簡介
測量地球溫度場的分布和變化，研究地殼內熱源體的要素，觀測外部熱源影響和測定地殼物質的熱物理參數，以勘探地熱資源或解決某些地質問題的地球物理勘探方法。
地表和地殼任一點的溫度受地球內部岩漿活動、地球外部太陽輻射變化、冰期及人為活動的影響。地球內部岩漿作為熱源，其影響可以認為是相對穩定的，而外部熱源影響則是變化的。外部熱源變化主要是太陽輻射的日變、年變和冰期等的變化。一般的地溫法勘探只要求消除太陽輻射的日變影響，其方法是在一個地區地表以下日變變溫層(中國由南向北深度界於15～30米之間)以下測定，以避免日變影響，或在工區內設一個日變觀測基點，觀測某一深度或幾個深度的日變曲線，用以對各測點數據進行改正。只有在研究深部構造、古地溫或跨季度測量時，才考慮年變化和冰期變化的影響。在精確測量時要求消除人為活動影響，如耕作活動和污水影響等，也需對各測點數據進行必要的改正。為避免外部熱源變化影響，常常採取測量地溫垂向梯度、大地熱流值或熱容量等參數。為研究某些特殊地質問題，則測量地溫的變化部分，或進行人工改變地溫場的方法。
地溫場測量
包括遙感測量法和地下測量法兩種方法：
①遙感測量法。
在人造地球衛星或飛機上裝置紅外掃瞄器器，測量地表輻射或反射的紅外電磁波，可以測量全球或一個測區的地表溫度場特徵及其變化，並給出紅外掃描圖像。白天測量的紅外電磁波，主要是地表接收太陽輻射後的反射；夜間則可明顯地測到地表本身的輻射。後者的資料可以用來監測火山噴發、調查溫泉及其放熱量以及地下煤層自燃現象等。比較和分析晝夜測量到的紅外電磁波的差異，可以計算地表物質的熱容量，以此來了解土壤濕度，發現淺層地下水，還可幫助識別岩石和某些蝕變礦床。
②地下測量法。
地溫的直接測量一般在地下進行。深度為 1米的淺孔測溫是一種快速、低成本的常用勘探方法,常用於調查淺層地熱田。由於1米深度處日變影響較小,可以在較短時間內獲得一個工區內1米深界面上的等溫度圖，從而研究溫泉的補給源、淺層地熱田分布和發現較深部隱伏地熱田。進行30米深度井溫測量，則可以認為是在地下恆溫層內進行而不受日變影響，可以發現更深的地熱田和進行隱伏油氣田研究。各種目的的鑽孔都可以進行井溫和井溫梯度測量。地殼平均地溫梯度為每公里30℃。由於油氣生成（見石油成因）和油氣運移都需要在較高的溫度環境下進行。石油井的井溫和井溫梯度測量可以研究油氣田。煤田和金屬礦鑽井井溫或井溫梯度測量，可以作為礦山設計中熱害防治的依據。地熱田的井溫測量是研究地熱田熱儲的重要資料。水文井的井溫測量可以在有護井和套管的條件下查明含水層層位。
地溫法勘探人工地溫法
用人工造成局部溫度場，並使之有規律變化，以此達到地質勘探的目的。往鑽孔中注入定量熱（或冷）水後，對全井孔進行定時重複井溫測量，測量不同井段井溫恢復速度，以確定含水層和岩石富水性，研究地熱田熱儲的開發壽命。在地下水資源評價中，對一口鑽井連續注入帶有日變溫度影響的河水，對四周的觀測鑽孔陣同時測量到的水溫周期變化，其日變強度和相位差可以用來計算各孔之間的導水係數，從而進行地下水資源評價，以減少常規抽水試驗的時間和成本。這種方法在地下含水層礦化度較高而不能採用常規的鹽擴散法時更為有效。地熱流測量
地熱流亦稱地熱流密度，其量綱為在單位面積、單位時間內放出的熱量,稱為熱流單位(HFU)。1HFU=1微卡／(平方厘米·秒)，也可換算成1HFU=41.86毫瓦／平方米。地熱流值等於垂直地溫梯度與同深度的岩石熱導率的乘積，即
式中Q為地熱流值；K為岩石導熱率；T為溫度；Z為深度。在室內測定岩心標本的導熱率，在鑽井中測量地溫梯度，兩個數值的乘積即為地熱流值。
由於用標本測定導熱率有許多困難，鑽孔岩心標本離開了它的原位就破壞了其自然狀態，岩石的溫度、濕度和所受的壓力都有很大變化。如果岩心破碎了，測定誤差更大。第四紀、第三紀(見早第三紀、晚第三紀)的鬆散沉積物和半固結沉積岩及泥岩（見泥質岩）、頁岩等取心受到的影響更大。近年來發展了一種地熱流原位測定方法，大大推動了海洋地熱流測定進度。其方法是將專門設計的海底探測器放入海底淤積層內，給予一個人工熱脈衝，從不同的熱衰減過程計算海底淤積層的導熱率，還可以測定淤積層的地熱梯度，從而自動計算出地熱流值。
全球地熱流研究是板塊構造學的重要支柱之一。到20世紀80年代末,全球地熱值已測得1萬多個,其中有2/3的數據分布在海洋。全球平均地熱流值為1.47±0.79HFU，洋中脊為 1.90±1.48HFU，是正在進行成礦作用的地帶，海盆為1.27±0.53HFU，海溝為1.16±0.70HFU(圖2)。
大陸構造區從老到新,地熱流值從低到高，前寒武紀地塊為0.91±0.02HFU,加里東褶皺帶為1.11±0.07HFU,海西期為1.24±0.03HFU,中生代褶皺區為1.42±0.06HFU，喜馬拉雅期為1.75±0.06HFU。陸地熱流值大於2.0HFU的地段，一般被認為是具有良好地熱資源地區。
