《地热学及其应用》是2015年科学出版社出版的图书，作者是汪集暘。

本书对地热学的研究方法及应用进行了全面总结和介绍。理论上，阐明了地球热状态、热历史以及全球热场分布；研究地球各圈层之间能量平衡的热信息。同时介绍了地球内热与太阳辐射外热之间的关系，根据现今地热资料推断过去地质历史时期中的古气候变化。应用上，阐述了地热资源分布规律、形成机理及其开发利用途径；各类能源、矿产资源如石油、天然气、甲烷水合物等形成时的今、古地热条件，特别是含油气盆地的热状态、热历史；研究矿区、尤其是煤矿区的深部地温预测、矿井致热因素和矿山热害防治的地质-工程措施。本书包含基础篇、资源篇和应用篇。基础篇包括：地球内热与热传递；中国陆域大地热流；中国海域大地热流；全球大地热流；岩石圈热结构。资源篇包括：地热资源成因与分类；地热资源探测；地热资源评价；地热储优化开采。应用篇包括：油气盆地热演化；地热与天然气水合物；矿山地热；地热与全球变化。

目录

序一

序二

前言

第1章 绪论 1

1.1 地热学及其研究对象 1

1.2 地热学研究方法 2

1.3 地热学发展简史与酿进展 3

1.4 地热学发展方向展望 9

1.5 结语 13

参考文献 15

上篇 基础篇

第2章 地球内热与热传递 19

2.1 地球内热的起源 19

2.1.1 地球的重力位能转化热 19

2.1.2 放射性同位素衰变产生的热 21

2.1.3 地球内热的损耗 24

2.2 地球内热的演化 25

2.2.1 地球内部的温度分布 26

2.2.2 地球内热演化的历史 32

2.2.3 地幢对流与地幔热柱的热演化模型 37

2.3 地球与类地行星内热的比较 44

2.3.1 地球与类地行星内热演化参数与机制的比较 44

2.3.2 地球与水星、月球内热演化的比较 47

2.3.3 地球与金星内热演化的比较 48

2.3.4 地球与火星内热演化的比较 49

2.4 地球内部的热传递 52

2.4.1 地球内部的热传导 52

2.4.2 地球内部的热对流 58

2.4.3 地球内部的热辐射 60

参考文献 61

第3章 中国陆地大地热流 64

3.1 地温测量 64

3.1.1 地壳表层温度分带 65

3.1.2 稳态与非稳态钻井地温测量 70

3.1.3 地温梯度 78

3.1.4 钻井测温曲线的地质涵义 79

3.2 岩石热物性 83

3.2.1 岩石热导率 83

3.2.2 热导率空间变化及其热效应 88

3.2.3 比热和热扩散率 89

3.3 大地热流 91

3.3.1 热流值计算 91

3.3.2 实测与估算热流值 93

3.3.3 热流值校正 94

3.3.4 热流数据质量分类 99

3.4 中国大陆地区热流图 99

3.4.1 热流数据汇编 99

3.4.2 中国大陆地区热流图 101

3.4.3 热流异常及其控制因素 103

3.5 区域热流格局的形成机制 113

3.5.1 热流-地貌高程-新生代火山活动 113

3.5.2 热流-构造-热事件、造山作用年龄的关系 115

3.5.3 热流分布格局的形成机制 116

参考文献 120

第4章 中国海域大地热流 123

4.1 海底热流调查设备 124

4.1.1 常规海底地热探针 124

4.1.2 其他海底热流测量设备 127

4.2 数据处理方法 129

4.2.1 温度偏移校正 130

4.2.2 数据解算方法 131

4.2.3 地温梯度和热流计算 134

4.3 海底沉积物热导率 135

4.3.1 实验室热导率测量 136

4.3.2 热导率温压校正 139

4.4 海底热流影响因素与校正 139

4.4.1 沉积作用 139

4.4.2 海底水温周期性变化 142

4.5 中国周边海域热流分布特征 143

4.5.1 南海 143

4.5.2 渤海 148

4.5.3 黄海 152

4.5.4 东海 153

4.5.5 几点认识 155

参考文献 156

第5章 全球热流 160

5.1 全球热流数据库与热流图 160

5.2 大地热流与构造-热事件的关系 166

5.2.1 构造热与热松弛时间 167

5.2.2 典型构造事件的瞬时热效应 168

5.3 热流与板块构造 169

5.3.1 概述 169

5.3.2 大陆热流 170

5.3.3 大洋热流 175

5.4 全球热量收支 179

5.4.1 地球内热源的构成与分配 179

5.4.2 地球热散失量的不对称性 181

参考文献 182

第6章 岩石圈热结构 186

6.1 岩石生热率 186

6.2 地震波速与岩石生热率 189

6.2.1 地震波速与生热率的函数方程 189

6.2.2 定量关系的质疑 191

6.3 热流与生热率的线性经验关系 194

6.3.1 线性经验关系的提出 194

6.3.2 花岗岩体中的生热率分布研究 195

6.3.3 地壳剖面生热率的研究 196

6.3.4 热流与生热率线性关系的地球物理模拟 200

6.3.5 中国东南地区热流和生热率的关系研究 201

6.3.6 全球热流省资料统计分析 202

6.3.7 热流与生热率线性关系探究 205

6.4 中国大陆地区生热率研究现状和进展 206

6.4.1 中国东南地区生热率的区域分布特征 207

6.4.2 中国大陆科学钻探孔生热率的垂向分布特征 209

6.4.3 苏鲁地壳的生热模型 211

6.4.4 中国大陆地区地壳生热模型的对比 213

6.5 岩石圈热结构 214

6.5.1 岩石圈热结构分析 214

6.5.2 中国岩石圈热结构分区 217

6.5.3 岩石圈热结构的动力学意义 219

