علوم الأرض والجيولوجيا

عمليات قياس الحرارة الجوفية

1998 الموسوعة الجيولوجية الجزء الثالث

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

الحرارة الجوفية عمليات قياس الحرارة الجوفية علوم الأرض والجيولوجيا

يقوم الجيوفيزيقيون بقياس سريان الحرارة الأرضية في منطقة صغيرة المساحة جداً تقع بالقرب من سطح الأرض (على عمق صغير من سطح الأرض)، إذا ما قورن ذلك بنصف قطر الأرض.

ولتحديد السريان الحراري السطحي بالتوصيل الحراري عند موقع معين فإن الجيوفيزيقيين يقيسون درجات الحرارة الجوفية على فترات محددة في الأعماق المختلفة من سطح الأرض للحصول على منحنى التدرج الحراري الأرضي، وكذلك لمعرفة قيم درجات التوصيل الحراري عند نفس الفترات المحددة.

وهناك صعوبات كثيرة تواجه عمليات القياس نظراً لأن التدرج الحراري الأرضي عادة ما يختلف من موقع إلى آخر تبعاً للعوامل التي تؤثر فيه، كما أن التوصيل الحراري المقيس أو المسجل قد لا يكون ممثلاً للواقع.

 

وقياس سريان الحرارة بالقرب من سطح الأرض يتأثر بمدى عمق الآبار المحفورة أو المثقوبة، وباختلاف تأثيرات درجات الحرارة السطحية، وعدم انتظام تضاريس السطح وخصائص عمليات التوصيل الحراري، وأثر فعل المياه الجارية والجوفية وكذلك النشاط البركاني في منطقة القياس.

ويمكن التغلب على هذه الاضطرابات الخارجية عند استخدام آبار عميقة (لا يقل عمقها عن 300 متر).

كما يصعب الحصول على قيم توصيل حراري ممثلة للواقع، نظراً لأن خصائص التوصيل الحراري تتغير من صخر إلى آخر، وحتى من عينة صخرية إلى نفس العينة في موقع آخر بنفس منطقة القياس.

 

أما بالنسبة لقياس قيم سريان الحرارة في الصخور التي تقع تحت أرضية البحار والمحيطات، فيلاحظ ثبوت درجة حرارة المياه العميقة في المحيطات إلى حد كبير.

ويعني ذلك أن الرسوبيات في قاع البحار تعد في حالة اتزان حراري، ومن ثم يمكن اختراق هذه الرسوبيات بسهولة باستخدام مجس الانسياب الحراري. 

بالإضافة إلى ذلك فإن التوصيل الحراري للرسوبيات فوق أرضية المحيطات يظهر اختلافاً بسيطاً وتقاس تدرجات الحرارة الجوفية بالمجس الذي يخترق أمتاراً قليلة في الرسوبيات.

 

ولا تستغرق عملية قياس الحرارة تحت البحار وقتاً طويلاً (عدة ساعات محدودة لإجراء قياس واحد) كما أنها تعد رخيصة التكاليف إذا ما قورنت بمتطلبات قياس السريان الحراري الأرضي من سطح الأرض.

ويعتمد التوصيل الحراري للرسوبيات والصخور على التركيب الصخري ودرجة المسامية في الصخر، وكمية المياه والحرارة والضغط. وتتراوح القيمة العادية من 0,002 إلى 0,01 كالوري/ سم/ ثانية˚س

ويختلف التدرج الحراري من موقع إلى آخر، وتتراوح القيمة العادية من 10 إلى 100˚س/ كم

 

وفي معظم المواقع يصاحب التدرج الحراري الأرضي المرتفع التوصيل الحراري المنخفض إلى درجة أن معظم قيم السريان الحراري تقع بين 1 إلى 3 ملي كالوري/ سم2/ ثانية (1 ملي كالوري × 10-6 كالوري) – (1 ملي كالوري/ سم2/ ثانية) = 4,1868 × 10-2 وات متر-2.

ولقد أصبح معروفاً من القياسات التي أجريت في مواقع متعددة من العالم، أن السريان الحراري تختلف قيمه من موقع إلى آخر.

وتعزى بعض التغيرات في السريان الحراري إلى الاضطرابات المحلية مثل حركة المياه تحت السطحية، وإلى التغيرات الجوية الخارجية التي ينبغي أن يتجنب الراصد تأثيراتها أثناء إجراء عمليات القياس.

 

كما ترجع معظم التغيرات في السريان الحراري إلى التعقيدات في التراكيب الجيولوجية وفي التاريخ الجيولوجي للأرض، والغرض من الحصول على بيانات السريان الحراري الأرضي، هو إنشاء منحنيات وأنماط تغيرات السريان الحراري الأرضي، وربطها بالتطور الحراري للأرض وخصائص التركيب الجوفي للكرة الأرضية.

وقد زادت عدد عمليات قياس السريان الحراري الأرضي بدرجة عالية منذ عام 1960.

وقد تم إجراء أكثر من 5000 عملية قياسية خلال الفترة من عام 1939 إلى 1975 وتضاف كل عام نحو 500 عملية قياس أخرى جديدة.

اظهر المزيد

مقالات ذات صلة

زر الذهاب إلى الأعلى
Loading cart ⌛️ ...
إغلاق
إغلاق