Hvad er “varmestrøm”?

Varmestrøm er bevægelsen af varme (energi) fra jordens indre til overfladen. Kilden til den største del af varmen kommer fra afkøling af Jordens kerne og den radioaktive varmeudvikling i de øverste 20-40 km af jordskorpen. Radioaktiv varmeudvikling er et produkt af jordskorpens bjergarter, der indeholder høje koncentrationer af de naturligt forekommende radioaktive grundstoffer: thorium, kalium og/eller uran. Varmestrømmen er større i områder med enten høj radioaktivitet eller hvor jordskorpen er tyndere, som f.eks. de mellemoceaniske rygge eller Basin and Range-provinsen i det vestlige USA. Desuden er der områder med “anomalier” i varmestrømmen, som har en højere varmestrøm end gennemsnittet i jordskorpen uden en klart identificeret tektonisk eller radioaktiv forklaring, der normalt er relateret til væskestrømning, som f.eks. i South Dakota.
Varmestrømmen beregnes ved hjælp af bjergarternes varmeledningsevne multipliceret med temperaturgradienten. Standardenhederne er mW/m2 = milli watt pr. meter i kvadrat. Tænk således på et fladt plan på 1 meter gange 1 meter, og hvor meget energi der overføres gennem dette plan, er mængden af varmestrøm.
Den termiske ledningsevne bestemmes ved hjælp af bjergkerner eller ved at skære i en anordning, der måler den mængde energi, som bjergprøven kan overføre. Eksempler på enheder, der anvendes i et laboratorium, er en delt stang eller en nålesonde. Enheder for varmeledningsevne er typisk angivet i W/mK = watt pr. meter Kelvin. Værdierne for en bjergarts (minerals) varmeledningsevne ændrer sig, når temperaturen stiger, og det er derfor, at enhederne omfatter Kelvin.

Temperaturgradienten i jorden på målepladsen bestemmes ved at opsamle temperaturen i en brønd i bestemte dybder. Ofte er gradient-enhederne enten °C/km eller °F/100 ft. Hvis temperaturmålingerne foretages, efter at brønden ikke længere er påvirket af borevæsken, anses den for at være i ligevægt. Disse værdier er af højeste kvalitet og omfatter en række datapunkter, der kan bidrage til at forstå ændringerne i Jordens geologi/struktur. Der er en vejledning om temperaturlogning med eksempler, der forklarer, hvorfor gradienten ændres.

Temperaturmålinger indsamles også, mens der bores brønde, især olie- og gasbrønde. Disse dataværdier kaldes bundhulstemperaturer, fordi de er taget i bunden af det interval, som brønden blev boret til på det pågældende tidspunkt. Der skal derfor tilføjes korrektioner til disse værdier for at kompensere for, at borevæsken enten opvarmer (lavvandede boringer) eller afkøler (dybere boringer). En boring kan også have flere forskellige temperaturer i bunden af borehullet (BHT). Selv om der indsamles færre temperaturoplysninger for hvert sted end for ligevægtssteder, har et olie- og gasfelt normalt mange BHT-værdier til rådighed til sammenligning; muligheden for at sammenligne temperaturer forbedrer nøjagtigheden af den enkelte værdi.
For at en varmestrømsværdi kan være fuldt kalibreret, efter at varmeledningsevnen og gradienten er beregnet, er der korrektioner, der kan være nødvendige baseret på, hvor boringen blev udført. Eksempler på disse er for stejl topografi (den nordvendte skråning af et bjerg er koldere end en sydvendt skråning) og den geologiske struktur (en forkastning, der skaber en skarp ændring i bjergartstypen med meget forskellige varmeledningsevner).

For globale varmestrømsdata kan du besøge International Heat Flow Commission.