Geofizicheskie metody issledovaniya zemnoi kory

---

Glava 5. Termorazvedka

• 13. Fiziko-geologicheskie osnovy teorii termorazvedki
• 13.1. Teplovoe pole Zemli i ego parametry
• 13.1.1. Obshaya harakteristika teplovogo polya Zemli
• 13.1.2. Regional'nyi teplovoi potok v zemnoi kore
• 13.1.3. Lokal'nyi teplovoi potok
• 13.2. Principy teorii termorazvedki
• 13.3. Teplovye i opticheskie svoistva gornyh porod
• 14. Metody termorazvedki
• 14.1. Apparatura dlya geotermicheskih issledovanii
• 14.1.1.Teplovizory
• 14.1.2. Termometry
• 14.2. Radioteplovye i infrakrasnye s'emki
• 14.3. Regional'nye termicheskie issledovaniya
• 14.4. Lokal'nye metody termorazvedki
• 14.4.1. Poiskovo-razvedochnye termicheskie issledovaniya
• 14.4.2. Primenenie termorazvedki dlya izucheniya geologicheskoi sredy

Geotermicheskaya razvedka (termorazvedka) ob'edinyaet fizicheskie metody issledovaniya estestvennogo teplovogo polya Zemli s cel'yu izucheniya landshaftov, termicheskogo rezhima zemnoi kory i verhnei mantii, vyyavleniya geotermicheskih resursov, resheniya poiskovo-razvedochnyh i inzhenerno-gidrologicheskih zadach. Men'shee primenenie nahodyat metody iskucstvennyh teplovyh polei. Teplovoe pole opredelyaetsya vnutrennimi i vneshnimi istochnikami tepla i teplovymi svoistvami gornyh porod. Pri termorazvedke registriruyut radioteplovoe i infrakrasnoe izluchenie zemnoi poverhnosti, izmeryayut temperaturu, ee vertikal'nyi gradient ili teplovoi potok. Raspredelenie etih parametrov v plane i po glubine neset informaciyu o termicheskih usloviyah i geologicheskom stroenii izuchaemogo raiona.

Osnovnymi metodami termorazvedki yavlyayutsya: radioteplovye (RTS) i infrakrasnye (IKS) s'emki; regional'nye termicheskie issledovaniya na sushe i akvatoriyah; lokal'nye poiskovo-razvedochnye termicheskie issledovaniya, napravlennye na vyyavlenie i izuchenie mestorozhdenii poleznyh iskopaemyh; inzhenerno-gidrogeologicheskie termicheskie issledovaniya, prednaznachennye dlya izucheniya merzlotnyh uslovii i dvizheniya podzemnyh vod; termicheskii karotazh, kotoryi sluzhit dlya dokumentacii razrezov skvazhin po teploprovodnosti vskrytyh gornyh porod; metody iskusstvennyh teplovyh polei pri rabotah na akvatoriyah i v skvazhinah.

13. Fiziko-geologicheskie osnovy teorii termorazvedki

13.1. Teplovoe pole Zemli i ego parametry

Teoriya termorazvedki postroena na osnove matematicheskogo i fizicheskogo modelirovaniya, naturnyh nablyudenii i ustanovleniya svyazei s drugimi polyami Zemli. Blagodarya etomu udaetsya poluchit' gipoteticheskoe izmenenie temperatur nedr Zemli.

13.1.1. Obshaya harakteristika teplovogo polya Zemli.

Istochnikami teplovogo polya Zemli yavlyayutsya processy, protekayushie v ee nedrah, i teplovaya energiya Solnca. K vnutrennim istochnikam tepla otnosyat radiogennoe teplo, kotoroe sozdaetsya blagodarya raspadu rasseyannyh v gornyh porodah izotopov urana, toriya, kaliya i inyh radioaktivnyh elementov, i teplo, obuslovlennoe razlichnymi processami, protekayushimi v Zemle (gravitacionnoi differenciaciei, plavleniem, himicheskimi reakciyami s vydeleniem ili poglosheniem tepla, deformaciei za schet prilivov pod deistviem Luny i Solnca i nekotorymi drugimi). Teplovaya energiya perechislennyh istochnikov, vysvobozhdayushayasya na zemnoi poverhnosti v edinicu vremeni, znachitel'no vyshe energii tektonicheskih, seismicheskih, gidrotermal'nyh processov.

Vnutrennee teplovoe pole otlichaetsya vysokim postoyanstvom. Ono ne okazyvaet vliyaniya na temperaturu vblizi zemnoi poverhnosti ili klimat, tak kak energiya, postupayushaya na zemnuyu poverhnost' ot Solnca, v 1000 bol'she, chem iz nedr. Vmeste s tem srednee teplovoe vozdeistvie Solnca ne opredelyaet teplovogo sostoyaniya Zemli i sposobno podderzhivat' postoyannuyu temperaturu na poverhnosti Zemli okolo 0 S. Fakticheski zhe blagodarya izmeneniyu solnechnoi aktivnosti temperatura pripoverhnostnogo sloya vozduha, a s nekotorym zapazdyvaniem i temperatura gornyh porod izmenyayutsya.

