Горячие источники. У горячих источников,
согласно определению, средняя температура воды должна быть заметно выше
среднегодовой температуры воздуха для данной местности. Горячие источники
представляют особый интерес, так как в них ярко проявляется движение подземных
вод. Большинство горячих источников приурочено к областям сравнительно молодой
вулканической активности. Это заставляет предполагать существование
генетической связи между некоторыми горячими источниками и горячими
магматическими породами, остывающими на глубине. Вероятно, циркуляция подземных
вод возможна там, где проходят крупные, достигающие большой глубины разломы,
вдоль которых группируется большое количество горячих источников.
Однако некоторые горячие источники и значительное количество теплых источников обнаружены в областях, удаленных от центров магматизма, например источники Хот-Спрингс в шт. Арканзас. Вода в этих источниках - дождевая (метеорная), она нагревается на больших глубинах, попадая туда в процессе циркуляции. На глубине 1 км температура подземной воды примерно на 40°С выше средней температуры на поверхности. Если бы такая вода поднималась к поверхности, не подвергаясь по пути сильному разбавлению и охлаждению, она была бы заметно теплее поверхностных вод.
В США термальными считают только те источники, температура воды которых по крайней мере на 9°С выше среднегодовой температуры воздуха. На территории США имеется более 1250 областей, где обнаружены термальные источники. Хорошо известны курорты Хот-Спрингс в шт. Виргиния и Хот-Спрингс в шт. Арканзас. В Термополисе, шт. Вайоминг, находится самый крупный в Соединенных Штатах Америки горячий источник. Он дает в секунду в среднем 350 м3 воды при температуре 57°С.
Кроме того, во многих горячих источниках присутствуют газы, возможно магматического происхождения, а некоторые жерла, выделяющие в сухие сезоны газы, во влажные сезоны становятся горячими источниками. Источники, в которых происходит обильное выделение газов, вызывающее бурление воды, называют кипящими. Источники, вода которых содержит большое количество тонкого обломочного материала, особенно окислов железа, окрашивающих насыщенную ими воду в желтый, голубой или красный цвет, называются разноцветными грязевыми гейзерами. В теплой воде некоторых источников разрастаются водоросли - примитивные формы растительной жизни, которые также окрашивают воду. Светлоокрашенные водоросли (например, розовые или светло-серые) живут в довольно горячей воде, а темные разновидности водорослей - в тепловатой. Гейзеры. Гейзеры представляют собой горячие источники, из которых время от времени вода выбрасывается сильной струей. Название «гейзер» произошло от исландского слова geysir, что значит «извергающийся горячий источник». Гейзеры встречаются реже, чем обычные горячие источники, но их много в Йеллоустонском национальном парке США, в Исландии; Новой Зеландии, Чили. Все они приурочены к областям современной вулканической деятельности.
Горячая вода гейзеров представляет собой в основном поверхностную воду, просочившуюся в землю и нагретую за счет магмы и горячих магматических пород. Дебит некоторых гейзеров непосредственно связан с тем, каким был год - влажным или засушливым. Большинство гейзеров извергается нерегулярно. Извержение одних гейзеров длится всего не-сколько минут, из других вода изливается в течение часа и больше. Выбрасываемые струи могут достигать высоты от нескольких метров до 80 м. Один из известнейших в мире гейзеров - Олд-Файтфул в Йеллоустонском национальном парке. В течение 1970 г. он извергался регулярно, в среднем через каждые 65 мин. Однако и в этот период промежутки времени между излияниями колебались от 34 до 91 мин.
