Mi a “hőáramlás”?

A hőáramlás a hő (energia) mozgása a Föld belsejéből a felszínre. A legtöbb hő forrása a Föld magjának lehűléséből és a földkéreg felső 20-40 km-es magasságában keletkező radioaktív hőtermelésből származik. A radioaktív hőtermelés a természetben előforduló radioaktív elemek – tórium, kálium és/vagy urán – magas koncentrációját tartalmazó kéregkőzetek terméke. A hőáramlás nagyobb a magas radioaktivitású területeken, vagy ott, ahol a földkéreg vékonyabb, mint például az óceáni középső gerincek vagy az Egyesült Államok nyugati részén található Basin and Range tartomány. Emellett vannak olyan területek, ahol a hőáramlás “anomáliákkal” rendelkezik, amelyeken az átlagosnál nagyobb a kéreg hőáramlása, de nincs egyértelműen azonosított tektonikai vagy radioaktív magyarázat, és általában folyadékáramlással kapcsolatos, mint például Dél-Dakotában.
A hőáramlást a kőzet hővezető képességének és a hőmérsékleti gradiensnek a szorzata alapján számítják ki. A szabványos mértékegységek mW/m2 = milliwatt négyzetméterenként. Gondoljunk tehát egy 1 méterszer 1 méteres sík felületre, és az, hogy mennyi energiát ad át ezen a síkon keresztül, az a hőáramlás mennyisége.
A hővezető képességet kőzetmagok segítségével határozzák meg, vagy egy olyan berendezésen történő vágással, amely méri, hogy a kőzetminta mennyi energiát képes átadni. A laboratóriumban használt eszközökre példa az osztott rúd vagy a tűszonda. A hővezető képesség mértékegységei általában W/mK = Watt per méter Kelvinben vannak megadva. A kőzet (ásvány) hővezetési értékei a hőmérséklet növekedésével változnak, ezért szerepel a mértékegységekben a Kelvin.

A Föld hőmérsékleti gradiensét a mérési helyen egy kútban meghatározott mélységben történő hőmérsékletgyűjtésből határozzák meg. A gradiens mértékegységei gyakran °C/km vagy °F/100 ft. Ha a hőmérsékletméréseket azután végzik, hogy a kútra már nem hat a fúrófolyadék, akkor azt egyensúlyi állapotban lévőnek tekintik. Ezek az értékek a legmagasabb minőségűek, és olyan adatpontok sorozatát tartalmazzák, amelyek segítenek megérteni a Föld geológiájában/szerkezetében bekövetkező változásokat. A hőmérsékleti naplózásról van egy útmutató, amely példákkal magyarázza el, hogy miért változik a gradiens.

Hőmérsékletméréseket is gyűjtenek kutak fúrása közben, különösen olaj- és gázkutaknál. Ezeket az adatértékeket fenékfurat-hőmérsékletnek nevezik, mert annak az intervallumnak az alján veszik fel, ahová a kutat akkoriban fúrták. Ezért ezekhez az értékekhez korrekciókat kell hozzáadni, hogy kompenzálják a fúrófolyadék melegedését (sekély kutak) vagy lehűlését (mélyebb kutak). Egy kút helyén többféle fúrólyukfenéki hőmérséklet (BHT) is lehet. Bár az egyes helyekről kevesebb hőmérsékleti információt gyűjtenek, mint az egyensúlyi helyekről, egy olaj- és gázmezőn általában számos BHT-érték áll rendelkezésre az összehasonlításhoz; a hőmérsékletek összehasonlításának képessége javítja az egyetlen érték pontosságát.
A hőáramlási érték teljes kalibrálásához a hővezető képesség és a gradiens kiszámítása után korrekciókra lehet szükség a kút fúrási helye alapján. Ilyen például a meredek domborzat (egy hegy északi lejtője hidegebb, mint egy déli lejtő) és a geológiai szerkezet (egy törés éles változást hoz létre a kőzettípusban, amely nagyon eltérő hővezető képességekkel rendelkezik).

A globális hőáramlási adatokért látogasson el a Nemzetközi Hőáramlási Bizottsághoz.