Sutochnye, sezonnye, mnogoletnie i mnogovekovye variacii solnechnoi aktivnosti privodyat k sootvetstvuyushim ciklicheskim izmeneniyam temperatur vozduha. Chem bol'she period ciklichnosti, tem bol'she glubina ih teplovogo vozdeistviya. Naprimer, sutochnye kolebaniya temperatury vozduha proyavlyayutsya v pochvennom sloe glubinoi 1 - 1,5 m. Eto svyazano s perenosom solnechnogo teplovogo potoka za schet molekulyarnoi teploprovodnosti porod i konvekcii vozduha, parov vody, infil'triruyushihsya osadkov i podzemnyh vod. Sezonnye (godovye) kolebaniya vyzyvayut izmeneniya temperatur na glubinah do 20 - 40 m. Na takih glubinah teploperedacha osushestvlyaetsya v osnovnom za schet molekulyarnoi teploprovodnosti, a takzhe dvizheniya podzemnyh vod. Na glubinah 20 - 40 m raspolagaetsya neitral'nyi sloi (ili zona postoyannyh godovyh temperatur). V nem temperatura ostaetsya prakticheski postoyannoi i v kazhdom raione v srednem na 3,7 S vyshe srednegodovoi temperatury vozduha. Mnogovekovye klimaticheskie izmeneniya skazyvayutsya na variaciyah temperatur sravnitel'no bol'shih glubin. Naprimer, poholodaniya i potepleniya v chetvertichnom periode vliyali na teplovoi rezhim Zemli do glubin 3 - 4 km.

Takim obrazom, esli ne uchityvat' mnogovekovyh klimaticheskih izmenenii, to mozhno schitat', chto nizhe zony postoyannyh temperatur (na glubinah svyshe 40 m) vliyaniem ciklichnosti solnechnoi aktivnosti mozhno prenebrech', a temperaturnyi rezhim porod opredelyaetsya glubinnym potokom tepla i osobennostyami termicheskih svoistv porod.

13.1.2. Regional'nyi teplovoi potok v zemnoi kore.

Nizhe neitral'nogo sloya temperatura porod povyshaetsya v srednem na 3 S pri pogruzhenii na kazhdye 100 m. Eto ob'yasnyaetsya nalichiem regional'nogo teplovogo potoka ot istochnikov vnutrennego tepla Zemli, podnimayushegosya k poverhnosti. Ego velichinu prinyato harakterizovat' plotnost'yu teplovogo potoka (ili prosto teplovym potokom) . Srednee znachenie teplovogo potoka kak na sushe, tak i v okeanah odinakovo i sostavlyaet 0,06 Vt/m² , otklonyayas' ot nego ne bolee chem v 5 - 7 raz. Postoyanstvo srednih teplovyh potokov sushi i okeanov pri rezkom izmenenii moshnostei i stroeniya zemnoi kory svidetel'stvuet o razlichii v teplovom stroenii verhnei mantii. Poetomu anomalii teplovyh potokov, t.e. otkloneniya ot ustanovlennyh srednih potokov, nesut informaciyu o stroenii i zemnoi kory, i verhnei mantii.

Ustanovleno, chto osnovnoi istochnik tepla na kontinentah - energiya radioaktivnogo raspada. Eto ob'yasnyaetsya bol'shei koncentraciei radioaktivnyh elementov v zemnoi kore, chem v mantii. V okeanah, gde moshnost' zemnoi kory mala, osnovnym istochnikom tepla yavlyayutsya processy v mantii na glubinah do 700 - 1000 km. Radiogennoe teplo yavlyaetsya osnovnym sredi drugih vidov teplovoi energii nedr. Za vremya sushestvovaniya Zemli ono bolee chem v 2 raza prevysilo poteri za schet teploprovodnosti.

Teplovoi potok opredelyaetsya ne tol'ko prirodoi i moshnost'yu istochnikov tepla, no i ego perenosom cherez gornye porody. Teplo peredaetsya posredstvom molekulyarnoi teploprovodnosti gornyh porod, konvekcii i izlucheniya. Na bol'shih glubinah (svyshe 10 km) peredacha tepla osushestvlyaetsya v osnovnom za schet izlucheniya nagretogo veshestva nedr i konvekcii, obuslovlennoi dvizheniem blokov zemnoi kory, rasplavlennyh lav, gidroterm. Na men'shih glubinah perenos tepla svyazan s molekulyarnoi teploprovodnost'yu i konvekciei podzemnymi vodami.

13.1.3. Lokal'nyi teplovoi potok.

Istochniki lokal'nyh teplovyh potokov, vyzyvayushih anomalii temperatur, raznoobrazny: nalichie mnogoletnemerzlotnyh porod, t.e. moshnyh (do soten metrov) tolsh s otricatel'nymi temperaturami; prisutstvie porod i rud s povyshennoi radioaktivnost'yu; vliyanie ekzotermicheskih (s poglosheniem tepla) i endotermicheskih (s vydeleniem tepla) processov, proishodyashih v neftegazonosnyh gorizontah, zalezhah uglya, sul'fidnyh i drugih rudah; proyavlenie sovremennogo vulkanizma i tektonicheskih dvizhenii; cirkulyaciya podzemnyh, v tom chisle termal'nyh, vod i dr. Rol' kazhdogo iz etih faktorov opredelyaetsya geologogidrogeologicheskim stroeniem. Lokal'nye teplovye potoki, kak i regional'nye, zavisyat ne tol'ko ot nalichiya istochnikov, no i ot uslovii perenosa tepla za schet teploprovodnosti gornyh porod i konvekcii pochvennogo vozduha i podzemnyh vod.

Nazad| Vpered

Publikacii s klyuchevymi slovami: geofizika - Zemlya - zemnaya kora Publikacii so slovami: geofizika - Zemlya - zemnaya kora
Sm. takzhe: Zamerzshie puzyri metana v ozere Baikal Zemlya iz mezhplanetnogo prostranstva Zahod Zemli s "Oriona" Protivosumerechnye luchi i festival' planet Voshod Zemli: video Udarnyi krater Manikuagan: vid iz kosmosa Zemlya i Luna: vid s drugoi storony Vse publikacii na tu zhe temu >>