Структура теплового потока Южного Урала с учётом влияния палеоклимата (1104914), страница 2
Текст из файла (страница 2)
лет назад по данным из скважиныЛеузинская-1, и совместная инверсия данных по скважинам Леузинская-1 иИльменская-1; прямая оценка амплитуды вюрм-голоценового потепления погеотермическим данным для Южного Урала; участие в создании модели прошлых изменений климата на изучаемойтерритории; разработка методики введения палеоклиматических поправок визмеренные значения плотности теплового потока; моделирование влияния прошлых изменений климата на распределениетемпературы и геотермического градиента по глубине для различных зон; внесение поправок во все измеренные значения теплового потока наизучаемой территории; составление нового варианта карты распределения теплового потокаУрала, исправленного на влияние палеоклимата; выполнение статистического анализа данных по тепловому потоку Урала,измеренных и исправленных на влияние палеоклимата для проверкиобъективности существования зоны аномально низких тепловых потоков,интерпретация полученных результатов.Работа выполнена в лаборатории геофизики Института геологииУфимскогонаучногоцентраРАНподруководствомд.ф.-м.н.И.
В. Головановой, которой автор выражает свою глубокую благодарность.Автор искренне благодарит чл.-корр. РАН, профессора В. Н. Пучкова,оказавшего внимание и поддержку при выполнении работы, Д. Ю. Демежко, всоавторстве с которым был получен ряд научных результатов, за ценныесоветы, внимание и помощь в сборе, обработке и анализе материалов. Авторпризнателен всем сотрудникам ИГ УНЦ РАН, принимавшим участие вобсуждении исследований и оказывавшим поддержку.КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫВо Введении рассматривается актуальность темы, сформулированы цели изадачи исследований, охарактеризованы методы исследований, приведенызащищаемые научные положения, раскрыта научная новизна и практическаязначимость результатов исследований.В Главе 1.
«Тектоническое строение и геотермическая изученностьЮжного Урала и прилегающей части Восточно-Европейской платформы»приводятся основные сведения о геолого-геофизическом строении, рассмотренагеотермическая изученность региона.В работе рассматривается территория Южного Урала и прилегающаячастьВосточно-Европейскойплатформы.Длявыявленияобщихзакономерностей распределения теплового поля на Урале мы считаем, чтонеобходимо рассмотреть более обширную территорию, включая Средний ичасть Северного Урала, где имеются определения теплового потока.6Систематические исследования геотермического поля на Урале иприлегающих территориях начинались с работ П.Ф. Родионова (1936). На этомэтапе оценивались возможности геотермии в практике поисково-разведочныхисследований.В пределах восточной окраины Восточно-Европейской платформы всвязи с проблемами поисков и разведки нефтегазовых месторождений средиразнообразных геофизических методов исследований применялись игеотермические, проводившиеся многими исследователями (А.В.
Дружинин,Д.И. Дьяконов, В.А. Покровский, Б.Г. Поляк и др.). Изучение региональногораспределения температур в осадочном чехле и на поверхности фундаментабыло направлено на выявление зависимости размещения нефтегазоносныхзалежей и условий их разработки от температурного режима. Тепловыесвойства горных пород региона изучались в ограниченном объеме(Рубинштейн, 1950; Мавлютова, Шрейбер, 1969; Дьяконов, Яковлев, 1969).На Урале первый анализ данных термического каротажа скважин посубширотному сечению был предпринят Ю.А. Ежовым (1968). Сиспользованием табличных сведений о теплопроводности горных пород имбыли составлены схемы изотерм на срезе -1000 м для всего Урала, рядгеотермических профилей и усредненных термограмм.
Относительноеохлаждение недр складчатого Урала Ю.А. Ежовым объяснялось хорошейтеплопроводностью вулканогенных пород, выходящих на дневнуюповерхность.Сводкой данных по температурному режиму крупных регионов,накопленных к началу 70-х годов, является "Геотермическая карта СССР"масштаба 1:5000000 (1972), составленная под редакцией Ф.А. Макаренко, накоторойпоказанораспределениетемпературпоповерхностиконсолидированного основания.Планомерные геотермические исследования на Южном Урале и вприлегающих областях были начаты в 1969 г.
Институтом геологииБашкирского филиала АН СССР. Высокоточные измерения температуры вгеологоразведочных скважинах сопровождались изучением тепловых свойствгорных пород, что позволило оценить распределение теплового потока и болееобоснованно интерпретировать имеющиеся материалы (Сальников, Огаринов,1977 и др.). В результате этих исследований была получена геотермическаяхарактеристика основных структурно-тектонических зон Южного Урала,причем наиболее детально для складчатой области (Сальников, Огаринов, 1977;Сальников, 1984 и др.).