Извержению гейзера обычно предшествует грохот и сильное кипение воды. Вода вытекает из подводящего канала и затем сильной струей выбрасывается вверх на много метров. Общепризнанной считается теория гейзеров Бунзена, который изучал гейзеры Исландии. Эта теория исходит из факта увеличения температуры кипения воды с повышением давления. На глубине 50 м она больше 100°С, а на глубине 100 м равна 180°С. Скважина, пробуренная в долине гейзеров Норрис в Йеллоустонском парке, показала, что на глубине 330 м температура воды равна 240°С и продолжает увеличиваться с глубиной. Если вода течет вниз по трещине или подземному каналу и нагревается на глубине, поглощая горячие газы или соприкасаясь с разогретыми породами, она остается в жидком состоянии до тех пор, пока ее температура не превысит точку кипения при существующем давлении. При нагревании до температуры, обеспечивающей образование пара, последний может расшириться так быстро, что не успеет выйти вверх, и тогда он будет поднимать столб воды. Как только некоторое количество воды выплеснется наружу, гидростатическое давление столба уменьшится. Поэтому вода, температура которой теперь значительно выше новой точки кипения, будет превращаться в пар и вырываться из жерла как в жидком состоянии, так и в виде пара.
Кроме того, причиной извержения некоторых гейзеров может быть накопление пара и других газов в верхней части изогнутых каналов (сифонов). Любое сужение канала, препятствующее конвекции нагретой воды, также способствует закипанию воды в этом месте.
Кремнистые отложения горячих источников, особенно гейзеров, называют гейзеритом или кремнистым туфом. Там, где эти отложения обильны, вокруг гейзера может образоваться бугор из гейзерита. В горячей воде содержится много растворенного кремнезема, и именно кремнезем выделяется в основном из горячих источников и гейзеров Йеллоустонского национального парка; исключение составляют горячие источники Маммот, из которых идет отложение известкового травертина. Геотермальная энергия. Помимо того что гейзеры и горячие источники представляют собой довольно эффектные геологические явления, они открывают возможность использования потенциально важного источника энергии. Геотермальная энергия-это энергия, получаемая с помощью буровых скважин от высвобождающегося пара и горячей воды в областях естественного прогрева. В действительности, правда, это не новый источник энергии. В Италии, возле Лардерелло, электрическую энергию за счет пара и горячей воды получают с 1905 г. В некоторых районах Исландии горячую воду и пар используют для отопления с 1925 г., а в области развития гейзеров на севере Калифорнии электроэнергию получают с 1960 г. Энергетические установки, использующие геотермальную энергию, имеются также в Мексике, Японии и России.
Интерес к геотермальной энергии возобновился в связи с тем, что запасы горючих ископаемых, особенно нефти и газа, истощаются, а 10 млн. кВт электроэнергии, полученной за счет геотермальной, были бы эквивалентны энергии, которая выделяется при сжигании 1 млрд. т угля. Горячая вода и пар - источники практически чистой, не загрязняющей окружающую среду энергии, хотя при их использовании возникает проблема, связанная с их высокой минерализацией. Сегодняшние экономические оценки показывают, что геотермальная энергия может оказаться дешевле современных источников энергии. Общие потенциальные запасы энергии на глубинах до 10 км составляют 6•1024 кал, что соответствует 8,165 • 1014 т угля.
Все больший интерес, уступающий только вниманию, уделяемому солнечному теплу, вызывает использование природных горячих вод и для других целей, помимо производства электроэнергии. Программы бурения скважин разрабатываются во многих странах.
Использование или предполагаемое использование геотермальной энергии не обходится без затруднений. Пар и горячая вода геотермальных источников
в вулканических областях содержат вредные газы и едкие химические вещества. Поскольку пар нельзя транспортировать на большие расстояния, энергетические установки нужно строить около скважин; такое строительство требует вспомогательных средств. Некоторые защитники окружающей среды опасаются, что использование геотермальной энергии приведет к развитию частных предприятий на общественных землях. Другие возражают против громкого шума от вентиляционных труб и опасаются возможного оседания поверхности или обрушения подземных полостей вследствие удаления жидкости или газа.
