乏国际合作与交流人才

热区与非热区的省级农业科研单位专业技术人员对比，非热区专业技术人员为32634人，热区(六省：福建、广东、广西、云南、贵州、海南。因四川仅有1市、湖南仅有2县为热区，故未计其农业科研单位专业技术人员）专业技术人员为8625人；在人才结构上同样有着非常大的差距：非热区正高、副高职称的专业技术人员比例分别为7.73%、22.87%，而热区(六省）的仅为4.82%、17.63%，相差幅度较大，而中级专业技术人员则持平，中级以下的专业技术人员比例则是热区的高于非热区省份，说明热区农业科研单位专业技术人员高级职称的相对较少，高级人才缺乏；在学历结构上，同样是热区专业技术人员中高学历的少，低学历的多[8]。

虽然通过多年对外合作与交流培养了一批国际合作与交流人才，但从未来合作趋势与需求来看，山于中国热带农业科研机构从整体上、结构上缺乏高级人才，不能有效地与国外开展高层次的合作，这是中国热带农业国际合作与交流的瓶颈。

2.4 科技合作经费投入不足

中国热带农业科技国际合作的主要经费来源是农业部、科技部、国家外国专家局和商务部。山于中国国内热带农业产业对大农业而言产值和相对较小，国家对热带农业国际科技合作投入的经费相对很少，其它支持的国际科技合作项目也主要是短期考察和引种项目，而且支持的力度也不够，严重影响了中国深入开展对外合作研究及人才的培养，无形中也严重制约了中国热带农业科技的发展。

2.5种质资源和知识产权流失严重

中国种质资源的非法输出问题很严重，根据美国官方公布的一组数据显示，至2002年6月30II，从中国引进植物资源932个、种20140份，其中大豆4452份，包括野生大豆168份，而与此形成鲜明对比的是，中国官方记录同意提供的仅仅只有2177份，并且野生大豆并没有被列入对外提供的品种资源目录中。主要是通过科研人员出访考察、接待来访和合作项目等途径，种质资源大量流失到国外。

中国在热带农业科技国际合作中，山于科研人员缺乏知识产权意识、单位缺乏对知识产权的管理，在对外合作协议中一般仅规定原则性的知识产权条款，甚至是中方完全放弃知识产权，成为国外机构的打工者，知识产权的流失非常严重。

3.中国热带农业科技对外合作发展策略

中国在热带农业科技对外合作上，应针对发达国家、热带发展中国家以及国际组织的各自技术和资源优势，采取不同的合作策略，充分利用其热带农业科技资源。而国内科研机构则要积极参与国际热带农业科技合作，并应争取主导地位。

3.1 巩固与国际和区域研究组织合作，建立战略伙伴关系

根据中国热带农业科技发展战略和区域特色，积极参与国际橡胶研究与发展委员会(IRRDB)、天然橡胶生产国协会(ANRPC)、东亚与东南亚热带生物资源研究与开发网络、亚太椰子共同体、胡椒共同体等研究网络的交流活动，并争取组织领导地位，加强与国际热带农业中心（CIAT)、国际热带农业研究所（iiTA)国际生物多样性中心(Bioversity)、国际半干旱热带作物研究所（ICRISAT)等一流国际和区域组织的战略合作伙伴关系。

国际组织如国际橡胶研究与发展委员会(IRRDB)、天然橡胶生产国协会(ANRPC)等都有一些理事席位，除指定山政府部门派人参加外，其他理事席位应明确指定山中国知名专家出任，确实加强与国际组织的联系，在国际热带农业领域要有中国专家的声音。

3.2加强与发达国家的科技合作关系，拓展合作领域

充分利用全球科技资源，加强本国的研究开发工作，以更低的成本、更高的效率获得更强的竞争力，成为新时期国际科技合作的鲜明特点[11]。在热带农业基础研究、前沿技术及高技术等领域，发达国家一直处于领先之列。因此，必须稳固与发达国家的热带农业科技合作，重点是加强与美国、澳大利亚、法国、英国等发达国家的双边合作。

如与法国国际农业研究与发展中心、澳大利亚迪肯大学、美国佛罗里达大学热带农业教育研究中心、美国夏威夷大学、德国热带和亚热带农业研究所、英国热带农业协会等丌展合作研究和人才培养，共建国际联合实验室，使中国热带农业基础研究和应用研究与世界接轨，争取占领世界热带农业科研的制高点。

3.3引进发展中国家种质资源，联合打破发达国家技术垄断

目前中国种质库中贮存的种质资源82%来自中国本国™，而美国是70%来自别国，中国保存种质的地理远缘和遗传差异存在明显缺陷[13]，引进国外优异种质资源仍是中国农业科研面临的重大任务。而热带地区是生物多样性最丰富的地区，加快收集引进种质资源，不仅是发展热带农业的需要，也是为全国大农业发展储备技术和育种材料的需要，并从资源上抢占国际农业科技的制高点，对中国未来农业发展以及在世界农业科技上的地位具有重要意义。近期应加强热带特色作物野生种、野生近缘种、地方品种、新品种等的引进，如木薯、橡胶、甘蔗等经济作物，香蕉、芒果、菠萝、杨桃等热带果树，柱花草、王草等热带牧草，咖啡、胡椒、可可、香草兰等热带香辛饮料作物，椰子、油棕等木本油料等。

热区发展中国家也在一些领域拥有优势，大力加强与发展中国家在科技与高技术产业方面的合作，如与马来西亚油棕研究所在棕榈方面、与哥伦比亚在木薯方面丌展科技合作等，有利于共同提高各自科研水平，联合打破发达国家在高技术上的垄断地位。

