科学是无边界的，思想也不能让自己终结。人类正是凭借着永无止境的探索精神，才能不断超越自身发展的极限。新技术已经带给我们关于未来的无限展望，而它也正在悄悄地改变着我们自己和我们的世界。

  赵保卫等编著的《待开发的地热能》是关于科技发展最前沿的故事，如果你想知道明天的世界会是什么样子，就请走进这个故事中吧……

本套丛书作为新材料、新能源的科普读物，宗旨鲜明，风格独特，系统性强，认真探讨了人类与能源材料和谐的发展历程和方向。与一般科普读物相比，具有如下鲜明的特点：一是内容丰富时代感强，本丛书共18个分册，紧扣当前能源、材料发展的困境，以新能源、新材料方面最新的研究成果及翔实的资料为基础，用通俗易懂的文字分别叙述了与人类生存、发展最密切的各种新能源和新材料，构成了一个完整的知识体系。

由赵保卫等编著《待开发的地热能》是其中一册，从多视角，多层次、全方位介绍了材料和能源领域的基础知识和发展动态，深入浅出地展示了材料和能源的发展脚步。《待开发的地热能》语言流畅、深入浅出，配有大量精美的图片，图文并茂、通俗易懂，加上扩充知识面的小百科，使读者朋友全面了解新材料、新能源并享受着它们带来的无限魅力。

第一章 探寻地热的奥秘

 第一节 地球母亲的小秘密

一、地球母亲的诞生

二、地球母亲的内部结构

三、地球母亲的体温

 第二节 地热能是从哪里来的

一、放射性元素——地热能的核燃料

二、地球自转——地热能的发动机

三、外成一生物作用——地热能的补充剂

四、争论不休的原始地球形成过程的“残余热”

五、太阳辐射热——生命活动的驱动器

六、潮汐摩擦热

七、其他外部热源

 第三节 地热是如何到达地球表面的

一、传导

二、对流

三、热辐射

 第四节 不断散失的地球内热

一、大地热流——不断散失的地球内热

二、火山喷发活动携带出的热量

三、由温泉、地热地带携带出的热量

四、地震释放的能量

 第五节 地热的类型

一、蒸汽型资源

二、水热型资源

三、沉积盆地型地热

四、地压型地热

五、干热岩地热

六、放射性地热

七、熔岩或岩浆型地热

第二章 “忽冷忽热”的地球

 第一节 绕着世界走一圈，追踪神奇的地热带

一、环太平洋地热带

二、地中海——喜马拉雅地热带

三、大西洋中脊地热带

四、红海一亚丁湾一东非裂谷地热带

 第二节 南热、北冷、东暖、西凉——中国地热分布大观

一、西南深处及宝岛台湾——高温对流型地热带

二、东南沿海——中低温对流型地热带

三、遍布全国——中低温传导型地热带

第三章 沿着时间的脚印，开启地热利用的神秘卷轴

 第一节 走近生命的培育温床

一、解密：你不知道的地热种植

二、放大了的地热培养皿——热水养殖

三、继续发挥农业“余热”