По-видимому, некоторые из этих вредных влияний на окружающую среду можно уменьшить, используя замкнутые системы, в которых вытекающая из источника вода закачивается назад в подземный резервуар. Можно ожидать, что по мере расширения дорогостоящего разведочного бурения и совершенствования технологии доля геотермальной энергии в обеспечении энергетических потребностей будет постепенно возрастать если и не повсеместно, то по крайней мере на западе США.
Однако некоторые горячие источники и значительное количество теплых источников обнаружены в областях, удаленных от центров магматизма, например источники Хот-Спрингс в шт. Арканзас. Вода в этих источниках - дождевая (метеорная), она нагревается на больших глубинах, попадая туда в процессе циркуляции. На глубине 1 км температура подземной воды примерно на 40°С выше средней температуры на поверхности. Если бы такая вода поднималась к поверхности, не подвергаясь по пути сильному разбавлению и охлаждению, она была бы заметно теплее поверхностных вод.
В США термальными считают только те источники, температура воды которых по крайней мере на 9°С выше среднегодовой температуры воздуха. На территории США имеется более 1250 областей, где обнаружены термальные источники. Хорошо известны курорты Хот-Спрингс в шт. Виргиния и Хот-Спрингс в шт. Арканзас. В Термополисе, шт. Вайоминг, находится самый крупный в Соединенных Штатах Америки горячий источник. Он дает в секунду в среднем 350 м3 воды при температуре 57°С.
Кроме того, во многих горячих источниках присутствуют газы, возможно магматического происхождения, а некоторые жерла, выделяющие в сухие сезоны газы, во влажные сезоны становятся горячими источниками. Источники, в которых происходит обильное выделение газов, вызывающее бурление воды, называют кипящими. Источники, вода которых содержит большое количество тонкого обломочного материала, особенно окислов железа, окрашивающих насыщенную ими воду в желтый, голубой или красный цвет, называются разноцветными грязевыми гейзерами. В теплой воде некоторых источников разрастаются водоросли - примитивные формы растительной жизни, которые также окрашивают воду. Светлоокрашенные водоросли (например, розовые или светло-серые) живут в довольно горячей воде, а темные разновидности водорослей - в тепловатой. Гейзеры. Гейзеры представляют собой горячие источники, из которых время от времени вода выбрасывается сильной струей. Название «гейзер» произошло от исландского слова geysir, что значит «извергающийся горячий источник». Гейзеры встречаются реже, чем обычные горячие источники, но их много в Йеллоустонском национальном парке США, в Исландии; Новой Зеландии, Чили. Все они приурочены к областям современной вулканической деятельности.
Горячая вода гейзеров представляет собой в основном поверхностную воду, просочившуюся в землю и нагретую за счет магмы и горячих магматических пород. Дебит некоторых гейзеров непосредственно связан с тем, каким был год - влажным или засушливым. Большинство гейзеров извергается нерегулярно. Извержение одних гейзеров длится всего не-сколько минут, из других вода изливается в течение часа и больше. Выбрасываемые струи могут достигать высоты от нескольких метров до 80 м. Один из известнейших в мире гейзеров - Олд-Файтфул в Йеллоустонском национальном парке. В течение 1970 г. он извергался регулярно, в среднем через каждые 65 мин. Однако и в этот период промежутки времени между излияниями колебались от 34 до 91 мин.
Извержению гейзера обычно предшествует грохот и сильное кипение воды. Вода вытекает из подводящего канала и затем сильной струей выбрасывается вверх на много метров. Общепризнанной считается теория гейзеров Бунзена, который изучал гейзеры Исландии. Эта теория исходит из факта увеличения температуры кипения воды с повышением давления. На глубине 50 м она больше 100°С, а на глубине 100 м равна 180°С. Скважина, пробуренная в долине гейзеров Норрис в Йеллоустонском парке, показала, что на глубине 330 м температура воды равна 240°С и продолжает увеличиваться с глубиной. Если вода течет вниз по трещине или подземному каналу и нагревается на глубине, поглощая горячие газы или соприкасаясь с разогретыми породами, она остается в жидком состоянии до тех пор, пока ее температура не превысит точку кипения при существующем давлении. При нагревании до температуры, обеспечивающей образование пара, последний может расшириться так быстро, что не успеет выйти вверх, и тогда он будет поднимать столб воды. Как только некоторое количество воды выплеснется наружу, гидростатическое давление столба уменьшится. Поэтому вода, температура которой теперь значительно выше новой точки кипения, будет превращаться в пар и вырываться из жерла как в жидком состоянии, так и в виде пара.