測量地球溫度場的分布和變化，研究地殼內熱源體的要素，觀測外部熱源影響和測定地殼物質的熱物理參數，以勘探地熱資源或解決一定的地質問題的一種地球物理勘探方法。
地表和地殼各點的溫度是不均勻的，取決於以下因素：岩漿（內部熱源）的侵入、噴出和冷卻過程，太陽輻射（外部熱源）的各種周期性變化，氣候、地下水活動和人為因素，以及地表和地殼物質的結構及其熱物理參數。地殼的熱狀態受內部熱源和外部熱源的雙重製約，內部熱源可以認為是穩態的，而外部熱源則是變化的。因此，測量地球溫度場的空間分布和隨時間的變化，可以調查地熱、油氣和礦產資源，以及解決其他地質問題。
太陽輻射源對地球表面加熱有24小時的日變、年變和一種受地質年代冰期影響的更長周期的變化，它們對地溫影響的深度各不相同。在實際工作中，人們將太陽輻射對地殼加熱所影響的深度作為一個分界面，這個界面叫做恆溫層，以上為變溫層，以下為增溫層。各地恆溫層的深度及其溫度值並不相同，它明顯地與緯度有關。各地恆溫層深度和溫度要根據鑽孔長期觀測結果來測定。中國已測得的恆溫層深度在15～30米之間，溫度在10～23℃之間。太陽輻射日變化所影響的深度，一般不超過1米。增溫層以下平均地溫梯度為30攝氏度每公里。
地溫場測量
可分為遙感測量和直接測量兩種。
遙感測量
一切物體都發射紅外線(熱輻射電磁波)。測量地球表面輻射或反射的紅外電磁波，可以在地面用紅外輻射溫度計測量，在飛機上用航空紅外掃瞄器測量，也可以在人造衛星上對地球進行全面測量，例如美國在1978年4月26日發射的地球熱容量製圖衛星(HCMM)。測量地球表面的發射或反射的紅外電磁波，可以了解地球表面的溫度場特徵及其變化。白天測量的紅外電磁波，主要是太陽對地表輻射波的反射；夜間可以明顯地測量到地球表面本身所輻射的紅外電磁波。後一種資料可以用來研究火山機制，火山和溫泉、汽泉的放熱量。晝夜分別測量的紅外波段信息，可以用來計算地面物質的熱容量和熱慣量。用這些資料可了解土壤濕度，發現淺埋地下水富集區，也可以作為識別不同岩石和某些蝕變礦床的標誌。
直接測量
溫的直接測量都是在地下條件如坑道、鑽井或海底進行。最淺是在地下1米深處測量地溫,這是一種簡易的地溫測量方法，這種地溫場的資料可用於發現異常幅度大而且埋藏淺的地熱田。直接探測隱伏地下儲熱構造,往往在10～30米或50～100米淺井內進行地溫和地溫梯度測量。這個深度的地溫場資料，可以反映不同異常幅度和不同埋藏深度的熱儲構造。更深的地溫場（如300～1000米）則用於研究區域構造、深部地熱資源和油氣田。例如中國華北平原北部地溫梯度等值線圖上的地溫異常，反映了深部地熱資源和油氣田（見圖華北平原北部地溫梯度等值線圖）。
外，淺層地溫測量常常受到地下水側向運動的干擾，因此這種地溫測量為尋找淺層富水區地下水補排關係和水庫滲漏的研究，提供了有益的資料。
人工地溫法
地溫法勘探主要測量地表和地殼的天然溫度場。象電法和地震勘探一樣，地溫法也可以用人工造成一個局部溫度場，以研究一定地質問題。井中溫度擴散法就是一種常用的人工地溫法。往井中注入定量熱（或冷）水後,過一定時間重複測量全井溫度變化,可以研究含水層。這種方法在地下含水層礦化度較高而不能採用常規的鹽擴散法時更為有效。往一口井中注入熱（或冷）水，而觀測周圍井溫度變化，可以計算含水層導水能力，研究含水層儲能空間和儲能效率，研究地熱田熱儲的開發壽命等。
地熱流測量
地殼的溫度場受許多干擾因素影響。地溫梯度則與岩石熱導率有關，因而這些資料的套用受地區和時間的限制，而不利於全國或全球的對比。地熱流值是一種理想的參數。地熱流值等於垂直地溫梯度與同深度的岩石熱導率的乘積：
□，式中Q為地熱流值，K為岩石熱導率，T為溫度，Z為深度。地熱流值表征為通過地球截面單位面積、單位時間所放出的微卡值（微卡／厘米2·秒），以符號HFU表。世界平均地熱流值約1.50HFU。岩芯熱導率測定方法,通常是將岩芯按規定要求切成標本在室內岩石熱導率測量儀上進行。
海洋地熱流測量
在洋底採集標本進行測量成本太高。近年發展了一種海底地熱流探測器，可以在洋底原位直接測量海洋地熱流值。海底地熱流探測器的發明，大大加快了海底地熱流測量速度。
大陸地熱流測量
一般仍採用在室內測量岩石標本以求熱導率的方法。但已有許多學者指出，由井下取出的岩石標本（固結與非固結的）離開了它存在的自然狀態，溫度、壓力和濕度都有很大的變化，非固結沉積物的孔隙度也有變化，而濕度和孔隙度對標本的熱導率都有很大影響。在淺層土壤中、坑中和井中原位測定岩石（或非固結沉積物）熱導率的技術是值得進一步發展的。
