随着经济社会的发展，以气候变化为核心的全球环境变化，正在广泛而深刻地影响着人类社会的方方面面。气候变化所导致的气温增高、海平面上升、极端天气与气候频发等，对自然生态系统和人来生存环境产生了严重影响。增加能源供应和来源途径、改善能源结构，是减少温室气体排放量、解决全球气候变化问题的根本途径。而作为新型能源的地热资源越来越受到人们关注，它具有低成本、可持续利用和环保等其它能源所不可比拟的独特优点。可以说，大力推进地热资源开发利用，改善能源结构，对于解决日趋严重的全球环境问题具有重要的意义。

● 什么是地热资源？

地热资源是指能够经济的被人类所利用的地球内部的地热能、地热流体及其有用组分。我国地热资源可分为浅层地热能资源、水热型地热资源和干热岩资源三种类型。目前可利用的地热资源主要包括：通过热泵技术开采利用的浅层地热能、天然出露的温泉、通过人工钻井直接开采利用的地热流体以及干热岩体中的地热资源。我国地热资源种类繁多，考虑地质构造特征、热流体传输方式、温度范围以及开发利用方式等因素。

● 地热是如何形成的？

关于地热的来源，有多种假说。一般认为，地热主要来源于地球外部热源和内部热源。外部热源包括太阳辐射等，内部热源包括放射性元素生热、地核热量等。根据测算，地核的温度达6000°C左右，地壳底层的温度达900~1000°C，地球表面恒温层（距地面约15米）以下约15千米范围内，地温随深度增加而增高，平均增温率约为3°C/100米。不同地区地热增温率有差异，接近平均增温率的称正常地温区，高于平均增温率的地区称地热异常区。地热异常区是研究、开发地热资源的主要对象。地壳板块边沿，深大断裂及火山分布带等，是明显的地热异常区。

勘查地热资源，一般采用地热地质调查、钻探和各种物化探方法。

● 地热资源有哪些用途？

据史料记载，我国开发利用地热与温泉已有5000多年的悠久历史，是世界上利用地热资源较早的国家之一。新中国成立后，国家重视人民的医疗保健事业，从20世纪50年代起，先后建立温泉疗养院160多家，20世纪70年代后，地热资源的开发利用进入快速发展阶段，尤其是20世纪90年代以来，在市场推动下，地热资源的开发利用得到更加蓬勃的发展。

地热开发利用方式

地热资源主要用途包括发电、建筑物供暖、洗浴疗养、种植养殖、烘焙等。其中150℃以上的高温地热主要用于发电，发电后排出的热水可进行梯级利用；90~150℃的中温和25~90℃的低温地热以直接利用为主，多用于工业、种植、养殖、供暖制冷、旅游疗养等方面；25℃以下的浅层地温，可利用地源和水源热泵供暖、制冷。目前全国地热资源开发利用的基本格局是：西南、华南发电；华北、东北供暖与养殖，华东、华中、西北地区洗浴与疗养。

截至2015年，我国地热资源每年利用量折合标准煤0.21亿吨，其中水热型地热资源利用量折合标准煤415万吨，开采率为0.2%，浅层地热能利用量折合标准煤1600万吨，开采率为2.3%，地热资源开发利用潜力巨大。水热型地热资源利用方式中，地热发电占0.5%，供热采暖占32.70%，医疗洗浴与娱乐健身占32.32%，养殖占2.55%，种植占17.93%，工业利用占0.44%，其他占13.56%。浅层地热能资源开发利用方式主要为供暖制冷。

● 地热资源有哪些种类？

1.水热型地热资源

我国水热型地热资源非常丰富，出露温泉2334处，地热开采井5818眼。水热型地热资源量折合标准煤12500亿吨，每年地热资源可采量折合标准煤18.65亿吨，有高温地热资源(≥150℃)，但以中温地热资源(90~150℃)和低温地热资源(<90℃)为主。其中，水热型中低温地热资源量折合标准煤12300亿吨，每年地热资源可采量折合标准煤18.5亿吨，发电潜力150万千瓦；水热型高温地热资源量折合标准煤141亿吨，每年地热资源可采量折合标准煤0.18亿吨，发电潜力为846万千瓦。