3.4支持热区发展中国家发展热作产业，发挥科技外交作用

伴随着国际政治格局变化和经济竞争加剧，科技外事工作在总体外交中的重要作用II益凸显，既是外交工作的重点内容，又是拓展外交空间的重要手段[1°]。目前，非洲地区还有4个国家没有和中国建交，北美大洋洲地区还有6个国家和地区没有中国建交，拉丁美洲地区还有10个国家和地区没有和中国建交[14]。而这些国家大都以农业经济为主，农业科技合作是发展与这些国家外交关系的重要手段，如中国2004年与多米尼克建交后，外交部则委托新疆新天集团公司，联合中国热带农业科学院等科研单位的农业专家设立了“现代化农业示范基地”15]。

而且发展中国家已经成为国际政治舞台上一支重要力量，发达国家在想尽办法争夺，中国台湾也提出了柔性“科技外交”策略，十I分重视农业科技外交，并针对东盟制定了“农业生物科技”策略[16]。对此，中国应积极丌展农业科技外交，支持热带发展中国家发展农业经济。对于周边的东南亚国家，要充分利用大湄公河次区域农业科技交流协作组的交流协调平台，争取主导地位，实现信息共享，并争取在东盟国家建立联合研发机构或试验站，加强对这些国家的农业科技支持和交流，促进中国与发展中国家的良好友谊，有效拓宽中国科技外交的战略空间，阻止中国台湾的“西进”和“南向”外交战略，为中国丌展对东南亚国家的外交打好基础。对于非洲，可利用中国援助非洲建设农业技术示范中心建设的契机，辐射影响整个非洲国家。对于拉丁美洲，可以与热带农业研究与高等教育中心(CATIE)丌展合作，为其培训科研人员。太平洋区域可以与太平洋区域作物改良网(PARCIP)合作。

3.5参与和组织实施国际科技合作项目和重大国际合作计划

一是积极参与国际资助的山国际机构主持的热带农业科技重大项目，在资源挖掘及利用方面进行合作，有力地提升中国在热带农业科技方面的整体科研实力。

二是山中国出资或筹资并牵头组织国际或区域性的热带农业重大科学工程、重大国际科技合作计划，与国际上有影响的热带农业科研院所、高等院校等研发机构建立联合实验室、研发中心、研究基地，充分利用国际热带农业科技方面的智力，建设高水平的热带农业国际合作研发大平台，引领国际热带农业科技发展，有力地提升中国热带农业科技的创新能力。

3.6加强种质资源交流管理与知识产权保护

要加强对种质资源流出入的管理，尤其是优异种质资源的流出。国家应加强种质资源国际交流的管理，严格执行《农作物种质资源管理办法》关于“农作物种质资源国际交流”的规定，严查未经批准而向境外单位提供种质资源的行为，对于借国际合作、种质交流的名义不履行任何审批手续即将种质资源提供给境外机构的，要严格依照《种子法》第3条的规定进行处罚，并对相关责任人进行处理。同时，国家应组织热带农业种质资源专家制订限制流出种质资源目录，为科研机构进行国际交流以及农业行政管理部门执法提供依据。

应加强热带农业技术国际知识产权保护的策略研究。国家应组织农业知识产权与农业专家密切合作，制订中国的热带农业知识产权战略，并针对中国在热带农业科技发展方面的优势，针对各种作物、各个学科确定详细的国际合作知识产权保护指南，为热带农业科研专家提供指导。在国际项目中，一定要有知识产权保护与分享条款，根据中方所做出的贡献，做出对中方有利的知识产权安排。

4.结论

第7篇：地热地质学范文

关键词：干热岩；干热岩工作原理；干热岩分布

能源是人类生存和发展的重要物质基础，能源问题关系到一个国家的发展，关系到整个社会的工业技术发展，能源也是影响世界政局稳定的一个重要因素。但是随着世界经济的快速发展，不可再生能源的快速消耗，伴随而来的环境问题使我们意识到寻找一种安全、可靠、环保、可再生能源的重要性。因此，开发和利用新能源已迫在眉睫。

1、干热岩的介绍

干热岩地热资源，是指温度在200℃以上的岩体中蕴藏的地热资源，它可以通过开采，提取过热水蒸气，直接用于发电等．美国洛斯阿拉莫斯国家实验室的科学家们在1970年提出了用于商业用途的高温岩体地热资源，并起了一个专业的名称“hot　dry　rock”，中文直译为干热岩，其明确的科学和工程意义为：岩石是干的、无水的、致密的、不渗透的；另一层含义为岩石是热的，具有较高温度的．1984年，干热岩地热开发在美国成功后，“hot　dry　rocks”及其缩写　HDR　广泛出现在科技文献中。

2、干热岩的工作原理及相关概念介绍

干热岩的工作原理，简而言之就是钻一口深井可以达到地下结晶质岩层（大约为3000～5000m深），此处的岩石温度一般可以达到150～350℃；下一步是在深部热岩层中，通过在井下热岩层中进行射孔、爆炸、水力压裂、酸化等人工形成一个可以进行热交换的成所，即在干热岩体中形成具有高渗透性的裂缝体系，我们把它称作“换热构造”或称“人工热储；另一部分是在打入一深井进入到之前形成的人工热储部位，通过水循环从此井中采出热水，从而再加利用；在地面上部可以对于产出的热水采用二元发电装置进行发干热岩这种深层干热岩存在于整个地壳内部，不受地质条件及周围环境的约束。这种具有广泛分布性的特点，可以说它是无处不在的资源。任何一个地方，只要钻孔深度足够深，那么干热岩就可以得到开发利用。高温岩体开发的两个关键技术问题是深部人工储留层的建造技术和高温岩体中的钻井技术．人工储留层建造是高温岩体地热开发最关键的步骤，它直接关系到高温岩体地热开发的成本和经济性．水压致裂法、爆炸法和热应力法是建造人工储留层的主要方法。

