地球内能的释放

地球内能的释放一一地热、火山、地震一、地热地球是个巨大的热库地球内部的热能十分巨大，它是火山、温泉、地震和地壳运动的主要能源， 也是人类可利用的一种清洁而有发展前途的能源。我们知道，地壳表层温度通常 随外界温度而变化。但到一定深度，其温度不再变化，这一深度叫做常温层。常 温层的深度因地而不同，大致是中纬地带比赤道和两极深。在我国北方大约为 30米。在常温层以下，地温随着深度逐渐增高。平均每深100米，温度增高3C。 但在地壳15千米以下，地热增温率就逐渐减小。地壳内部温度的增高显然不是 来自太阳辐射，而是来自地热。埋藏在地下但热能图地球内部为什么有巨大的热能？目前一般认为，地热是地球在漫长的演变过 程中积累起来的。地球演化发展的能量，有外来能和地球本身的内能，起主导作 用的是岩石中所含的铀、钍等放射性元素，在衰变过程中所产生的热能。地热资源及其分布地壳是热的不良导体，地热以极低的速度向地表传递。地热通过热传导从深 处向地表放散，叫做地热流。这是地热释放的一种最经常的形式。虽然这种热流 量很小，平均每平方厘米每秒只有1.44微卡（一微卡即百万分之一卡），不易 被人察觉，但整个地表一年热流总量相当于燃烧300多亿吨煤放出的热量。这种 分散的地热在一定的地质条件下富集起来，就成为可利用的地热资源。当地表水 下渗受热，或是地下水与地下炽热的岩体相接触，就变成地下热水或蒸汽。如果 地下热水沿着断层或裂隙上升到地表，则形成多种形态的温泉、热泉、间歇泉、 沸泉和热水湖等。地壳中地热资源的分布是不均匀的。从已发现的高温地热区看，绝大多数分 布在板块构造的边缘地带一一环太平洋带和地中海-喜马拉雅带。这些地带地壳 不稳定，地壳内部的热能易于从这些薄弱地带传到地表，因而地热能比较丰富。 我国的地热资源也很丰富，已发现的温泉有2 000多处。我国东南沿海和西藏、 云南一带，有许多温泉和热泉，是地热资源丰富的地区。我国西藏全区的水热活动区不下600处，其中拉萨西北的羊八井，钻井深 30米处，热水汽温度达130C，喷高达30余米，地表上有成千上万的热水泉眼。地热能的利用地热是一种取之不竭的能源，又是一种清洁的能源。它的开 发利用对于发展生产，改变能源结构，减少城市公害等，都有重要意义。地热能的利用最主要的是开采地下热水。世界上已有100多个国家发现和打 出地热泉和地热井，地热能已被用于采暖、育种、温室、发电等方面。冰岛是一 个广泛利用地热的国家，全国有70%以上的人口利用地热采暖，首都雷克雅未 克全部利用地热采暖，市内空气洁净，有“无烟城市”之称。发电是地热能利用 中重要而有前途的领域。美国、意大利、冰岛、新西兰等国都建立了地热发电站。 我国地热资源丰富，北京、西藏、云南等地已打出地下热水，用于取暖、育种、 育秧、养鱼、医疗等。20世纪70年代以来，我国在广东、河北、西藏等地已经 建成了若干小型地热发电站。二、火山火山爆发是地热或内能释放的强烈显示。地球内部的地热积累到一定程度， 灼热的岩浆在强大的内压力作用下，沿着地壳薄弱地带，喷出地表，形成景象壮 观的火山喷发现象。火山爆发的时间，有的很短，有的持续很长时间，甚至上千 年；有的在地面上堆起了几千米的火山，有的在海洋中造成了新岛。夏威夷群岛 就是海底火山多次喷发露出水面的火山岛。火山喷出的物质一般有气体、熔岩和固体喷发物。火山喷发物从火山口喷出， 大部分在火山口周围堆积下来，形成圆锥形的山，叫做火山锥。火山喷发的物质 和火山爆发强度往往同火山喷发的熔岩性质有关。含二氧化硅成分多的酸性岩浆 比较粘稠，而且含气体多，爆发力强。含镁铁成分多的基性岩浆，含气体少，流 动性好，爆发力弱，常常形成盾形火山锥。美国的圣海伦斯火山，在沉睡了 123年之后，1980年以来，连续多次大爆 发。仅第一次爆发所喷出的火山灰和熔岩物质就有10亿立方米，喷射的蘑菇云 柱高达十几千米，火山灰同气体在空中摩擦，产生了闪电、雷鸣和强烈暴风雨。 这座海拔1900米的山峰，被削低了近200米；390平方千米的森林被摧毁。喷出的火山灰随气流一直扩散到几千千米以外的地方，在火山附近堆积了几百米 厚。