来自地球内部的能源物质，科学家们是如何发现这些物质存在的呢？ - 海洋地质热流测量

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在我们的地球上大自然界里，你要是亲眼目睹了火山喷发时的景象，那么你的内心深处一定会对这些来脚下的地球内部的那些巨大的能量，而产生最为深刻的印象。

在我们平凡人的一生当中，绝大多数的人们一辈子都不可能会碰上遇到过火山的喷发活动，但是有这么个物质曾是许多人去使用过，那就是来自遥远地下的温泉里泡过澡的地区；今天的这篇文章，我们来学习的就是这些来自遥远地下巨大热能能量的科学知识；

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其实，在我们国家里所生活的地方上，地下的温泉这种单纯的能量释放的地质现象，可能在我们的生活中就比较常见的了。从地域的空间上来说，我国温泉分布的地带相当的广泛，尤其是以我国西南部地区为最多；在我国云南省腾冲那里，当地上有的温泉中最高的水温可达到100摄氏度左右。

在我国明朝时期，有一位非常著名的旅行家徐霞客就曾用过“热若探汤”、“飞沫犹烁人面”的诗句，并在其泉旁上立下“久立而不能停足”的题词标语，生动地描绘了当地腾冲温泉里水温热度的概括。

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同样，这样的温泉在我国西藏的地区也有不少的存在，在这里有著名的西藏羊八井的地热田区域，也是属于世界上第一流的地下超级大热田区域；同时还有在我国的雅鲁藏布江流域中游的地带上，就有一处间歇性的温泉，这处的温泉每隔一定的时间就会喷出许多热水与蒸汽出来，同时往往在其沸腾的温泉水面上还浮起了大量被热温泉所煮熟了的鱼儿。

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在地球的北半球阿拉斯加的地区，那里有一座名叫卡特迈的火山自从1912年爆发过后，这座火山的一处山谷在其喷发结束后，便一直处于烟雾弥漫、热气腾腾的一派有别于冰雪世界的奇特景观的环境里，这个地区的地表上数万个地下所裂开的洞口不停地朝着天空中冒着烟气，所有这就才有了科学家们称之为“万烟谷”的名字，如果就地利用这些热水与蒸汽的能量，那么我们就可以直接用来煮饭烧菜，不但饭煮的香，而且一些难以嚼不烂的肉也比平时我们在家中煮的还要烂，这可就真的是别有一番异域里特殊的风味了。

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由此看来，在这片地下的世界里一定是还存在着一处巨大的热熔熔岩“火”的海洋。

在我国黑龙江省寒冷的冬天隆冬的时节，这片土地的表面上此时是一片寒气逼人冰天雪地的世界；当我们进入到位于鹤岗煤矿300米深的地下矿井中时，就可以不用穿上厚厚的棉衣棉裤，同时也再无需任何可供取暖的设备了，在这个温暖的地下空间里，就可以轻松安然的度过整个寒冷的冬季。

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可见，从地球的表面越往地下深处前行，每下降到地下深处的一定区域时那里的温度就会自然的越高；从深矿井中的温度上所测量出来的数据，我们就可以知道，每每向下前进100米的距离上，那里的温度通常就会同样的增加了2~3摄氏度的范围，这个现象就被科学家们称之为地温梯度，也叫作地热的增温率。

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目前，在全球各个地区的火山、温泉的分布地带上，这种温度梯度的数值就会显得比别的地方特别的高，这个现象就被科学家们称之为地热的异常区域；由于地下的温度高于我们地球的表面温度，所以地球内部的热能必定会以一定的流动形式涌出流向地球的陆地表面上来。

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如果物理学单位“热”是以热能的传导方式进行传出的话，那么在地球上的某一地点区域里，当地的热流量就等同于该地区的地温梯度与岩石导热率之间的乘积；当然热流值的单位是以微卡/平方厘米▪每秒的标椎衡量单位来计算的，即表示在每平方厘米的地球表面的陆地面积上，每秒钟都会有从地下深处带上来了多少微卡热量的能量值。

在地质科学界上，每一微卡就是等于每一卡的百万分之一的标椎值，地球表面的热流值平均为1.5微卡/平方厘米与每秒的数值范围；这一数值在科学家们来看就显得相当的微小了，如果用它来融化地面上1毫米厚的冰层，则要费去的时间至少是两个月以上；

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然而，在我们地球的表面总面积的范围里，这种能量的释放还是很大的，又因地壳表面的地质年代又非常的久远，所以到达地球表面上的温泉热流能量的总值却又是非常可观的；单单是每年到达地球表面的温泉总热流量就已经达到了10^28的次方每一尔格的能量值，这要比起全球上每年所发生过的地震一样，这些地方从地下所接收到释放出来的总能量值要大过1000倍的范围。

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如果1.5微卡/平方厘米与每秒的地下热流值持续性活动10亿年时间的话，那么这些地方上每平方厘米的范围内释放出来的地下热流总量就会有5x10的10次方每一卡的巨大能量，那么问题来了，这样巨大的地下热量究竟是靠什么物质来传送提供的呢？

