Большая Советская Энциклопедия (ГЕ) - БСЭ БСЭ

  Непосредственное измерение температуры в Земле возможно только до глубины нескольких км. Далее температуру оценивают косвенно, по температуре лав вулканов и по некоторым геофизическим данным. Глубже 400 км определяются лишь вероятные пределы температуры. При этом учитывается, что в Гутенберга слое температура близка к точке плавления, а глубже температура плавления повышается (благодаря росту давления) быстрее, чем фактическая температура, и у границы ядра Земли вещество недр остаётся твёрдым, хотя ядро (кроме субъядра) расплавлено. Вероятны следующие пределы температур на разных глубинах:

  Таким образом, геотермический градиент с глубиной сильно уменьшается. Мощность всего теплового потока, идущего из Земли, около 2,5·1013 вт, что примерно в 30 раз больше мощности всех электростанций мира, но в 4 тыс. раз меньше количества теплоты, получаемой Землёй от Солнца. Поэтому теплота, поступающая из недр Земли, не влияет на климат.

  Для выяснения тепловой истории Земли необходимы данные о первоначальном содержании радиоактивных элементов в различных оболочках Земли, о их перемещении из одной геосферы в другую, об энергии и темпах их распада, возрасте Земли, о количестве теплоты, полученном планетой в процессе её образования, данные о количестве теплоты, выделяемой и поглощаемой при различных механических, физических и химических процессах в недрах Земли. Должны быть учтены также: различные коэффициенты теплопроводности и удельной теплоёмкости вещества земных недр, температуры и давления на разных глубинах и на поверхности Земли.

  Расчётные данные позволяют нарисовать такую картину тепловой истории Земли. Сразу после образования планеты из роя метеорных тел температура её недр была, вероятно, 700—2000°С. Расчёты для Земли с силикатным ядром показывают, что она никогда не была расплавленной, кроме ядра и, быть может, слоя Гутенберга. Глубокие недра Земли медленно нагреваются (на несколько градусов за 107 лет), а верхние слои её (несколько сот километров) ещё медленнее остывают.

  Геотермические исследования имеют большое теоретическое значение для разных наук о Земле. В частности, велика их роль в построении и оценке тектонических гипотез. Так, например, данные Г. приходят в противоречие с гипотезой тепловой контракции (см. Контракционная гипотеза) и некоторыми другими гипотезами, которые предполагают, что выходы теплоты из Земли гораздо больше наблюдаемых. Геотермические измерения используются и для практических целей. Они помогают в разведке нефти и других полезных ископаемых, в подготовке к использованию внутреннего тепла Земли для промышленных и бытовых целей.

  Лит.: Геотермические исследования. [Сб. ст.], М., 1964; Магницкий В. А., Внутреннее строение и физика Земли, [М.], 1965; Геотермические исследования и использование тепла Земли, [Труды 2-го совещания по геотермическим исследованиям в СССР], М., 1966; Любимова Е. А., Термика Земли и Луны, М., 1968; Вакин Е. А., Поляк Б. Г., Сугробов В. М., Основные проблемы геотермии вулканических областей, в сборнике: Вулканизм, гидротермы и глубины Земли, Петропавловск-Камчатский, 1969.

  Е. А. Любимова, И. М. Кутасов, Е. Н. Люстих.

Геотермическая ступень

Геотерми'ческая ступе'нь, увеличение глубины в земной коре (в метрах), соответствующее повышению температуры горных пород на 1°С. В среднем Г. с. равна 30—40 м; в кристаллических породах в несколько раз больше (до 120—200 м), чем в осадочных. Колеблется в значительных пределах в зависимости от глубины и места (от 5 до 150 м). Для Москвы средняя величина Г. с. равна 38,4 м. Измерение прироста температуры горных пород с увеличением глубин их залегания устанавливается геотермическим градиентом.

Геотермическая электростанция

Геотерми'ческая электроста'нция, тепловая электростанция, преобразующая внутреннее тепло Земли в электрическую энергию. Источники глубинного тепла — радиоактивные превращения, химические реакции и др. процессы, происходящие в земной коре (см. Геотермика). температура пород с глубиной растет и на уровне 2000—3000 м от поверхности Земли превышает 100°С. Циркулирующие на больших глубинах воды нагреваются до значительных температур и могут быть выведены на поверхность по буровым скважинам. В вулканических районах глубинные воды, нагреваясь, поднимаются по трещинам в земной коре. В этих районах термальные воды имеют наиболее высокую температуру и расположены близко к поверхности, иногда они выделяются в виде перегретого пара. Глубинное бурение в будущем позволит освоить высокую температуру магматических очагов. Термальные воды с температурой до 100°С выходят на поверхность во многих районах СССР.

