地温梯度测量指地温梯度是地温随深度的变化率，利用井温仪在钻孔内进行测量。由于钻井过程中泥浆循环的影响，井内温度与地层温度存在差异，需要经过一段恢复时间才能进行地温梯度测量。地温梯度是研究地温场和计算热流密度的基本数据。

地温的直接测量都是在地下条件如坑道、钻井或海底进行。最浅是在地下1米深处测量地温,这是一种简易的地温测量方法，这种地温场的资料可用于发现异常幅度大而且埋藏浅的地热田。直接探测隐伏地下储热构造,往往在10～30米或50～100米浅井内进行地温和地温梯度测量。这个深度的地温场资料，可以反映不同异常幅度和不同埋藏深度的热储构造。更深的地温场（如300～ 1000米）则用于研究区域构造、深部地热资源和油气田。例如中国华北平原北部地温梯度等值线图上的地温异常，反映了深部地热资源和油气田。

地温法勘探主要测量地表和地壳的天然温度场。象电法和地震勘探一样，地温法也可以用人工造成一个局部温度场，以研究一定地质问题。井中温度扩散法就是一种常用的人工地温法。往井中注入定量热（或冷）水后,过一定时间重复测量全井温度变化,可以研究含水层。这种方法在地下含水层矿化度较高而不能采用常规的盐扩散法时更为有效。往一口井中注入热（或冷）水，而观测周围井温度变化，可以计算含水层导水能力，研究含水层储能空间和储能效率，研究地热田热储的开发寿命等。

地壳的温度场受许多干扰因素影响。地温梯度则与岩石热导率有关，因而这些资料的应用受地区和时间的限制，而不利于全国或全球的对比。地热流值是一种理想的参数。

自然界的气温变化取决于太阳的光热，随着地球的公转，当它和太阳距离缩短时，太阳辐射给地球的热能就会增加，使地球变热、变暖。反过来，地球就变凉、变冷。这样就形成了春夏秋冬。而有些奇异的土地却打破了这一自然规律，出现了神奇的现象——冬暖夏凉，这样的地带便叫做地温异常带。

辽宁省东部山区桓仁县境内便处于地温异常带。这条“地温异常带”一头开始于浑江左岸满族镇政府驻地南1.5千米处的船营沟里,另一端结束于浑江右岸宽甸县境内的牛蹄山麓。整个“地温异常带”长约15千米,面积约10.6万平方米。夏天到来时，“地温异常带”的地下温度开始逐渐下降。在气温高达30℃的盛夏，这里地下一米深处，温度竟为零下12℃，达到了滴水成冰的程度。

入秋后，这里的气温开始逐渐上升。在隆冬降临、朔风凛冽的时候，“地温异常带”却是热气腾腾。人们在任家山后的山冈可以看到，虽然大地已经封冻，但是种在这里的角瓜却依然是蔓叶壮肥，周围的小草也还是绿色的。任家在这个地方平整了一块地，在上面盖上塑料棚，在棚里种上大葱、大蒜，蒜苗已割了两茬，大葱长得翠绿。经过测定，发现在这个棚里的气温可保持17℃，地温保持15℃。在这小冈上整个冬春始终存不住雪。

中国还有一个具有这种特性的地方，是在河南林县石板岩乡西北部的太行山半腰一个海拔1500米叫“冰冰背”的地方。在这里，阳春三月开始结冰，冰期长达5个月；寒冬腊月，却又热浪滚滚，从乱石下溢出的泉水温暖宜人，小溪两岸奇花异草，鲜艳嫩绿。