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要是设想到地下深处有许多的煤炭在燃烧的话，那么，一次性所产生5x10的10次方每一卡的热能能量，将会烧掉5吨的优质标椎煤；然而在每平方厘米的地球表面以下的区域里，要烧掉这5吨的优质标椎煤，对于全球上来说，就等同于要烧掉一个围绕全球表面厚度达20多公里的煤层。

显然，地表的热流量不可能是由地下燃烧着的煤层来进行维持的；我们的地球内部世界里，最强大的热源就是属于岩石中所释放出来的放射性物质元素，这其中主要含有铀、钍以及钾的元素等所产生的能量；有的科学家们曾根据一克花岗岩的岩石，来进行测量该岩石所释放出的放射性物质半衰期的实验，就是这么一克的花岗岩的岩石，因放射性元素的蜕变而每年大约会产生300尔格的热能能量的换算数值，在我们地球上20公里的地下花岗岩的岩层中，300尔格的热能能量就足可以维持了地球上1.5微卡/平方厘米与每秒的地下热流值的能量范围。

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花岗岩矿石

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在陆地上，科学家们还通过了测量地下矿井中的地温梯度与岩石中的导热率，计算出了那里的热流值的范围；据他们测定的结果表明，地球上年青造山带的地区上热流值往往会比较高，而在其他的一些古老的陆地区域上则这些的热流值却就比较低了。

古老的大陆岩石，其中放射性的元素因长期蜕变的原因而逐渐的耗尽；那些地球上年龄为30多亿年的岩石，其中的铀元素大约已经失去了三分之一以上的放射性物质，而其中的钾元素则还只剩下了大约四分之一不到的数值。

1961年以前，在全球大洋的深海区域里，那些还没有打过钻井的地方，科学家们对于如何测量该海区的海底地下热流值时，曾一度的因设备不够先进而感到非常棘手；但是在1954年的时候，英国的地球物理学家布拉德却找到了一种非常简易轻便的海底热流值测量的方法。

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他在研究中注意到了全球海底每年的水温都会是以恒定的状态存在的，所以不需要去这些遥远的深海海域里进行打钻挖井，只需要在这些深海海底的一些松软的地层表面上，插入一根长度1米或者达数米长的圆筒，即可在其中的地层上不同的深度处，装上测量地下热流值温度用的热敏电阻的探头，就能直接测量出该海域海底深处的地温梯度数值了。

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另外，这项测量热流值的技术，科学家们还可以通过采泥的方式来进行测定该海底地壳上岩石的导热率，由于地球表面陆地上的气温会产生剧烈的变化，所以陆地上的地壳层表面，大约几十米或者更大的地下深度内，温度就会因为气温的变化而产生了一定的日变化与年变化的概率；同样，在测量海底地温梯度时，一定要选在较深的海域区域上，或者最好超过300米的矿井里来进行热流值方面有关的测量。

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相反，在我们地球上的一些深海区当中，只要在海底的表层内装上一根热敏电阻的探头就可以进行热流值的测定了；这种科学方法在全世界推广之后，不出20多年的功夫，科学家们就已经在全球各个海区里，测定出了3000多个热流能量的数值记录，甚至还超过了以往在大陆陆地上所测出的地下热流数据的一半记录以上。

由于地下的放射性元素主要包含在花岗岩的岩层中，而那些远在大洋海底地壳上所缺失的花岗岩的岩层，就被科学家们认为这片海区的海底热流值，不过是陆地区域热流值能量的平均值三分之一的范围内而已。

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但是，根据海区热流实测的结果来看，科学家们发现了海底海区上的热流平均值均大体上与陆地区域的热流值相平等。显然，在这片海区里的热流值一定是从地下的上地幔区域里，获得了相当多的热流值能量；这也同样证明了，全球陆地上与大洋海底区域的平均热流值虽然是相平等的，但是彼此之间热流的能量来源却有着各不相同。

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更有意思的是，在全球海底大洋中脊的海域轴部地带上的热流值却显得特别的高，一般都大于2的数值，甚至还达到了8微卡/平方厘米与每秒钟的范围，从这一点上来就可以强烈的看出，大洋中脊以下的区域确实是具有地下深处热熔的地幔物质不断上涌出来的现象发现，以至于导致该海域地壳的内部岩浆物质流出到地球表面上来。

当然，这些上涌物质中的热流值温度，随着远离大洋中脊轴部后而逐渐的降低了下来，在各个深海的海沟处地带，这里的热流值能量是属于最低的，一般都小于1.0微卡/平方厘米与每秒的范围。

与那些大洋中脊轴部的高热流能量之间形成了一个鲜明的对比；那就是在地球内部热能的诊断上，科学家们也同样说明了，大洋海底海沟的下面地幔层上部曾有一股下降的热流，而远在大洋中脊的区域上，则有着一些地幔的热能物质流动而涌出地壳表面的地方；科学家们所得出的这样的一个结论恰好就与之前的英国科学家万宁.曼纳兹所得出的重力测量数值的结果相一致。

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