Cтраница 1
Гидрогеотермия - раздел гидрогеологии, посвященный изучению закономерностей теплопереноса и теплообмена в водоносных толщах земной коры. Гидрогеотермические исследования имеют большое значение, так как позволяют оценить роль природных вод в формировании и распределении теплового поля, т.е. участие природных вод в термическом режиме Земли. С другой стороны, знание температур водных растворов литосферы позволяет использовать воды в энергетических и лечебных целях, а также при поисках, разведке и разработке нефтяных и газовых месторождений. [1]
Объектом исследований гидрогеотермии должна быть верхняя подзона гелиотермозоны, мощность которой определяется глубиной распространения подземных вод, влиянием серии климатических циклов от самых коротких суточных до многовековых включительно и мощностью развития стратисферы с разделяющими ее выступами кристаллического фундамента. Земли, доступной прямым исследованиям с помощью современных скважин, так как эта роль в решающей степени определяется не присутствием воды, а скоростью ее движения. Нижняя ( переходная) подзона гелиотермозоны, не содержащая воды в свободном состоянии, глубина залегания подошвы которой, по. [2]
В настоящее время гидрогеотермия обогатилась таким количеством новых данных и их публикаций, что рассмотрение их в кратком очерке невозможно. Тем более, что проблема уже разделилась на целый ряд, хотя порой и условно выделяемых направлений: теория тепло - и массообмена; термальные воды; региональная гидрогеотермия ( закономерности распределения температуры, геотермических градиентов и тепловых потоков в пространстве) и картирование; режим температуры недр Земли ( изменения температуры во времени); гидрогеотермические методы исследований; методы и техника измерений температуры и изучения теплофизических свойств горных пород. [3]
Говоря о практическом значении гидрогеотермии, следует учитывать прежде всего многоплановость применения результатов исследований в различных направлениях этой области знаний. Так, например, продолжая разговор о геотемпературном режиме, следует отметить, что знание закономерностей температурного режима слоя суточных изменений температуры совершенно необходимо для успешного ведения сельского хозяйства. Выбор оптимальной глубины для закладки газо -, нефте - и водопроводов, различных инженерных сооружений и аппаратуры, чувствительных к изменениям температуры, невозможен без знания режима температуры в самом верхнем слое. При поисках и разведке месторождений термальных вод, нефти и газа, при горных работах и испытаниях в скважинах, а также при решении различных других вопросов геологии, гидрогеологии, тепловой истории Земли, геокриологии, тектоники, минерале - и рудообразования необходимо знание режима температуры и более глубоких слоев Земли ( поясы многолетних и многовековых изменений) как в настоящее время, так и в геологическом прошлом. В то же время для решения некоторых из перечисленных вопросов достаточно знать пространственные закономерности распределения температуры. Однако наиболее важные и интересные возможности связываются все же с изучением режима температуры. [4]
Не имея возможности указать все области приложения гидрогеотермии для решения научных и прикладных задач, отметим лишь основные направления, связанные главным образом с гидрогеологией. [5]
Эти последние факты показывают, что начинает возрастать интерес к проблемам гидрогеотермии. [6]
На первый взгляд разные вопросы - реконструкция палеотемператур и прогноз температур - в гидрогеотермии теснейшим образом взаимосвязаны и имеют общую научно-методическую основу. В том и другом случаях рассматривается эволюция температуры для конкретного участка и глубины во времени. В первом - это ретроспективный взгляд, во втором - он направлен в будущее, но в обоих случаях, исходя из ранее сказанного, наиболее удобно использовать гармонический анализ. Однако надо оговориться, что такие прогнозы являются весьма приближенными, так как получить результирующую кривую температуры от наложения многих температурных циклов чрезвычайно трудно не столько в силу технической сложности, сколько из-за слабой изученности происхождения и величины даже основных климатических циклов. [7]
Со времени выхода в свет первого издания этой книги ( 1968 г.) гидрогеотермия получила большее развитие, чем за весь предшествовавший ее появлению период. Это сказалось на содержании нового ее издания, хотя выдвинутые ранее автором основные положения сохранились и лишь развиваются на новом материале. Несмотря на то, что в эти годы, как и прежде, главное внимание уделялось лишь одному из направлений гидрогеотермии - термальным водам как новому источнику энергии, геологи и гидрогеологи начинают все больше понимать важность давно известного в физике фундаментального положения, заключающегося в том, что состояние исследуемой системы определяется тремя главными ее свойствами - давлением, объемом и температурой. Глубокое изучение любого вопроса естествознания без учета хотя бы одного из указанных параметров заранее обречено на неудачу. [8]
