|
Геотермия
[geothermics] – раздел геофизики, изучающий тепловое состояние, распределение температуры и ее источников, тепловую историю Земли. Как науч. направление включает теоретическую и эксперимент. геотермию. Проблемы, относящиеся к Г.: изучение теплофизич. свойств г. п. (теплопроводность, теплоемкость, радиоактивная теплогенерация), исследование физич. природы источников тепла в недрах Земли, изучение механизмов переноса тепла в условиях высоких температур и давлений, определение плотности теплового потока из недр, способы измерения геотермического градиента и теплопроводности г. п., расчет температуры недр и термич. истории Земли, оценка температур плавления п., построение геотермических моделей зем. коры и литосферы, изучение связи тектонич. процессов с тепловым режимом в тектонически активных областях, построение на основе полученных данных температурных разрезов и геотермических карт. Тепловое поле Земли в форме проявлений геотермальной активности – извержения вулканов и горячих источников – первым из геофизич. полей привлекло внимание человека и стало предметом науч. исследований раньше др. полей (наблюдения за извержением Везувия в 79 г. н. э. Плиния Младшего). Количественные методы в геотермии появились в начале XVII в. после изобретения Г. Галилеем термометра. Первые измерения температуры в шахтах и рудниках показали, что температура увеличивается с глубиной. Рост температуры с глубиной послужил основой космогонической теории об остывании Земли из первоначально расплавленного состояния (Kelvin W., 1864). Полученная из решения уравнения теплопроводности оценка возраста Земли порядка нескольких десятков млн лет не соответствовала геологич. данным о возрасте п. Противоречия гипотезы векового остывания Земли были устранены после открытия П. Кюри в 1903 г. явления радиоактивного распада урана, тория и калия. В 1906 г. Дж. Стретт (лорд Рэлей) экспериментально установил присутствие радиоактивных элементов во всех исследованных им г. п. и показал, что выделяемое радиогенное тепло является мощным источником, влияющим на тепловую историю Земли. Обсуждению роли радиогенного тепла отведено важнейшее место в работах А. Холмса, Х. Джефриса, Б. Гутенберга, К. Ван Остранда, В.И. Вернадского, А.А. Смыслова. Количественные оценки влияния разл. распределения радиоактивных элементов на температуру зем. недр и величину теплового потока в поверхностном слое получены А.Н. Тихоновым (1937). Дальнейшее развитие в СССР теоретической и эксперимент. геотермии связано с именами О.Ю. Шмидта, А.Н. Тихонова, Г.А. Гамбурцева, И.Д. Дергунова и Е.А. Любимовой. По мере накопления данных о тепловом потоке менялось представление об относительном вкладе в общ. теплопотери потока с континентов и океанов, а также его мантийной и коровой составляющих. Неравномерность измерений, особенно на океанах, привела к необходимости экстраполяции данных в неизученные области, что определяет разброс в оценках теплопотерь. Задачи, которые решает Г., сводятся к четырем основным направлениям исследований: теоретическим, региональным, прикладным и аппаратурно-методическим.
|