水热型中低温地热资源主要分布于华北平原、河淮平原、苏北平原、松辽盆地、下辽河平原、汾渭盆地等大中型沉积盆地上，分布在山地的断裂带上的地热一般规模较小，分布在盆地特别是大型沉积盆地的地热资源储集条件好、储层多、厚度大、分布广，热储温度随深度增加，是地热资源开发潜力最大的地区。

高温地热资源主要分布在我国藏南-川西-滇西水热活动密集带，其高温地热资源发电潜力为712万千瓦，充分开发利用高温地热资源，积极推进西南地区高温地热发电，因地制宜建立多能互补的发电格局，符合我国当前能源革命需求，也是可再生能源重要组成部分。

2.浅层地热能

全国336个地级以上城市浅层地热能资源每年可开采量折合标准煤7亿吨，可替代标准煤11.7亿吨/年，节煤量4.1亿吨/年。从浅层地热能开发利用方式来看，地埋管热泵系统适宜区占总评价面积的29%；较适宜区占53%；地下水源热泵系统适宜区占总评价面积的11%，较适宜区占27%。比较适合应用地下水地源热泵系统的地区主要分布在我国的东部平原盆地及富水性较好的地区。地埋管地源热泵系统普遍具有较好的适宜性。综合考虑，浅层地热能开发利用的影响因素，我国适宜开发浅层地热能的地区主要分布在中东部省份，包括北京、天津、河北、山东、河南、辽宁、上海、湖北、湖南、江苏、浙江、江西、安徽等13个省(市)。

我国浅层地温能开发利用区划图

3.干热岩资源

我国干热岩资源潜力巨大，开发前景广阔，高于美国干热岩资源的估算结果(570万亿吨标准煤)。经初步测算，地下3~10千米范围内干热岩资源折合标准煤860万亿吨，利用其中2%即相当于2015年全国能源总消耗量的4000倍。尤其是位于3.5~7.5千米深度、温度介于150~250℃之间的干热岩资源，资源量巨大，折合标准煤215万亿吨。干热岩资源是最具潜力的战略接替能源，但开发难度较大。

● 我国的地热资源家底

2016年，中国地质调查局发布了《中国地热资源调查报告》。报告指出，“十二五”期间，在原国土资源部的正确领导和财政部的大力支持下，中国地质调查局组织全国60多家单位3000多名技术人员，利用中央财政资金4.16亿元，完成了31个省（区、市）地下热水资源调查，开展了336个地级以上城市浅层地温能资源调查，启动了干热岩资源调查，基本查明了我国地热资源赋存分布与开发利用现状，初步评价了全国地热资源潜力。

调查结果表明：一是全国31个省（区、市）地下热水资源年可开采量折合标准煤19亿吨，现状年实际开采量折合标准煤415万吨，只占可开采量的0.22%，开发利用潜力巨大。二是全国336个地级以上城市浅层地温能资源年可开采量折合标准煤7亿吨，可实现建筑物供暖制冷面积320亿平方米；现实现建筑物供暖制冷面积4.78亿平方米。三是我国干热岩资源初步估算折合标准煤856万亿吨，是巨大的能源宝藏，其2%的可开采量即相当于2015年全国能源消耗的4000倍，应加快研究步伐。四是我国浅层地温能和地下热水资源开发利用经济与环境效益显著，2015年相关产业总产值约7500亿元，占同年GDP的1%以上；每年减少二氧化碳排放4800万吨。五是京津冀地区浅层地温能和地下热水资源合计折合标准煤3.43亿吨，可基本满足该地区建筑物供暖制冷需求。六是长江经济带浅层地温能和地下热水资源年可开采量折合标准煤9.3亿吨，充分开发利用区内的浅层地温能资源可有效解决长江中下游地区冬季供暖问题。

● 最新研究成果

中国地质调查局自2016年开始实施“全国地热资源调查评价与勘查示范”工程。该工程是在“十二五”地热调查工作基础上，聚焦区域地热背景调查、重点地区浅层地温能调查、水热型地热资源调查、重点区干热岩资源调查以及地热资源勘查开发示范与关键技术研究5项任务，目前取得了一些阶段性成果。

