13.3 Геотермические зоны земной коры

По температурному режиму выделяют гелиотермозону, пояс постоянных годовых температур и геотермозону.

Гелиотермозона – от «Гелиос» - солнце. Солнечная радиация изменяется в связи с вращением Земли вокруг Солнца и своей оси, с географической широтой, рельефом местности и экспозицией склонов и др. Здесь выделяются слои суточных, сезонных и годовых температур. Однако глубина проникновения солнечного тепла в геологическом времени может превышать глубину проникновения годовых температур. Суточные температуры проникают на глубину не более 2м, а обычно 1м на суше, а в океане – до 20-30 м. Сезонные температурные изменения связаны с сезонами года и развиты на глубину 8-10 м. Годовые – на континентах – 15-30 м, а в океане до 350 м. Изменение глубины распространения годовых температур зависит от геологического строения, географических и гидрогеологических условий, высоты снежного покрова и др.

Анализ наблюдений за температурой позволяет строить графики колебания температуры на различных глубинах по термометрическим данным (термоизоплеты).

Пояс постоянных годовых температур – глубина, на которой амплитуда годовых колебаний температуры равна 0. Глубина этого пояса изменяется в значительных пределах, а сама температура может колебаться от -13⁰ до +20⁰С, что зависит

от климатических условий, плотности и мощности снежного покрова. Обычно эта температура близка к среднегодовой температуре воздуха на поверхности земли. Глубину определяют по графикам термоизоплет.

Геотермозона – залегает глубже зоны постоянных температур и характеризуется постепенным нарастанием температуры за счет влияния внутреннего тепла Земли. Термический режим этой зоны зависит от характера геологической структуры и тектонических особенностей, тепловых свойств пород, истории развития региона и гидрогеологических условий.

Понятие о геотермическом градиенте (Г) и геотермической ступени (G)

Геотермический градиент изменяется от 0,16 до 6⁰/100 м, а иногда до 20⁰/100 м. Геотермическая ступень в среднем составляет 33 м, но изменяется в широких пределах: от 1 до 200м. Можно вычислить температуру недр на любой глубине (Н).

где, tв – среднегодовая температура воздуха

h – глубина слоя постоянных температур

Можно решить и обратную задачу, Н = G(Т_н – tв)+ h

т.е. определить глубину, зная температуру.

13.4 Геотемпературное поле

Распределение температуры внутри Земли представляет собой геотемпературное поле. Существуют понятия идеального (теоретического), нормального и аномального полей.

Кроме того, в гидрогеологии (А.М. Овчинников) пользуются терминологией «типы геотермического режима», среди которых выделяются нормальный, магматогенный и криогенный режимы.

Нормальный режим не нарушен положительными или отрицательными тепловыми аномалиями (мерзлота, внедрение магмы, термальные воды). Пример – Восточно-Европейская платформа, где отсутствуют аномалии.

Магматогенный режим связан с проявлением вулканизма (Кавказ, Камчатка, Аляска и др.).

Криогенный режим характерен для областей многолетней мерзлоты (толщиной до 1 км, а в Антарктиде около 4 км). Здесь ниже зоны постоянных температур происходит не увеличение, а ,напротив, падение температур.

Изучение геотермических условий проводится путем измерения температур в скважинах на различных глубинах с помощью специальных термометров (электрические, термопары, биметаллические, ртутные максимальные и ленивые (с точностью до 0,1⁰С)) и др.

На основе замеров устанавливаются региональные закономерности формирования и распределения геотемпературного поля, выявляются

его особенности и аномалии. Строятся карты геоизотерм, термоизогипс, равного геотермического градиента.

Геоизотермы – соединяют точки с одинаковой температурой на определенном уровне.

Термоизогипсы – точки с одинаковыми глубинами на определенной термической поверхности.