 第二节 探索工业多面手

一、为供暖制冷披上新衣

二、不可或缺的重要角色：烘干、脱水

三、新晋能手——其他工业应用

 第三节 浴饮两相宜的天然疗养院

一、蒸蒸日上的温泉医疗

二、跟我一起，享受异域温泉

第四章 茁壮成长的宠儿——地热发电

 第一节 一度被忽视的宠儿

一、地热不“热”难题待解

二、最为现实并最具竞争力的能源之一

三、地热发展存在四大问题

 第二节 技能大发挥

一、奇妙的能量变化过程

二、地热发电系统的奥秘

三、地热发电主要方法的探究

 第三节 需要被呵护的中国地热发电

一、羊八井电厂——世界屋脊上的奇葩

二、默默无闻的好伙伴——灰汤地热试验电站

三、给祖国电力新兴之花建好温室

 第四节 世界地热发电大家庭

一、地热发电的鼻祖——意大利

二、地热发电的领头羊——美国

三、学习的好榜样——冰岛

四、正在向前的兄弟姐妹们

 第五节 成长的烦恼——地热发电需要解决的问题

一、热田的回灌

二、地热田的腐蚀

三、地热田的结垢

第五章 融入瑰丽的地热之景——发现之旅

 第一节 巅峰之热——西藏

一、地热冰塔

二、羊八井

三、塔格加间歇喷泉

 第二节 天地有大美——吉林长白山

一、天池

二、长白山温泉

 第三节 地热也疯狂——云南

一、大理地热国——一颗璀璨新星

二、腾冲

 第四节 磺泉玉雾——台北

一、大屯火山群

二、地热谷

三、北投温泉

 第五节 温泉之乡——日本

一、箱根大涌谷——大地狱

二、长野地狱谷温泉——与雪猴共浴

 第六节 硫烟弥漫——新西兰

一、罗托鲁瓦

二、华卡雷瓦雷瓦地热保护区

三、波利尼西亚温泉

 第七节 大自然的鬼斧神工——美国黄石公园

一、热喷泉

二、大棱镜温泉

三、猛犸温泉

 第八节 冰与火的国度——探秘冰岛

一、蓝湖——蓝色诱惑

二、盖锡尔间歇泉——地热力与美的展示

三、黄金瀑布——白色单调的点缀

第六章 挥出地热利用的双刃剑——你不知道的地热危害

 第一节 悄无声息的地质危机

一、不容忽视的地面沉降

二、破坏地表结构的导火索

三、让地面颤抖的大动作——诱发地震

四、消失的美丽奇观——地质景观消亡

五、不可回复的地质资源

 第二节 人类生存环境的操盘手

一、破坏水资源的隐形杀手

二、侵扰土地的不速之客

三、微量废气的制造商

四、来自地表的轰鸣——噪声

五、太热了

六、放射源触动了

 第三节 侵害动植物的乐园

第七章 地热能开发面面观

 第一节 探热之路不平坦

一、不知深浅，近热无门

二、浅层低温家难找，探宝技术待提高

三、大材小用地热宝藏拳脚不开

四、只寻锅炉不添水，地热热不久

五、地热发电路原地踏步

六、N维管理，地热无法可依

七、且看干热岩资源如何“纸上谈兵”

八、人才“济济”——高素质入不敷出

 第二节 探热攻略

一、地热资源知多少．几度开发何处归

二、浅层地温．层浅温不浅

三、地热资源，一切皆有可能

四、出来混总是要还的，开不尽的地热用不完的资源-

五、述不尽的地热情，发不完的地热电

六、国有国法，家有家规，地热资源亦有道

七、干热岩是怎样“炼”成的？

八、政府聚集关注，问题尚待考究

第八章 地热能的春天

 第一节 地热发电百年——艰难历程，光辉岁月

一、干蒸汽地热发电阶段

二、湿蒸汽地热发电阶段

三、美洲地热发展

四、亚洲的发展

五、欧洲的发展

六、非洲的发展

七、群雄并起

九、地热直接利用——悠久的历史．灿烂的文化

 第二节 走进新时代

一、地源热泵——浅层地热开发的利器

二、地热强化系统——热岩地热开发的新式武器

 第三节 美好的未来

一、争相发展的宠儿

二、环境的守护神

三、新能源的主力军

四、绿能发电展神威

五、多才多艺显本领

六、经济发展的助推器

七、美好的未来

第一章探寻地热的奥秘

自古以来，人类就为改善自身的生存条件、促进经济发展和社会进步而不懈地奋斗。在这一奋斗过程中，能源一直在扮演着极其重要的角色。目前全球利用的能源有煤炭、石油、天然气、水能、太阳能、风能、潮汐能、核能和地热能。按照各种能源的开发利用情况和它们在人类社会经济生活中的地位，人们把能源分为常规能源和新能源两类。

一般说来，常规能源指的是技术上比较成熟、使用比较普通的能源，如前面所说的煤炭、石油、天然气、水能等就是常规能源；而新能源指的是新近才利用的或正在开发研究的能源，这种能源有太阳能、核能、沼气、风能、氢能、地热能、海洋能、电磁能等。

实际上，新能源和常规能源是相对而言的，现在的常规能源在过去也曾是新能源，而今天的新能源在将来肯定也会成为常规能源。例如，核能在许多第三世界和不发达国家中还只能称为新能源，但在某些工业发达国家中，核能的使用已经非常普遍，已经变成了一种常规能源。

由于目前使用的能源以常规能源为主，而这些常规能源如煤、石油、天然气等却越用越少，是不可再生的能源，总有一天要用完，加上它们燃烧时污染环境并且热能利用率不高等，世界各国都在加紧研究开发新能源，以满足社会发展对能源日益增长的需要。

