الدرس 26 :
استكشاف المصادر الحرارية الأرضية:
تزداد أهمية
المصادر الحرارية الأرضية كمصدر بديل للطاقة في ضوء الاحتياج العالمي للطاقة الذي
ينمو بمعدلات أسية. لو أخذنا بعين الاعتبار فقط المؤتمرات والورش المختلفة التي
نظمتها الأمم المتحدة واليونسكو في العقد الأخير فإن عدد الأوراق والتقارير ضخم
للغاية. توجد العديد من المراجع التي تسرد المصادر الحرارية الأرضية واستخداماتها
واستكشافها واستغلالها (Armstead 1978 ,Gupta 1980 ,
Raybach and Muffler 1981). سنناقش هنا بعض الجوانب الجيوفيزيائية المهمة لهذا الموضوع.
الحقل
الحراري الأرضي يمكن تعريفه على أنه نظام خزان حراري يمكن استخلاص الحرارة منه
بشكل اقتصادي واستخدامها في الاستعمالات المنزلية والصناعية. الطرق الرئيسية التي
تستخدم عادة لايجاد الحقول الحرارية المحتملة هي : (1) الطرق الجيولوجية
والهيدرولوجية (2) الطرق الجيوكيميائية (3) الطرق الجيوفيزيائية. من بين الطرق
الجيوفيزيائية فان اكثرها أهمية هي الحرارية , الكهربية ، والكهرومغناطيسية.
استعمال الطرق الزلزالية في استكشاف المصادر الحرارية الأرضية محدود لغاية الآن.
عرض شامل لاستكشاف المصادر الحرارية يوجد في( Keller 1981 ,Lumb 1981 ). الطرق الحرارية مثل سبر درجة الحرارة في الآبار وخرائط التدفق
الحراري عند السطح هي ذات أهمية من الدرجة الأولى لأن حرارة القاعدة تشكل أهم
الخصائص الطبيعية للاستكشاف الجيوثيرمالي.
قياس الحرارة في الآبار العميقة هي الطريقة الموثوقة الوحيدة للحصول على معلومات
عن حرارة القاعدة للخزان الجيوثيرمالي المحنمل. البيانات عن الجيوكيميائية والهيدرولوجيا والنفاذية توفر أيضاً من خلال
الآبار الاستكشافية. خرائط التدفق الحراري السطحية يمكن أن تساعد في تحديد موقع
أشد المناطق حرارة في الخزان وتقييم إنتاجه الحراري.
استخدام
الطرق الكهربية والكهرومغناطيسية في الاستكشاف الجيوثيرمالي يستند الى حقيقة أن
الموصلية الكهربية للصخور تزداد بشكل سريع بازدياد الحرارة. عموماً فإن حقل المياه
الحارة يميل للظهور كمنطقة عالية التوصيل " مقاومة منخفضة" وذلك يعزى
أساساً للأملاح الذائبة، بينما حقل الجدول يميل للظهور كمنطقة منخفضة التوصيل
" مقاومة عالية". مع ذلك فان
هذه الميول الواضحة يمكن أن تحجب بعوامل خادعة. وجود تكوينات طينية على سبيل
المثال يمكن أن يرفع من التوصيل المنخفض وبالتالي يربك تفسير النتائج. الماء
المالح البارد أو ماء البحر له مقاومة أقل من 1Ω . ولهذا فان أحواض كثيرة حيث
يتجمع الماء المالح تبدو منخفضة التوصيل بدون أي علاقة مع درجة حرارة ما تحت
الأرض.
المسوح
الجيوفيزيائية وبالأخص الطرق الكهربية أجريت للمناطق الجيوثيرمالية في أجزاء عديدة
من العالم. منطقة الوحل البركاني في منتزه يلوستون الوطني بالولايات المتحدة
الأمريكية هي مثال على قياسات المقاومة ، التيار المستحث (IP) ، والجهد الذاتي (SP) التي أجريت لتقييم الخصائص
الجيولوجية لحقل جيوثيرمالي بخاري معروف. المقاومة الظاهرية (
) و (IP) تم قياسها بتباعدي الكترود
180 م و 300 م بينما قياسات ال SP أجريت بتباعد 120 م .
أقل قيمة
من بيانات القطاع الأفقي
لوحظت فوق مركز الحقل الجيوثيرمالي حيث كان سمك طبقة ال 2-6.5 Ω هو
الأكبر.الارتفاع في قيم
عند تباعدات الالكترود
لأعلى يفسر في ضوء وجود طبقة عميقة عالية المقاومة " بخارية" تحت طبقة
أقرب قليلة المقاومة. قياسات ال SP أعطت الشاذة الموجبة الواضحة
فوق المنطقة الحرارية ، والتي يمكن تفسيرها باعتبارها مياه متحركة للأعلى بفعل
حركة الحمل الحراري بواسطة المصدر الحراري العميق.
قياسات ال IP أخذت في نطاق تردد عند
0.1 و 1 Hz ، ورسم تأثير التردد النسبي
على مقياس لوغاريثمي. الزيادة النسبية في تأثير ال IP في منطقة
الحدود الشمالية الغربية للمنطقة الحرارية ربما حدث بسبب كمية زائدة من البايريت
المبعثر التي ترسبت بواسطة تدوير المياه الحارة. هذا تم تدعيمه من خلال البيانات
المعدنية للبئر Y-11 التي أظهرت أن البايريت يتواجد بدءاً من عمق 15
م الى أسفل البئر عند 106م. حقيقة أن
تباعدات الالكترودات الكبيرة "300 م" تعطي شاذة IP أكبر يعني أن البايريت وتوزيعه يزداد مع العمق عند حدود المنطقة
الحرارية.
لقد تم الابلاغ
عن شواذ SP تتراوح سعتها بين 50 ميللي
فولت الى أكثر من 2 فولت على مسافات تتراوح بين 100 م الى بضعة كيلومترات فوق
دزينة من المناطق الجيوثيرمالية. مثال على شاذة ال SP تلك المتعلقة بالنشاط
الجيوثيرمالي في منطقة ينابيع روزفيلت الحارة في يوتا والتي تم مناقشتها سابقاً في
الفصل السادس Corwin and
Hoover 1979. حيث تم
مراجعتها وتقييم تطبيق طريقة الSP في الاستكشاف الجيوثيرمالي.طبقاً للمؤلفين فإن
أكثر الاستخدامات الواعدة لمسوحات ال SP في المناطق الجيوثيرمالية يكون
في تحديد وتتبع الصدوع التي تتحكم في تدفق السوائل الحارة. أشد الانخفاضات في شواذ
ال SP عادة ما تكون مرتبطة بمناطق التصدع المحتوية على سوائل حرارية
بينما شواذ ال SP الواضحة والناعمة نسبياً تضاهى
بالكاد مع مناطق التدفق الحراري العالي.
فائدة الطرق
الكهرومغناطيسية للاستكشاف الجيوثيرمالي اثبتت في عدد من المناطق ويمكن أن تعطى
الأفضلية في الحالات التي يتعذر فيها استخدام طرق المقاومة بنجاعة ، على سبيل
المثال في المناطق ذات التراكيب السطحية العالية المقاومة. الميزة الأخرى هي امكانية تغيير اختراق العمق بتعديل تردد
الاشارة بدون تغيير اعدادات الشكل الهندسي للحقل. استعراض لتطبيقات الطرق الكهربية
والكهرومغناطيسية في الاستكشاف الجيوثيرمالي يوجد فيKeller (1971) , Keller and Rapolla (1974).
ليست هناك تعليقات:
إرسال تعليق