3、干热岩的研究现状与发展

在中国广泛开发利用地热资源主要始于60年代末70年代初；自改革开放以来，开发利用地热资源在深度和广度上都相应有了较大的发展，2004年，万志军老师在?高温岩体地热开发的技术经济评价?一文中，应用MIT经济模式进行的高温岩体地热发电开发成本预测，认为目前的高温岩体地热发电已具有商业竞争力，采用先进的线性钻井技术后，将使所有等级的地热梯度的高温岩体地热发电电价具有商业竞争力，届时高温岩体地热能将成为全球主导的能源之一。并且对热海深田10m深，水平展布50km范围温度进行了模拟，模拟的地热分布梯度线与实测的地热分布梯度线形状与特点相似，对热田高温岩体可提取的地热能总量为1.63×10??J。2008年，赵阳升教授建立了盐矿开采-渗流-传热-传质耦合理论，建立了高温岩体地热开采的变形-渗流-传热的耦合理论。2010年，河北省开采热水量为5.510063×108立方米，可利用热能量为1.0947881×1017J，折合标准煤3.7415×106吨，并且该地热资源主要用于采暖，工业烘干，温泉洗浴，医疗保健。2011年，国外学者对地下坚硬的岩石外壳中储存的大量热能进行了开采，在地表钻一些井通向干热岩层，然后将它们与岩石裂隙层连接起来，增强裂隙间的透水性，从而建立了热交换系统。这种热交换可以将大量热水活蒸汽运送到地表来发电，由于低排放量以及整个系统占地面积小，有着巨大的利用价值和发展潜力的新型能源。由此可见，地热资源的研究正全速前进。

4、干热岩地热资源在我国的分布

我国地处欧亚板块东南部，被印度板块、太平洋板块和菲律宾板块所包围，并且由于太平洋板块一直向西汇聚，印度洋板块不间断地向北俯冲。因此，我国地质构造变形强烈，地震带成片分布，底层物质活动强烈，形成了我国类型丰富的地热能源。我国地热能源分布规律较为明显，受构造格局的控制，西部由于印度板块的冲击，造成高原地壳增厚及隆起，强烈的地质构造形成了藏南-川西-滇西高温地热资源。东部由于太平洋板块的冲击形成了沉积型盆地，中低温地热能源。东北部长白山五大连池和东部沿海的高温地热能源主要与第四纪火山活动有关。我国已发现的地热区有3200多处，其中可以用来发电的高温地质区有255处。

5、干热岩在我国的应用

干热岩地热资源广泛应用在发电、供暖、工业利用、医疗、洗浴、水产养殖、农业温室、矿泉水生产、农业灌溉等产业中。目前针对中国以中、低温地热资源为主要热能形式的特点，地热资源的开发主要以城镇居民住宅供暖和开发地热温泉度假村的形式进行热能利用，有少数地区已经相应地形成了开发利用地热资源的相应产业并且取得了显著的社会经济效益。昆明市某单位利用已开发的热水井开办了一个集温泉浴、桑拿浴、垂钩、餐饮、住宿、娱乐为一体的“绿世界温泉度假中心”，此中心不仅安置了100多市民的就业问题，而且每年还可以为国家创利税收近千万元。

6、结语

在世界各国的共同努力下，干热岩技术的研究程度已经逐步的得到了提高，主要从最初的通过深部结晶岩石中吸收传到热量来用于发电的假想变为了现实，与此同时，不仅此种技术在发展，将来还可能会有更多种有关干热岩地热能相关技术可以得到实现，不仅如此干热岩地热能会在将来成为各个地区供热的又一种方式；当然，目前干热岩应用于不同地质条件下的有效性的技术尤其试验还很缺乏，而特别的发展中国家对干热岩的研究还很少。

2012年进行的全国范围的地质勘察更加有助于对于干热岩地热能源的开发应用；而国际上有关干热岩技术正在向第二代过渡，同时作为世界上最大的发展中国家，应该与国外发达国家积极合作，利用其先进技术，做好基础技术研发工作，让干热岩地热能源技术在中国更加成熟，干热岩地热能进供暖的思想与技术得到进一步的推广与应用。

参考文献

[1]　.对中国能源问题的思考[J].上海交通大学学报.2008，42（3）：345-359.

[2]马立新，田　舍.我国地热能源开发利用现状与发展[J].中国国土资源经济，2006（9）：19-21.

第8篇：地热地质学范文

[关键词] 星球旋涡体  物质层次包压  宇宙膨胀

           hierarchy of the planet’s material

[author] wei qingsong, guangxi normal university, school of politics and administration

[abstract] the existence of the planet’s hot and cold by two brief confrontation the role of material forces, based on the performance of a material into the package-level pressure in the form of spin.

[key words] planet vortex body  the material level of packet compression  expansion of the universe

    星球的自转，星球之间的环绕运动，星球的存在，都不是由引力引起，而是由两种简单的冷热物质力量的对抗作用而产生的。

一、包压论思想的思维过程

1、对地球引力的置疑

1）定理一：在一定轨道上环绕圆心运动的宏观物体同时受到与其离心力相等、且力向相反的力量的持续推动作用，环绕圆心的运动才能继续进行。

这个力量要么是圆心对物体的引力，要么是从外向内对物体的推力。

2）定理二：物体连续均速的自旋运动，必须有一个持续推动力的作用才成完成。

这个持续推动力不可能是物体本身的引力，只能是由外向内的外推力。

由此可联想，地球环绕太阳公转，要么是太阳对地球有引力，并由引力来推动而完成；要么是太阳与地球之间根本没有引力，是由外在压力推动了地球绕太阳公转。而太阳和地球的自转运动不可能由引力推动，只能由它们各自以外的压力来持续推动。这个神秘的压力在哪里呢？

