6.4 Основні методи терморозвідки і приклади їх застосування

Терморозвідка надає дуже важливу кількісну інформацію для розуміння і моделювання геодинамічних процесів в геосферах і для оцінки енергетики геолого-геофізичних явищ – саме в цьому полягає фундаментальне значення вивчення теплового поля. Не менш важливими є і прикладні аспекти геотермічних досліджень, які пов’язані, з одного боку, із застосуванням терморозвідувального методу пошуку і розвідки родовищ, а із другого - з оцінкою геотермальних ресурсів для їх використання в енергетиці і теплопостачанні.

Існує ряд підходів до класифікації методів терморозвідки. Так, за технологією і місцем проведення робіт виділяються аерокосмічні, польові, акваторіальні, підземні методи, а за досліджуваними об’єктами і вирішуваними задачами - глибинна, регіональна, розвідувальна, інженерна, екологічна терморозвідка тощо. Основними методами терморозвідки є: радіотеплові (РТЗ) і інфрачервоні (ІЧЗ) зйомки; регіональні термічні дослідження на суші і в акваторіях; локальні пошуково-розвідувальні термічні дослідження; інженерно-гідрогеологічні термічні дослідження; термічний каротаж; методи штучних теплових полів при роботах на акваторіях і в свердловинах.

6.4.1 Радіотеплові і інфрачервоні зйомки

Аерокосмічні дистанційні радіотеплові (РТЗ) і інфрачервоні (ІЧЗ) зйомки є специфічними методами терморозвідувальних досліджень, результати яких широко використовуються для дослідження природних ресурсів Землі і, зокрема, для вивчення районів активного вулканізму і гідротермальної діяльності, геологічного картування і пошуків деяких корисних копалин, інженерно-геологічних і гідрогеологічних зйомок, вирішення задач ґрунтознавства і меліорації, вивчення снігового і крижаного покрову, динаміки ландшафтів, охорони природного середовища і вирішення інших задач.

Методика радіотеплових (РТЗ) і інфрачервоних (ІЧЗ) аерокосмічних зйомок практично така ж, як і при фототелевізійних зйомках. Цінною їх перевагою є можливість проведення зйомки в темряві, а при відповідному виборі довжин хвиль - і практично при будь-якій погоді. Наприклад, в інфрачервоному діапазоні виявлений ряд "вікон прозорості": 0,951,05; 1,21,3; 1,51,8; 2,12,4; 3,34,2; 4,55,1; 813 м^-6 тощо, на яких можна вести зйомки в різних погодних умовах (наприклад, багатоканальний скануючий пристрій МСУ-В, встановлений на космічному апараті “Океан-О”, здійснював зйомку з просторовим розрізненням 50-250 м на каналах з довжиною хвиль: 0,480,52 м^-6; 0,540,61 м^-6; 0,630,73 м^-6; 0,780,92 м^-6; 0,920,99 м^-6; 1,471,62 м^-6; 2,062,38 м^-6; 10,612,0 м^-6 [7]). Аномалії на отриманих знімках формуються за рахунок теплових потоків із надр, екзотермічних процесів на денній поверхні (див. рис. 6.6) і відбиття сонячної енергії. Вони залежать від оптичних, теплових і, меншою мірою, електромагнітних властивостей гірських порід верхньої частини геологічного середовища. Радіотеплові й інфрачервоні зйомки ускладнені термічними перешкодами, пов'язаними з нерівномірним тепловим обміном земної поверхні з атмосферою, змінами кліматичних і метеорологічних умов, станом атмосфери та дією інших чинників. Опрацювання і інтерпретація радіотеплових і інфрачервоних знімків загалом такі ж, як і при дешифруванні знімків видимого діапазону (аерокосмознімків).

Застосовуваний в Російській Федерації при складанні геотермічних карт дистанційний геотермічний метод, первинною інформацією для реалізації якого слугують багаторазові інфрачервоні аерокосмічні зйомки масштабу 1:1 000 000 – 1:200 000 і дані метеорологічних спостережень для того ж часового проміжку [3,9], дозволяє отримувати інформацію щодо величини конвективного теплового потоку, теплової інерції та швидкості випаровування вологи з денної поверхні (похибки алгоритму складають 3 Вт/м², 100 Дж/{м²с^0,5K.) та 0,1 мм/добу, відповідно).

Рисунок 6.6 – Лісові пожежі в південній Білорусії 12.06.2000. Комбінація 3 інфрачервоних каналів космічного апарату “NOAA”. Ділянки з пожежами мають екстремально високий рівень інфрачервоного випромінювання в діапазоні 3,553,93 м^-6 і проявляються на рисунку яскравими крапками [7]

Отримані дані з успіхом застосовуються для: геотермічного районування (з визначенням сучасних областей і палеопозицій посиленої мантійної конвекції), для виділення локальних аномалій конвективного теплового потоку (в тому числі при пошуках геотермальних ресурсів), космічної спектрометрії в тепловому діапазоні спектру (уточнення просторової поширеності сульфатів, карбонатів, кварцвмісних порід і сірки), для космічного моніторингу теплового балансу міст і стану земель та рослинності.

За даними НДЦ екологічної безпеки РАН [9] на площах які сумарно складають близько 5-10 % від всієї території Бореальної зони Європейської частини Росії конвективний виніс ендогенного тепла досягає десятків Вт/м² (на три порядки перевищуючи зафіксовані по вимірам у свердловинам величини кондуктивного теплового потоку). Площі з аномальною величиною конвективного теплового потоку тут мають вищу сільськогосподарську продуктивність, їх реліктові фітоцинози є відносно теплолюбними і не характерні для зони тайги.

Наземні і маловисотні аерозйомки із використанням тепловізорів дозволяють достатньо надійно виділяти (за зростанням чи зниженням тепловиділення) місця розвитку деформацій і різноманітних порушень в однорідних масивах та інженерних конструкціях. Дуже інформативною є інфрачервона зйомка теплотрас, каналізацій, різноманітних підземних комунікацій.