浅层地温能方面：雄安新区浅层地温能初步勘查表明，新区内大部分地区适用于浅层地温能的开发，雄安新区浅层地温能资源的开发利用，将产生巨大的环境效益与社会效益，为我国未来城市的发展提供新方向。

水热型地热资源方面：京津冀水热型地热资源调查表明，京津冀地区是我国东部地热资源最丰富的地区，地热资源储量大，开发利用条件较好。根据现状开采量与资源量数据划分了京津冀地区的开采模数分区，可为当地地热资源的开发提供借鉴。

干热岩方面：干热岩资源是国际社会公认的最具潜力的战略接替能源之一，其开发利用尚在探索中，国际社会对干热岩的开发利用已经进行了40多年的历史，我国正在开展东南沿海地区、青藏高原东北缘干热岩资源地质勘查，2017年8月，中国科学家在青海共和盆地3705米深处成功钻获236℃的高温干热岩，为下一步推进干热岩开发利用试验探索奠定了良好基础，目前中国地质调查局正在大力推进干热岩勘查评价和试验性开采。

（本文由中国地质科学院水文地质环境地质研究所供稿）

中侏罗世是我国北方主要含煤沉积时期，又是我国古生物化石、特别是植物化石（包括孢粉）十分丰富的时期。近年来，国外中侏罗世油气研究取得了丰硕成果。我国松辽盆地外围油气勘探取得重要进展，为松辽盆地外围侏罗纪盆地新区、新层系油气找寻提供了新思路。最新圈定的大兴安岭中段龙江盆地具有类似的中侏罗世沉积层，深入研究该地层具有重要的能源矿产找寻意义。

近期，由自然资源部中国地质调查局沈阳地质调查中心张渝金博士领导的研究团队，对龙江盆地中侏罗世含煤地层进行了重新厘定，对该套地层不同分布点开展了系统的植物化石采集分析工作。首次发现龙江盆地中侏罗世植物群大化石由21属34种组成，以蕨类和松柏类为主,苏铁类、茨康类以及银杏类等占一定比例。在蕨类化石研究中首次发现蚌壳蕨科的原位花粉，并建立2个新种。新发现的孢粉化石共计45属73种，主要以裸子植物花粉占主，其次为蕨类植物孢子，建立了中侏罗世Cyclogranisporites- Alisporites孢粉组合。植物化石研究揭示了龙江盆地中侏罗世植物群可能为一个具季节性变化的暖温带-温带气候的植物群，其古气候可能以暖温带为主，并带有一定的暖温带-温带的低矮山地的气候环境。

此外，首次测得龙江盆地万宝组中段凝灰岩锆石U-Pb的166.2±1.3Ma、165.2±1.7Ma、164.0±1.3Ma和162.1±1.6Ma等年龄值，整体指示中侏罗世。碎屑岩年龄显示4组峰值，最年轻年龄峰值为167.5±2.5Ma。上述年龄值辅证了龙江盆地万宝组时代为中侏罗世。

该研究成果近期发表在地学期刊《地学前缘》上，部分成果在中国古生物学会2018年古植物大会作了专题汇报，并发表了会议摘要。

与此同时，张渝金博士领导的研究团队，近期首次在龙江盆地和扎鲁特盆地中侏罗统地层中发现大量木化石，已鉴定出4属8种，其中有3个新种，分别为Protocedroxylon zhangii sp. nov.、 Protocedroxylon zhalantunense sp. nov. 和Sciadopityoxylon neimengguense sp. nov.。木材解剖特征的变化与气候的演化有关，研究发现木化石的生长轮均很明显，早材很发育，而晚材带都比较窄，表明在大兴安岭中段中侏罗世以温暖潮湿、有明显季节性变化的气候为主，而寒冷的冬季较短。该研究成果近期已经发表在国内地学期刊ACTA GEOLOGICA SINICA(English edition)上。

上述研究得到国家青年自然科学基金（41702032）和中国地质调查局项目（DD20160048-04，12120113053900，1212011085210）的联合资助。