随着经济的发展和能源消耗量的大幅度增长，能源的储量、生产和使用之间的矛盾将会日益突出，成为世界各国面临的亟待解决的重大问题之一。

现在，能源已向人类发出了挑战：据专家们估计，在前面提到过的世界常规能源中，除煤炭因为储量较多尚可维持较长时间外，目前已探明的石油储量将于2020年左右开采完毕；一些工业发达国家的天然气也将在2020年被用完；而发展中国家在2060年也将会发生天然气短缺。另外，煤炭资源虽然较丰富，但是直接使用煤炭既不能充分利用它的能量和资源，还会对环境造成污染。

面对能源紧张的情况，世界各国除了充分利用现有的传统能源外，都在大力研究开发新能源。同时，在开发新能源之即，人们还在寻求各种方法、采取各种措施节约能源，并防止或减轻对环境的污染。

在我国，我们正处于能源短缺、能源结构不合理，而对能源的需求却迅速增长的新的历史时期；而要解决能源问题，必须依靠科技进步，特别是应用高新技术加快开发新能源的步伐。在这方面，既要研究以跟上工业化国家的先进水平。也要符合我国作为一个发展中国家的实际国情。我国能源发展的中期战略是开发与节约，能源开发利用以电力为中心，以煤炭为基础，积极开发石油和天然气，大力开发水电资源和有计划地发展核电，提高能源生产利用效率。只有依靠高新技术，才有可能完成能源工业在现代化建设中承担的重要使命。

其中，地热能就成为世界各个国家青睐的清洁可再生能源。那么什么是地热能呢？地热能是怎样产生的呢？生活中我们见过或感知过地热能吗？地热能为我们做些什么呢？怎么才能抽取到地球内部的热量呢？地热能的利用安全吗？地热能对我们的生存环境有什么样的影响呢？本书试图帮助读者解答这些疑问。

第一节地球母亲的小秘密

“孩子们，天空是什么颜色的？”“灰色的。”“水是什么颜色的？”“黑色的。”“森林是什么颜色的？…‘老师，森林是什么呀？”亲爱的读者朋友，听了这段话，你有何感想？自20世纪以来，世界上发生了多次严重的环境污染事件，造成数万人死亡，这引起了有志之士的重视。再加上20世纪70年代以来各个国家对能源的争夺，促使我们不断寻找和开发新的可再生能源。地热能作为新兴能源，20世纪后半叶以来，得到了迅猛发展。目前世界上有24个国家采用了地热发电，70多个国家使用了地热供暖。目前全球地热发电的装机容量为10，715Mw，最大的装机容量分别在美国、菲律宾和印度尼西亚。那么地热能是怎样产生的呢？又是如何传到地球表面的呢？地热有哪些种类？地热与地球结构之间有什么关系呢？我们从地球母亲的起源说起吧。

一、地球母亲的诞生

地球(图1—2)是太阳系家族中的一个普通成员，是太阳系中一个赤道部分较为突出(赤道半径6378．14千米)，两级部分较为扁平(极半径6356．76千米)的近似球形的行星。她是太阳系从内到外的第三颗行星，属于太阳系八大行星之一(图1—3)，也是太阳系四颗类地行星中体积和质量最大的一颗(图1—4)。在四大类地行星中，地球的密度和吸引力最大、磁场最强、自转速度最快。在我们的眼里，地球常又被称作是世界。从太空上看，地球是一颗美丽的、蔚蓝色的星球。它为包括人类在内的数百万种生物提供了生存的家园，她是目前人类所知太阳系中唯一存在生命的天体。它大约诞生于45．4亿年前，而生命出现于地球诞生后的10亿年后，人类的出现才仅仅是200万一：300万年前的事。关于其起源有各种各样的神话传说和科学假说。在中国古代就有盘古开天辟地、女娲补天的故事。古希腊神话讲开天辟地时，也是说宇宙是从混沌之中诞生的，最先出现的神是大地之神——该亚。天空、陆地、海洋都是由她而生，她是最有资格、最有权势的神之一，所以人们尊称她为“地母”。

