试论地球深部地热能传输机理

作     者：罗文行 孙国强 周洋 刘德民 陈棋 LUO Wenxing;SUN Guoqiang;ZHOU Yang;LIU Demin;CHEN Qi

作者机构：长江勘测规划设计研究有限责任公司湖北武汉430010 长江三峡勘测研究院有限公司(武汉)湖北武汉430074 中国地质大学(武汉)湖北武汉430074 

基　　金：企业自主研发项目“深层地热能热源机制与勘查技术组合优化研究”(CX2017Z29) 广西干热岩选区预测与分级评价(2019016110) 

出 版 物：《地学前缘》 (Earth Science Frontiers)

年 卷 期：2020年第27卷第1期

页      码：10-16页

摘      要：本文在对前人地热成因认识归纳检验的基础上,通过演绎推理的方法,从几条基本的物理定律和基本假设组成的第一性原理出发,推理"地球内部热能从深部向浅表传输"的动力学过程,探讨深层地热能热源机制。热源机制问题从物理学的角度看,本质上就是热能从地球内部向近地表传输的问题。可以根据第一性原理,通过演绎法推理其可能的传输过程。深层热能传输的第一性原理由"温度的定义、热胀冷缩原理、阿基米德原理、热力学第二定律以及辐射、传导和对流三种热量传输方式的效率对比"5条基本的概念和定理组成。结合地球已知的圈层结构,通过演绎推理可知,在固态内核偏移驱动下,液态外核开始流动,在局部聚集导致地幔中形成上升的地幔柱;地幔柱在另一个地球圈层界面发生顶托作用,使得界面上凸,并产生烘烤加热作用,被烘烤的上层物质流变性增强发生侧向流动,于是物质垂直运动转换为水平运动。水平流动的热物质聚集到一定程度又会上浮产生垂直运动。如此垂直运动和水平运动不断转换,最终将地球深部地核中的热能传输到了地壳浅层。地球深部热能向浅表传输的过程会导致海底增生扩张、板块运动、盆山耦合等,同时也形成不同级别的控热构造系统。地球尺度的控热构造系统为:地球内核为生热构造,液态外核为储热构造,各级地幔柱和流动的高温物质为导热构造,地表的火山、温泉、地震为释热构造子系统。大陆地壳准固态流变物质的侧向流动是干热岩形成的主控因子,对于干热岩地热能勘查具有重要意义。

主 题 词：深层地热 热传输机制 演绎推理 第一性原理 干热岩 

学科分类：0709[理学-地质学] 0819[工学-海洋工程类] 070801[070801] 07[理学] 0818[工学-交通运输类] 0708[理学-地球物理学类] 0816[工学-纺织类] 

核心收录：

D　O　I：10.13745/j.esf.2020.1.2

馆 藏 号：203886168...