Astronet > Geofizicheskie metody issledovaniya zemnoi kory. Chast' 1

po tekstam po klyuchevym slovam v glossarii po saitam perevod po katalogu

Geofizicheskie metody issledovaniya zemnoi kory

14.2. Radioteplovye i infrakrasnye s'emki

Metodika radioteplovyh (RTS) i infrakrasnyh (IKS) aerokosmicheskih s'emok prakticheski takaya zhe, kak i pri fototelevizionnyh s'emkah. Cennym ih preimushestvom yavlyaetsya vozmozhnost' vesti s'emki v temnote, a pri sootvetstvuyushem vybore dlin voln - i prakticheski pri lyuboi pogode. Naprimer, v infrakrasnom diapazone vyyavlen ryad "okon prozrachnosti" v diapazone voln: 0,95 - 1,05; 1,2 - 1,3; 1,5 - 1,8; 2,1 - 2,4; 3,3 - 4,2; 4,5 - 5,1; 8 - 13 mkm i dr., na kotoryh mozhno vesti s'emki v teh ili inyh pogodnyh usloviyah.

Anomalii na poluchennyh snimkah formiruyutsya za schet teplovyh potokov iz nedr i otrazheniya solnechnoi energii. Oni zavisyat ot opticheskih, teplovyh i v men'shei stepeni elektromagnitnyh svoistv gornyh porod verhnei chasti geologicheskoi sredy. Radioteplovye i infrakrasnye s'emki oslozhneny termicheskimi pomehami, svyazannymi s neravnomernym teplovym obmenom zemnoi poverhnosti s atmosferoi, izmenyayushimisya klimaticheskimi i meteorologicheskimi usloviyami, sostoyaniem atmosfery i drugimi faktorami. Obrabotka i istolkovanie radioteplovyh i infrakrasnyh snimkov v obshem takie zhe, kak i pri deshifrirovanii snimkov vidimogo diapazona (aerokosmosnimkov).

Aerokosmicheskie distancionnye radioteplovye i infrakrasnye s'emki ispol'zuyut dlya issledovaniya prirodnyh resursov Zemli i, v chastnosti, dlya izucheniya raionov aktivnogo vulkanizma i gidrotermal'noi deyatel'nosti, geologicheskogo kartirovaniya i poiskov nekotoryh poleznyh iskopaemyh, inzhenerno-geologicheskih i gidrogeologicheskih s'emok, resheniya zadach pochvovedeniya i melioracii, izucheniya snezhnogo, ledyanogo pokrova i dinamiki landshaftov, ohrany prirodnoi sredy i resheniya drugih zadach.

14.3. Regional'nye termicheskie issledovaniya

Sushnost' regional'nyh termicheskih issledovanii svoditsya k vysokotochnomu (pogreshnost' ne bolee 0,01 $^\circ$ S) neodnokratnomu izmereniyu temperatur ili ih prirashenii v glubokih skvazhinah, gornyh vyrabotkah i donnyh osadkah ozer, morei i okeanov. Chtoby isklyuchit' vliyanie sezonnyh kolebanii temperatur, zamery na sushe vedut na glubinah svyshe 50 - 100 m, a na akvatoriyah - na glubine svyshe 300 m.

Pri burenii skvazhin narushaetsya temperaturnoe ravnovesie, kotoroe zavisit ot vremeni i sposoba bureniya, uslovii cirkulyacii promyvochnoi zhidkosti ili produvaemogo vozduha vo vremya bureniya. V srednem vremya vosstanovleniya temperatury do pervonachal'nyh znachenii prevyshaet 10-kratnoe vremya bureniya skvazhiny. Poetomu termicheskie izmereniya provodyat posle ustanovleniya temperatur, t.e. cherez neskol'ko mesyacev posle bureniya glubokih skvazhin i cherez neskol'ko dnei ili chasov posle bureniya skvazhin ili shpurov v gornyh vyrabotkah.

Grafiki i karty temperatur (ili gradientov temperatur) ispol'zuyut dlya raschetov geotermicheskih gradientov, teplovyh potokov. Teplovoi potok rasschityvayut po izvestnomu geotermicheskomu gradientu $\Gamma$ i teploprovodnosti $\lambda_{T}$ gornyh porod, opredelyaemoi na obrazcah gornyh porod i donnyh osadkov ili s pomosh'yu special'nyh termometrov (sm. 14.1).

