Терма́льні во́ди — підземні води, що мають підвищену температуру (вище 20 °C).
Загальний опис
У земній корі існує рухливий, надзвичайно теплоємний енергоносій — вода, що насичує всі породи осадового чохла. Розігріті до високих температур породи нагрівають воду. Рідка вода існує тільки до глибин 10-15 кілометрів, нижче при температурі близько 700 °С вода перебуває винятково у газоподібному стані.
На глибині 50-60 кілометрів, при тиску близько 30 тисяч атмосфер, зникає межа фазовості, тобто водяна пара набуває таку саму густину, що і рідка вода.
Геотермальна енергія (природне тепло Землі), акумульована в перших десяти кілометрах земної кори, за оцінкою МРЕК-ХІ досягає 137 трлн т у.п., що в 10 разів перевищує геологічні ресурси усіх видів палива разом узятих. Разом з тим, гідрогеотермальні ресурси, і в першу чергу термальні води, які використовуються сьогодні, складають лише 1 % від загального теплового запасу надр.
Класифікація
Розрізняють термальні води: відносні (температура вища від середньої річної температури повітря у даній місцевості) та абсолютні (з температурою на 20…37 °С, більшою за максимальну середньорічну температуру повітря на Землі).
Згідно з іншим підходом прийнято вважати Т.в. підземні води з т-рою понад 20 оС. Т-ра 20 оС умовно прийнята за межу між холодними і термальними водами, оскільки при цій т-рі в'язкість води зменшується.
За О. К. Ланге виділяють такі види Т.в.: субтермальні (20…36оС), термальні (36…42оС) та гіпертермальні (понад 42оС).
Крім того, розрізняють Т.в. теплі (20-37 оС), гарячі (37-50 оС) і киплячі (понад 100 оС). У групі Т.в. для теплоенергетичного використання виділяються води низькопотенційні з т-рою до 70 оС, середньопотенційні — 70-100 оС і високопотенційні — понад 100 оС.
Фізичні характеристики
Глибина залягання ізотерми 20 °C у земній корі від 1 500—2 000 м у районах багаторічномерзлих порід до 100 м і менше у районах субтропіків; на границі із тропіками ізотерма 20 °C виходить на поверхню. В артезіанських басейнах на глибині 2000- 3000 м шпарами розкриваються води з температурою 70-100 °С і більше. У гірських країнах (наприклад, Альпи, Кавказ, Тянь-Шань, Памір) термальні води виходять на поверхню у вигляді численних гарячих джерел (температура до 50-90 °С), а в районах сучасного вулканізму проявляють себе у вигляді гейзерів і парових струменів (тут шпарами на глибині 500—1000 м розкриваються води з температурою 150—250 °С), що дають при виході на поверхню пароводяні суміші й пари (Паужетка на Камчатці, Великі Гейзери в США, Уайракей у Новій Зеландії, Лардерелло в Італії, гейзери в Ісландії й ін.).
Склад
Хімічний, газовий склад і мінералізація термальних вод різноманітні: від прісних і солонуватих гідрокарбонатних і гідрокарбонатно-сульфатних, кальцієвих, натрієвих, азотних, вуглекислих і сірководневих до солоних і ропних хлоридних, натрієвих і кальцієво-натрієвих, азотно-метанових і метанових, місцями сірководневих (див. Мінеральні води).
Розповсюдження
Термальні води складають більшу частину вод підземної гідросфери. Т-ра вод на ниж. межі земної кори може досягати 500—600 оС, а в зонах магматичних вогнищ, де переважають водяна пара і продукти її дисоціації — до 1000—1200 оС. У артезіанських басейнах молодих плит на глибині 2000-3000 метрів свердловинами розкриваються води з температурою 70-100 оС. У районах древніх щитів температура на глибині 5-6 км не перевищує 60-70 оС. У областях неотектонічних порушень (Альпи, Кавказ, Тянь-Шань, Памір, Гімалаї та ін.) глибокі Т.в. виходять на поверхню у вигляді гарячих джерел з температурою до 90-100оС, а в районах сучасного вулканізму — у вигляді ґейзерів та парових струменів.
Термальні води в Україні
В Україні прогнозні експлуатаційні ресурси термальних вод за запасами тепла еквівалентні використанню близько 10 млн т у.п. на рік.
