Горячая вода из земли — это удивительное природное явление и богатый сырьевой ресурс, который также полезен для здоровья человека. Геотермальные источники отличаются от подземных источников более высокой температурой производимой ими воды и могут содержать более половины всех элементов из таблицы Менделеева.
Что такое термальные источники и как они выглядят
Под землей, на глубине 1 км, температура горных пород достигает 30 ° C и увеличивается в среднем на 3 ° C каждые 100 м. Более сильный тепловой поток от кишок возникает в трещинах земной коры, активный вулканизм, высокая сейсмичность. Горячие камни повышают температуру грунтовых вод.
Натуральный теплоноситель выливается естественным образом после долгого путешествия. Так создаются термальные источники — горячие подземные воды в жидком или парообразном состоянии, которые стекают на поверхность земли.
Как правило, показания температуры таких пружин выше, чем температура окружающей среды. В этом принципиальное отличие от неглубоких грунтовых вод, которые стекают к поверхности в виде родников, ручьев, родников, температурные показатели которых обычно составляют от 5 до 15 ° С.
Виды термальных источников
Термальные воды делятся на группы в зависимости от их температуры:
- От 20 до 37 ° C — теплый или субтермический;
- От 37 до 50 ° С — горячий;
- От 50 до 100 ° C — очень жарко или гипертермично.
Кроме того, вода может перегреться (до 150 ° C). Специалисты Американского центра геофизических данных предлагают рассматривать горячий источник с температурой от 20 до 50 ° C.
Необычные природные явления наблюдаются в районах активного вулканизма. Например, гейзер — особый термальный источник, который периодически приходит и уходит. Вода глубоко впитывается, касается магматического очага и, нагретая до высокой температуры, вытекает.
Обычно в природных источниках вода спокойно течет с земли. Если большой резервуар над магмой соединен с поверхностью узким каналом, давление в нем периодически увеличивается. Легкий пароводяной пузырь выталкивается потоком с интервалом в минуты, часы, месяцы или годы. Вода нагревается до температуры 100-104 ° С, а высота колонны может достигать 100 м.
Две трети всех гейзеров в мире извергаются в Йеллоустонском национальном парке США. Водные и паровые извержения можно наблюдать в Исландии, Новой Зеландии, Японии, Чили и Перу. Знаменитая Долина гейзеров (частично разрушенная оползнем) находится на полуострове Камчатка.
Помимо гейзеров, существуют и другие геотермальные явления:
- фумарола — поток водяного пара и дыма, выходящий из расщелины скалы. Это явление чаще всего наблюдается в районах активного вулканизма;
- сольфатар — испарение при очень высокой температуре (100-300 ° C) в кратере и на склонах вулкана, содержащее водяной пар, серу и углекислый газ, сероводород
- термальное озеро (бассейн) — горячий источник с температурой до 100o C
- Грязевой бассейн — небольшая естественная впадина с пузырьками воды, вспенивающими отложения на поверхности;
- мофета — природный колодец (скважина), расщелина, из которой извлекается поток водяного пара, насыщенного углекислым газом, азотом, взрывоопасным метаном и водородом (температура смеси 100 ° C и ниже).
Горячие источники различаются по минерализации и химическому составу. Они могут быть гипотоническими, изотоническими и гипертоническими в зависимости от концентрации минералов. Термальные воды в районах активного вулканизма, содержащие много кремнезема, обычно прозрачны. Источник горячей воды с высоким содержанием серы чаще всего выглядит как лужа кипящей грязи. Часто бывает желтоватого цвета.
Минеральные источники с природной горячей водой часто содержат повышенное количество токсичных веществ. Это создает проблемы с точки зрения рекреационного использования, производства тепла и электроэнергии.
Механизм нагрева термальных вод
Геотермальная энергия — это естественное подповерхностное тепло, которое передается от мантии Земли к породам в ее коре. В областях активного вулканизма расплавленная магма более интенсивно нагревает породы, проникая через пустоты и трещины, близкие к поверхности. Тающая магманагревает подземные воды. Формируются гейзеры, фумаролы и сольфатары.
Объясняется источник горячих источников в невулканических регионах. Подземные воды проникают на глубину 1 км и более, нагреваются и выносятся на поверхность естественной циркуляцией.
Если бурят геотермальную скважину, горячая подземная вода поднимается на поверхность. Такой искусственный канал иногда похож на гейзер.
Использование вод термальных источников
История использования человеком геотермальной энергии насчитывает почти 20 веков. Наши предки использовали подземные воды с температурой 50-80 ° C, которые естественным образом поднимались на поверхность, для обогрева, приготовления пищи и купания. Имеются данные о гигиеническом и лечебном действии бассейнов с горячей водой в Китае со времен палеолита, о существовании общественных бань (бань) на Липари (Италия) в 2000 году до нашей эры.
Лечебное действие термальных вод не утратило своего значения и по сей день. В бальнеологии используется естественная горячая вода с температурой до 50 градусов по Цельсию. Он обладает противовоспалительными, успокаивающими и регенерирующими свойствами для кожи, а через нее — для органов, систем и всего тела.
Термальные воды используются не в острой фазе болезней, а в компенсаторной фазе и для профилактики. Их рекомендуют применять при заболеваниях дыхательных путей, легких, органов движения, кожи, сердца и сосудов, заболеваниях нервной и эндокринной систем.
Горячие источники с их полезным минеральным составом очень полезны для человеческого организма. Серные и угольные ванны помогают при лечении хронического бронхита, недостаточного кровообращения и бронхиальной астмы.
Французские, итальянские и другие европейские курорты с термальными источниками пользуются популярностью у туристов и отдыхающих со всего мира. Косметика изготавливается на основе термальной воды: спреи, целые линии по уходу за кожей.
Первые опыты использования горячих источников для выработки электроэнергии относятся к рубежу 19 и 20 веков. Геотермальная энергия по-прежнему используется для обогрева зданий и производства электроэнергии в Италии, Франции, Исландии, США и на востоке России. Крупнейшие геотермальные электростанции сопоставимы по мощности с малыми гидроэлектростанциями, теплоэлектростанциями и атомными электростанциями.
Интересные факты
Вблизи Сатурнии (Тоскана, Италия) вода с температурой выше 80 ° C стекает с небольших уступов скал в естественную депрессию. Термальный источник похож на струящийся над ним невысокий водопад.
На вулканическом острове Сан-Мигель в архипелаге Азорские острова земная кора очень тонкая. Родниковая вода поднимается на поверхность и закипает, потому что ее температура близка к температуре кипения (98 °). В разных регионах есть природные термальные источники и пещерные озера, на доступной глубине подземные резервуары для теплой воды и пара.
На Камчатке (Россия), Исландии, Новой Зеландии и Калифорнии (США) горячие источники поднимаются на поверхность в виде водогазового столба. В Ладерелло (Италия) можно увидеть паровой фонтан.
Геотермальные источники — это не то же самое, что источники минеральной воды. «Термальный» означает теплый, а «гео» — землистый. Вода нагревается внутри Земли, когда течет вверх. Гейзеры, бассейны и озера различают по характеру от устья до поверхности. Направления использования таких пружин очень разные. Это оздоровление и отдых людей, получение тепла для обогрева зданий, выработка электроэнергии, а также получение различных химикатов.