V rezul'tate mnogoletnih teplovyh s'emok Zemli nakopleny nekotorye svedeniya ob osobennostyah teplovogo polya Zemli. Geotermicheskaya stupen' (velichina, obratnaya geotermicheskomu gradientu) sostavlyaet na kristallicheskih shitah okolo 100 m/grad, na platformah - okolo 30 m/grad, v skladchatyh oblastyah - 10 - 20 m/grad, v oblastyah noveishego vulkanizma - 5 - 20 m/grad. Minimal'nye teplovye potoki (0,02 - 0,04 Vt/m² ) nablyudayutsya na platformah i osobenno na dokembriiskih shitah, v glubokovodnyh vpadinah, maksimal'nye - na sredinno-okeanicheskih hrebtah, v riftovyh zonah i uchastkah sovremennogo vulkanizma (0,2 - 0,4 Vt/m² ). Teplovoi potok uvelichivaetsya v napravlenii ot drevnih k molodym oblastyam skladchatosti, a v kazhdoi iz nih nablyudaetsya vozrastanie potokov ot predgornyh progibov k uchastkam aktivnogo orogeneza. V tektonicheski aktivnyh oblastyah nablyudaetsya rezkaya differenciaciya teplovyh potokov, naprimer, vozrastanie vtroe ot kraevyh progibov k oblastyam kainozoiskoi skladchatosti. Nesmotrya na sushestvuyushee primernoe ravenstvo teplovyh potokov v okeanicheskih i kontinental'nyh oblastyah, a takzhe v regionah raznovozrastnoi skladchatosti, ih razlichiya svyazyvayut s sushestvovaniem ne tol'ko vertikal'nyh, no i gorizontal'nyh gradientov temperatur.

Izmeneniya temperatur v strukturnyh i razvedochnyh (na neft' i gaz) skvazhinah pozvolyayut rasschitat' geotermicheskie gradienty i ih izmeneniya s glubinoi i po ploshadi. Na ris. 5.1 priveden primer raspredeleniya temperatur po nekotorym skvazhinam (po dannym E.A.Lyubimovoi). V porodah Ukrainskogo shita geotermicheskii gradient ochen' mal: 0,010 - 0,015 $^\circ$ S/m, a v Stavropol'skom krae vysok - 0,032 - 0,067 $^\circ$ S/m. Po neftyanym skvazhinam Krasnodarskogo kraya geotermicheskii gradient imeet promezhutochnye znacheniya - 0,020 - 0,046 $^\circ$ S/m.

Ris. 5.1. Grafiki raspredeleniya temperatur po skvazhinam v ryade raionov Ukrainy i Severnogo Kavkaza: 1 - Ukrainskii shit; 2 - Stavropol'skii krai; 3 - Krasnodarskii krai

Regional'nye termicheskie issledovaniya sluzhat dlya vyyavleniya termicheskogo rezhima i sostoyaniya nedr Zemli, chto yavlyaetsya vazhnym istochnikom informacii dlya geofiziki i teoreticheskoi geologii. Prakticheski eti issledovaniya napravleny na izuchenie geotermicheskih resursov i vyyavlenie uchastkov, perspektivnyh dlya ispol'zovaniya glubinnogo tepla v kachestve istochnika energii. Eti uchastki raspolagayutsya v raionah s povyshennym i teplovym potokom (svyshe 0,1 Vt/m² ), i geotermicheskim gradientom (5 - 20 $^\circ$ S na 100 m). V takih raionah na glubinah svyshe 1 - 3 km mogut nahodit'sya skopleniya libo parogidroterm, libo termal'nyh vod, libo progretyh porod. V nastoyashee vremya ispol'zuyut ne tol'ko parogidrotermy i termal'nye vody, no i podzemnye teplovye kotly, t.e. zony razrushennyh peregretyh porod, kuda mozhno zakachivat' vodu i posle ee nagreva ispol'zovat' dlya polucheniya elektroenergii, teplofikacii i drugih celei.

14.4. Lokal'nye metody termorazvedki

K lokal'nym otnosyatsya te metody termorazvedki, v kotoryh temperatury izmeryayutsya v shpurah glubinoi do 1 m ili neglubokih skvazhinah (do 10 - 20 m). Oni imeyut prikladnoe primenenie pri izuchenii mestorozhdenii poleznyh iskopaemyh i geologicheskoi sredy.

14.4.1. Poiskovo-razvedochnye termicheskie issledovaniya.

V komplekse s drugimi nazemnymi i podzemnymi geofizicheskimi metodami na rudnyh, ugol'nyh, neftyanyh i gazovyh mestorozhdeniyah ispol'zuetsya i termorazvedka. Temperatury porod izmeryayut v skvazhinah nazemnogo i podzemnogo bureniya. Sistemu nablyudenii prisposablivayut k imeyusheisya seti skvazhin, poskol'ku special'noe burenie skvazhin dlya termorazvedki ekonomicheski nevygodno i provoditsya lish' izredka. Temperatury izmeryayut v raznyh intervalah glubin skvazhiny.