6.6 热岩石圈厚度 221

6.6.1 热岩石圈厚度的确定 221

6.6.2 地震-热岩石圈厚度 223

6.6.3 克拉通热岩石圈与地震岩石圈厚度的对比 224

6.7 岩石圈热-流变结构与大陆动力学 227

6.7.1 大陆岩石圈热-流变结构的时空特征 227

6.7.2 岩石圈热-流变性质对地球动力学事件的制约 230

6.7.3 大陆构造与岩石圈热-流变结构 232

6.8 热与克拉通破坏 235

6.8.1 放射性生热与克拉通热平衡 236

6.8.2 地幔柱与克拉通热平衡 236

6.8.3 板块俯冲与克拉通热平衡 237

6.8.4 太平洋板块俯冲与华北克拉通破坏 238

参考文献 241

下篇 应用篇

第7章 地热系统与地热资源 257

7.1 地热资源概述 257

7.2 地热系统成因分析 258

7.2.1 高温对流型地热系统——羊八井型 262

7.2.2 中低温对流型地热系统——漳州型 263

7.2.3 中低温对流传导型地热系统——雄县型 266

7.3 地热系统探测与模拟方法 268

7.3.1 土壤气体探测方法 270

7.3.2 微动探测在地热勘查中的应用 276

7.3.3 电磁法地热探测 285

7.4 沉积盆舰热资源评价：以苏北盆地建湖隆起为例 292

7.4.1 地热资源评价方法 292

7.4.2 苏北盆地建湖隆起 295

7.5 油区地热资源评价：以大庆油区为例 333

7.6 我国大陆地区干热岩地热资源评价 364

参考文献 372

第8章 含油气盆地地热学 377

8.1 地热与石油 377

8.2 古地温计方法 378

8.2.1 有机质古地温计 379

8.2.2 低温热年代学古地温计 383

8.2.3 其他方法 396

8.2.4 古温标热历史恢复方法和原理 406

8.3 地球动力学方法 410

8.3.1 裂谷盆地(多期)拉张动力学模型 411

8.3.2 沉积盆地岩石圈构造-热演化模拟的应变速率法 416

8.3.3 前陆(挤压)盆地动力学模型 422

8.4 盆地热历史与油气关系 426

8.4.1 热史恢复实例 426

8.4.2 烃源岩成熟度演化模拟 431

8.4.3 烃源岩灶演化模拟 433

参考文献 437

第9章 地热与天然气水合物 445

9.1 天然气水合物稳定带厚度的计算 445

9.1.1 基本原理 445

9.1.2 应用实例 447

9.2 BSR热流及其与实测热流的对比 458

9.2.1 BSR热流计算方法 459

9.2.2 BSR热流与实测值的对比 459

9.3 南海北部水合物前景的地热学预测 467

9.3.1 甲烷通量与水合物生成带厚度 467

9.3.2 对水合物前景的讨论 469

参考文献 471

第10章 矿山地热 473

10.1 矿山热害与矿山地热学 473

10.2 矿山地温场形成模式 474

10.2.1 区域地热背景 474

10.2.2 岩石热导率 475

10.2.3 基底起伏变化 478

10.2.4 地下水活动的影响 482

10.3 矿山地温类型 486

10.3.1 简要评述 486

10.3.2 方案修订 487

10.4 三河尖煤矿刘庄区地热模型研究 489

10.4.1 矿山地热概念模型 489

10.4.2 方法原理与流程 498

10.4.3 勘探线13地温场模拟 498

10.5 华北及全国赋煤区地热背景及深部地温预测 502

10.5.1 华北矿区深部地温预测 502

10.5.2 全国煤矿区地温概况 512

参考文献 514

第11章 地热与全球气候变化 516

11.1 利用地温资料研究气候变化历史的原理与方法 517

11.1.1 基本原理 517

11.1.2 正演方法 519

11.1.3 反演方法 521

11.1.4 地热-古气候研究方法的特点 522

11.2 典型实例分析 523

11.2.1 美国阿拉斯加州 523

11.2.2 四川攀西地区钻孔温度反演结果 524

11.2.3 利用全球热流数据研究晚第四纪气候变化 525

11.3 全球钻孔温度与气候变化历史数据库 528

11.3.1数据来源和分布 528

11.3.2 百年趋势反演方法 529

11.3.3 全球和大陆尺度结果分析 530

11.4 陆地与大气热相互作用监测 533

11.4.1 长期系统监测的重要性 533

11.4.2 国际地温与气候变化监测站概况 534

11.4.3 西安交通大学热环境与气象监测站 536

11.5 从月球表面温度提取地球气候变化信息 539

11.5.1 地球气候系统的辐射平衡 539

11.5.2 阿波罗月表温度数据的实证 540

参考文献 542

索引 547

Contents

Foreword One

Foreword Two

Preface

Chapter 1 Introduction 1

1.1 Geothermics and its scope 1

1.2 Geothermal research methods 2

1.3 Brief history of geothermics and recentprogresses 3

1.4 Prospects of the future geothermics 9

1.5 Concluding remarks 13

References 15

Section One Fundamentals

Chapter 2 The Earth’sInternalHeat and HeatTransfer 19

2.1 The Origin