  В Советском Союзе первая Г. э. мощностью 5 Мвт пущена в 1966 на юге Камчатки, в долине реки Паужетки, в районе вулканов Кошелева и Камбального. Пароводяная смесь с теплосодержанием до 840 кдж/кг (200 ккал/кг) выводится буровыми скважинами на поверхность и направляется в сепарационные устройства, где при давлении 0,23 Мн/м2 (2,3 am) пар отделяется от воды. Отсепарированный пар поступает в турбины, а горячая вода при температуре 120°С используется для теплоснабжения населённых пунктов и для др. целей. На электростанции установлены две турбины мощностью по 2,5 Мвт. На Г. э. нет котельного цеха, топливоподачи, золоулавливателей и многих др. устройств, необходимых для обычной тепловой электростанции; практически станция состоит из машинного зала и помещения для электротехнических устройств. Себестоимость электроэнергии на этой Г. э. в несколько раз ниже, чем на местных дизельных электростанциях.

  Получение электроэнергии на Г. э. осуществляется по одной из схем: прямой, непрямой и смешанной. При прямой схеме природный пар из скважин направляется по трубам прямо в турбины, соединённые с электрическими генераторами. Пар и сконденсировавшаяся вода далее идут для теплофикации и иногда в химическое производство. При непрямой схеме производится предварительная очистка пара от агрессивных (сильно коррелирующих) газов. При смешанной схеме природный неочищенный пар поступает в турбины, и затем из сконденсировавшейся воды удаляются не растворившиеся в ней газы.

  Энергия термальных вод с температурой около 100°С в невулканических районах страны может быть использована путём применения вакуумной турбины с несколькими расширителями или на основе цикла с низкокипящими рабочими веществами — фреонами и другими.

  За рубежом Г. э. построены и сооружаются в Италии (Тоскана, район Лардерелло), Новой Зеландии (зона Таупо), США (Калифорния, Долина Больших Гейзеров) и Японии. В районе Рейкьявика (Исландия) геотермальные воды используются для теплофикации.

  Лит.: Выморков Б. М., Геотермальные электростанции, М. — Л., 1966; «Energy International», 1966, т. 3, № 11, p. 14; 1968, т. 5, № 12, p. 16; 1969, т. 6, № 2, p. 28.

Геотермический градиент

Геотерми'ческий градие'нт, величина, на которую повышается температура горных пород с увеличением глубин залегания на каждые 100 м. В среднем для глубин коры, доступных непосредственным температурным измерениям, величина Г. г. принимается равной приблизительно 3°С. Г. г. меняется от места к месту в зависимости от форм земной поверхности, теплопроводности горных пород, циркуляции подземных вод, близости вулканических очагов, различных химических реакций, происходящих в земной коре. Закономерный рост температуры с увеличением глубины указывает на существование теплового потока из недр Земли к поверхности. Величина этого потока равна произведению Г. г. на коэффициент теплопроводности.

Геотехнология

Геотехноло'гия, химические, физико-химические, биохимические и микробиологические методы добычи полезных ископаемых на месте их залегания. Добыча полезных ископаемых геотехнологическими методами производится, как правило, через скважины, буримые с поверхности до месторождения. Примеры Г.: подземная газификация углей, бактериальное выщелачивание, расплавление серы, возгонка сублимирующих веществ, извлечение минеральных продуктов из термальных вод и вулканических выделений, термическая добыча нефти и продуктов её перегонки и т.д. Около 2/3 мировой добычи серы приходится на её подземное расплавление в рудном теле перегретой водой, обеспечивающее высокое качество (99,99% чистоты). Таким путём можно вести разработку асфальта, буры, озокерита и др. минералов, плавящихся при температуре 80—90°С. Добычу калийных солей возможно проводить растворением с последующим выкачиванием раствора и выпариванием его на поверхности (см. также Выщелачивание).