5. Геотермия. 5.1 Тепловой баланс Земли, источники тепла Источники тепла: Излучение Солнца; Радиоактивный распад – радиогенное тепло; Остаточное тепло; - презентация

1 5. Геотермия

2 5.1 Тепловой баланс Земли, источники тепла Источники тепла: Излучение Солнца; Радиоактивный распад – радиогенное тепло; Остаточное тепло; Конвекция (гравитационная дифференциация) % тепла, падающего на земную поверхность, большая его часть отражается от поверхности и возвращается в космос Внутреннее тепло Внешнее тепло

3 5.2 Механизмы теплопереноса, тепловое поле Излучение Кондуктивный (молекулярный) Конвективный Движения среды – нет, подобен диффузии, приводит систему к температурной однородности Связан с движением нагретых тел

4 5.2.1 Тепловой поток и его плотность S Количество теплоты (Дж) S Q= Вт Тепловой поток: количество теплоты в единицу времени – Q, Дж/c=Вт Теплопотери Земли Плотность теплового потока (Вт/м 2 )

5 5.2.2 Кондуктивный теплоперенос Закон Фурье: Температура Коэффициент теплопроводности В одномерном случае: T Температурный градиент

6 5.2.3 Конвективный теплоперенос плотность Удельная теплоемкость Дж/(кг. градус) Скорость движения нагретого тела T1T1 T2T2 T 1 >T 2 v Рис

7 Литосфера Астеносфера

8 5.2.4 Закон сохранения энергии и уравнение неразрывности x q dхdх

9 5.3 Параметры теплопроводности – коэффициент теплопроводности (Вт/(м градус) Для пород составляет первые единицы с – удельная теплоёмкость - Дж/(кг градус) Для пород составляет сотни - тысячи a – температуропроводность - c м 2 /с Для пород имеет порядок – 10 -6

10 Характерное время распространения тепла на расстояние l кондуктивным путем: l 2 /a

11 5.4 Тепловое поле Земли Распределение температуры в Земле Плотность теплового потока на поверхности Земли

12 Тепловой поток и температурный градиент в литосфере

13 Тепловой поток и возраст океанической литосферы

14 Генерация тепла в приповерхностном слое континентальной литосферы

15 Закономерности генерации радидогенного тепла

16 Динамика температурного поля геологических событий (пример седиментации)

17 5.5 Температурное поле в приповерхностных условиях Суточные вариации температуры м Сезонные вариации температуры 20 – 40 м Многовековые изменения климата 3 – 4 км Нейтральный слой

18 Изменение температуры на поверхности и в верхнем слое Земли

19

20 5.6 Региональный тепловой поток Средний температурный градиент /км 57 мВт/м мВт/м 2 при максимальном Значении 500 мВт/м 2 Континенты Океаны 84 мВт/м 2 среднее для Земли Конвективный поток Средняя плотность теплового потока Радиогенное тепло + остаточное тепло +фоновый поток

21 5.7 Локальный тепловой поток Наличие многолетней мерзлоты Проявление вулканизма Динамика под- земных вод …

22 5.8 Измерения температуры и теплового потока Термистеры Лабораторное или полевое определение к-та теплопроводности Температурный градиент Плотность теплового потока

23 5.9 Получение геотермальной энергии

24 5.9 Применение геотермии Изучение глубинного строения и динамики Земли Выявление геотермических ресурсов (геотермические электростанции на юге Камчатки, в Италии, США…) Оконтуривание многолетнемерзлых пород Изучение динамики подземных вод. Тепловые аномалии месторождений Теплотрассы, коммуникации и тепловые съемки