2017年12月29日元旦前夕，地调局成都综合利用所党委书记、所长胡泽松，所纪委书记刘顺解，所直党支部、资环党支部、矿冶党支部、后勤党支部分别深入对口帮扶村看望慰问所在帮扶户，这是成都综合利用所班子第3次深入帮扶村参与调研对接落实帮扶措施。成都综合利用所党委积极响应中央和四川省委号召，对口帮扶广元市旺苍县化龙乡石川村。党委班子成员多次深入帮扶村，派驻的驻村干部尽职尽责，全身心扑在帮扶工作上，成为石川村村民的贴心人。

2017年成都综合利用所在广元市旺苍县石川村帮扶所在地开展了特色农业地质调查，配套了特色产业发展项目资金，帮助石川村发展特色农业。为解决石川村的人畜饮水和生产用水困难，成都综合利用所为贫困家庭援建了14口农业灌溉用蓄水池，建成并投入使用，基本解决了 60 亩以上的缺水山地的灌溉用水困难。同时联系兄弟单位开展打井找水工作，成功打井出水。成都综合利用所党委、各党支部分别向 13 户贫困家庭学生按月发放生活补助，通过组织购买帮扶村农业合作社农产品、兜底帮扶极端贫困家庭人员等措施，解决了脱贫摘帽指标瓶颈困难，帮扶措施件件落在实处，有力地助推了贫困户脱贫致富，得到了旺苍县委和化龙乡领导的充分肯定，现已顺利通过广元市级考核验收，有望顺利通过四川省级考核验收。

加拿大岩石圈探测计划

地球内部剖面示意图

前不久，我国启动了地震科技创新工程，拟通过“透明地壳”“解剖地震”等4个地球深部探测计划的实施，在未来10年，大幅提升地震科学研究水平以及防震减灾能力，达到国际先进水平。那么，和世界发达国家相比，在地球深部探测方面我们可以借鉴哪些经验成果？大数据时代地质学家探测地球内部所面临的焦点和难点有哪些？从上个世纪60年代起，随着人类对海洋认识的加深，发展出了划时代的板块构造理论，几乎完美地解释了与海洋有关的地质学问题。所以，人们开始把板块构造理论运用于陆地，也就是板块构造理论的“登陆”。

在研究海洋地质的过程中，科学家广泛采用地球物理学的方法，结合钻井，取得丰硕成果。自然而然地，研究大陆地质学也可以按照这个思路进行。所以，从上个世纪70年代开始，各国相继展开了各式大陆探测计划，极大地完善了大陆地质学理论并取得了良好的经济效益。

美国：大陆反射地震探测计划和地球透镜计划堪称深部探测典范

在上个世纪70年代末，美国率先开始实施了大陆反射地震探测计划。这项计划的研究手段来源于石油勘探技术，通过布设一系列测线，收集人工地震产生的地震波，处理之后就可以得到很多地下地质结构的信息。这个计划取得了很多优良的成果，比如：揭示了美国东海岸阿帕拉契亚山的构造，西部山地的地下结构，尤其在落基山断层之下发现一系列油田。一连串的科学与社会效益，使该计划堪称深部探测的典范。此外，这次探测计划的成果，还引发了其他国家相关计划的出炉。

2001年，美国国家科学基金会、美国地质调查局和美国国家航空航天局，联合发起了一项新的开创性地球探测计划——地球透镜计划。该计划是一项全新的具有风险性的地学探索工作，主要分为四项内容：

第一项是建立一个由2000个地震观测点构成规则的流动测网，轮流进行地震观测，实时采集数据，用来研究地幔乃至深达近3000公里的地核和地幔边界的情况。另外，还可以用来监测火山和地震活动，进行灾害预测。

第二项是建立圣安德列斯断裂深部观测站。圣安德列斯断裂是地球上最活跃的断层之一，穿过美国经济发达、人口密集的西海岸，研究程度很高，危险性也很大。项目将在断层带上取出了40米的岩芯供科学研究，并在深部建立了一个观测站，进行长期的观测研究。

