Исследование тепловых и наведенных волновых процессов в районе Эльбрусского вулканического центра

• Автор: Лиходеев, Дмитрий Владимирович
• Шифр специальности: 25.00.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 151 с. : ил.

Оглавление
Введение

Актуальность темы

Цель работы

Научная новизна

Практическая значимость работы

Основные защищаемые положения

Личный вклад автора

Апробация работы

Структура и объем работы

Глава
Геодинамические особенности района Кавказских Минеральных Вод и Приэльбрусья
§1.1 Эльбрусский вулканический центр. Геологическая позиция. Внутреннее строение вулкана
Эльбрус
1.1.1. Скоростные характеристики земной коры в районе Кавказских Минеральных Вод и в Приэльбрусья
§1.2. Грависейсмические особенности районов Кавказских Минеральных Вод и Приэльбрусья
§1.3 Магматизм и углекислые минеральные воды Приэльбрусья
§1.4. Новые технологии глубинного мониторинга магматических образований по данным линиаментного анализа
Выводы по первой главе
Глава
Особенности строения вулканов центрального типа: магматические структуры, резонансные неоднородности, тепловые и наведенные волновые процессы в геологической среде вулканической постройки
§2.1 Особенности строения вулканов центрального типа
§2.2 Формирование магматических структур, резонансные неоднородности
§2.3. Результаты геолого-геофизического анализа строения Эльбрусского вулканического центра. Особенности внутреннего строения вулкана Эльбрус
§2.4. Методика решения задачи для слоистой геофизической среды, моделируемой полупространством с заглубленной магматической камерой в виде канонической полости
§2.5. Прямые и обратные задачи, связанные с определением пространственного распределения источников тепла в теле вулканической постройки и общие теоретические схемы их решения

Выводы по второй главе
Глава
Исследование структуры тепловых полей в районе Эльбрусского вулканического центра и на прилегающих территориях методами дистанционного зондирования
§3.1. Краткая характеристика метода теплового дистанционного зондирования (ТДЗ)
§3.2. Изучение поверхностного теплового поля в районе Эльбрусского вулканического центра методами теплового дистанционного зондирования (ТДЗ)
§3.3. Интерпретация выявленных тепловых аномалий с учетом геологических и геофизических данных
Выводы по третьей главе
Глава
Результаты экспериментальных наблюдений тепловых полей и волновых процессов в районе Эльбрусского вулканического центра
§4.1. Общая характеристика Северокавказской геофизической обсерватории
§4.2. Исследование структуры волновых (сейсмических) процессов в районе Эльбрусского вулканического центра
§4.3. Исследование тепловых процессов в районе Лаборатории № 2, расположенной на углублении 4100 метров в конце штольни «Вспомогательная» БНО РАН
§4.4. Результаты исследования температурных полей на поверхности вулканической постройки Эльбруса и на прилегающих территориях
§4.5. Исследование температур озера расположенного в районе ледника
Малый Азау
§4.6. Определение температуры кровли магматической камеры по результатам измерения температур в толще льда
§4.7. Результаты измерений температурных полей в 100 метровой скважине Верхне-Кубанского геодинамического полигона ВСЕГИНГЕО (район Эльбрусского вулканического центра)
Выводы по четвертой главе
Глава
О некоторых подходах к задаче использования запасов тепловой энергии Эльбрусского вулканического центра
§5.1. Анализ экспериментальных результатов, полученных при бурении Тырныаузской опорной скважины глубиной 4000 метров
§5.2. Оценка тепловых запасов в районе Эльбрусского вулканического центра
Выводы по пятой главе
Заключение
Литература

Введение
Диссертационная работа «Исследование тепловых и наведенных волновых процессов в районе Эльбрусского вулканического центра»
посвящена решению задач, связанных с совершенствованием методов изучения внутреннего строения, динамических и тепловых особенностей неоднородной геологической среды в районе вулканической постройки. Решение затронутого класса задач проведено с использованием современных математических и экспериментальных геофизических методов, сопоставления данных теоретического анализа с результатами геолого-геофизического и теплового мониторинга.
Актуальность темы
Одним из важных источников знаний о внутреннем строении Земли служат данные, получаемые на основе анализа структуры волновых процессов (движений), наведенных в различных геосферах [Аки К. и др., 7983; Андерсон, Дзевонский, 1984; Николаев, 1972]. Наметившийся комплексный подход к развитию существующих и созданию новых методов изучения волновых полей не случаен. Именно они служат индикаторами сложных динамических процессов в районе Эльбрусского вулканического центра, отражая происходящие структурные изменения в геофизической среде вулканической постройки и на прилегающих территориях [Николаев, 1997; Лаверов и др., 2005].
В числе физических полей, используемых в задачах геофизического мониторинга геологической среды, наиболее информативными принято считать тепловые и наведенные сейсмические поля. Установлено, что основные свойства геологической среды отражаются в их тонкой структуре [Николаевский и др., 1970, 1984; Николаев, 1972; Алексеев и др., 1996, 2002; Собисевич, 2001; Лаверов и др., 2005]. Изучение разномасштабных образований в теле вулканической постройки, в число которых входит магматический очаг и магматические камеры вулкана, проведено с привлечением методов, которые оправдали себя на практике [Динариев, Николаевский, 2001; Собисевич, 2001; Лаверов и др., 2005].

энергии, плавлением вещества из-за снижения давления его при подъеме в астеносфере и подтоком летучих компонентов, экзотермическими реакциями и другими процессами. При этом образование магм ведет к резкому снижению вязкости вещества в области выплавления и, как правило, к уменьшению его плотности, что в свою очередь приводит к перестройке внутренней структуры области и образованию отдельностей резонансного типа, которые четко определяются в геофизических полях (гравитационном, сейсмическом, деформационном).
В любом случае, находится ли протяженная область первичного выплавления на значительных глубинах (100-200 км для вулканов Камчатки) или же в средней и наиболее разогретой области астеносферы на меньших глубинах, наблюдается подъем магм сквозь астеносферу по механизму гравитационной конвекции. Вопрос о том, каким образом происходит такой подъем, во многом остается пока неясным. В литературе рассматривались разные модели: подъем магматических колонн, булавообразных тел,
сферических астенолитов, вертикальных цепочек астенолитов. Согласно современным представлениям, наиболее вероятно возникновение над верхней кромкой области первичного плавления ряда диапиров, в которых по мере подъема из-за декомпрессии возрастает доля расплавов, падает вязкость, уменьшается их сечение. Вслед за этим диапир превращается в магматическую колонну [Федотов и др., 1991].
Механизм подъема магм сквозь литосферу существенно иной, чем в астеносфере. Магмы движутся здесь по практически вертикальным каналам под действием избыточного давления, возникающего в глубоких частях питающих систем вулканов. В самом начале своего существования питающие магматические каналы в земной коре представляют собой дайки. Они замещаются цилиндрическими питающими каналами, что с очевидностью наблюдается во время трещинных извержений, когда первоначальные питающие трещины в течение часов или дней заменяются жерлами рождающихся шлаковых конусов. Дайки застывают и отмирают вскоре после остановки в них магмы, а цилиндрические каналы примерно равного сечения вместе с магматическим очагом и магматической камерой остаются расплавленными в течение большого времени. Эти структуры еще долгое время способны питать живущие вулканы центрального типа [Федотов и др., 1985].
По геологическим данным и расчетам, выполненным российскими