Геотермия

(от греч. ge — Земля и therme — тепло * a. geothermy; н. Geothermie; ф. geothermie; и. geotermia) — раздел геофизики, изучающий тепловое состояние, распределение темп-ры и её источников в недрах, тепловую историю Земли. Источниками термич. поля Земли являются внутр. и внеш. процессы. Внеш. источник — солнечная радиация, проникающая на глубину лишь в неск. м (поддерживает темп-ру поверхности в ср. ок. 0°С), дальнейшее увеличение темп-ры с глубиной связано с существованием внутр. источников: распадом радиоактивных изотопов U, Th, К, гравитационной дифференциацией вещества, приливным трением, метаморфизмом и фазовыми переходами. Большинство исследователей гл. источником внутр. тепла считают распад радиоактивных элементов, повсеместно рассеянных в породах земной коры и верх. мантии; по мнению других, осн. роль играет гравитац. дифференциация вещества. Скорость возрастания темп-ры с глубиной зависит от теплопроводности, проницаемости г. п. и генерации тепла источниками. Коэфф. Теплопроводности г. п. в верх. зонах земной коры меняется от 0,83-2,1 Вт/м·К (для осадочных пород) до 2,1-4,5 Вт/м·К (для изверженных пород). Осн. потеря внутр. тепла Земли (4·* 10¹² Вт) происходит за счёт Теплового потока (меньшую роль играют вулканизм, землетрясения, действие гидротермальных источников). Величина плотности теплового потока из недр определяет энергетич. состояние тектонич. региона и, напр., в глубоководных океанич. впадинах составляет 28-65 мВт/м², в пределах щитов 29-49 мВт/м², в геосинклинальных областях и срединно-океанич. хребтах 100-300 мВт/м² (иногда и более); ср. значение по земному шару 64-75 мВт/м², что в несколько десятков тыс. раз меньше потока лучистой энергии от Солнца.

Для решения задач Г. используют данные непосредств. измерений темп-ры, тепло- проводности пород и теплового потока, а также применяют моделирование и аналитич. методы расчёта и интерпретации геотермич. полей. Непосредств. измерение темп-ры недр (до глубины в неск. км) в пределах суши проводится в выработках шахт и буровых скважинах полевыми термометрами; для измерений в морях и океанах используются зонды- термоградиентометры. На больших глубинах темп-ру оценивают косвенно, напр. по темп-ре излившейся лавы. На глубинах св. 40 км определяют лишь вероятные её пределы. Температурные условия прошлых геол. эпох изучают путём расчёта термич. истории Земли в комплексе с геол. данными (фации метаморфизма, наличие интрузий). Результаты геотермич. съёмок позволяют выявить общие геотемпературные закономерности и особенности территории, обнаружить м-ния п. и. (см. Геотермические поиски месторождений), учесть влияние темп-ры на процессы образования п. и., выделить области питания и дренажа подземных вод и т.п. Знание закономерностей изменения теплового поля необходимо при поисках, разведке и эксплуатации м-ний п. и. Темп-ра влияет на технику и технологию процессов добычи (напр., при бурении скважин определяет выбор бурового инструмента, изменение свойств бурового раствора и тампонажного цемента, позволяет предсказывать появление зон аномальных давлений). Сведения о термич. свойствах Г. п., темп-ре необходимы для извлечения тепла Земли, при проектировании подземных сооружений, глубоких карьеров, при скважинной добыче п. и., термич. методах извлечения нефти, оттаивании и замораживании пород и т.п. По изменению теплового состояния участков земной коры выявляют области возникновения подземных пожаров, Геотермич. исследования играют важную роль при решении практич. задач нар. х-ва, напр. для геотермального теплоэнергоснабжения.

История геотермич. исследований связана с развитием гидрогеологии, геофизики, поисков, разведки и эксплуатации м-ний п. и., с использованием тепла Земли. Геотермич. съёмки на суше проводят с кон. 19 — нач. 20 вв., на дне океанов — с сер. 20 в. Развитие Г. в СССР связано с именами Н. И. Дьяконова, И. Д. Дергунова, А. Н. Тихонова, Е. А. Любимовой, Ф. А. Макаренко и др.; за рубежом — Э. Булларда (Великобритания), Ф. Берча (США), Ж. Гогеля (Франция), С. Уэда (Япония) и др.

Литература: Любимова Е. A., Термика Земли и Луны, М., 1968; Кутас Р. И., Поле тепловых потоков и термическая модель земной коры, К., 1978; Гогель Ж., Геотермия, пер. с франц., М., 1978.

Е. А. Любимова.