地温梯度

是温度随地球内部深度增加而变化的速率。一般来说，由于来自更热地幔的热流，地壳温度随深度升高；远离构造板块边界，世界大部分地区的地表附近深度约25–30°C/km(72–87°F/mi)的温度升高。然而，在某些情况下，温度可能会随着深度的增加而下降，尤其是在地表附近，这种现象被称为逆地温梯度或负地温梯度。严格来说，地热一定是指地球，但这个概念可能适用于其他行星。

地球的内部热量来自行星吸积的余热、放射性衰变产生的热量、地核结晶的潜热以及可能来自其他来源的热量。地球上主要的产热核素是钾40、铀238、铀235和钍232。所述的内芯被认为有温度在4000至7000K，并在行星的中心处的压力被认为是约360GPA（360万个大气压）。（确切值取决于地球的密度分布。）由于大部分热量是由放射性衰变提供的，科学家们认为，在地球历史的早期，在半衰期短的核素耗尽之前，地球的热量产生将已经高得多。大约30亿年前，产热量是当今的两倍，导致地球内部温度梯度更大，地幔对流和板块构造速度更快，从而产生了火成岩，如科马提岩，这些岩不再形成。

地温梯度的顶部受大气温度的影响。固体行星的最上层处于当地天气产生的温度，在较浅的深度衰减到大约年平均温度（MATT）；正是这个深度用于许多地源热泵，有时外行人将其松散地称为“地热热泵”。顶部数百米反映了过去的气候变化；进一步下降，随着内部热源开始占主导地位，温暖稳步增加。

地温梯度随位置而变化，通常通过确定钻孔后的底部裸眼温度来测量。然而，钻井后立即获得的温度记录会受到钻井液循环的影响。为了获得准确的井底温度估计，井必须达到稳定的温度。由于实际原因，这并不总是可以实现的。

在热带的稳定构造区，温度-深度图将收敛于年平均地表温度。然而，在更新世期间形成深层xxx冻土层的地区，可以观察到持续到数百米的低温异常。波兰的Suwałki冷异常导致人们认识到与更新世-全新世气候变化相关的类似热扰动记录在整个波兰以及阿拉斯加、加拿大北部和西伯利亚的钻孔中.

在全新世隆起和侵蚀区域（图1），浅梯度将很高，直到到达一个点（图中标记为“拐点”），在那里它达到稳定的热流状态。如果将稳定状态的梯度投影到该点上方与当前年平均温度的交点，则该交点高于当前地表的高度可以衡量全新世隆起和侵蚀的程度。在全新世沉降和沉积区域（图2），初始梯度将低于平均值，直到它达到加入稳定热流状态的点。

地表温度的变化，无论是每日的、季节性的，还是由气候变化和米兰科维奇循环引起的，都会渗透到地表以下，并在地温梯度中产生周期从一天到数万年不等的振荡，其振幅随深度减少。最长周期的变化有几公里的尺度深度。来自极地冰盖的融化水沿着海底流动，往往会在整个地球表面保持恒定的地温梯度。[可疑-讨论]

如果在较浅的钻孔中观察到的温度随深度增加的速率在更深的深度持续存在，地球深处的温度将很快达到岩石融化的程度。然而，我们知道，由于S波的传输，地幔是固体。由于两个原因，温度梯度随深度急剧下降。首先，热传输机制从刚性构造板块内的传导转变为地球地幔对流部分中的对流。尽管地幔很坚固，但大部分地幔在很长一段时间内都表现为流体，热量通过平流或物质运输。其次，放射性热的产生集中在地壳内，特别是在地壳的上部，因为铀、钍和钾的浓度最高：这三种元素是地球内放射性热的主要产生者.因此，大部分地幔内的地温梯度约为每公里0.5开尔文，由与地幔物质（上地幔中的橄榄岩）相关的绝热梯度决定。

负地温梯度发生在温度随深度降低的地方。这发生在地表附近数百米的上部。由于岩石的低热扩散率，地下深处的温度几乎不受昼夜甚至年度地表温度变化的影响。因此，在几米深处，地下温度与年平均地表温度相似。在更深的地方，地下温度反映了过去气候的长期平均值，因此几十到几百米深处的温度包含了过去几百到几千年的气候信息。根据位置的不同，由于接近上一个冰河时代的天气较冷，这些温度可能比当前温度低，或者由于最近的气候变化。

负地温梯度也可能由于深含水层而发生，其中通过对流和平流从深水中传递热量，导致较浅层的水将相邻岩石加热到比较深层岩石更高的温度。

在俯冲带中也发现了大尺度的负地温梯度。俯冲带是一个构造板块边界，由于大洋板块相对于下伏地幔的密度高，大洋地壳在此处下沉到地幔中。由于下沉的板块以每年几厘米的速度进入地幔，热传导无法像下沉一样迅速加热板块。因此，下沉板块的温度低于周围地幔，导致地温梯度为负。