Геотермия (Геотермика)

Термин происходит от греческого q e r m o V (термос) — тёплый. Это наука, изучающая тепловое поле Земли; является разделом геофизики.

• Распределение температуры (t) на поверхности Земли определяется внешними условиями.
• На глубине 15 м и более годовые колебания t весьма малы (доли градуса). Здесь и глубже t определяется внутренними условиями и лишь отчасти вследствие тепловой инерции пород t может зависеть от поверхностных источников тепла, существовавших в прошлом.
• Полное исключение эффекта грунтовых вод и рельефа достигается на глубине 150–200 м и более.
• Сведения о t в Земле получают путём непосредственных измерений в скважинах и горных выработках, по t изливающихся лав, по оценкам электропроводности вещества глубинных зон (сильно зависящей от t), а также с помощью расчётов, основанных на ряде допущений (о распределении источников тепла, термической истории и т. п.).
• Возрастание t с глубиной установлено повсеместно. Скорость возрастания неодинакова на разной глубине и в разных районах и зависит от коэффициента теплопроводности (λ) и плотности теплового потока.
• Главное влияние оказывают вариации λ: в условиях верхних зон коры для кристаллических пород характерны значения λ (5–8)×10⁻³, а для осадочных — (2–5)×10⁻³ кал/(см·сек·град).
• Среднее значение плотности теплового потока (Q): для Земли — 1,2–1,5; в глубоководных океанских впадинах — 0,2–0,6; в пределах щитов — 0,7–1,1; в отдельных районах геосинклинальных областей и срединных океанских хребтов — 2,5–8×10⁻⁶ кал/(см²·сек).
• Очень высокие значения Q установлены в локальных участках вулканических районов, вблизи источников природного пара.
• В региональном плане положение аномалий Q грубо согласуется с распределением отклонений геоида от поверхности эллипсоида, что связывают с наличием в мантии конвекционных ячей.
• Большая часть тепла выделяется из Земли благодаря теплопроводности пород; деятельность термальных вод, извержения вулканов и прочие процессы в целом для Земли менее значимы.
• Для объяснения современного теплового потока достаточно того количества регионального тепла, которое выделяет слой гранита толщиной 20–25 км или слой базальта толщиной 100–200 км.
• Оценки t внутренних зон очень неточные, с глубиной ошибка возрастает. Малая точность объясняется отсутствием данных, достаточных для суждения о всей совокупности процессов, определяющих t, а величины, от которых зависит оценка t, сами недостаточно точны.
• Для глубины 100 км разные методы показывают t 1000–1400 °C, для внутренних зон оценка t различается в 2–2,5 раза.
• Температурные условия в прошлые геологические эпохи изучаются по геологическим признакам (фации метаморфизма, наличие интрузий и др.), а также по изотопным отношениям ряда элементов. В качестве палеотермометра часто используется кислород.
• Данные и выводы геотермии необходимы для решения проблем геотектоники и магматизма; поисков и разведки месторождений урана, природного пара, источников термальных вод; оценки горнотехнических условий; корректной интерпретации геофизических данных.
• Большая проблема — народнохозяйственное использование глубинного тепла.

Автор: И. Г. Клушин