Термальные источники

 

Долина гейзеров

Долина Гейзеров (Камчатка)

Гейзеры и граница Мохо

Еще один вопрос, связанный с границей Мохо: почему гейзеры и основная часть термальных источников находятся вблизи вулканов? Вы спросите, какая связь гейзеров с границей Мохо? Проведем очередное исследование.

Гейзеры - это периодически фонтанирующие источники горячей воды с паром. Гейзеры всегда соседствуют с вулканами, в то время как термальные источники могут находиться в областях удаленных от вулканической деятельности. Гейзеры фонтанируют в местах современных или недавно действовавших вулканов, например, в Новой Зеландии, на Камчатке, в США, в Исландии. Свою известность и название они получили в Исландии (от исландского geysir - хлынуть), где наблюдались впервые.

В России камчатская «Долина Гейзеров» была обнаружена сравнительно недавно, в 1941 году в каньоне реки Гейзерной, вблизи вулкана Кихпиныч. До схода селевого потока в 2007 году в Долине было около 100 гейзеров, из них около 20-ти крупных, не уступающих по силе извержений действующим гейзерам Исландии, Йеллоустонского национального парка и Новой Зеландии. Самый крупный гейзер Камчатки – «Великан», выбрасывает струю воды высотой до 40 метров и пара в сотни метров.

В ученом мире считается, что гейзеры питаются тепловой энергией близ лежащих вулканов. Это правда, но не вся, вернее она избыточна. Как мы видим и знаем, горячая лава извергается на поверхность земли через жерла вулканов. Теплота этой лавы не может разогревать кору в удалении от вулкана на несколько десятков километров. Присутствие вулкана только косвенно указывает на то, что поблизости могут извергаться горячие источники воды и пара. На самом деле воду термальных источников и гейзеров поднимает теплота подкоровой, верхней магмы. Избыточное тепло Земли свободно проходит из-за отсутствия границы Мохо.

Как уже было сказано в предыдущих статьях, граница Мохо является гидроизолирующим и теплоизолирующим слоем. При извержениях вулканов слой Мохо в виде пепловых туч выносится в атмосферу. Земная кора начинает непосредственно контактировать с горячей магмой, после чего резко увеличивается геотермический градиент (ГТГ). Подземные воды в данном районе начинают сильнее нагреваться и быстрее поднимаются к поверхности. Примером тому сотни термальных источников, разбросанных по всему земному шару. В районах активного вулканизма, термальные источники могут проявлять себя в виде гейзеров и струй пара.

На земном шаре вулканов много, а гейзеров относительно мало, т.к. возникновение гейзеров требует определенных термодинамических условий. Сравним Камчатку и Исландию по количеству вулканов и гейзерных долин. На всю Камчатку с ее многочисленными вулканами одна долина гейзеров, которая питается от одного вулкана и реки Гейзерной.

В то же время в гейзерной стране Исландии количество гейзерных долин значительно превышает количество вулканов. На ее территории извергалось 150 вулканов, а горячих источников около семисот.

В моих предыдущих статьях было показано, что границей разделения коры от мантии является слой пепла. Предполагаю, что мощность (толщина) слоя Мохо в различных районах разнится. На границах перехода от материка к океану, может иметь малую мощность, а в некоторых переходных зонах практически отсутствовать. Если брать по широтам, то максимальная мощность должна быть в экваториальных зонах, ближе к полюсам мощность должна снижаться. Это связано с вращением Земли и скоростью движения магмы. В экваториальных областях скорость магмы выше, здесь проходит основное русло мантийной реки. Здесь постоянно стреляют подземные молнии, в плазменном шнуре которых сгорает магмовое вещество, отчего и накапливается пепел. По этой причине и температура под земной корой выше.

В пограничных переходах от материка к океану присутствует еще более высокая скорость, отсюда и высокая сейсмичность. Примером служит огненное кольцо Тихого океана.

