6.4.3 Терморозвідка в акваторіях

Геотермічні дослідження в акваторіях дозволяють вирішувати ряд теоретичних і практичних задач, серед яких – визначення глибинного теплового потоку, пошуки покладів нафти та газу, визначення місць розвантаження континентальних, гідротермальних вод та стічних промислових вод тощо.

При терморозвідці в акваторіях океанів, морів та озер вимірюються абсолютні температури в придонних осадках на глибині 1-1.5 м. Вимірювання здійснюються по окремим станціям в період перебування судна в дрейфі. Основною апаратурою є дистанційні термозонди (типу ТГС- 1, який забезпечує вимірювання температури осадків з точністю до 0,01 К) та цифрові градієнтометри (типу АЦТМ-1, нижня межа чутливості якого складає 5*10^-4 К). Одночасно з вимірюванням температури осадків на кожній станції вимірюється температура придонної води. При цьому, на ділянках де глибина водного шару не перевищує 50 м в опорних пунктах має фіксуватись часова зміна поля температур. Одночасно на станціях зондування відбирають колонки керну для вимірювання інженерно-геологічних та теплофізичних властивостей осадків, щоб забезпечити комплексування геотермічних досліджень з вивченням латеральної мінливості літології та фізичних властивостей донних осадових відкладів.

Методика визначення глибинного теплового потоку, так само як і при регіональних дослідженнях на суші, базується на незалежному вимірюванні градієнту температур і теплопровідності донних відкладів (методика нестаціонарного голкового зонду дозволяє забезпечити вимірювання теплопровідності з точністю до 2,5 % відн.). Загальна інструментальна та методична похибка вимірювання величини теплового потоку складає 10-15 %.

6.4.4 Локальні терморозвідувальні дослідження

Локальними слід вважати терморозвідувальні дослідження масштабів 1:25 000 і крупніше, за яких температури вимірюються в шпурах глибиною до 1 м, або неглибоких свердловинах (до 10 – 20 м), здійснюється тепловізійна зйомка геологічних та штучних об’єктів, а також проводиться вивчення окремих свердловин. Ці дослідження мають прикладне застосування при вивченні родовищ корисних копалин і геологічного середовища.

У комплексі з іншими наземними і підземними геофізичними методами на рудних, вугільних, нафтових і газових родовищах використовується і терморозвідка. Температури порід вимірюють у свердловинах наземного і підземного буріння. Систему спостережень пристосовують до наявної мережі свердловин, оскільки спеціальне буріння свердловин для терморозвідки економічно невигідне і проводиться лише зрідка. Температури вимірюють у різних інтервалах глибин свердловини.

По виміряним природним температурам будують графіки їх зміни з глибиною, а для постійних глибин – з часом. Із спостережених температур бажано виключити варіації теплового поля, а також врахувати вплив таких чинників, як розігрів порід при бурінні, вплив промивальної рідини, вентиляція гірських виробіток, посилене окислення руди і вугілля, розкритих гірськими виробітками тощо. При достатній густоті точок спостережень по латералі будують карти ізотерм (постійних температур) для однакових глибин, карти середніх геотермічних градієнтів тощо.

Інтерпретація геотермічних профілів і карт звичайно носить якісний характер і зводиться до виділення локальних аномалій термічного поля і їх зіставлення з аномаліями інших геофізичних методів, а також із геологічними матеріалами.

Застосування методів регіонального теплового поля дозволяє розчленувати розріз свердловин за тепловим опором (за відомою щільністю регіонального теплового потоку і геотермічними градієнтами інтервалів), а за локальним тепловим полем – розташування в розрізі таких джерел температурних аномалій як пласти вугілля, сульфідні руди і легкорозчинні солі, водо- і газонасичені пласти (із виділенням інтервалів притоку і поглинання).

Особливий інтерес викликає визначення швидкості фільтрації підземних вод. Як відзначалося вище, тепловий потік в умовах помітної конвекції тепла за рахунок підземних вод залежить від геотермічного градієнту, коефіцієнту температуропровідності і швидкості фільтрації підземних вод. В сприятливих умовах терморозвідка дозволяє визначати швидкість коефіцієнт фільтрації підземних вод. Для виявлення місць фільтрації вод із водоймищ, каналів, рік і стволів свердловин, а також інтервалів, де відплив відсутній, можна використовувати вимірювання природних теплових полів. Ділянки зосередженої фільтрації виділяють по температурних аномаліях, знак яких залежить від температурного режиму акваторій. Більш чіткі результати одержують при штучному електричному підігріві води, наприклад, у свердловині. По швидкості відновлення температур можна не тільки якісно виявити місця відпливів, але й оцінити швидкості фільтрації.

Тепловізійні зйомки дозволяють надійно картувати аномалії конвективних теплових потоків природного і техногенного походження (ці методи є одними з найефективніших при визначенні стану систем водопостачання міст, вивченні теплового забруднення, виявленні місць скиду відходів промислових і сільськогосподарських підприємств.), а також досліджувати стан (мікротріщинуватість) інженерних споруд.

Використання методів штучного теплового поля (вивчення стаціонарних процесів теплообміну між гірськими породами і свердловиною) дозволяє диференціювати породи за їх температуропровідністю.

Терморозвідувальні методи є провідним при пошуках такого специфічного виду корисних копалин як геотермальні ресурси (запаси глибинного тепла Землі, експлуатація яких економічно доцільна сучасними технічними способами). Частка геотермальних ресурсів у загальному паливно-енергетичному балансі може складати 50 %, при цьому на сьогодні практичне значення мають гідрогеотермальні ресурси. Геотермальна енергія використовується для теплопостачання і гарячого водопостачання міст, а також для живлення геотермальних електростанцій. Родовища термальних вод приурочені до парогідротермальних систем і резервуарів з термальною водою ("теплових казанів"), які виділяються за підвищеними значеннями теплопровідності, температури, геотермічних градієнтів і теплових потоків (формуються геотермічні аномалії). В залежності від природних фізико-геологічних умов здійснюють дрібно-, середньо- і крупномасштабні термічні зйомки із згущенням сітки над резервуарами термальних вод. Основними методами пошуків термальних вод є аерогеофізичні (інфрачервоні) зйомки; шпурова і свердловинна терморозвідка.