第三项是板块边界观测站，利用GPS和应变测量仪，对太平洋板块和北美板块的相互运动进行连续观测，以研究地震和火山造成的地壳缓慢变形，增强预报的准确性。

第四项是合成孔径干涉雷达，可以用于火山和地震灾害的研究，还可以提供因地下水和石油的开采造成的地面沉降信息等。美国的地球透镜计划在2003年由国会批准实施，为期15年（2003年~2018年），预计投资超过200亿美元。

英国：反射地震计划揭示地球霸主恐龙灭绝猜想

英国反射地震计划开始于1981年，探测范围覆盖英伦三岛及附近大陆架，揭示了这一地区地壳和地幔的结构特征，并得益于反射地震计划帮助，成功发现了储量约47亿吨的北海油田。

而让人意想不到的是，该计划发展的地球探测新技术，在寻求恐龙灭绝成因方面发挥了很大的作用。我们知道在6500万年前的白垩纪末期，地球霸主恐龙突然灭绝，一种猜想是有一颗直径至少10公里的陨石与地球相撞，导致全球气候大变，恐龙灭绝。

但这么大一颗陨石与地球相撞，必定要留下一个巨大的陨石坑，那么它在哪儿呢？早期的科学家通过对墨西哥湾地区岩石学的研究发现，这里可能存在一个巨大的陨石坑，但它到底是什么形状，有多大，一直是个谜。因为这里大部分地区都是在海下的，难于观察。所以，在1996年的1月~5月间，该计划的科学家联合美国、墨西哥的地质学家对墨西哥湾地区进行了详细地探测，最终确定了这里存在一个巨大的陨石坑，直径大约100公里，为恐龙灭绝这一科学问题的研究补上了重要的一环。

加拿大：岩石圈探测计划为矿业勘探和开采提供详细信息

加拿大岩石圈探测计划(1984年~2003年）是加拿大国家级多学科合作的地球科学研究项目，目的是综合了解北美大陆北半部的大陆演化。加拿大地区本身地质演化历史久远，超过40亿年，这让加拿大成为研究地球大陆早期历史及后续演化最理想的国家。

在漫长的历史中，大陆经历了怎样的变化，都有哪些地质过程，大陆的组成是怎样的，这些问题不仅对加拿大，更是对全球的地质学研究都有着重要的意义。另外，加拿大矿产资源丰富，矿业是本国的支柱产业之一，探明地下的矿产分布及储量，更是对本国的经济发展具有重要意义。所以，加拿大岩石圈探测计划从一开始就具有科学和社会的双重目标。

从1984年开始，参与该研究的750多名作者发表了近2000篇著作，详细阐述了加拿大本土大陆的演化特点，绘制详细的岩石圈剖面，尤其注重对矿业开发区的探测，为矿业勘探和开采提供更详细的信息。

所有这些，不仅显著提高了加拿大大陆地质学的研究水平，而且极大地促进了本国矿业发展，丰富的成矿信息增强了矿业公司投资的信心。

澳大利亚：“玻璃地球”计划的目标是人眼能看到地下构造、岩层、矿产甚至灾害

矿产资源大国澳大利亚被誉为“坐在矿车上的国家”，为了解决未来的资源问题，1999年该国提出了“玻璃地球”计划。所谓的“玻璃地球”，顾名思义，就是让地球像玻璃一样透明，让人一眼就能看到地下的构造、岩层、矿产甚至灾害。有学者称之为“透明地球”或“水晶地球”，在一个国家范围内则被称为“玻璃国土”，指通过多种地质手段获取海量数据，建立全球性、多尺度、数字化的地质模型，可供我们查询和分析，然后据此作出正确合理的决策。澳大利亚“玻璃地球”的思想理念一经提出，就吸引了世界各国纷纷效仿，开始投入大量资金进行实施。

“玻璃地球”计划的目标是：使澳大利亚大陆地表以下1000米深度以内的地质状况变得透明。要实现这一目标，需要大量的地质勘探、地球物理勘探和地球化学勘探工作，如：新的钻探技术、航空重力梯度测量、航空电磁法、地球化学填图、同位素跟踪、地下水化学研究等。该计划提出之后被正式列入澳大利亚的国家预算，并开始实施。遗憾的是，2003年因多种原因而被迫终止。