Bol'shie trudnosti pri termorazvedke svyazany s neobhodimost'yu polucheniya ustanovivshihsya temperatur, chtoby oharakterizovat' estestvennoe temperaturnoe pole gornyh porod. Ono okazyvaetsya narushennym v rezul'tate iskazhayushego vliyaniya takih faktorov, kak razogrev porod pri burenii, vliyanie promyvochnoi zhidkosti, ventilyaciya gornyh vyrabotok, usilennoe okislenie rud i uglei, vskrytyh gornyh vyrabotok i dr. Po izmerennym estestvennym temperaturam stroyat grafiki ih izmeneniya s glubinoi, a dlya postoyannyh glubin - so vremenem. Iz nablyudennyh temperatur zhelatel'no isklyuchit' variacii teplovogo polya. Pri dostatochnoi gustote tochek ploshadnyh nablyudenii stroyat karty izoterm (postoyannyh temperatur) dlya odinakovyh glubin, karty srednih geotermicheskih gradientov i dr.

Interpretaciya geotermicheskih profilei i kart obychno kachestvennaya i svoditsya k vydeleniyu lokal'nyh anomalii termicheskogo polya i sopostavleniyu ih s anomaliyami drugih geofizicheskih metodov, a takzhe s geologicheskimi materialami.

14.4.2. Primenenie termorazvedki dlya izucheniya geologicheskoi sredy.

Termicheskie issledovaniya geologicheskoi sredy mogut ispol'zovat'sya pri reshenii razlichnyh inzhenerno-geologicheskih, gidrogeologicheskih, merzlotno-glyaciologi-cheskih i geoekologicheskih zadach. Izmereniya temperatur provodyatsya v shpurah glubinoi do 1 m i skvazhinah glubinoi do 10 - 30 m. V razlichnyh prirodnyh usloviyah poluchaemye geotermicheskie profili i karty sluzhat dlya okonturivaniya mnogoletnemerzlyh i talyh gornyh porod s raznymi teplovymi svoistvami; izucheniya dinamiki podzemnyh vod (pritok glubinnyh vod sozdaet polozhitel'nye anomalii temperatur, poverhnostnyh - otricatel'nye); prognoza priblizheniya zaboya vyrabotok k obvodnennym zonam i resheniya drugih zadach.

Osobyi interes predstavlyaet opredelenie skorosti fil'tracii podzemnyh vod. Kak otmechalos' vyshe, teplovoi potok v usloviyah zametnoi konvekcii tepla za schet podzemnyh vod zavisit ot geotermicheskogo gradienta, koefficienta temperaturoprovodnosti i skorosti fil'tracii podzemnyh vod. Privedennye formuly (5.1) i (5.3) polozheny v osnovu prakticheskogo ispol'zovaniya termorazvedki dlya opredeleniya skorosti, a zatem i koefficienta fil'tracii podzemnyh vod. Dlya vyyavleniya mest fil'tracii vod iz vodohranilish, kanalov, rek i stvolov skvazhin, a takzhe intervalov, gde utechki otsutstvuyut, mozhno ispol'zovat' izmerenie estestvennyh teplovyh polei. Uchastki sosredotochennoi fil'tracii vydelyayut po temperaturnym anomaliyam, znak kotoryh zavisit ot temperaturnogo rezhima akvatorii. Bolee chetkie rezul'taty poluchayut pri iskusstvennom elektricheskom podogreve vody, naprimer, v skvazhine. Po skorosti vosstanovleniya temperatur mozhno ne tol'ko kachestvenno vyyavit' mesta utechek, no i ocenit' skorosti fil'tracii.

V geoekologicheskih issledovaniyah shpurovuyu termorazvedku mozhno ispol'zovat' dlya izucheniya teplovogo zagryazneniya, vyyavleniya othodov promyshlennyh i sel'skohozyaistvennyh predpriyatii.

Nazad| Vpered

Publikacii s klyuchevymi slovami: geofizika - Zemlya - zemnaya kora Publikacii so slovami: geofizika - Zemlya - zemnaya kora
Sm. takzhe: Voshod Zemli: video Udarnyi krater Manikuagan: vid iz kosmosa Zemlya i Luna: vid s drugoi storony Snezhnaya burya 1938 goda v Verhnem Michigane Polet nad nochnoi Zemlei – II Apollon-17: serp Zemli Samyi bol'shoi kamen' v nashei Solnechnoi sisteme Vse publikacii na tu zhe temu >>

Mneniya chitatelei [5]

Versiya dlya pechati

Astrometriya - Astronomicheskie instrumenty - Astronomicheskoe obrazovanie - Astrofizika - Istoriya astronomii - Kosmonavtika, issledovanie kosmosa - Lyubitel'skaya astronomiya - Planety i Solnechnaya sistema - Solnce