Общие представления о тепле Земли (часть 2)

Изменяющиеся по сезонам года интенсивность солнечной радиации qc(t) и температура земной поверхности Tn(t) вызывают годовые колебания температуры верхних слоев земной коры T(H,t) в пределах гелиотермозоны. Начиная с глубины подстилающего эту зону нейтрального слоя Н0 с нулевой амплитудой годовых колебаний и неизменной в течение года температурой Т0, ее приращение с увеличением глубины Т(Н) определяется геотермическим градиентом gm, а поле температур в геотермозоне рассматривается как квазистационарное. Циклические изменения климата Земли (например, палеогеографические исследования ледниковой толщи Антарктиды выявили 4 ледниковых периода и потеплений между ними за последние 100 тыс. лет) вызывают колебания Тo и Т(Н) амплитудой до 1-2°С и периодами в десятки тыс. лет, затухающие лишь на глубине в десятки и сотни км. Однако эти колебания не имеют практического значения.
Глубина залегания нейтрального слоя обычно составляет Ho = 20-25 м, а его температура Тo, как правило, на 1-1,5°С превышает среднегодовую температуру воздуха в районе Тn. С учетом существенного различия в средних значениях теплопроводности и геотермического градиента осадочных пород λoc, goc для более плотных пород кристаллического фундамента, их температуру на "геотермальных" глубинах Н можно определить по формуле:

Изменение температуры поглубине породного массива из нескольких слоев с различными λ1, λ2, λ3 ... и g1, g2, g3... описывается аналогичным, но более громоздким выражением.
Вследствие разнообразия геологического строения различных районов изменяются не только λ(H), но и qm, а геотемпературное поле весьма неоднородно. Например, в мощной толще молодых кайнозойскомезозойских отложений Северного Кавказа при qoc = 0.045-0.05°С глубина залегания изотермы Т = 100°С (температура, удовлетворяющая требованиям теплоснабжения) в Грозном, Махачкале и других районах составляет около 2 км, даже нефть из глубоких скважин добывается с температурой более 100°С. В условиях Санкт-Петербургской термоаномалии, при qm до 75-79 мВт/м2, но малой мощности осадочного чехла H ≤ 0,3 км температура 100°С в гранито-гнейсах, например в районе аэродрома Пулково, при qm = 0.03°С/м, гарантируется лишь на глубине 3,5 км.

---