Територіально в Україні Т.в. локалізовані у Криму та на Закарпатті. Зокрема, у Берегівському р-ні Закарпаття розвідане високопотужне джерело Т.в. з т-рою 50-52оС, дебет свердловини — понад 1000 м3/добу. Українські Т.в. поблизу с. Нижня Солотвина є аналогом Т.в. що біля м. Вісбадена (ФРН). У нашій країні використовують Т.в. для теплопостачання та як мінеральні води.
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Застосування
Здавна термальні води знаходили застосування в лікувальних цілях (римські, тбіліські терми). У СРСР прісні азотні терми, багаті кремнієвою кислотою, використовували відомі курорти — Белокуриха на Алтаї, Кульдур у Хабаровському краї та інші; вуглекислі термальні води — курорти Кавказьких Мінеральних Вод (П'ятигорськ, Железноводськ, Єсентуки), сірководневі — курорт Сочі-Мацеста. У бальнеології термальні води підрозділяють на теплі (субтермальні) 20-37 °С, термальні 37-42 °С та гіпертермальні — понад 42 °C.
У районах сучасного й недавнього вулканізму в Італії, Ісландії, Мексиці, країнах СНД, США, Японії працює ряд електростанцій, що використовують перегріті термальні води з температурою понад 100 °C. У пострадянських та інших країнах (Болгарія, Угорщина, Ісландія, Нова Зеландія, США — гідрогеотермальне родовище Великі гейзери). Термальні води застосовують також для теплопостачання житлових і виробничих будинків, обігріву теплично-парникових комбінатів, плавальних басейнів й у технологічних цілях (Рейк'явік повністю обігрівається теплом термальні води). У СРСР було організоване теплопостачання мікрорайонів Кизляра, Махачкали, Зугдіді, Тбілісі, Черкеська; обігрівалися теплично-парникові комбінати на Камчатці, Кавказі. У теплопостачанні термальні води поділяються на слаботермальні 20—50 °С, термальні 50—75 °С. високотермальні 75-100 °С.
Перспективними вважаються райони, в яких зростання температури з глибиною відбувається досить інтенсивно, колекторські властивості гірських порід дозволяють одержувати з тріщин значні кількості нагрітої води чи пари, а склад мінеральної частини термальних вод не створює додаткових труднощів по боротьбі із солевідкладеннями і кородуванням устаткування. Аналіз економічної доцільності широкого використання термальних вод показує, що їх варто застосовувати для опалення і гарячого водопостачання комунально-побутових, сільськогосподарських і промислових підприємств, для технологічних цілей, добування цінних хімічних компонентів тощо. Гідрогеотермальні ресурси, придатні для одержання електроенергії, складають 4 % від загальних прогнозних запасів, тому їх використання в майбутньому варто пов'язувати з теплопостачанням і теплофікацією місцевих об'єктів.
Гідротермальні родовища використовуються в ряді країн для вироблення електроенергії. Перше місце за виробленням електроенергії з гарячих гідротермальних джерел займає США. У долині Великих Гейзерів (штат Каліфорнія) на площі 52 км діє 15 установок, потужністю понад 900 МВт. Ефективно використовує гідротермальну енергію своїх надр Ісландія. Тут відомо понад 700 термальних джерел, які виходять на земну поверхню. Близько 60 % населення користується геотермальними водами для обігріву житлових приміщень, а в найближчому майбутньому планується довести це число до 80 %. При середній температурі води 87°С річне споживання енергії гарячої води становить 15 млн. ГДж, що рівноцінно економії 500 тис. т кам'яного вугілля на рік. Крім того, ісландські теплиці, в яких вирощують овочі, фрукти, квіти і навіть банани, споживають щорічно до 150 тис. м3 гарячої води, тобто понад 1,5 млн. ГДж теплової енергії.
Див. також
Джерела та література
- Термальні води у Великій радянській енциклопедії (рос.)
- Изучение и использование глубинного тепла Земли, М., 1973;
- Маврицкий Б. Ф., Термальные воды складчатых и платформенных областей СССР, М., 1971.
- Мала гірнича енциклопедія : у 3 т. / за ред. В. С. Білецького. — Д. : Східний видавничий дім, 2013. — Т. 3 : С — Я. — 644 с.