地热学导论

《地热学导论》课程教学大纲
课程名称:(中)地热学导论                               学分数:1学分
课程名称:(英)Introduction to Geothermics     上机(实验)学时数:4小时
课内总学时数:16
课外学时数:4
教学方式:课堂授课和课外实验
 

教学要求:

充实地球科学基础知识,熟悉野外钻孔温度测量和实验室岩石及土壤样品热物性测试方法,掌握地热地球物理学基本概念与理论,了解地热学在可再生能源、城市环境和全球气候变化研究领域的现状和发展趋势。
 

课程内容简介:

地球系统是一个多圈层庞大而复杂的系统,各圈层内部孕育着千变万化的物理、化学、生物过程,各圈层之间还存在着千丝万缕的联系和相互制约。基本上所有的相互作用和制约过程都伴随着能量传递,因而与温度有着密切联系。温度测量和分析是人们最熟悉的一种地球科学研究手段,在研究地球的形成和演化、深部结构和大地构造,到矿产资源的形成、气候变化、生态环境变迁等诸多地球科学研究领域都发挥着重要作用。本课程将通过课堂讲解地热学基本概念、基础理论、实际应用实例和相关交叉学科的发展现状和趋势,并结合课外实习体验,提高学生思考问题、解决问题的理论研究素质和实际动手能力。
 

课程大纲:

第一讲 地球内部的热量

课程安排和情况介绍
什么是地热学
地热学在地球科学中的位置
地热能的来源
地球的热历史

第二讲 地球内部的热传递

常用术语和物理量
热传导、热对流、热辐射
热导率和热扩散率的测试方法
常见物质的热物理性质

第三讲 地温测量和影响因素

钻井地温测量
钻井过程对地温场的影响
地形起伏对地温场的影响
地下水活动对地温场的影响
地壳抬升和剥蚀对地温场的影响
地壳沉降和沉积对地温场的影响
岩石介质非均一性对地温场的影响
地表(大气)温度变化对地温场的影响

第四讲 地温变化与气候变化

气候变化的地温记录
利用钻孔温度研究气候变化历史的原理与方法介绍
典型实例分析
全球钻孔温度与气候再造数据库
区域地温变化历史再造结果综述
地温变化对气候变化的驱动作用

第五讲 大地热流

大地地热的定义
全球热流分布与板块构造学说
海域热流分布特征
大陆热流分布特征
中国热流分布
热流与构造热事件的关系

第六讲 岩石圈热结构

地球的圈层结构
岩石生热率的测试方法
岩石热导率和生热率的垂向分布
-幔热流配分与热流省
岩石圈热厚度
中国大陆地区热岩石圈厚度分布

第七讲 地热资源评估与开发利用

地表地热显示
地热勘探方法
地热资源评估
地热直接利用
地源热泵
地热发电

第八讲 地热能源的未来

地热与其它新能源特征对比
全球地热资源分布概况
火山活动构造区地热能源潜力
中国地热能源潜力评价
中国地热能源发展面临的机遇与挑战

第九讲 地热实践与实验

钻孔地温测量、仪器标定
岩石样品热物性测试、测试报告编写

第十讲 复习考试

考核:

课堂表现,20%
作业,25%
地热时事编译,10%
实验报告,20%
课程报告,25%

参考教材名称:

《地热学及其应用》,联邦德国 G 邦特巴斯著,汪集暘等著,2015 - 北京: 科学出版社
《岩石热物理性质及其测试》,沈显杰 杨淑贞 张文仁, 1988 - 北京: 科学出版社 
The future of geothermal energy: Impact of enhanced geothermal systems (EGS) on the United States in the 21st century, An assessment by an MIT-Led interdisciplinary panel. Massachusetts Institute of Technology, 2006.

预修课程(最低要求):  普通物理

适用专业:环境科学与环境工程

 


Course Name: Introduction to Geothermics

Credit: 1

Teaching Hours16

Experimental Hours: 4

Introduction:

  Earth system is a dynamic system encompassing interactions among various components across atmosphere, lithosphere, hydrosphere, and biosphere. Temperature is a fundamental parameter controlling various physical, chemical, and biological processes that affect subsurface environment and the earth system as a whole. In principle, all earth system processes involve energy exchanges and temperature variations. Therefore, geothermal analysis bears importance to the study of the formation and evolution of the Earth, the lithospheric structure and tectonics, the formation of mineral resources, as well as climate, environmental, and ecological changes. Through this course, students are expected to gain a basic understanding of the fundamental concepts and theories of geothermics and their applications. By combining classroom lecturing and field experiment, this course is intended to enhance students’ critical thinking and problem solving ability.

Required Courses in Advance:  General Physics

Reference:

Buntebarth, G. (1984), Geothermics: an introduction, 144 pp., Springer, Berlin.
《岩石热物理性质及其测试》,沈显杰杨淑贞张文仁, 1988 - 北京: 科学出版社 
The future of geothermal energy: Impact of enhanced geothermal systems (EGS) on the United States in the 21st century, An assessment by an MIT-Led interdisciplinary panel. Massachusetts Institute of Technology, 2006.