Тепловой режим земной коры

Земная кора имеет два основных источника тепла: от Солнца и от распада радиоактивных веществ, в своей нижней части на границе с верхней мантией. В недрах же Земли температура увеличивается с глубиной от 1300 °С в верхней мантии до 3700 °С в центре ядра. Увеличение температуры происходит по адиабатическому закону: оно зависит от сжатия вещества под давлением при невозможности тепло­обмена с окружающей средой.

В земной коре различают три температурные зоны: 1) переменных температур; 2) постоянных температур; 3) нарастания температур (рис. 2). Изменение температур в зоне переменных температур определяется климатом местности. Суточные колебания практически затухают на глубинах около 1,5 м, а годовые (сезонные) на глубинах 20—30 м. Для средних широт характерна кривая 1 (летний период) и кривая 2 (зимний период). В зимний период в зоне I образуется также подзона промер­зания (IA), где температура опускается ниже 0 "С. Мощность этой подзоны зависит от климата, типа горных пород и колеблется от нескольких сантиметров до 2м и более.

По мере углубления в землю влияние сезонных колебаний темпе­ратур уменьшается и на глубине примерно 15—40 м находится зона постоянной температуры, которая соответствует среднегодовой темпе­ратуре данной местности. Под Москвой эта зона начинается на глубине 20 м, около Санкт-Петербурга с 19,6 м.

В пределах III зоны температура с глубиной возрастает.

Величина нарастания температуры на каждые 100м глубины называется геотерми­ческим градиентом, а глубина, при которой температура повышается на 1⁰С, геотермической ступенью. Тео­ретически средняя величина этой ступени составляет 33 м. Непосред­ственные измерения показали, что величина геотермической ступени на разных участках Земли колеблется довольно в широких пределах: Мончетундра—6,54 м, Донецкий бас­сейн — 30,68 м и т. д.

Закономерное нарастание температуры с глубиной справедливо лишь до некоторой глубины. Исследования последних лет показали, что в Москве на глубине 163О м она достигает + 41°С, а в Прикаспии на глубине 3000 м уже + 108 °С.

Нарастание температуры с глубиной следует учитывать при проек­тировании сооружений глубокого заложения, особенно при активно развивающемся в последние годы освоении подземного пространства городов, при строительстве метрополитенов, при проектируемых хранилищах различного рода промышленных отходов, особенно - радиоактивных.