而科学假说认为，在很久很久以前，太阳系是由一团星云形成的。在收缩过程中，星云中央部分增温，形成原始太阳。当原始太阳中心温度达到700万度时，就会发生氢聚变为氦的热核反应(图1—6)。这种热核反应非常剧烈，产生巨大的能量，于是光芒四射的太阳便诞生了。由于星云体积不断缩小，因而自转加快，离心力增大，逐渐在赤道附近形成一个星云盘。星云盘上的物质不断聚集，最终演化为包括地球在内的八大行星和其他小天体。无数高度压缩的太空物质和内部的放射性物质的衰变热加热了这个绕太阳运动的岩团。由于温度的升高，岩团中铁镍开始液化，诱发了地球的分层。熔化了的铁镍往地球的中心下沉，较轻的物质则往上浮，最终形成了地壳、地幔和地核。P1-3

众所周知，火的使用和工具的发明开启了人类使用能源和材料的历史进程，促进了人类的进化，推动了人类文明进步。时至今日，能源和材料已成为人类生存和发展的物质基础，决定着人类文明的发展方向。它们的发展给全球经济、政治以及精神文化带来了前所未有的变革，也使全球的生态环境伤痕累累。开发绿色能源，发明新型材料，建设资源节约型、环境友好型社会已迫在眉睫。

2012年，中国将启动《国家能源发展战略》编制工作，提出我国能源发展的总体方略和战略规划。但是，目前市场上还没有一套详细介绍新能源、新材料方面内容的高新技术科普丛书。为了引导读者，特别是广大青少年更好地认识和了解新能源和新材料，明确我国的能源现状和材料科学的创新成果，增强开发高新技术的意识，激发他们为高新技术事业奉献的信心和决心，培养他们的民族自信心和创新精神。向青少年普及新能源和新材料的相关知识和发展动态，必将吸引和鼓励更多青少年热爱科学，献身科学，积极投身能源和材料事业，发明更多低碳、绿色的新型材料，使我国能源结构合理，为创造我们可持续发展的绿色家园做出更大的贡献。

“高新技术科普丛书”，由国内知名材料学专家、西北师范大学博士生导师莫尊理教授担任丛书总主编，西北师范大学等高校的教授、博士生导师担任编委，丛书各册的作者均为相关领域的专家、学者。他们热爱科学、朝气蓬勃、学风严谨、勤奋探索，以真挚的情感和对人类社会持续发展的使命感，用朴实而又不失优美的文笔严肃认真地编撰了本套丛书。

本套丛书作为新材料、新能源的科普读物，宗旨鲜明，风格独特，系统性强，认真探讨了人类与能源材料和谐的发展历程和方向。与一般科普读物相比，具有如下鲜明的特点：一是内容丰富时代感强，本丛书共18个分册，紧扣当前能源、材料发展的困境，以新能源、新材料方面最新的研究成果及翔实的资料为基础，用通俗易懂的文字分别叙述了与人类生存、发展最密切的各种新能源和新材料，构成了一个完整的知识体系。另外，本套丛书多视角，多层次、全方位介绍了材料和能源领域的基础知识和发展动态，深入浅出地展示了材料和能源的发展脚步。《神通广大的第三金属》《新材料的宠儿：稀土》向你展示第三金属和稀土的魅力；《高新科技的特种钢》《取之不尽的太阳能》《持续不断的风电新能源》《可再生能源：生物质能》《又爱又恨是核能》《待开发的地热能》《清洁能源：氢能》《未来无害新能源可燃冰》《无限丰富的海洋能》让你尽情领略能源的丰饶和开发前景；《异彩纷呈的功能膜》《节能减排的新动力电池》《无处不在的碳纤维》《邀游太空的航天材料》《改变世界的信息材料》《比人聪明的智能材料》《神奇的人体修复材料》向你呈现新型材料的发展动态以及带给我们生活的变化。二是时尚流行的编创，本丛书语言流畅、深入浅出，配有大量精美的图片，图文并茂、通俗易懂，加上扩充知识面的小百科，使读者朋友全面了解新材料、新能源并享受着它们带来的无限魅力。

20世纪80年代以来，人们逐步认识到必须永续利用地球资源，改善地球的生态环境才能实现人类的可持续发展。我们应统一规划、合理开发能源，积极开发新能源、新材料，促进人类与自然界的和谐共处与协调发展。希望这套凝聚着策划者、组织者、编撰者、设计者、编辑者等工作者辛勤汗水和心血的“高新科技科普丛书”能给那些热爱科学，倡导低碳、绿色、可持续发展的人们以惊喜和收获，并对我国的能源和材料事业做出贡献。衷心祝愿应时代所需而出版的高新科技科普丛书能得到读者的青睐。