Ce este „fluxul de căldură”?

Fluxul de căldură este mișcarea căldurii (energiei) din interiorul Pământului către suprafață. Sursa celei mai mari părți a căldurii provine din răcirea nucleului Pământului și din generarea de căldură radioactivă în partea superioară a scoarței terestre, între 20 și 40 km. Generarea de căldură radioactivă este un produs al rocilor din scoarță care conțin concentrații ridicate de elemente radioactive naturale: toriu, potasiu și/sau uraniu. Fluxul de căldură este mai mare în zonele cu radioactivitate ridicată sau în zonele în care scoarța terestră este mai subțire, cum ar fi dorsalele medio-oceanice sau provincia Basin and Range din vestul Statelor Unite. În plus, există zone cu „anomalii” ale fluxului termic, care au un flux termic crustal mai mare decât media fără o explicație tectonică sau radioactivă clar identificată, de obicei legat de curgerea fluidelor, cum ar fi în Dakota de Sud.
Fluxul termic se calculează folosind conductivitatea termică a rocilor înmulțită cu gradientul de temperatură. Unitățile standard sunt mW/m2 = miliwați pe metru pătrat. Astfel, gândiți-vă la un plan plat de 1 metru pe 1 metru și câtă energie este transferată prin acel plan este cantitatea de flux termic.
Conductivitatea termică se determină folosind carote de rocă sau tăind pe un dispozitiv care măsoară cantitatea de energie pe care proba de rocă o poate transfera. Exemple de dispozitive utilizate în laborator sunt o bară divizată sau o sondă cu ac. Unitățile de măsură a conductivității termice sunt de obicei în W/mK = wați pe metru Kelvin. Valorile conductivității termice ale unei roci (minerale) se vor modifica odată cu creșterea temperaturii, motiv pentru care unitățile includ Kelvin.

Gradientul de temperatură al Pământului la locul de măsurare este determinat prin colectarea temperaturii într-un puț la adâncimi specifice. Adesea, unitățile de măsură a gradientului sunt fie °C/km, fie °F/100 ft. Dacă măsurătorile de temperatură sunt efectuate după ce puțul nu mai este afectat de fluidul de foraj, acesta este considerat la echilibru. Aceste valori sunt de cea mai bună calitate și includ o serie de puncte de date pentru a ajuta la înțelegerea schimbărilor în geologia/structura Pământului. Există un tutorial privind înregistrarea temperaturii, cu exemple care explică de ce se schimbă gradientul.

Măsurătorile de temperatură sunt, de asemenea, colectate în timpul forării sondelor, în special a sondelor de petrol și gaze. Aceste valori de date sunt denumite temperaturi de fund de sondă, deoarece sunt luate în partea de jos a intervalului în care a fost forat puțul în acel moment. Astfel, acestor valori trebuie să li se adauge corecții pentru a compensa încălzirea (puțuri de mică adâncime) sau răcirea (puțuri mai adânci) a fluidului de foraj. De asemenea, o locație a sondei poate avea mai multe temperaturi de fund de sondă (BHT). Deși pentru fiecare sit se colectează mai puține informații despre temperatură decât pentru siturile de echilibru, un zăcământ de petrol și gaze are, de obicei, numeroase valori BHT disponibile pentru comparație; capacitatea de a compara temperaturile îmbunătățește acuratețea valorii unice.
Pentru ca o valoare a fluxului termic să fie complet calibrată, după calcularea conductivității termice și a gradientului, pot fi necesare corecții în funcție de locul în care a fost forat puțul. Exemple de astfel de corecții sunt pentru topografia abruptă (versantul orientat spre nord al unui munte este mai rece decât versantul orientat spre sud) și structura geologică (o falie care creează o schimbare bruscă a tipului de rocă cu conductivități termice foarte diferite).

Pentru date privind fluxul termic la nivel mondial, vizitați Comisia Internațională a Fluxului de Căldură.

.