Co je to „tepelný tok“?

Tepelný tok je pohyb tepla (energie) z nitra Země na povrch. Zdrojem většiny tepla je ochlazování zemského jádra a vznik radioaktivního tepla ve svrchních 20 až 40 km zemské kůry. Radioaktivní tvorba tepla je produktem hornin zemské kůry obsahujících vysoké koncentrace přirozeně se vyskytujících radioaktivních prvků: thoria, draslíku a/nebo uranu. Tok tepla je vyšší v oblastech s vysokou radioaktivitou nebo tam, kde je zemská kůra tenčí, jako jsou středooceánské hřbety nebo provincie Basin and Range na západě Spojených států. Kromě toho existují oblasti s „anomáliemi“ tepelného toku, které mají vyšší než průměrný tepelný tok v zemské kůře bez jasně identifikovaného tektonického nebo radioaktivního vysvětlení, což obvykle souvisí s prouděním tekutin, například v Jižní Dakotě.
Tepelný tok se vypočítává pomocí tepelné vodivosti hornin vynásobené teplotním gradientem. Standardní jednotky jsou mW/m2 = miliwatty na metr čtvereční. Představte si tedy rovnou plochu 1 x 1 metr a kolik energie se touto plochou přenese, je množství tepelného toku.
Tepelná vodivost se určuje pomocí horninových jader nebo řezáním na přístroji, který měří množství energie, které může vzorek horniny přenést. Příkladem zařízení používaných v laboratoři je dělená tyč nebo jehlová sonda. Jednotky tepelné vodivosti se obvykle udávají ve W/mK = wattech na metr kelvinu. Hodnoty tepelné vodivosti horniny (minerálu) se mění s rostoucí teplotou, proto se v jednotkách uvádí Kelvin.

Teplotní gradient Země v místě měření se určuje na základě sběru teploty ve vrtu v určitých hloubkách. Jednotkami gradientu jsou často °C/km nebo °F/100 stop. Pokud se měření teploty provádí poté, co na vrt již nepůsobí vliv vrtné kapaliny, považuje se vrt za rovnovážný. Tyto hodnoty mají nejvyšší kvalitu a zahrnují řadu datových bodů, které pomáhají pochopit změny v geologii/struktuře Země. K dispozici je výukový materiál o teplotním záznamu s příklady vysvětlujícími, proč se gradient mění.

Měření teploty se provádí také při vrtání vrtů, zejména ropných a plynových. Hodnoty těchto údajů se označují jako teploty na dně vrtu, protože jsou snímány na dně intervalu, do kterého byl vrt v daném okamžiku vyvrtán. Proto je třeba k těmto hodnotám přičíst korekce, které kompenzují ohřev vrtné kapaliny (mělké vrty) nebo její ochlazení (hlubší vrty). Jedno místo vrtu může mít také více teplot na dně vrtu (BHT). I když se pro každou lokalitu shromažďuje méně informací o teplotě než pro rovnovážné lokality, ropné a plynové pole má obvykle k dispozici mnoho hodnot BHT pro porovnání; možnost porovnávat teploty zlepšuje přesnost jediné hodnoty.
Aby byla hodnota tepelného toku plně kalibrována, mohou být po výpočtu tepelné vodivosti a gradientu vyžadovány korekce podle toho, kde byl vrt proveden. Příkladem je strmá topografie (severně orientovaný svah hory je chladnější než jižně orientovaný svah) a geologická stavba (zlom vytvářející prudkou změnu typu horniny s velmi rozdílnou tepelnou vodivostí).

Pro globální údaje o tepelném toku navštivte Mezinárodní komisi pro tepelný tok.

.