火山按其活动情况可分三类：一是在人类历史时期作周期性喷发的火山，叫 做活火山；二是在人类历史以前喷发过，迄今为止没有重新喷发过的火山，叫做 死火山；三是在人类历史时期长期熄灭的火山，有时又突然喷发，这叫做休眠火 山。全世界约有2000座死火山，500多座活火山，主要分布在环太平洋、地中 海和东非的火山带，大西洋海底也有隆起的火山带。我国目前已发现的火山有 600多座，其中绝大多数是死火山，如山西大同附近的死火山群。有少数火山暂 时处于休眠状态，如长白山的白头山，黑龙江省的五大连池。我国只有少数火山 近代有活动，如台湾大屯火山群的七星山，不断吐出含硫气体和浓烟；新疆于田 附近昆仑山中的火山，1951年曾爆发。火山喷发的火山灰和熔岩流，常常破坏田园、建筑。火山喷发时，有时还引 起地震，给人类带来巨大的灾难。但火山活动也给人们带来肥沃的火山灰土和硫 磺等有用矿物。三、地震地震的发生地震一般指岩石圈的天然震动。地震按其成因主要有两种：构造地震和火山 地震。其中构造地震影响最大，这类地震是由于地球内部应力引起构造变动而发 生的地震。地壳中的岩层在地应力的长期作用下，会发生倾斜和弯曲。当积累起 来的地应力超过岩层所能承受的限度时，岩层便会突然发生断裂或错位，使长期 积聚起来的能量急剧地释放出来，并以地震波的形式向四周传播，使地面发生震 动，成为地震。强烈地震发生时，地面出现的各种破坏现象，都是地震波的冲击造成的。岩 层发生断裂引起地震的地方叫震源，和震源相对应的地面上的点叫震中。从震源 发生的地震波首先到达地面的是纵波，这时在震中的人们会感到上下颠簸；接着 横波传来，又变成前后、左右摇晃。震级和烈度地震的大小通常用震级来表示。震级是表示地震本身能量大小的等级。地震 释放出来的能量越大，震级越高。震级每增加1级，能量约增加30倍左右。震级是根据地震仪所记录的地震波计算的。例如，1960年5月22日在智利 发生的一次著名的大地震，震级为8.5级。这次地震引起了巨大海啸，推起10 多米高的浪墙，波及到距智利一万多千米的日本海岸。一般地说，3级以下的地 震，人无感觉，称为微震；5级以上的地震，会造成不同程度的破坏，称为破坏 性地震。同一次地震在不同地区所造成的破坏程度是不相同的。某一地区地面所受的 影响和破坏强度，用地震烈度来表示。地震烈度的大小同震级、震中距离远近等 有直接关系。在一般情况下，震级越大，烈度也越大。在同一次地震中，离震中 越近，烈度越大；离震中越远，烈度越小。同时，烈度大小也和震源深浅、地质 构造、地面建筑等有关。在距震中一样远的地方，有时烈度相差很大。地震的分布规律和预测地震的分布呈一种有规律的带状，叫地震带。地震带是地应力比较集中的地 区。在一个地震带内，地应力的积累和释放在空间和时间上都是不均匀的，所以 地震有活跃期和平静期交替出现的现象。地震的分布从世界范围看，主要集中在 环太平洋和地中海-喜马拉雅山脉板块交界的地带。环太平洋地带集中了全世界 约80%以上的浅源地震（0千米70千米）、几乎全部的中源（70千米300 千米）和深源（300千米700千米）地震，所释放的地震能量约占全部能量的 80%，是世界上的主要地震带。我国处在两大地震活动带之间，也是一个多地震的国家。据记载，我国自本 世纪以来的80年内共发生破坏性地震2600余次，其中6级以上地震500余次， 8级以上地震9次。世界历史上死亡人数最多的大地震是我国1556年陕西华县 大地震，据不确切记载，死亡人数达83万余人。1976年，我国唐山大地震，是 浅源地震，震级7.8级，死亡人数也很多。地震对人类的危害很大，目前人类对地震的认识尚处于摸索阶段，还没有准 确预报地震的方法。地震的孕育和发生都与一定的地质构造相关，搞清地质构造 是进行地震预报的重要基础。地震前常有不少异常的自然现象发生，叫做地震前 兆。如地下水的异常变化、动物的异常反应、小震频繁、地壳形变等等，这些现 象可以为预报地震提供一定的依据。我国是世界上最早记录地震的国家。现在我 国的地震工作者和群众观测队伍相结合，积累了一些预测地震的经验，也成功地 做出过地震预报，但仍需大力加强对地震的科学研究，提高预测预报水平。