Строение и история развития литосферы

q_гр.=q_набл.

– q_р.

Последний рассчитывается на основании сейсмической информации о мощности слоя (z_i) и его составе, а также из общепринятых традиционных величин удельной теплогенерации (А(x,z)

) для соответствующего типа пород: (q_р.)_I=А(х, z)z

_i (Смыслов и др.,1979).

Точность расчетов оценивалась по двум критериям: во-первых, по совпадению модельного и измеренного в скважинах теплового потока; во-вторых, по совпадению температур на пересечении профилей.

Построение трехмерной региональной геотермической модели производится с помощью пакета трехмерной графики «TECPLOT v.9.0» (Amtec Engineering Inc.), который позволяет провести объемную интерполяцию наблюденного поля (в нашем случае температуры, теплового потока, а также структурных сейсмотомографических границ) в координатах: «широта-долгота-глубина». Для подготовки файлов данных в формате «TECPLOT v.9.0» нами была написана специальная программа, которая при задании координат начала и конца профиля, а также интервала разбиения по глубине производит трансформацию текстового файла, содержащего результаты термического моделирования, в формат базы данных «TECPLOT». Программа «TECPLOT» предусматривает трехмерную интерполяцию по сетке любой конфигурации. Во всех случаях нами используется неравномерная сетка, «привязанная» к простиранию сейсмических профилей, вдоль которых выполнялись двумерные расчеты глубинных температур. Таким образом, уравнение (1) дополняется третьей недостающей производной и «превращается» в трехмерное уравнение теплопроводности. Результаты расчета температурного поля с помощью интерполяционного приближения будут отличаться от результатов, получаемых с помощью решения прямой задачи для трехмерной среды, только на величину искажений, обусловленных пертурбацией теплового потока вдоль оси Y. Однако многолетний опыт двухмерного термического моделирования показывает, что эта величина ничтожно мала. Например, для типичного осадочного бассейна тепловой поток вдоль оси Y составляет не более 0,04 мВт/м², т. е. на три порядка ниже фоновой величины глубинного теплового потока. Следовательно, получение трехмерного распределения температур с помощью объемной интерполяции практически адекватно решению прямой задачи для объемного теплового поля.

2. Термотомография Западно-Арктического бассейна

Нами проведено два «этапа» геотермического моделирования вдоль сети геотраверсов в Баренцевом и Карском морях с целью определения глубинных температур в земной коре, для оценки глубины залегания температурного интервала катагенетического преобразования органического вещества, а также для исследования характерных проявлений геотемпературного поля, контролирующих локализацию известных месторождений газа и газоконденсата.

На первом этапе нами использованы 123 сейсмических геотраверса, на которых строение геологического разреза определено только по геофизическим данным, т. е. на основе интерпретации положения отражающих (МОВ-ОГТ) и преломляющих (ГСЗ) границ. На втором этапе у нас была возможность по тому же региону построить термотомографическую модель по семи геотраверсам, на которых учтены не только сейсмические данные, но и результаты бурения глубоких поисково-разведочных скважин.

Геотермические исследования на шельфе Евразийского бассейна Арктики начались в 70-е годы с измерений погружными зондами ПТГ-3М в Баренцевом море (Методические…, 1983). Однако эти измерения были сделаны на шельфе при глубинах моря до 300 м и глубине внедрения одноканального зонда в осадки максимально на два метра. Полученные результаты продемонстрировали ожидаемое очень мощное влияние экзогенных термических полей на глубинный тепловой поток – сказывалось воздействие сезонных периодических колебаний температуры дна моря за счет инсоляции, а также придонных течений с большим дебитом, приносящих массы воды с контрастной относительно фоновой температурой. Особенно этот фактор заметен в южной и западной частях моря, где проявляется влияние Гольфстрима и его ответвления – Нордкапского теплого течения. В связи с этим зондовые измерения не позволяли получить кондиционные оценки фонового глубинного теплового потока, т. к. диапазон измеренных значений был очень велик – от 0 до более 500 мВт/м², и не адекватно отражал распределение глубинных термических источников.