В заключение сделанного краткого исторического обзора следует сказать, что качественно новых научных результатов в скором времени в области гидрогеотермии можно ожидать лишь при объединении пока слабых и чрезвычайно разрозненных сил в едином научном центре страны. В настоящее время основную роль в координации научных исследований в СССР по этой проблеме выполняет Научный Совет по геотермическим исследованиям при отделении наук о Земле АН СССР. [9]
Речь идет о том, что в силу своей малочисленности, разобщенности и общей слабой разработанности проблемы те, кто занимается вопросами гидрогеотермии, далеко не всегда в состоянии показать упущенные возможности, и гидрогеологи продолжают смотреть на гидрогеотермию в лучшем случае как на метод, пригодный для решения частных задач. Опыт показывает, что даже в чисто практических вопросах, где роль геотемпературного поля выступает порой в особенно острой форме, традиции оказываются сильнее фактов. Если, например, сообщается о снижении под влиянием изменения температуры зимнего расхода инфильтрапионного водозабора в два раза по сравнению с летним или о том, что коэффициент фильтрации пород зоны аэрации, определявшийся наливом в шурф летом, может отличаться от зимних оценок на этом же участке на 50 % и больше, то этому сначала не верят, потом удивляются, а затем... На то, что за счет неучтенных изменений температуры дисперсия в оценке некоторых гидрогеодинамических параметров в зоне годовых переменных температур может превышать допустимую погрешность самого метода, уже привыкли не обращать внимания. [10]
В настоящее время необходимыми элементами гидрогеологии нефтяных и газовых месторождений являются гидрогеохимия ( изучение ионно-солевого и газового состава вод), гидродинамика, гидрогеотермия нефтегазоносных отложений. [11]
Автор надеется, что эта работа ускорит переход от заявлений о необходимости комплексных исследований к практическому их осуществлению и включению в планы научно-исследовательских работ крупных научных проблем с привлечением для их решения теории и методов гидрогеотермии. [12]
Речь идет о том, что в силу своей малочисленности, разобщенности и общей слабой разработанности проблемы те, кто занимается вопросами гидрогеотермии, далеко не всегда в состоянии показать упущенные возможности, и гидрогеологи продолжают смотреть на гидрогеотермию в лучшем случае как на метод, пригодный для решения частных задач. Опыт показывает, что даже в чисто практических вопросах, где роль геотемпературного поля выступает порой в особенно острой форме, традиции оказываются сильнее фактов. Если, например, сообщается о снижении под влиянием изменения температуры зимнего расхода инфильтрапионного водозабора в два раза по сравнению с летним или о том, что коэффициент фильтрации пород зоны аэрации, определявшийся наливом в шурф летом, может отличаться от зимних оценок на этом же участке на 50 % и больше, то этому сначала не верят, потом удивляются, а затем... На то, что за счет неучтенных изменений температуры дисперсия в оценке некоторых гидрогеодинамических параметров в зоне годовых переменных температур может превышать допустимую погрешность самого метода, уже привыкли не обращать внимания. [13]
Создаются Управления по использованию глубинного тепла Земли при Министерстве энергетики и электрификации СССР; выходит в свет ряд монографий по термальным водам СССР, публикуется огромное количество статей с описанием термальных вод отдельных районов, в которых нередко проблема термальных вод теснейшим образом переплетается с вопросами теоретической и региональной гидрогеотермии. [14]
Как уже отмечалось выше, направления выделяются условно, так как например, региональные исследования по изучению термальных вод теснейшим образом связаны с общими региональными гидрогеотермическими изысканиями и, наоборот, последние работы нередко содержат выводы и относительно распространения термальных вод на рассматривавшейся территории. В этот раздел поэтому включены работы, в которых явно преобладают элементы региональной гидрогеотермии, хотя для этих исследований имели огромное значение и работы перечисленных в предыдущем разделе авторов, занимавшихся изучением термальных вод. Начало специальных гидрогеотермических исследований на территории СССР относится, по-видимому, к первой половине XVIII века, когда по инициативе Петра I были организованы научные экспедиции для изучения природных ресурсов России и в особенности ее восточных областей. [15]