Геотермический градиент

Геотермический градиент — физическая величина, описывающая прирост температуры горных пород в °С на определённом участке земной толщи. Математически выражается изменением температуры, приходящимся на единицу глубины. В геологии при расчёте геотермического градиента за единицу глубины приняты 100 метров. В различных участках и на разных глубинах геотермический градиент непостоянен и определяется составом горных пород, их физическим состоянием и теплопроводностью, плотностью теплового потока, близостью к интрузиям и другими факторами. Обычно геотермический градиент Земли колеблется от 0,5-1 до 20 °С и в среднем составляет около 3 °С на 100 метров.

Большую роль в исследовании геотермического градиента сыграла Кольская сверхглубокая скважина. При её заложении расчёты велись в соответствии с 10 °C на километр. Проектная глубина Кольской скважины была 15 км. Соответственно, это означало, что ожидаемая температура была порядка +150 °C. Однако, градиент 10 °C/км был только до трёх километров, а дальше градиент стал увеличиваться таким образом, что на глубине 7 км температура составляла 120 °C, 10 км — 180 °C, 12 км — 220 °C. Предполагается, что на проектной глубине температура должна быть равна +280 °C.^[1]

Наибольший геотермический градиент, равный 150 °С на 1 км, зарегистрирован в штате Орегон (США); наименьший — в ЮАР (6 °С на 1 км)^[1].

Помимо общетеоретического значения описание геотермического градиента имеет значительный практический смысл, особенно в свете ожидаемого глобального топливно-сырьевого кризиса. Значение геотермического градиента окажет решающую роль на распространение геотермальной энергетики.

Термические градиенты других небесных тел

Определение термических градиентов других тел Солнечной системы, в основном, — дело далёкого будущего. XX век привёл лишь к установлению термического градиента Луны — он оказался в 60 раз выше земного, не менее 2 градуса Кельвина/метр^[2]. В XXI веке предпринимаются попытки установить на практике температурный градиент Марса, пока безуспешные. Имеющиеся же предсказания теорий не обладают достоверностью по причине отсутствия достаточных знаний о внутреннем строении Марса. Вопрос определения термического градиента небесных тел важен, например, потому, что позволяет узнать, на какой глубине тела в грунте можно встретить воду в жидком состоянии^[3]. В далёком будущем он поможет определить целесообразность развития геотермальной энергетики на далёких от Солнца телах, на которых солнечные электростанции будут малоэффективны.

Примечания

1. Короновский Н. В., Ясаманов Н. А. Планета Земля. Физико-химический состав и агрегатное состояние состояние вещества Земли // Геология: учебник для студ. учреждений высш. проф. образования. — 8-е, испр. и доп.. — М.: Издательский центр «Академия», 2012. — P. 52—53. — 448 p. — ISBN 978-5-7695-9022-1.
2. Курс общей астрофизики. Архивная копия от 29 января 2022 на Wayback Machine // Мартынов Д. Я., М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1988.
3. 45 сантиметров за 50 лет. Как глубоко в недра Марса дошел прогресс  (неопр.). Дата обращения: 1 февраля 2022. Архивировано 1 февраля 2022 года.