2、外在压力存在的可能性

1）定律一：有序的物质运动形态的侧面和正面对作用于其上的物体或物质形态都有推压的作用。

例一：把标枪投入水的激流上，标枪就被弹走，说明流动水面对标枪有向外的推压力；例二：高速流动的空气能把飞机抬于其上，让它飞行，说明飞机下的高速气流的侧面对飞机有抬升力（推压力）。

2）定律一推理：分子小且分子间隔大的物质流动形态的侧面和正面对相对分子大且分子间隔小的物质或物质形态都能够进行推压作用。

如：流动的液态水对其流过的固体物质表面有推压的作用；流动的空气对其经过的液态水面有推压作用，如急速流动的空气能把海面掀出几十米高的海浪。由此可推知，粒子间隔更大、粒子体积更小的某离子物质流动形态对相对粒子间隔较小、粒子体积更大的气体物质形态也具有进行推压的能力。

在地球上空，客观存在着不同的流动物质形态层的层层包压，即流动液态海水包裹推压着固体陆地、流动的大气包裹推压着海水和陆地，并且可以推断，大气上面还有某离子物质流动形态包裹推压着大气层，这个某离子物质流动形态上面还有几个其他更小更活跃的粒子物质流动形态包裹着，进行层层推压，这样，形成了层层包裹推压地球的形式。

如果地球的自转是由其上的层层分子或离子物质流动形态的推动来完成的话，即由其上的层层离子物质流动形态的旋进推动力产生，这种推动力不可能是地球的引力造成，因为地球的长期稳定的自转不可能由引力产生，而只能由能使离子物质形态产生旋进流动的外在压力造成，这个外在压力是如何产生的？

3、外在压力的生成

冷热物质对抗现象：现象1）烧红的热铁球被放入冷水桶中，铁球立刻自转滚入水里并放出水气，产生这种现象的原因是，高热铁球向外散热并与冷水发生反应生成水气，热与水气向外膨胀，对其周围的冷水态造成推压，周围的冷水对其进行反推压（包压）并与之发生冷热反应，推压与反推压（包压）的持续激烈对抗 ，造成了热铁球的急速转动。

现象2）在风平浪静的晴和天气里，如果发生森林大火，大火周围立刻狂风大作，现象原因同上，都是冷热力量的对抗作用产生的。

两个现象说明了周围冷气态对其中心热物体的包裹压力是在两种冷热物质力量的对抗中产生的。

由以上定律和现象可以推出以下两个自然现象的生成原因：

自然现象1）地球沙漠风暴的成因

在大沙漠里，由于大面积的沙子受到太阳的爆晒，沙面温度升高，大面积的高温相煎和叠加，使沙子和沙漠近空的空气温度迅速增高，形成大面积的高温气团，热气团向上空和四周急剧膨胀，遭遇上空和沙漠边缘相对冷得多的空气状态，急剧膨胀着的的高热气团向外周围推压相对较冷的空气状态，冷空气状态也对其进行反推压（包压），当冷热气体形态的包压与反包压力量持续对抗达到一定的程度，就形成了强烈的力量交让对抗，从而产生外周围冷气流包裹高热空气团的旋涡运动，运动着的旋进气流推动着涡心热气团，促使其转动并向前高速移动，就形成了旋进气流卷着热沙飞旋前进的飞沙走石的风沙运动，这就是沙漠风暴。

由于热沙子较重，在运动中容易下落，又因沙漠上热空气比较干燥，热量容易被散发，热气团保持热量的时间较短，当旋涡体的里外冷热空气温度在对抗传递中变得差不多时，旋涡运动就消失，风暴就停止了。因此，沙漠风暴一般持续的时间不长，但由于大沙漠中产生高热大气团比较容易，所以沙漠风暴频繁发生。

2)地球热带海洋飓风的成因

热带海洋飓风与沙漠风暴生成的原理是一样的，都是外周相对较冷的气态对相对高热的气团进行包裹推压而形成的旋涡气流运动。由于海洋上的高热空气大多都是湿热的水气，相对于沙漠干燥的热空气，热量不易散发，热带海洋飓风中心的热气团保持热量的时间较长，因此，海洋飓风持续的时间较长。但因海洋海水的流动性强，受洋流、云层遮蔽阳光、海洋风浪等多种因素的影响较多，在洋面上生成大面积较稳定的高热气团的条件不常具备，因此，海洋飓风不常发生。

由此可联想，假若热带海洋飓风的中心不是高热水气团，而是小恒星，那这个海洋飓风将在地面上奔驰不息。温度相对高的星球处于由寒冷宇宙原始气体物质组成的宇宙之中，正如炽热铁球没于冷水中一样，客观上形成了冷热物质力量的持续对抗，这种力量对抗产生了由不同物质形态层层包压流动旋进的星球旋涡体，这就是造成星球自转的外压力。

4、封闭气流旋涡体的生成条件

封闭气流旋涡体的生成条件：一是要有外部旋进气流；二是要有旋进气流的出口。第一个条件，以上几点已经说明。第二个条件，由太极拳的粘化法可以得到启示(以地球为例来说明)：

太极高手与对手对打时，使用粘化法，身体迎着对方打来的拳头，把对方的重拳粘住，并同时化掉对方拳头的力量，这个粘化法就是对方拳头接触身体的瞬间通过移步并旋转身体或原地旋转身体，达到以力化力。地球也是这样做的，对四周旋进的气流，通过移动和旋转（公转和自转）使气流沿着圆周球面分散开，旋进气流均匀地不停地压进，地球均速地不停地挪转，大气压（旋进气流的推压力）就把物质空气和物体稳稳地推进粘压在地面上。分散出去的气体是散开的，没有了原气流的力量，当然，大量的旋出气体物质充塞于地球表面的上空，在一定的程度上增加了近地球表面的空气密度和空气压强，阻碍了气流的进一步旋进，减缓了旋进气流的速度，但是，分散开的气体升到一定高度后，在外面旋进气流的推动下也加入到了旋进气流的行列中，旋进到地球表面，循环进行。地球经过长期的演化，使得自转速度、公转速度、旋进气流速度、气流量、散开的气流的影响等以及各种力之间的相互作用，都慢慢的调整演变而达到完美的平衡和稳定，形成稳定的气流旋涡体，把物体稳稳地压在地表上，使地表上的人们不易察觉到。

由此可知，地球气流旋涡体的气流出口就在不断移动和旋转的地球圆周表面上。具备了外部旋进的气流和旋进气流的出口，一个封闭的稳定的地球气流旋涡体就形成了。如果地球旋涡体真的存在，封闭气流旋涡体就能存在，星球外在压力也就能存在

二、星球物质层次包压模式

产生星球永恒运动的根源就是相对炽热的星球体处于寒冷的宇宙气态之中，星球体向外散发的热能与相对寒冷的包裹星球体的冷气态之间巨大的温度差而产生力量对抗，造成宇宙冷气态对包裹星球的热气团的包裹推压，形成星球旋涡体，并推动星球体运动变化。本文以太阳系为例来说明。

1、 太阳

1） 太阳旋涡体的形成

宇宙里充满着异常寒冷的宇宙原始气体，是物质的最小组成单位，它无处不在，其性质极其活跃，微粒之间间隔很大，因为是最小的物质微粒，所以它不吸热，不吸光，冰冷异常，由它构成了非常寒冷的宇宙原始气态。太阳是一个温度极高的火球，处在无限广大和寒冷的宇宙气态之中，就像炽热的铁球掉进冰冷的海水里，必然与寒冷的宇宙气体发生反应，太阳反应生成的过程中，不仅不断的向外放出强烈的光、热、电磁波、热辐射、各种射线、以及人们还不知道的什么物质，其表面也与其周围的气体发生化学燃烧反应，生成热气体、离子物质、热固体小尘埃等热物质，这些热物质以太阳为中心向周围空间膨胀，它们的膨胀对周围的寒冷的气态造成了推压，冷气态也对之进行反包围推压，在持续的膨胀热物质与冷气态的对抗中，形成了外面冷气旋进流对太阳膨胀热物质的旋进包压，并推动其进一步旋转，形成旋转的不断膨胀的热气团。在冷气包压力和太阳热气团的膨胀力对抗中，冷气的包压力迫使太阳燃烧反应生成的热物质向太阳表面压缩，使太阳表面附近的热气物质密度变高，压强增大，从而阻止并减少太阳与外周围的旋进冷气体的化学燃烧反应，当太阳本身的热能和化学燃烧反应能放出的最大限度的热物质造成的膨胀力与其外周围的旋进气流包压力基本持衡时，太阳的化学燃烧反应就保持在这个程度上，太阳放出的热物质就相对稳定了，它的膨胀扩张也停止了。各种力之间的交叉、叠加和对抗基本平衡，包围太阳的旋进冷气流与太阳本身的自转也在一定的速度上达到均衡和稳定，外面的冷气旋进流、中间旋转的各种物质组成的热气团、核心的太阳三者在对抗斗争运动中逐渐形成一个有机的整体，一个稳定的太阳旋涡体也就形成了。

旋涡体中旋进气流产生的强大包压力是推动太阳自转的动力，也就是说，以太阳为中心的各种热物质向外的膨胀力与太阳旋涡体中的旋进气流向内的推压力之间的对抗，是太阳自转的根本原因。旋涡体使构成太阳的高热物质紧紧聚合在一起，形成稳定的星球体而不发生分解，并使太阳与外周围旋进的气体物质继续发生化学燃烧反应，生成其他物质，完成物质与能量的交换。（旋涡体实际上就是正在扩散的热气团受到其外周围持续的包裹阻力而呈现出来的散热形状，星球是以旋涡体的形式存在的，一个星球就是一个旋涡体，因此，星球旋涡体是星球与外界进行能量交换的基本形式，是星球存在的基本形式，而星球旋涡体中内外冷热气体力量的对抗斗争是推动其自转的动力）。

2）太阳旋涡体的不同物质形态层

太阳在形成过程中，太阳边缘物质与旋进的宇宙气体物质发生燃烧反应，生成各种各样的物质，如固体物质尘埃、液态物质、分子气体、离子气体等，旋进的宇宙气体流把这些物质包裹在太阳周围并推动其作旋进运动，这些物质在运动中同性相聚，形成了包裹太阳的不同物质形态层。由太阳向外按物质大小、冷热、轻重等不同性质分布着不同的物质层次，一般情况是，大、重、热的物质层靠近太阳，小、轻、冷的物质层远离太阳。形成物质层的一个重要原因之一是，物质高速而有序的旋进流动就象大浪淘沙，使性质相同或相似的物质聚在一起，而把不同性质或性质不相容的物质分开，从而形成了不同的物质流动层次，如高热物质层、液态物质层、重分子气体层、轻分子气体层、重离子气体层、轻离子气体层等不同的物质形态层。根据上一章的“定律一推理”，这些物质流动层从外到内由外层依次包裹推压内层，层层包裹把太阳围在核心并推动其旋转，使太阳发生自转，并在一定的程度上阻止了太阳与外界宇宙物质的进一步反应，使之成为长期稳定的旋涡体。不同物质形态流动层与最外面的宇宙气体流动层共同构成了一个完整的太阳旋涡体。 

 

如图：（1）中心黑球是太阳，太阳边缘到a点是燃烧带，是太阳与旋进的物质进行燃烧反应的地方，旋进物质气流未能直接到达太阳表面；燃烧带是太阳与外宇宙进行物质能量交换的主要地方。

（2）从a点到b点是太阳旋涡体的物质气体旋进流区域，分布着太阳与旋进物质进行燃烧反应所生成的各种物质形态和宇宙气体物质。第一层是燃烧层，是太阳与外界物质发生燃烧反应生成新物质的地方；第二层是高热物质层，太阳燃烧反应后生成的高热新物质；第三层是分子气体层，是太阳燃烧反应生成的分子气体物质；第四层是离子气体层，是太阳燃烧反应生成的离子物质；第五层是宇宙原始气体层，分布着宇宙原始气体物质。（这是大概的分类，真正的物质层次不只这些）太阳的行星分布在第五层的宇宙原始气体层中。

在太阳旋涡体中，靠近太阳的地方，物质密度高，压强大，远离太阳的地方，物质密低，压强小。（这个图适合于与太阳一样的恒星）（为了陈述方便，原始气体层以外的所有物质层有时在文章中统称为热物质气团或热气团，因为它们的组成物质主要是星球与旋进气体物质燃烧反应释放出来的物质）。

2、地球

1）地球旋涡体

地球作为太阳的行星，在其形成之初，也同太阳一样，是一个火球，所以地球旋涡体的形成与太阳旋涡体的形成是一样的（参考上述）。在长期的演化中，地球表面由于热量的长期消耗而降低，由原来的火球变成了温热的球体，地球热能向地心退去，地球旋涡体的旋进冷气流产生的大气压直接压在地表上，从而把曾经满是尘埃弥漫的地表上空的物质直接压到地面上，轻者上浮，重者下沉，水和物质尘埃都被压到地面上，气体物质被压在地表周围的近空中，地表远空直到地球旋涡体边缘，大多是异常微小的，间隔很大的，非常活跃的原始气体。（地球表面温度虽然变低了，但与包裹其周围的主要由宇宙气体构成的冷气态的温度相比，温差仍然巨大，因此，产生冷气态旋进包裹热气团生成地球旋涡体的条件仍然存在，月球也一样）

2） 地球旋涡体的不同物质形态层

同太阳物质层的形成一样，地球上空的物质层是地球开始形成的过程中，地球与旋进到地表上的各种气体物质发生化学燃烧反应而生成的各种气体物质形态构成的，由地表向外按物质大小、冷热、轻重等不同性质分布着不同的物质层次，一般情况是，大、重、热的物质层靠近地面，小、轻、冷的物质层远离地面。形成物质层的原因与太阳旋涡体的物质层的成因相同，但构成不同，从地面向外，主要依次为液态水层、重分子气体层、轻分子气体层、离子层等。这些物质流动层从外到内由外层依次包裹推压内层，层层包裹把地球围在核心并推动其旋转，造成了地球的自转，并在一定程度上阻止了地球与外界宇宙物质的进一步反应，使地球旋涡体长期保持稳定。 

 

如图：（1）中心黑球是地球，由b点构成的圈是地球的表面，由a点构成的圈是地球的燃烧带，这是因为地球的高热能退向地心，造成燃烧带也向地心退去，这一带仍然是地球与外宇宙进行物质能量交换的主要地方。旋进物质气流未能直接接触燃烧带，而是直接压在地球表面上。

（2）从b点到c点是地球旋涡体的物质气体旋进流区域，分布着地球形成时，地球与旋进物质进行燃烧反应所生成的各种物质形态和宇宙原始气体物质。具体来说，如图，第一层是重分子气体层，由重分子气体物质组成；第二层是轻分子气体层，由轻分子气体物质组成；第三层是离子气体层，由离子物质构成；第四层是原始气体层，由宇宙原始气体物质组成。（这也只是大概分类）月球在第四层的原始气体层内。

地球旋涡体内，物质密度和大气压强从地面向外逐渐减小减弱。此图适合于与地球一样的行星，月球的形成和演化与地球的形成和演化基本相同。

3、太阳行星的公转

太阳的其他行星的形成同地球的形成一样，都在长期的演化中形成了由不同物质粒子状态流动层构成的旋进气流旋涡体，一个行星旋涡体就如一个气圆盘，太阳旋涡体也如同一个大气圆盘。行星围绕太阳公转，实际就是行星旋涡体处于大太阳旋涡体中，在太阳旋涡体的旋进气流层内环绕太阳这个涡心球进行公转，太阳的九大行星就像九个大气圆盘在太阳这个更大的气圆盘里环绕太阳这个中心球作公转运动。

行星都分布在太阳旋涡体的最外层，即宇宙原始气体层中，环绕太阳这个中心公转的。每个行星在其公转轨道的任何一点上都受到来自两个方向相反并力量相当的力的作用。一个力是来自太阳各种热物质气团向外膨胀产生的对行星旋涡体的推动力（可以表现为行星公转具有的离心力）；另一个力是太阳旋涡体内旋进气流对行星旋涡体由外向太阳中心的推压力。这两个方向相反的力共同作用于行星旋涡体，长期持续地推动行星沿着稳定的轨道环绕太阳作圆周运动，这个轨道就是行星环绕太阳的公转轨道。

每个行星的体积、质星等的大小、轻重不同，它们所受到的以太阳为中心由内向外的热物质气团的膨胀推动力和旋进气流的由外向内的推压力也不同，决定了它们环绕太阳公转的轨道也不同，公转的速度也不同。

三、包压论的一些应用

1、为什么行星的排序从太阳到外边缘基本上是由小到大、由重到轻进行排列？

在太阳旋涡体中，物质密度、温度、气压都以太阳为中心，向外旋涡体边缘逐步由大到小、由高到低、由强到弱进行分布，从而也形成了太阳从里到外的推动力由强变弱的递减状态。每个行星旋涡体就像一个气圆盘，太阳的九大行星环绕太阳公转，就像九个行星气圆盘浮在太阳旋涡体这个大气圆盘中环绕太阳这个中心浮转，就像投入湖水中的中间装有石头的气球，谁的质量大、体积小，谁受到的浮力就小，谁就没近湖底；谁的质量小、体积大，谁受到的浮力就大，谁就浮近湖面上。环绕太阳公转的行星也一样，谁的质量大、体积小、气盘小，受到来自太阳方向的推动力（浮力，由物质密度、温度、气压等膨胀推动力）就小，谁就被太阳旋涡体的旋进气流压进中心处，靠近太阳；谁的质量小、体积大、气盘大，受到来自太阳方向的推动力（浮力）就大，旋进气流很难把它压近中心处，谁就浮在外边缘，远离太阳。而与浮力关系最大的因素是行星与其气流旋涡体的比例，如果行星的气流旋涡体远远大于其中心球，其受到来自太阳方向的推动力就大，旋进太阳的阻力就大，就远离大阳，如果比其中心球不太大，其受的推动力就小，旋进太阳的阻力就小，就靠近太阳。因此，行星的排序是从太阳到外边缘基本上是由小到大、由重到轻进行排列，天王星、冥王星依次排在最外面，那是因为它们的气流涡体远远大于其中心球体，换句话说，就是其气球与核心的比例最大，所以，质量最轻而浮在最上面。

2、为什么近太阳的行星自转的速度相对较慢而远太阳的行星自转的速度相对较快？

行星自转的速度主要受到内外两个因素的影响，内在因素是行星旋涡体的旋进气流的速度，旋进气流的速度快，气旋推压力强，行星自转的速度也快，反之，就慢；外在因素是行星所处的环境因素，主要是来自太阳方向的推动力和太阳反方向的气旋推压力，如果行星旋涡体受到太阳方向的推动力和太阳反方向的气旋推压力强，行星自转受到的负影响就大，其自转速度就慢，反之，就快。

近太阳的行星，内因方面，在近太阳的地方，由于温度比较高，行星的中心球与外界的温差相对较小，推进行星旋涡体的旋进气流的力量相对较弱，行星自转的速度也较慢；外因方面，近太阳的地方，物质密度大、温度高、气压强，热膨胀推动力大，由外向旋进太阳中心的气旋推压力也大，两个力共同作用，进一步阻碍了行星的旋进气流速度，减缓了行星的自转速度。而远太阳的行星则相反，从而自转的速度相对较快。

因此，太阳行星的自转速度基本上是这样的情况，近太阳的行星自转的速度相对较慢，远太阳的行星自转的速度相对较快。

3、为什么太阳的自转速度比其行星的自转速度慢？

    星球自转是由星球旋涡体的旋进气流的推压力造成的，根本原因是，相对高热的星球处于相对高寒的宇宙冷气态之中，星球周围的热物质气团与外面冷气态巨大的温度差造成了冷热物质力量的对抗，形成了旋进冷气流对热气团的包裹推压，并推动其旋转，从面产生星球自转。星球旋涡体内外冷热对抗气流的温差越大，对抗力越大，旋进气流就越快，推动中心球旋转的力量就越大，从而星球自转的速度就越快。反之，星球自转的速度就慢。

太阳是一个温度比其行星高得多的火球，它与其周围的冷气态之间的温差比行星与其周围的冷气态之间的温度差要大得多。按理说，太阳应该比其行星自转的速度快。然而却相反，为什么呢？原因是太阳表面外有一个燃烧层，进行不规则的燃烧反应，放出的巨大的热力缓冲了旋进气流对太阳的推压力，大大减缓了太阳旋转的速度，使太阳自转的速度变慢。而行星则不同，由于其表面温度较低，表面上已没有了燃烧层，行星旋涡体的旋进气流直接推压在行星的固体表面上，使行星自转的速度与其周围的旋进气流的速度趋于一致，提高了其旋转的速度。因此，太阳行星的自转速度比太阳本身的自转速度快。

4、为什么太阳系在不断地膨胀？

    太阳系的膨胀，换句话说是，太阳的行星不断的远离太阳，而不是说太阳旋涡体的增大，太阳旋涡体生长稳定之后，行星远离太阳的同时，太阳旋涡体反而逐渐缩小。行星远离太阳的原因：行星绕太阳公转是太阳旋涡体内由太阳向外的热物质气团的膨胀推动力和由外向太阳中心的旋进气流推压力两个力共同作用于行星的结果，两个力是作用力与反作用力的关系，作用力增强，反作用力也相应增强，作用力减弱，反作用力也相应减弱。太阳在长期演化过程中，热量在消耗中不断地减少，它对行星的热推动力也相应减少，作为反作用力的外气流对行星的推压力也相应减少，从而使行星周围的压力也相应减少。这样就出现了两种情况，第一种是，行星旋涡体受外压力减少而相应增大，也就是说，行星的气圆盘增大了，气圆盘的增大加大了行星所受的“浮力”而向太阳外边缘移动，远离太阳；第二种情况是，行星环绕太阳公转而具有远离太阳中心的离心力，太阳旋涡体外气流对行星的推压力减少，对行星的离心力的向内约束力也减少，造成了具有离心力的行星向外作扩展运动。

两种情况都使行星远离太阳运动，造成太阳系在不断膨胀的假象。不断燃烧的太阳，在其热量耗尽而变成不发热发光的星球过程中，太阳的行星也将一个个的脱离太阳而去。其他星球也一样，它们的行星也不断地向外移动，这也是宇宙膨胀的原因。

四、星球的消亡

    以地球为例来说明，地球因热而生成，也会因失热而灭亡。它的灭亡可能有两种情况：第一，当地球热量减少时，地球外的各种物质状态层就向地球退缩。因为地球向外的热气体物质膨胀推动力与由外向地球的旋进气流推压力是作用力与反作用力的关系，地球热量减少，其向外的热气体物质膨胀力也相应减弱，地球旋涡体内的旋进气压力也就相应减弱，外边缘的一部分离心力强的气体物质就逐渐向外飞走（包括月亮）。后来，地表上的气体和水全部跑光（有的水被收缩进地球里面），地表周围的固体物质也一层一层脱离向外空跑掉。最后，当地球散发的热量已不足于使周围冷气态包裹成一个独立的旋涡体系统，地球就被其所处的太阳旋涡体的旋进气流吹散而分崩离析，变成星际物质或流星雨，或被旋进气流带到太阳表面进行燃烧，变成新的物质。

第二，脱离太阳而亡。如果太阳的热量消耗快于地球热量的消耗，太阳旋涡体逐渐变小，外气压力变弱，从而使地球不断向远离太阳的方向飞移，最后脱离太阳而飞向更寒冷的外太空，从而加速了地球热量的消耗，也加速了它的灭亡。

    星球的消亡过程都差不多，是热能使其生存，没有热能就要死亡，这是颠扑不破的真理。星球有生就有死，旧星体的不断消亡，新的星体不断出现，旧的星体不是凭空消失，而是被其他恒星重新加工，成为其他星体的一部分。整个宇宙就这样，不断地从简单到复杂、从低级到高级，向前发展，永无止境。

 

参考文献：

[1] 易照华 编，《天体力学基础》，[m]，南京，南京大学出版社，1993年8月

[2] 徐仁新 编，《天体物理导论》，[m]，北京，北京大学出版社，2006年2月

[3] 王永久 编，《引力论和宇宙论》，[m]，长沙，湖南师范大学出版社，2004年7月

[4] 胡中为、王尔康 主编，《行星科学导论》，[m]，南京，南京大学出版社，1998年8月

[5] 刘南威 编，《自然地理学》，[m]，北京，科学出版社，2005年1月

[6] 周体键 编，《简明天文学》，[m]，北京，高等教育出版社，1990年9月

第9篇：地热地质学范文

不可否认，新的教学理念带来的不仅是课堂教学形式的转化和教师角色的转变，更重要的是促进了学生素质的全面发展，提高了学生的人文素养，增强实践能力和创新能力，树立学生本位观。但同时这场改革也给物理教师带来了严峻的挑战。许多教师对这新的教学理念的理解仍是片面的。有的老师张口闭口就是探究，《人教版》物理课本上共提出了35个探究课题，师生就探究35次，这完全是为了探究而探究，仅仅是为了走走过场而已。到了习题课或复习课上又恢复到从前的填鸭式教学中来，久而久之，学生的新鲜感失去了，自然就不买老师的帐了，到最后，探究式教学也就名存实亡，不得不草草收场。还有的教师认为，探究是一种高级活动，技术要求高，科学含量足，我们的学生连基本的基础都没有，谈什么探究，甚至认为初中生就是应该接受知识、打好基础。显然，这是对探究的一种误解，或者说是只从字面上对探究的理解。

探究，首先是一个过程，学生应从探究的过程中体验到自主学习的乐趣，让学生积极地发挥自己的主体作用，主动去学习，下让老师牵着鼻子走。如能自己阅读的教材一定自己去读；能自己动手去做的实验就要亲手去做；能自己说的一定想法去说……。其次，学生也必定能从探究中获取一定的知识技能，即使在新课程理念下这一点也是决不能动摇的。但我在教学中偶然发现，有些实验探究表面上进行得特别顺畅，但探究结束后，有不少同学似乎并没有明白该探究中的核心问题。就好像是足球比赛，整个场面都赏心悦目，但临门一脚总欠火候。这时，老师不能对这种表面繁荣现象听之任之，而要及时进行启发，避免“得势不得分”的情况出现。

以下是我在《比热容》一节中的教学片段：

在按部就班地完成与比热容有关的物理情境的引入后，我引导学生通过实验来探究不同种物质的吸热能力与什么有关。师生共同讨论得出：

一、设计实验

（一）实验方法（控制变量法）

选择水和煤油作为研究对象，一是质量相等的水和煤油吸收相同的热量，比较它们温度升高的多少，从而研究它们吸热能力的差异；二是质量相等的水和煤油升高相同的温度，比较加热时间，从而研究它们吸热能力的差异。（在这个过程中，我特意不指定用什么实验方法，让学生自己开动脑筋，培养他们的发散性思维）

（二）实验器材

1.怎样得到质量相等的水和煤油？是不是还需要其他器材？

2.怎样确定水和煤油是否吸收了相等的热量？

3.怎样观察它们温度升高多少？

学生讨论后得出：相同质量的水和煤油用天平称量，两个相同的酒精灯，两支相同的温度计，盛砂子用的金属盘，秒表等。

说明： 引导学生有目的的选取实验器材，提倡利用身边的物品进行实验，培养学生解决实际问题的能力。在选生提出选用天平后，我又提出是否可以用另一种测量仪器来进行测量，学生在思考了一段时间后果断地提出可以利用密度的知识，用量筒来间接测量，这样利用有限的教学资源，整合了课本不同章节间的内容，有利于锻炼学生对知识的迁移能力。

二、进行实验

此过程中，学生按照上述实验方案进行实验，教师巡回指导。实验完成后，引导学生交流实验结果，进行总结。

实验记录（小组展示实验记录）

说明：分组实验激发了学生学习兴趣，活跃课堂，学生在实验过程中积极参加，培养了学生合作精神，锻炼观察能力、动手能力，利用实验验证结论，也强化理解所学物理知识。

三、分析归纳

质量相同的水和干砂子升高相同的温度，水吸收的热量多。质量相同的水和干砂子吸收相等的热量，水的温度升高的小。

进一步总结得出：质量相同的不同物质，升高相同的温度，吸收的热量不同。（板书）在物理学中，我们用“比热容”来比较不同物质在这种性质上的不同。