Появление геотермальных вод не всегда является присутствием активности вулканов, случается так, что прогревается определенная горная порода, которая в свою очередь греет воду. В очередной раз я связываю геотермический градиент (ГТГ) с границей Мохо. Чем тоньше слой Мохо, тем выше ГТГ, тем выше вероятность получить в данном районе геотермальный источник. Примером могут служить геотермальные источники Венгрии, Болгарии, Турции, источники Кавказских минеральных вод России и т.д. Все дело в том, что нижняя поверхность земной коры имеет похожий пейзаж, как и верхняя. На фоне равнин возвышаются холмы, сопки и высокогорные вершины. Огромные плато прорезаны каньонами и руслами мантийных рек. С крутых склонов горных вершин скатывается снег, так же пепел оголяет подземные горы. Так создается прямой контакт коры с мантией, увеличивая ГТГ. Вблизи таких дислокаций появляются термальные источники.

Дебит термальных источников зависит от пополнения их в виде осадков, иначе они быстро бы испарились. Как показывает источник [1] «Для дебитов кривая получилась синусоидой, как и для химических составов, но последняя - как бы зеркальное отображение первой. Следовательно, в изменениях количеств вытекающих горячих вод и их химсостава отмечается цикличность. Чем больше выпадало дождей, тем больше вытекало горячей воды, а минерализация ее, наоборот, уменьшалась».

Термальная энергетика

 

Мутновская  ГеоЭС

Мутновская ГеоЭС

Земля расширяется именно по причине избыточного тепла, поэтому хотя бы частичное его использование принесет пользу не только человеку, но и самой планете. К примеру, самый крупный горячий источник Европы Дейльдартунгюквер (Исландия) выносит 180 литров воды в секунду при температуре 970 C [2].

Человек всегда стремился использовать тепло недр для своих бытовых нужд, но только в 20-м веке начал осваивать технологию утилизации тепловой энергии земли. Несмотря на выход теплоты на поверхность ее использование оказалось не простым делом. Основными трудностями использования термальной энергии являются большая концентрация растворенных в воде солей и газонасыщенность, а также удаленность и труднодоступность термальных источников.

Несмотря на трудности, сегодня геотермальная энергетика находится на этапе мощного развития, с ежегодным приростом мощностей 4-5 %. Почти 700 геотермальных электростанций находятся в стадии разработки в 76 странах мира. Эти цифры говорят о перспективах использования тепловой энергии Земли. Пионером в использовании термальной энергии выступает малонаселенная страна Исландия. Столица страны Рейкьявик и другие крупные поселения полностью отапливаются тепловой энергией земли, с помощью которой, еще и получают электрическую энергию.

Что касается нашей страны. В настоящее время эксплуатируются месторождения геотермальных вод на Сахалине, Камчатке и Курильских островах, в Краснодарском и Ставропольском краях, Дагестане, Ингушетии. Выявленные запасы геотермальных вод с температурой 400-2000 С и глубиной залегания до 3500 м могут обеспечить получение 14 млн. м3 горячей воды в сутки, что по количеству энергии эквивалентно 30 млн. тонн условного топлива (т.у.т.). Предварительные оценки запасов геотермальной энергии в стране в 10-15 раз превышают ресурсные запасы органического топлива [3].

Свыше половины территории России имеет приемлемый технический потенциал по геотермальной энергии, а если присоединить районы с потенциалом 1-20 млн. т.у.т./год, то речь может идти практически обо всей стране.

Термальная энергетика экологически чистая энергетика, относится к возобновляемым источникам энергии. Надо максимально использовать тепло Земли для бытовых нужд человека. Тем более это тепло все равно рассеивается в атмосфере, а затем излучается в Космос. При строительстве новых городов необходимо проводить разведку термальных источников и максимально использовать теплоту земли для обогрева и жизнедеятельности человека. Даже в индивидуальном строительстве необходимо использовать термальную энергию. При использовании ее в связке с системами генерации солнечной энергии, является комплексным решением в случае совместного использования систем отопления и охлаждения.

 

Источники

  1. Дуничев В., Реальный мир природы, Сахалинский Государственный Университет
  2. Геотермальный источник, https://ru.wikipedia.org/wiki/
  3. Потенциал геотермальной энергетики в России, http://ecosmena.com/upravlenie-prirodnymi-resursami/vodnye-resursy/potentsial-geotermalnoy-energetiki-v-rossii.html

 

Назад  Вперед

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *


Ваш комментарий на модерации.