Отчет о выполнении 2 этапа Государственного контракта №16. 740. 11. 0068 от 01 сентября 2010 г. Исполнитель: Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Кабардино-Балкарский государственный университет им.
Скачать 1.23 Mb.
|
 (3)где Qi - количество тепла, расходуемое на нагревание льда от среднегодовой температуры (-8°) до температуры таяния; Qa - теплота плавления льда; Q3 - количество тепла, потребное для нагревания воды от 0° до средней температуры вод (4а); S - средняя за столетие площадь горизонтальной проекции оледенения; t - время; С - радиационный баланс. Глубина от поверхности верхней кромки магматического очага рассчитывалась следующим образом:  (4)где - коэффициент теплопроводности среды; &t - разность между температурой очага и поверхностью земли; Ф - средняя плотность эндогенного теплового потока. При расчетах были использованы табличные данные: плотность льда -0,9 г/ел*3; удельная теплоемкость льда - 0,53 кал/ /г-град; удельная теплота плавления льда - 79,7 кал/г и коэффициент теплопроводности гранитов 5хЮ~3 кал/см-сек-град. В основу расчетов легли некоторые количественные данные об Эльбрусским оледенении [20]:
Положение опорных метеостанций участка снегомерных наблюдений соответствуют этому уровню, что позволяет экстраполировать метеоданные на всю площадь оледенения Эльбруса. В частности, М.Я. Пламм считает, что «величину количества осадков, выпадающих здесь, можно использовать для вычисления энергии Эльбрусского оледенения также правомерным является использование актинометрических измерений метеостанций Казбеги для всей высокогорной области Центрального Кавказа. Количество тепла, израсходованное за 100 лет на нагревание и таяние 3 км3 льда и нагревание этого же объема воды, составляет 2,39×10 -17 кал. В течение столетия расходовалось также тепло на таяние твердых осадков, ежегодно выпадающих в виде снега на поверхность ледников. Количество его мы можем оценить, исходя из средней за столетие площади ледников и годового количества твердых осадков, считая, что последнее за этот период существенно не менялось. Это тепло составляет 1,057×1018 кал. Средняя за столетие плотность суммарного теплового потока, обеспечившего таяние, равна 29,6×10-3 кал/см2-сек. Вычитая из этой величины радиационный баланс, получаем плотность дополнительного, по-видимому, эндогенного теплового потока, равную 4,9×10 -6 кал/см2-сек. Сокращение длины Эльбрусских ледников происходит со скоростью, значительно превышающей скорость отступания других ледников Центрального Кавказа. Можно предположить, что получаемое ими тепло превосходит тепло, расходуемое на таяние других ледников, в той же пропорции, в какой находятся скорости сокращения длин ледников. Тогда избыток тепла выразится числом 7,4 ×1016 кал. Отсюда получаем дополнительную плотность теплового потока под Эльбрусом, равную 1,7×10 -65 кал/см2-сек. Учитывая сравнительную неточность метода, сходимость результатов, основанных на двух способах расчетов, можно считать удовлетворительной. Вещественный баланс ледника Гарабаши за 1959 г. позволяет оценить современную плотность эндогенного теплового потока под ледником. Она, согласно формуле (1), составляет 8,З×10 -55 кал/см2-сек. Основываясь на заключении В. Л. Блиновой о том, что на северном склоне Эльбруса «питание рек осуществляется почти исключительно за счет талых ледниковых вод, можно рассчитать плотность теплового потока в недрах данного участка Эльбруса. При этом следует исходить из того, что в питании даже рек северного склона участвуют летние жидкие осадки, составляющие для Приэльбрусья в среднем 28,6% годовой нормы (метеостанция Обсерватория Терскол, 1951 - 1960 гг. Оледенение Эльбруса, 1968). Таблица 3 – Распределение физической площади и объемов эльбрусских ледников по высотам.
