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何戎


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 【轉貼】所謂「地熱」指得是什麼呢

地熱是存在於地球內部的熱能,使得地溫隨深度而增加,而熱能也會經由地球內部傳送至地表消散。地溫梯度大約是每下探一公里,溫度上升攝氏 30 度。地球內部所蘊含的熱能巨大無比,然而以目前的技術,我們尚不能任意開採,只能開發地殼淺部地溫梯度異常高的地點的地熱資源。

當雨水降至地面,並滲入為地下水,再經斷層或裂隙深入地下,經地熱加熱後,大部分熱水儲存在滲透性良好的儲集層,如砂岩或裂隙岩層。小部分熱水再循環上升,湧出地表,形成溫泉或噴汽孔。熱水在儲集層時因受到蓋層的阻擋,會滯留在儲集層內,並在此發生對流作用。蓋層為一緻密不透氣的岩層,通常是沈積岩及火成岩,因為不發生對流作用,故其中溫度梯度很大。我們可想像此地熱儲集構造是熱源在下、儲集層居中、蓋層在上、地下水由側面補給,恰似一個天然燒開水的茶壺。

若鑽井鑽到儲集層,會有大量的熱水及蒸氣噴出。工程人員根據流體的溫度及壓力將其做不同用途,溫度高的用於發電,低的則直接用於暖房及工業用途等。

地熱系統的種類

根據地熱流體在儲集層中的形式,地熱系統大致可分成熱水型和蒸氣型兩種。

熱水型的地熱系統是以熱水存在於儲集層中。水相控制儲集層壓力,其溫度最高可達攝氏 370 度左右,低者則僅數十度。攝氏 200 度以上的地熱系統,因為熱水到達地面後,可有 10 ~ 30% 轉變為蒸氣,故比較有發電價值。

蒸氣型是由高溫熱源供應熱量,加上岩層的低滲透性而形成。早期原是熱水型,後因熱水湧出量多於地下水注入量,逐漸轉變成蒸氣型;水受熱沸騰變成蒸氣,使水位下降至深部。部分蒸氣冒出地面,大部分蒸氣接近地表時又冷凝下來,蒸發熱則經由對流作用向地表傳送。在蒸氣儲集層中是熱水及蒸氣兩相共存,由蒸氣相控制儲集層壓力。熱水相因表面張力大,在小孔隙中流動,蒸氣相則經較大的管道逸出。世界上地熱系統中蒸氣型約占 10%,熱水型約占 90%。

世界的地熱資源

地球可看成是由三個同心圓所構成,亦即地殼、地函及地核。地球內部的溫度,一般推測地心內核(地表五千公里以下)可能高達攝氏 6,000 度,外核(地表以下二千九百至五千公里)大約是攝氏 3,000 ~ 5,000 度,地函(地表以下三十至二千九百公里)則大約是攝氏 500 ~ 3,000 度。最外層的地殼好像蘋果的皮,其厚度在海洋地帶平均是 7 公里,在內陸則約 20 ~ 65 公里。地殼的地溫梯度平均是每公里攝氏 30 度左右。

地球內部的熱能是基本熱源,然而欲形成具有開發價值的地熱田,須有較高溫的熱源集中於地殼淺部,以提供充分的熱能。造成熱源局部集中或異常地溫梯度的原因,實際上與地殼板塊運動有密切的關係。目前已知地殼至少可分為 15 個板塊在運動,板塊交界面有四種不同的運動形態,即擴張、隱沒、互撞與平移。板塊運動的結果使其邊緣地帶溫度局部增高,熱能集中,形成顯著的異常地溫梯度,進而產生火山活動及火成岩的侵入,並使地震頻繁。世界上主要的地熱區大部分分布在板塊邊緣的火山活動帶中。

火山活動及火成岩侵入到地表淺處可造成較高溫的地熱田。這一類熱源存在於地殼 5 ~ 15 公里深,正在活動或尚未冷卻的岩漿庫,或侵入的火山岩體中,其地溫異常值常高於正常值的三倍以上,即地溫梯度每公里超過攝氏 90 度,例如分布在環太平洋隱沒帶的火山環、熱點上方的夏威夷和中洋脊頂端的冰島等,都有岩漿庫存在於地底下。

如果沒有火山活動,而是以板塊活動帶的地溫異常帶為熱源所造成的地熱區,其範圍常較大,但溫度較低。這一類熱源是由板塊運動所引起,造成的地溫梯度異常值,可能是正常值的一倍半至二倍,也就是地溫梯度值在每公里約攝氏 45 ~ 60 度。其異常區域的範圍可能很大,大致整個山脈都能涵蓋其中,如歐亞板塊和菲律賓海板塊碰撞所形成的臺灣中央山脈造山變質帶。世界上主要的地熱區大都分布在板塊邊緣的火山活動帶中。


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發表於:2006-01-14 01:01

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