Теплофізичні характеристики осадових порід

Порода	lср, Вт/(м×К)	а ср ×10 ^–7, м^2/с	с, Дж/(кг×К)
Конгломерат, гравеліт	1,92	7,89
Пісковик	1,81	9,58
Алевроліт	1,65	10,4
Аргіліт, глинистий сланець	1,32	7,84
Глина	1,60	5,88
Доломіт	3,24	12,44
Вапняк	2,37	10,27
Мергель	1,96	7,13	1908,8
Крейда	1,58	4,77
Кам'яна соль	3,64	15,60
Торф	0,07	16,19
Вугілля	0,45	2,19
Мул, глина, пісок	0,84	4,77

Серед осадових відкладень основних геологічних структур континентів за значенням теплофізичних характеристик можна виділити три групи порід:

1) теригенно-глинисті відкладення з різко мінливою теплопровідністю, що варіює в залежності від ступеня літифікації осадків;

2) щільні (кристалічні) карбонатні, соленосні і кварцитові породи з постійно підвищеною теплопровідністю;

3) каустобіоліти (торф, буре і кам'яне вугілля, вуглеводні пальні сланці) з надзвичайно низькою теплопровідністю і високою теплоємністю.

У силу великої поширеності теригенно-глинистих відкладень їхні теплофізичні властивості мають вирішальне значення у формуванні теплового режиму земної кори. Провідна роль цих відкладень у зміні теплового режиму зв'язана ще і з тим, що в процесі літифікації і метаморфізму відбувається різка зміна їхніх теплофізичних характеристик, що приводить до значного порушення термального стану геологічних структур.

У ряді конгломерати — гравеліти — піщаники — алевроліти — аргіліти відзначається чітка залежність теплопровідності від гранулометричного складу порід — закономірне зменшення теплопровідності зі зменшенням розміру зерен (рисунок 6.1). Це зумовлено або зменшенням передачі тепла в міжзерновому середовищі за рахунок ослаблення конвективного переносу тепла водою, або збільшенням контактного теплового опору в мікропористих структурах тонкозернистих порід. На теплопровідність теригенних опадів істотний вплив робить вологість. Породи в сухому стані мають більш низьку теплопровідність, ніж водонасичені (рисунок 6.2). Теплоємність теригенних порід зменшується зі збільшенням ступеня літифікації опадів.

Хемогенні осадові відкладення (вапняки, доломіти, кам'яна сіль) відрізняються від теригенних порід більш високою середньою теплопровідністю. Наявність кристалічних структур у цих відкладеннях зближає їх по теплофізичним параметрах (насамперед по величині теплопровідності) з магматичними утвореннями. Теплопровідність і питома теплоємність кам'яної солі є найбільш високими в порівнянні з іншими вивченими типами порід земної кори. Зі збільшенням вмісту піщано-глинистого матеріалу в карбонатних і соленосних породах їхня теплопровідність істотно зменшується, а мергелі і крейда мають такі ж теплофізичні характеристики (за винятком теплоємності), що і теригенні відклади.

Рисунок 6.1 Залежність теплопровідності осадових порід від гранулометричного складу

1 – газонасичених; 2 – водонасичених

Рисунок 6.2 Залежність теплопровідності осадових порід Західно-Сибірської плити від вологості.

Теплопровідність і інші теплофізичні параметри близьких по складу осадових відкладень у різних геологічних структурах земної кори іноді істотно розрізняються, що зв'язано з різними структурно-текстурними особливостями порід і неоднакових умов їхнього залягання і перетворення.

Існує залежність теплопровідності від віку опадів, інтенсивності їхнього перетворення в різних геологічних структурах. Так, теплопровідність теригенних опадів древніх платформ (Східно-Європейської) значно вище, ніж теплопровідність піщаників і глин чохлів молодих платформ (Західно-Сибірська плита), але нижче теплопровідності подібного типу порід, що складають складчасті області і крайові прогини. Чітка залежність теплопровідності від ступеня літифікації в різних геологічних структурах фіксується для піщаників, алевролітів, аргілітів, глин, мергелів. Для карбонатних відкладень такої чіткої залежності не встановлюється. У цілому для осадових відкладень земної кори характерна розмаїтість у величині теплофізичних параметрів — наявність окремих типів порід з найбільш низькими і надзвичайно високими їхніми значеннями.

Магматичні і метаморфічні породи. Теплопровідність кристалічних інтрузивних утворень різної основності (див. таблицю 6.4) зумовлена головним чином гратчастою провідністю твердих частинок — мінералів, що складають перидотіти, габро, діорити, граніти й інші типи порід. Підвищена (у порівнянні з осадовими) щільність цих порід, значно менші пористість і вміст води зумовлюють більш високі значення теплопровідності і менші коливання цієї величини (не більш ніж у 1,5 рази) при відносно низької теплоємності.

Для інтрузивних утворень у ряді ультраосновні — основні — середні — кислі установлені відповідно середні значення теплопровідності: 3,42; 2,31; 2,51; 2,38 Вт/(м×К). Теплоємність максимальна в порід середнього [1136 Дж/(кг×К)] і мінімальна в порід основного [932 Дж/(кг×К)] складу. Лужні породи (сієніти, граносієніти) мають найнижчу середню теплопровідність [2,04 Вт/(м×К)] серед інтрузивних утворень. Вони виділяються також найнижчими значеннями середньої теплоємності [717 Дж/(кг×К)] із

Таблиця 6.4

Дата добавления: 2015-07-12