Поэтому после внесения в величину многолетнего расхода воды соответствующей поправки, используя формулу (1), получаем плотность эндогенного теплового потока, равную 4,3×10 -5 кал/смй-сек. Таким образом, для плотности эндогенного теплового потока под Эльбрусом получены значения (n×10-5 кал/см2-сек): 1,7; 4,9; 4,3; 8,3, что в среднем за 100 лет составляет 4,8. Можно думать, что плотность современного теплового потока несколько завышена, однако, для более определенного вывода необходимы дополнительные сведения. Тем не менее, предположение, высказанное даже в такой осторожной форме, является достаточным основанием для постановки соответствующих исследований, так как указывает на вероятную активизацию вулкана. Используя среднее значение плотности эндогенного теплового потока, можно рассчитать приблизительное распределение температур в тгедрах вулкана. При выбранной величине теплопроводности гранитов, слагающих цоколь вулкана до глубины 18 км [20,21] геотермический градиент равен 100 град/км. В интервале глубин 6-7 км от поверхности можно ожидать появления расплава, т. е. верхней кромки магматического очага. Количество жидкой фазы на этой глубине при указанном геотермическом градиенте зависит от давления воды и не должно превышать 30%. Такая глубина магматического очага близка к глубине аномалеобразующего объекта (не более 6 км), вычисленной М.В. Авдуловым (1962) по гравиметрическим данным. Итак, вероятное значение средней за последнее столетие плотности теплового потока под вулканом Эльбрус составляет около 5×10-5 кал/см2сек. Не исключена возможность увеличения плотности теплового потока в 50 годы XX в. Кровля магматического очага располагается, по-видимому, на глубине 6-7 км от поверхности. В последние годы в ряде работ развивается новое научное направление, связанное с использованием космических технологий в задачах мониторинга сложнопостроенных разломно-блоковых геологических структур. [22,23;24]. Как показано в работе [25] использование спутниковых фотографий Земной поверхности позволяет, при соответствующей обработке, построить линиаментную структуру исследуемого региона и перейти к оценке «поля тектонической раздробленности (или неоднородности) литосферы». Применение новой технологии позволило впервые оконтурить магматический очаг и камеру в районе Эльбрусского вулканического центра. Эти результаты представлены на рисунке 10, где приведен вертикальный разрез поля тектонической раздробленности, проходящий через вершину вулкана Эльбрус и ориентированный вдоль простирания Кавказа. Здесь удается проследить строение исследуемого региона и получить представление о размерах магматических образований. Рассматривая поведение выделенных близгоризонтальных границ раздела литосферы в окрестностях вулканической постройки Эльбруса, следует отметить их закономерный подъем кверху, что свидетельствует о приуроченности положения вулканической постройки к области аномального строения литосферы. Таким образом, в пределах описанной выше верхней части земной коры базальтоидного типа (мощностью около 20 км) в ее центральной части, расположенной в районе Эльбрусского вулканического центра, на разных глубинах обнаружены аномально пониженные значения поля тектонической раздробленности, которые рассматриваются в качестве потенциального магматического очага вулкана Эльбрус. Эти результаты представляются весьма важными. Однако они пока не позволяют непосредственно перейти к расчетам тепловых полей в окрестности магматического очага и камеры и требуют дальнейшего уточнения характерных размеров этих образований с использованием теоретических методов оценки резонансных особенностей изучаемых магматических структур [26]. Исследования проведены группой ученых, которые использовали технологию, разработанную под руководством Ю.В. Нечаева (ИФЗ РАН). Полученные данные применительно к вулкану Эльбрус были впервые опубликованы в работе [27]. Согласно этим данным магматическая камера вулкана Эльбрус на глубинах ниже 3 км выражена единым очагом (рисунок 9). Что касается самого очага, то он может быть представлен фигурой изометрической формы, а выше по разрезу разделяется на несколько каналов (рукавов или камер меньшего размера).  Рисунок 9 - Вертикальный разрез поля тектонической раздробленности, проходящий через вершину вулкана Эльбрус и ориентированный вдоль простирания Кавказа. 1 - изолинии поля тектонической раздробленности литосферы (усл.ед.); 2 -близгоризонтальные границы раздела литосферы выделенные по особенностям поля тектонической раздробленности: I - подошва верхней части коры, отделяющая верхний 5-километровый слой, характеризующийся максимальными горизонтальными градиентами рассматриваемого поля и минимальными размерами (2-5 км) выделяемых объектов, II -подошва слоя земной коры, в пределах которого характерные размеры выделяемых объектов составляют порядка 15-20 км (приурочена к глубинам порядка 10 км), III - подошва слоя земной коры с глубинами порядка 20 км и размерами объектов 25-30 км (отождествляется с подошвой коры гранитоидного типа), IV - подошва слоя земной коры с глубинами порядка 40 км и размерами объектов 30-35 км, V - подошва слоя земной коры с глубинами порядка 50 км (возможно, и глубже) и размерами выделяемых объектов более 60 км (отождествляется с границей Мохоровичича); 3,4- области расположения аномально пониженных значений поля тектонической раздробленности: 3 - высокоаномальные, 4 - среднеаномальные. Полученные теоретические и экспериментальные результаты дают основания полагать, что магматическая камера расположена непосредственно под вулканической постройкой Эльбруса и характеризуется значительными размерами; ее нижняя кромка приурочена к глубинам порядка 8 км. Магматическая камера Эльбруса приурочена к западной периферии материнского магматического очага, располагаясь выше него на 10-12 км. Разумеется, что поставка магматического материала из материнского очага в камеру должна осуществляться при этом вдоль каких-то ослабленных зон. Именно такая тектонически ослабленная зона определяется в поле тектонической раздробленности литосферы, отражая ослабленную (пограничную) зону западного окончания Транскавказского поперечного поднятия. Она прослеживается от глубоких горизонтов (40-45 км) вверх до глубин порядка 12 км (рисунок 9). Полученные результаты находятся в хорошем согласовании с данными гравиметрических наблюдений. В процессе проведения геолого-геофизических исследований на Северном Кавказе в период с 1960 по 2001 гг. российскими учеными было установлено, что в районе Эльбруса имеет место отрицательная гравитационная аномалия [28]. В таблице 5 приведены ориентировочные данные о плотности образцов горных пород в районе Эльбрусского вулканического центра. Они были получены М.