Регіональні термічні дослідження

 

Сутність регіональних термічних досліджень зводиться до високоточного (погрішність не більше 0,01 ⁰С) неодноразовому вимірюванню температур або їх приростів в глибоких свердловинах, гірських виробленнях і донних осадів озер, морів і океанів. Щоб виключити вплив сезонних коливань температур, виміри на суші ведуть на глибинах понад 50 – 100 м, а на акваторіях - на глибині понад 300 м.

При бурінні свердловин порушується температурна рівновага, яка залежить від часу і способу буріння, умов циркуляції промивальної рідини або повітря, що продувається, під час буріння. В середньому час відновлення температури до первинних значень перевищує 10-кратний час буріння свердловини. Тому термічні вимірювання проводять після встановлення температур, тобто через декілька місяців після буріння глибоких свердловин і через декілька днів або годин після буріння свердловин або шпурів в гірських виробленнях.

Графіки і карти температур (або градієнтів температур) використовують для розрахунків геотермічних градієнтів, теплових потоків. Тепловий потік розраховують по відомому геотермічному градієнту (Гі) теплопровідності λт гірських порід, який визначається на зразках гірських порід і донних осадів (або за допомогою спеціальних термометрів).

В результаті багаторічних теплових зйомок Землі накопичені деякі відомості про особливості теплового поля Землі. Геотермічний ступінь (величина, зворотна геотермічному градієнту) складає на кристалічних щитах близько 100 м/град, на платформах – близько 30 м/град, в складчастих областях - 10 – 20 м/град, в областях новітнього вулканізму - 5 – 20 м/град. Мінімальні теплові потоки (0,02 – 0,04 Вт/м²) спостерігаються на платформах і особливо на докембрійських щитах, в глибоководних западинах; максимальні - на серединно-океанічних хребтах, в рифтових зонах і ділянках сучасного вулканізму (0,2 – 0,4 Вт/м²). Тепловий потік збільшується в напрямі від стародавніх до молодих областей складчастості, а в кожній з них спостерігається зростання потоків від предгірних прогинань до ділянок активного орогенезу. В тектонічно активних областях спостерігається різка диференціація теплових потоків, наприклад, зростання втричі від краєвих прогинань до областей кайнозойської складчастості. Не дивлячись на існуючу зразкову рівність теплових потоків в океанічних і континентальних областях, а також в регіонах різновікової складчастості, їх відмінності пов’язують з існуванням не тільки вертикальних, але і горизонтальних градієнтів температур.

Зміни температур в структурних і розвідувальних (на нафту і газ) свердловинах дозволяють розрахувати геотермічні градієнти і їх ділянку за глибиною і за площею. На рис. 2 наведений приклад розподілу температур по деяких свердловинах (за даними Е.А. Любимової). З нього видно, що в породах Українського щита геотермічний градієнт дуже малий: 0,010 – 0,015 ⁰С/м, а в Ставропольському краю високий - 0,032 – 0,067 ⁰С/м. По нафтових свердловинах Краснодарського краю геотермічний градієнт має проміжні значення - 0,020 – 0,046 ⁰С/м.

 

 

Рисунок В.1 – Графіки розподілу температур по свердловинах у ряді районів України і Північного Кавказу (за даними Любімової):1- Український щит; 2-Cтавропольський край; 3- Краснодарський край