Выявлена Южно-Уральская региональная аномалиятеплового потока (Сальников, Огаринов, 1977) и на Среднем и Северном Урале(Сальников и др., 1983; Булашевич, Щапов, 1978, 1983, 1986).С конца 70-х годов к изучению распределения теплового потока на Уралеподключились сотрудники ГИН АН СССР, ИФЗ АН СССР, ИГ УНЦ АН СССР(Сальников, 1976, 1982, 1984; Сальников, Огаринов, 1977; Булашевич, Щапов,1978, 1983, 1986; Хуторской, 1982). Большое количество новых определенийтеплового потока выполнено геотермической группой Института геологии7УНЦ РАН в конце 80-х и в 90-е годы (Сальников, Голованова, 1990;Голованова, 1993а, 1995, 1996; Каталог …, 1994).Установлено, что Уральская зона аномально низких (менее 30 мВт/м2)тепловых потоков, прослеживающаяся с небольшими перерывами от Южнойоконечности Мугоджар до 61° с.
ш., локализована в западной части ТагилоМагнитогорской зоны, и не захватывает, как это считалось ранее, прилегающиечасти Урала и Предуральского прогиба. Уральская область пониженныхтепловых потоков образует обширную зону северо-западного простирания, вкоторую входит часть Волго-Уральской антеклизы, Уральская складчатаяобласть, юг Западно-Сибирской плиты.
Выявлены участки резкойдифференциации теплового потока (от 23 до 58 мВт/м2), приуроченные к зонесочленения Восточно-Европейской платформы и Уральской складчатойсистемы.Возникновение минимума теплового потока на Урале может бытьобусловлено целым рядом причин: циркуляция подземных вод, влияниепалеоклимата, низкая теплогенерация в коре, пониженный тепловой поток измантии.Рассматриваетсятакжевлияниеструктурныхэффектов(«корытообразная» форма Тагило-Магнитогорского прогиба) (Ладовский,Рывкин, 2000; Kukkonen et al., 1997 и др) и возможность объясненияаномального геотермического поля линейных областей аллохтонныммеханизмом перестройки коры (Хуторской, 1985).
Также может иметь местокомбинация нескольких перечисленных факторов.В последние годы основное внимание исследователей сосредоточено наизучении природы выявленных аномалий. Выявлены значительныевертикальные вариации геотермических параметров, показано, что прошлыеизменения температуры поверхности Земли вносят существенные искажения враспределение температуры под поверхностью Земли, а, следовательно, визмеренный тепловой поток. Сделан вывод о том, что Уральский минимумтеплового потока в какой-то мере усилен искажающим влиянием палеоклимата,хотя одним только влиянием палеоклимата его объяснить нельзя. К сожалению,до сих пор остается невыясненным вопрос о роли гидрогеологического факторав формирование аномалий теплового потока. Получены многочисленные новыеоценки теплогенерации горных пород в изучаемом регионе. Предложеныразличные варианты численных моделей переноса тепла, составленных вдольпрофилей ГСЗ ( Хачай, Дружинин, 1998; Kukkonen et al., 1997; Golovanova etal., 2000a; и др.).
Зачастую опубликованные модели разных авторов несогласуются друг с другом. Однако большинство исследователей приходит кмнению, что основной причиной формирования Уральской зоны аномальнонизких тепловых потоков является пониженная теплогенерация в земной коре.В работе представлены новые результаты изучения искажающеговлияния палеоклимата на формирование Уральской аномалии тепловогопотока. Это в свою очередь требует обсуждения проблемы реконструкцииизменений климата по измерениям температуры в скважинах, создания моделипрошлых изменений климата на изучаемой территории, моделирования8влияния палеоклимата на измеренный тепловой поток и введения поправок навлияние палеоклимата в измеренные значения теплового потока.Методика и основные результаты этих исследований излагаются впоследующих разделах.В Главе 2. «Реконструкция изменений климата на Южном Урале погеотермическим данным» представлены новые результаты реконструкциипалеоклимата по геотермическим данным на Южном Урале.
Полученныерезультаты позволяют учесть искажения теплового поля Земли, вызванныеособенностями климатической истории и уточнить существующиепредставления о распределении теплового потока на изучаемой территории.Кроме того, они имеют самостоятельное значение для изучения состояния ипрогноза изменений климата.В разделе 2.1. описаны методика и результаты восстановлениятемпературы поверхности Земли за последнее тысячелетие.Известенцелыйрядметодовреконструкциипалеоклимата,использующих корреляционные связи между температурой воздуха иизмеряемым параметром (индексом годового прироста растений, содержаниемразличных изотопов в ледяном керне, споропыльцевым составом торфяников идр.).
К прямым методам относятся непосредственные метеонаблюдения.Метеоданные на территории Южного Урала могут дать только ограниченную иво времени, и в пространстве информацию об изменении климата на этойтерритории. Поэтому желательно реконструировать прошлые измененияклимата по другим данным.Проблеме восстановления палеоклимата из температур по скважинам впоследние годы уделялось большое внимание. В нашей стране подобныеработы начались в середине девяностых годов. Геотермическая группаИнститута геологии УНЦ РАН – один из наиболее активных участниковисследований в этом направлении. В дальнейшем работы по изучению историиизменений климата на Урале проводились в тесном контакте с геотермическойгруппой Института геофизики УрО РАН (Д.Ю. Демежко и В.А. Щапов).Геологические условия на Урале позволяют оценить его как благоприятныйрегион для изучения глобальных изменений климата по геотермическимданным.Основная часть измерений температур горных пород выполненаИнститутом геологии Уфимского научного центра РАН (В.Е.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