Кроме того, причиной извержения некоторых гейзеров может быть накопление пара и других газов в верхней части изогнутых каналов (сифонов). Любое сужение канала, препятствующее конвекции нагретой воды, также способствует закипанию воды в этом месте.
Кремнистые отложения горячих источников, особенно гейзеров, называют гейзеритом или кремнистым туфом. Там, где эти отложения обильны, вокруг гейзера может образоваться бугор из гейзерита. В горячей воде содержится много растворенного кремнезема, и именно кремнезем выделяется в основном из горячих источников и гейзеров Йеллоустонского национального парка; исключение составляют горячие источники Маммот, из которых идет отложение известкового травертина. Геотермальная энергия. Помимо того что гейзеры и горячие источники представляют собой довольно эффектные геологические явления, они открывают возможность использования потенциально важного источника энергии. Геотермальная энергия-это энергия, получаемая с помощью буровых скважин от высвобождающегося пара и горячей воды в областях естественного прогрева. В действительности, правда, это не новый источник энергии. В Италии, возле Лардерелло, электрическую энергию за счет пара и горячей воды получают с 1905 г. В некоторых районах Исландии горячую воду и пар используют для отопления с 1925 г., а в области развития гейзеров на севере Калифорнии электроэнергию получают с 1960 г. Энергетические установки, использующие геотермальную энергию, имеются также в Мексике, Японии и России.
Интерес к геотермальной энергии возобновился в связи с тем, что запасы горючих ископаемых, особенно нефти и газа, истощаются, а 10 млн. кВт электроэнергии, полученной за счет геотермальной, были бы эквивалентны энергии, которая выделяется при сжигании 1 млрд. т угля. Горячая вода и пар - источники практически чистой, не загрязняющей окружающую среду энергии, хотя при их использовании возникает проблема, связанная с их высокой минерализацией. Сегодняшние экономические оценки показывают, что геотермальная энергия может оказаться дешевле современных источников энергии. Общие потенциальные запасы энергии на глубинах до 10 км составляют 6•1024 кал, что соответствует 8,165 • 1014 т угля.
Все больший интерес, уступающий только вниманию, уделяемому солнечному теплу, вызывает использование природных горячих вод и для других целей, помимо производства электроэнергии. Программы бурения скважин разрабатываются во многих странах.
Использование или предполагаемое использование геотермальной энергии не обходится без затруднений. Пар и горячая вода геотермальных источников
в вулканических областях содержат вредные газы и едкие химические вещества. Поскольку пар нельзя транспортировать на большие расстояния, энергетические установки нужно строить около скважин; такое строительство требует вспомогательных средств. Некоторые защитники окружающей среды опасаются, что использование геотермальной энергии приведет к развитию частных предприятий на общественных землях. Другие возражают против громкого шума от вентиляционных труб и опасаются возможного оседания поверхности или обрушения подземных полостей вследствие удаления жидкости или газа.
По-видимому, некоторые из этих вредных влияний на окружающую среду можно уменьшить, используя замкнутые системы, в которых вытекающая из источника вода закачивается назад в подземный резервуар. Можно ожидать, что по мере расширения дорогостоящего разведочного бурения и совершенствования технологии доля геотермальной энергии в обеспечении энергетических потребностей будет постепенно возрастать если и не повсеместно, то по крайней мере на западе США.
Комментариев нет:
Отправить комментарий