В. Авдуловым на основании анализа проб, взятых им непосредственно в районе вулканической постройки [29]. Прогнозируя состав обнаруженного аномального образования, естественно допустить, что в районе Эльбрусского вулканического центра в течение большого временного интервала произошла дифференциация материала, и масса магматического состава имеет здесь переменную плотность (более легкие фракции скопились вверху, тяжелые опустились вниз). Форма аномального тела и возможные варианты распределения плотности в нем могут быть достаточно многообразны. Согласно М.В. Авдулову [1962 г., 1963 г.], горные породы под Эльбрусом находятся в кристаллическом состоянии, однако достаточно нагреты (по крайней мере, до температуры плавления диоритов 1250° С), расширение породы привело к существенному уменьшению ее плотности. Что же касается самой камеры, то здесь породы находятся в состоянии магматического расплава, следовательно, при переходе диорита из кристаллического состояния в расплав естественно ожидать очередного скачка в изменении плотности вещества. Так, при температуре расплава до 1650°С, общее уменьшение плотности диорита, по отношению к плотности диорита при 0° С, достигает 490 кг/м3. Таблица 4 - Плотности образцов горных пород в районе Эльбруса (по М.В. Авдулову).
Форма аномального тела и возможные варианты распределения плотности в нем могут быть достаточно многообразны. Согласно М.В. Авдулову [1962 г., 1963 г.], горные породы под Эльбрусом находятся в кристаллическом состоянии, однако достаточно нагреты (по крайней мере, до температуры плавления диоритов 1250° С), расширение породы привело к существенному уменьшению ее плотности. Что же касается самой камеры, то здесь породы находятся в состоянии магматического расплава, следовательно, при переходе диорита из кристаллического состояния в расплав естественно ожидать очередного скачка в изменении плотности вещества. Так, при температуре расплава до 1650°С, общее уменьшение плотности диорита, по отношению к плотности диорита при 0° С, достигает 490 кг/м3. Отметим, что результаты М.В Авдулова находятся в удовлетворительном согласии с данными, которые были впервые получены в результате применения новой технологии оценки тонкой структуры глубинных разломно-блоковых образований в районе вулкана Эльбрус [30]. Температура расплава в очаге такого размера не может быть в настоящее время ниже 800-1000°С, т.к. еще несколько сот лет назад он извергал лавы с подобной температурой. Даже при простом охлаждении без притока глубинной энергии он не мог бы остыть за это время сколько-нибудь заметно. Общий запас тепла в очаге может составлять, примерно, 2×1018 ккал (2,3×1015квт.ч). |
Похожие:
 | Отчет о выполнении 1 этапа Государственного контракта №14. 740. 11.... Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Кабардино-Балкарский государственный университет... | | Отчет о выполнении 2 этапа Государственного контракта № П371 от 07... Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Кабардино-Балкарский государственный университет... |
| Отчет о выполнении 1 этапа Государственного контракта № П1676 от... Исполнитель: Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Кабардино-Балкарский государственный... | | Отчет о выполнении 2 этапа Государственного контракта № П782 от 24... Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Кабардино-Балкарский государственный университет... |
| Отчет о выполнении 1 этапа Государственного контракта № П710 от 12... Исполнитель: Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Кабардино-Балкарский государственный... | | Отчет о выполнении 1 этапа Государственного контракта № п 716 от... Исполнитель: Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Кабардино-Балкарский государственный... |
| Отчет о выполнении 1 этапа Государственного контракта № П1084 от... Исполнитель: Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Кабардино-Балкарский государственный... | | Отчет о выполнении 1 этапа Государственного контракта № П869 от 18... Исполнитель: Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Кабардино-Балкарский государственный... |
| Отчет о выполнении 4 этапа Государственного контракта №14. 740. 11.... О выполнении 4 этапа Государственного контракта №14. 740. 11. 1071 от 24. 05. 2011 г | | Отчет о выполнении 2 этапа Государственного контракта №14. 740. 11.... «Московский государственный университет экономики, статистики и информатики (мэси)» |
| Отчет о выполнении 1 этапа Государственного контракта №16. 740. 11.... Программа (мероприятие): Федеральная целевая программа «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013... |  | Отчет по исполнению I этапа Государственного контракта №05. 043.... Исполнитель (Поставщик): Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования города Москвы... |
| Отчет по исполнению I этапа Государственного контракта №05. 043.... Исполнитель (Поставщик): Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования города Москвы... | | Отчет о проделанной работе Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Кабардино-Балкарский государственный... |
| Программа (мероприятие): Федеральная целевая программа «Научные и... Исполнитель: Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Кабардино-Балкарский государственный... | | Отчет о выполнении работ по шестому этапу государственного контракта... Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования |
