成都理工-地热学.doc

名词解释
地热学（ Geothermometry ）：是经典地球物理学的一个分支学科。研究地球热的科学，包括地球的温度、内部的热流、地表温度分布的现象及地球热能的来源等。研究内容涵盖三个方面，一是理论方面，二是应用方面，三是实验方面，这三个方面分别归属理论地热学、应用地热学和实验地热学的研究内容。
热导率（thermal conductivity ）：在稳态热传导条件下，单位时间内单位面积上通过的热量与温度梯度的比例系数。公式表达为 k=q/(dT/dx）
热扩散率（Thermal Diffusivity ）：表征岩石在加热或冷却时各部分温度趋于一致的能力，反映岩石的热惯性特征，主要与岩石的热导率以及密度有关 
浅层地热能（Shallow geothermal energy）：指地表以下一定深度范围内（一般为恒温带至200 m埋深），温度低于25℃，在当前技术经济条件下具备开发利用价值的地球内部的热能资源。浅层地热能是地热资源的一部分。
基准温度 （ Reference temperature ）：浅层地热能可利用的温度下限，一般低于当地多年平均气温5～7℃。
恒温带（Constant temperature zone）：距地表最浅的年温度变化小于0.1℃的带。该带地温不受太阳辐射影响，不同纬度地区的恒温带深度不同。
地下水换热系统 （Groundwater heat exchange system）：与地下水进行热交换的地热能交换系统，分为直接地下水换热系统和间接地下水换热系统。也称为开式循环系统。
回灌井 （Injection well）：用于向含水层灌注回水的井。
热物性测试 （Thermal physical property test）：对岩土体的样品进行热物理参数的室内测试。
大地热流密度 ：（geothermal density)：单位时间内通过单位面积的热通量，单位为mW/m2，41.86mW/m2=1HFU（原单位）。
热流量法 （Heat flux assessment method）：根据大地热流值进行区域浅层地热能资源计算的方法。
热传导方程：它描述一个区域内的温度如何随时间变化

填空题
地壳浅层的温度分布状态从地表向下大致可分为三个带，即（变温带）、（恒温带）和（增温带）。
形成温泉必须有三个条件，即（热源）、（静水压力）和（深长裂隙）。
岩石的放射性生热率的含义为（单位体积的岩石在单位时间内由其所含的放射性元素衰变而产生的热量），简称岩石生热率，单位为微瓦／立方米，与地球内热热源有关的三种主要的放射性元素（238U）和（235U）、（282Th）。
一个地区的地温状况是该区（地质构造条件）和（地质历史）的综合反映。对地壳浅部几km以内的地温， 其影响的因素一般为（基岩的起伏）和（构造形态）地下水的活动）和（岩浆活动），当然地表浅层温度还必 须考虑气候变化的影响。
影响岩石热导率的因素很多，但主要是（岩石的成分和结构特点） 、
（近代火山作用）和（岩浆活动）是形成高强度地热异常的主导因素，其热流
及地温梯度值要比正常区高出几倍甚至几十倍。
地热异常区的形成，是经过各种自然因素包括（地质构造）、（地层岩性）、（地下水运移特征）、（古气候条件）、（火山作用）、（岩浆活动）以及（外因作用）的影响下形成特殊热源时，地壳表部正常的温度状况便遭到破坏而形成局部地热异常区
热传递是一种复杂的物理过程，可分为三种基本形式：传导、对流和辐射。
板缘地热活动带是指（沿板块边界展布的相对比较狭窄但可延伸可达数千公里的高温地热活动带）。

判断题
海洋的平均热流密度值远小于大陆的平均热流密度值。（错）
气候的变化会对地表温度场产生影响，长周期的气候变化影响地下温度场的深度较大。（对）
用电法寻找地热异常肘，若出现视电阻率低异常区域时，即可判断其下一定有热水储存在。称地向两侧降低。（错）
重力测量方法可于地热勘探，因为地热区必存在高重力异常。（错）
宏观全球，可以认为距离现代板块边界越远的地区，构造活动强度越趋减弱，受控于板块活动的地热活动强度也随之减弱。（对）
海洋洋底的热流密度值随洋底年代增加而减小，洋中脊是海洋新地壳产生之处，热流密度最高，并对称地向两侧降低。（对）

选择题
作为地球内热的主要来源的放射性元素在地球上的大体分布特点是(A) 
A：深度越大，含量越少  B：深度越大，含量越多
C：均匀分布       D：分布无任何规律 
关于温泉(C) 
A、从区域分布来看，温泉的分布直接受区域地质构造的影响。 
B 、温泉的水源均为地下深部构造的封存水。
C、温泉的出现说明地下介质有裂隙或破碎带等泉水的上升通道。
D、温泉的热源可能为地下的局部热源或地球深部区域的内热。
不是地球内热向地表传递的主要方式的是(C)  
A、以传导的方式通过固体岩石向外传递。
B、通过加热地下的流体之后，对流方式向外传递。
C、以辐射方式向地面传递。
D、以炙热岩浆向上位移的方式来传递。
地下水与围岩温度场的相互关系
深循环地下水上升引起局部地热增温异常型
地下水活动引起围岩温度降低型
地下水与围岩温度平衡型

简答题
简述我国地热资源的分布特征。 
我国地热资源据其分布的地貌部位和形成条件，可分为隆起山地对流型地热资源和沉积盆地传导型地热资源两大类。沉积盆地传导型地热资源为传导型中低温地热资源，主要分布与华北平原、汾渭盆地、松辽平原、河淮盆地、苏北盆地、汉江盆地、四川盆地、河套盆地等大型盆地。隆起山地指中新带以来构造活动以隆起为主，现代地形以山地为骨架的地区，包括山间断陷盆地及河谷地带。我国隆起山地对流型地热资源主要分布与藏南一川西一滇西和台湾地区，中低温地热资源主要分布于东南沿海地带和胶东半岛。

什么是地球化学温标？
地球化学温标是指与地下热储温度相关的热水化学组分浓度或浓度比值。
水热系统不同部位的温度可能不一致，所以不同的化学温标也有可能反映同一水热系统中的不同部位的温度。

什么是地热异常区，地热异常的形成机制是什么？
地热异常区简称地热区，是指地表热流量显著高于地热热流平均值的地区。地表面有地热正常区（1.5HFU，占地球表面的99%以上)和地热异常区之分。高于平均值，个别地区甚至可高达10HFU的地区为地热异常区。
地热异常的形成机制是经过各种自然因素包括地质构造、地层岩性、地下水运移特征、古气候条件、火山作用、岩浆活动以及外因作用的影响下形成特殊热源时，地壳表部正常的温度状况便遭到破坏而形成局部地热异常区。

三维热传导方程
∂ T/ ∂ t=a*( ∂ ^2T/ ∂ x^2+ ∂ ^2T/ ∂ y^2+ ∂ ^2T/ ∂ z^2)+A/ρc
a=k/ρc
温度T它是时间变量t与空间变量(x,y,z)的函数，∂ T/ ∂ t温度对时间的变化率，单位时间单位体积产生的热量A，密度ρ，比热c，热导率k，热扩散率a

什么叫板缘地热活动带，有什么特点？
板缘地热活动带是指沿板块边界展布的相对比较狭窄但可延伸可达数千公里的高温地热活动带。
板缘地热活动带出现的位置正好在地球各大板块的边缘附近，并且它的热源又与板块的扩张或消亡有明显关系，而且具有全球规模的首尾相接，所以又称环球地热带。板缘地热带按板块边界或板间界面不同的力学性质可以划分为洋中脊性、岛弧型、大陆裂谷-洋中脊性以及缝合线型等。

简述中性点（段）的含义，并说明它为何可作为近似稳态曲线的一个关节点
在一个有相当深度的钻孔中，一般情况下，受钻探扰动，上下两段温度变化方向是不同的，下段井液起冷却作用，上段起加温作用，而在温度恢复过程中，下段井液朝着温度增加的方向回升，上段朝着温度下降方向变化，直到平衡为止，因此在温度变化方向相反的上、下两段之间，必然存在着井液温度与围岩相近甚至相平衡的点（段），这个点（段），称为中性点（段）。
在钻孔温度恢复过程中，通过相隔一定时间的两条井温曲线，即可求得中性点（段），中性点（段）井液与围岩温度关系有两种可能：处于平衡状态或十分接近。前者由于钻探的扰动影响透入围岩的半径为零，围岩的温度已达平衡，因此在温度恢复过程中，此点井液与围岩不再有热交换，而保持温度不变；后者由于中性点所处位置的钻探扰动影响半径不为零，随着时间的增长，围岩的温度逐渐回升，从而与井液产生热交换，使中性点井液温度发生变化，但瞬时测温所得的中性点温度与围岩原始温度相差不大，故中性点（段）温度与真实温度很接近，可作为近似稳态曲线的一个关节点。

计算题
二层介质的无源、稳态热传导下的热流密度及温度的计算

稳态条件下，均匀半空间模型的正演（计算任意深度处的温度值）
地表温度T0，地面热流密度q0，则生热率为A，热导率为k的均匀半空间中任意神的z处的温度：
T(z)=T0-q0/k*z-1/2*A/k*z^2
如果介质中无热源（A=0），则：
T(z)=T0-q0/k*z