Самостійна робота

на тему:

«Теплове поле Землі»

Фізичні поля, причиною виникнення або зміни яких є природне середовище планети, називають геофізичними полями (ГП). Розподіл і зміна ГП у просторі і часі залежать як від наявності і потужності їх джерел, так і від особливостей будови природного середовища та його динаміки під впливом природних і техногенних чинників. Знання сучасного стану і характеру зміни ГП є необхідним для розуміння природних процесів, що впливають на життя людей і економіку країни, для довгострокового соціально-економічного планування, раціонального землекористування, цілеспрямованого пошуку корисних копалин і прогнозування небезпечних процесів.

Гравітаційне поле Землі, або поле сили тяжіння, - це поле спричинене силою тяжіння і відцентровою силою, викликаною обертанням Землі навколо своєї осі. Воно умовно поділяється на аномальне та нормальне. Аномальне гравітаційне поле (АГП) відображає особливості фігури Землі і будови її надр. На території України АГП змінюється у широких межах, що пов‘язано з особливостями розподілу густини порід земної кори і верхньої мантії. На поміщеній в атласі карті розподіл аномального гравітаційного поля відображено лініями однакових значень його величини, які називають ізоаномалами.

На основі гравітаційного моделювання шаруватих неоднорідних тривимірних глибинних структур з використанням даних про аномальне гравітаційне поле, даних глибинного сейсмічного зондування (ГСЗ), експериментальних кореляційних залежностей між питомою густиною порід та швидкістю поширення сейсмічних хвиль в умовах різних тисків і температур, з урахуванням поправок за речовинний склад порід, створено карту аномальної густини земної кори і верхньої мантії. Завдяки тенденції до ізостатичної врівноваженості окремих блоків та їх сукупностей, під більш важкими блоками підошва земної кори занурюється, а під легшими – піднімається.

Теплове поле також дає важливу інформацію про будову і динаміку нашої планети. Тепловий стан земної кори характеризується густиною теплового потоку, що надходить із надр Землі і розсіюється з її поверхні, і зміною температур з глибиною.

Основну роль у формуванні теплового потоку відіграють: енергія розпаду довгоживучих радіоактивних елементів (уран, торій, калій), максимальна концентрація яких спостерігається в породах земної кори, первинна енергія Землі та енергія фізико-хімічних процесів, що відбуваються в її надрах. Значну роль відіграють також умови перенесення тепла, які суттєво змінюються з глибиною і по латералі. Провідна роль у формуванні позитивних геотермічних аномалій належить активним тектонічним та магматичним процесам, що супроводжуються виносом великої кількості теплової енергії.

Густина теплового потоку – це кількість тепла, що виноситься з надр до поверхні за одиницю часу на одиниці площі. Він вимірюється у мВт/м2 і визначається як результат множення геотермічного градієнта у певному інтервалі глибин на теплопровідність порід цього інтервалу. На території України густина теплового потоку змінюється від 25-30 мВт/м2 до 100-110 мВт/м2. Температури на глибині 1 км змінюються від 20 до 70oС, а на глибині 3 км - від 40 до 135oС. Розподіл теплових потоків тісно пов‘язаний із особливостями геологічного розвитку регіонів та їх тектонікою.

Глибинний тепловий потік (ГТП) визначається як спостережений тепловий потік відкоригований з врахуванням численних близькоповерхневих впливів: палеоклімату, руху підземних вод з вертикальною складовою, геологічних структур, що призводять до негоризонтального залягання поверхонь розділу порід з різною теплопровідністю, молодих насувів, накопичення молодих осадових відкладів тощо. Карта ГТП показує розподіл його фонових (35-50 мВт/м2) і аномальних (60-130 мВт/м2) величин на території України.

Теплова енергія Землі є геоенергетичним ресурсом. На основі даних про ГТП побудовано представлену в атласі карту густини геоенергетичних ресурсів в тонах умовного палива на квадратний метр, які можуть бути видобуті водяною геоциркуляційною системою з температурою (Т) носія не нижче 600С та його повернення у надра з Т ~ 200С. Загальні геоенергетичні ресурси України (визначені на даний час) приблизно у 20 разів перевищують усі запаси горючих копалин на її території. На деяких площах вони досягають 10 т у.п./м2, що перевищує запаси енергії, які можуть бути видобуті з великого родовища нафти чи газу. Геоенергетичні ресурси, придатні для практичного використання шляхом одержання пари (електричної енергії) без додаткового нагрівання, поки що розвідані лише у Закарпатті та на дуже обмежених територіях в Криму.

Магнітне, або геомагнітне поле є силовим геофізичним полем, спричиненим електромагнітними процесами в ядрі Землі (головне, або нормальне поле), у верхніх шарах іоносфери (варіації геомагнітного поля) та намагніченістю гірських порід земної кори. Останній чинник формує аномальне магнітне поле, яке відображає наявність у земній корі порід з різною концентрацією магнітних мінералів. Воно визначається шляхом виключення із напруженості загального геомагнітного поля напруженості нормального поля і його варіацій. Нормальне поле не має точного аналітичного відображення. Для його опису використовують декілька апроксимуючих моделей, одну з яких наведено в атласі.

Аномальне магнітне поле території України дуже диференційоване і складається з регіональної та локальної компонент, які відрізняються поперечними розмірами аномалій і глибиною розміщення їх джерел.

Регіональна компонента поля, зображена на карті "Довгохвильові магнітні аномалії", обумовлена неоднорідністю складу нижньої частини земної кори і рельєфом підошви магнітоактивного шару, яка може ототожнюватися з підошвою земної кори (розділ Мохоровичича) або з ізотермічною поверхнею температури Кюрі магнетиту - головного носія магнетизму гірських порід. Вона відбиває регіональні риси великих геоструктур.

Локальна компонента аномального магнітного поля формується під впливом намагнічених порід верхньої частини кори і відображає її склад і будову. Ця компонента магнітного поля використовується як одне з важливих джерел інформації для геологічного картування порід, вивчення складчастої та розривної тектоніки, тектонічного районування, а в комплексі з