Большая Советская энциклопедия (ГЕ) - БСЭ

  Л. В. Семенов.

Геотектура

Геотекту'ра (от гео… и лат. tectura — покрытие), самые крупные черты рельефа Земли: материки и океанические впадины. Геотектурные элементы рельефа обусловлены силами общепланетарного масштаба, взаимодействующими со всеми другими процессами, принимающими участие в формировании структуры земной коры. Термин «Г.» предложен в 1946 И. П. Герасимовым.

Геотермика

Геоте'рмика, геотермия (от гео… и греч. therme — тепло), раздел физики Земли, изучающий тепловое состояние и тепловую историю земных недр. Солнечное тепло проникает только в самые верхние слои земной коры. Суточные колебания температуры почвы распространяются на глубину 1,2—1,5 м, годовые на 10—20 м. Далее теплота, связанная с солнечным излучением, не проникает, однако с увеличением глубины установлен закономерный рост температуры (см. Геотермический градиент), что свидетельствует о существовании источников теплоты внутри Земли. Тепловой поток непрерывно поступает из недр к поверхности Земли и рассеивается в окружающем пространстве. Плотность теплового потока определяется произведением геотермического градиента на коэффициент теплопроводности. Значительная часть теплового потока составляет радиогенная теплота, т. е. теплота, выделяемая при распаде радиоактивных элементов, содержащихся в Земле.

  Непосредственное измерение температуры недр в пределах суши производится в шахтах и буровых скважинах электротермометрами; для измерений на морском дне употребляют термоградиентографы. Теплопроводность горных пород определяется на основании изучения образцов в лабораториях. Измерения показывают, что изменение температуры с глубиной в разных местах колеблется от 0,006 до 0,15 град/м. Плотность теплового потока более постоянна и тесно связана с тектоническим строением. Она очень редко выходит за пределы 0,025—0,1 вт/м2 (0,6—2,4 мккал/см2(сек), отдельные значения доходят до 0,3 вт/м2 (8 мккал/см2(сек). Для докембрийских кристаллических щитов характерны малые значения [до 0,04 вт/м2 (0,9 мккал/см2(сек)], для платформ — средние [0,05—0,06 вт/м2 (1,1—1,5 мккал/см2(сек)], для тектонически активных областей (срединноокеанические хребты, рифты, области современного орогенеза) — повышенные значения [0,07—0,16 вт/м2 (1,7—2,6 мккал/см2(сек)]. В среднем и для океанов, и для материков, и для Земли в целом получаются одинаковые значения [около 0,05 вт/м2 (1,2 мккал/см2(сек)], однако эта цифра не очень надёжна, т.к. большая часть поверхности Земли ещё не обследована.

  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.