欧洲：深部探测计划促进了科学研究的跨国界合作

从1981年起，受美国深部探测计划的影响，欧洲各国随后也展开了自己宏大的计划。

欧洲深部探测计划(1981年~2001年）旨在实施新一代的重大项目，更好地了解欧洲大陆地壳和地幔的构造演化，以及一直以来控制整个演化的动力学过程。欧洲探测计划挑选9个目标区域进行重点研究，每个区域都由高度自治的研究团队负责，所有的团队都致力于运用地质学、地球化学、地球物理学相结合的方法，了解地球表层和深层的关系，解释形成欧洲大陆岩石圈主要特征的过程。

在本计划实施的20年间，有30多个国家，上千名地质学家参与，从俄罗斯的乌拉尔山到葡萄牙里斯本，从土耳其到瑞典，地质学家对欧洲的主要地质结构进行了系统的研究，硕果累累，加深了人们对欧洲大陆深部构造和地质学过程的认识，同时也极大促进了科学研究的跨国界合作。

◆相关链接

瑞士地壳探测计划：主要是通过地球物理和地质联合的方法探测瑞士阿尔卑斯山脉的深部结构，深部探测的数据主要采集于1986～1993年之间,研究成果合理解释了瑞士阿尔卑斯山的构造演化：一个温度相对较冷的“山根”快速插入到20公里以下的下地幔,结果导致了大陆的碰撞；高密度球状“山根”导致阿尔卑斯山中部快速隆起及波河盆地下沉的大陆动力学模型。加上欧洲各国联合开展的欧洲探测计划，共同揭示了欧洲大陆与非洲大陆碰撞带的精细结构,为发展碰撞造山理论、薄皮构造理论奠定了基础。

德国大陆反射地震计划：通过接收、处理和解释地球物理数据，取得了对欧洲深部地质结构的新认识。深地震反射揭示了岩石圈不同尺度的各向异性和下地壳的“鳄鱼嘴”构造，一些反射联合剖面揭示了陆内盆地的演化,显示了下地壳减薄和岩浆初始阶段的证据。

意大利深地壳反射计划：由意大利国家研究委员会资助，主要目标是通过深地震反射技术研究意大利主要造山带的地壳结构及动力学演化过程。项目起始于20世纪80年代,形成了覆盖意大利半岛及周边海域的地震剖面网。

俄罗斯深部探测计划：以折射地震技术和大地电磁技术为主，这在国际上是唯一的也是非常超前的。俄罗斯是世界上最早开展深部探测的国家之一，其中科拉半岛科学钻深度超过1.2万米,成为世界上最深的钻孔。科拉超深钻改变了地球物理探测解释的许多深部现象，研究成果形成了适时的成矿地质体定位的深部地质—地球物理和地球动力学标尺和俄罗斯境内各种矿产资源多参数成矿预测分析的数据库。

◆延伸阅读

“透视”地球正变为现实

在上述国家的研究计划中，所采用的主要方法是地震反射技术，它是一种精度很高的地球物理勘探方法，主要利用人工爆炸、冲击或其他振动源产生地震波，然后在地表或井中用检波器将其接收并对其进行处理和解释，便可以分析判断地层界面、岩土性质和地质构造等。

目前，美国、俄罗斯、英国、意大利等国都在积极推动“穿透地壳”深反射地震剖面的工作。根据三维可视化地质信息与服务系统，只要按要求在电脑上输入相应的指令，研究区域的主要地层、地下构造、地热、地下水等三维仿真模型即可直观地展现在眼前。如果想知道哪里有断裂，哪里有地热和温泉，哪里赋存着丰富的地下水资源，都可以在系统上清楚地查询。

未来世界各国的“玻璃地球”计划将会从局部的三维地质模型向全国范围发展，我国的发展方向将会更多地向实用化转变，在规划、国土、环保、水务、市政、建设、农业等多个领域更多地发挥管理和决策的作用。

目前，虽然实现全球范围的“透明化”尚需要很长的时间，但随着人类探索地球奥秘的步伐不停，大数据时代呈现“看不见”的地球内部将一直是未来地球科学研究的方向。