Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Тепловое поле Южного Урала

ВАК РФ 25.00.10, Геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемых

Автореферат диссертации по теме "Тепловое поле Южного Урала"

На правах рукописи

ГОЛОВАНОВА Инесса Владимировна ! ТЕПЛОВОЕ ПОЛЕ ЮЖНОГО УРАЛА

I

I

I

Специальность 25.00.10. - геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемых

I

Автореферат

I диссертации на соискание ученой степени

I доктора физико-математических наук

I *

)

I (

I

Москва, 2003 г.

Работа выполнена в Институте геологии Уфимского научного центра РАН

Официальные оппоненты:

член-корр. РАН, доктор физ.-мат. наук А.О. Глико (ОИФЗ им. О.Ю. Шмидта РАН),

доктор физ.-мат. наук, профессор Ю.А. Попов (МГТРУ), доктор геол.-мин. наук, профессор М.Д. Хуторской (ГИН РАН)

Ведущая организация: Институт геофизики УрО РАН (г. Екатеринбург)

Защита состоится 04 июня 2003 г. в 14 часов на заседании диссертационного совета Д.002.001.01 в Объединенном институте физики Земли им О.Ю. Шмидта РАН по адресу: 123995, г. Москва, ГСП-5, ул. Б. Грузинская, 10.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Объединенного института физики Земли им О.Ю. Шмидта РАН

Автореферат разослан "

.2003 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат физико-математических наук

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Изучение теплового состояния недр -одна из важнейших проблем геофизики. Предыдущими исследованиями в пределах Урала выявлена региональная аномалия 1 силового нокжа - менее 30 мВт/м , в то время как по мировым данным тепловой поток герци-нид составляет порядка 55 мВг/м2. Уточнение представлений о распределении теплового потока и о природе геотермических аномалий па Урале имеет важное значение для построения обоснованной 1еолого-геофизической модели этого региона. Урал является зоной котакта между двумя континентами и изучение распределения теплового потока и глубинных температур в зоне коллизии дает важную информацию для понимания особенностей эволюции земной коры в процессе ее преобразования.

Одним из источников искажения распределения температур н ■валового потока под поверхностью Земли являются изменения климата. Распределение температур в верхней части земной коры (первые километры) содержит информацию об изменениях температуры земной поверхност зц последнее несколько десятков тысяч лет. Если исключим, влияние других иерджающих факторов, можно получим, из скважппных температур сведения об истории изменения климата на изучаемой территории, оценить масштабы предполагаемого потепления и возможное влияние антропогенных факторов. В последнее десятилетие к традиционным способам оценки параметров естественных колебаний климата добавился метод реконструкции его изменений по измерениям температуры в скважинах. Геотермический метод занимает особое место среди известных методов изучения палеоклимата и является весьма перспективным для климатических исследований. В отличие от других методов, в которых оценка палеоклимата осуществляется по косвенным данным, геотермический метод является прямым. Эти исследования являются составной частью фундаментальной проблемы прогнозирования климата и оценки влияния антропогенных факторов на современные климатические изменения. Решение указанных проблем во многом записи г от знания характеристик "нормального" климата и его естественной изменчивости. Длительность существующих рядов инструментальных измерений, как правило, не превышает ста лет, что не позволяет оценивать долговременные изменения. Геотермический метод позволяет оцепить временные и пространственные изменения температуры поверхности Земли на Южном Урале, начиная с вюрмского оледенения (80-10 тыс. лет назад) п заканчивая текущим столетием. Реконструкция изменении климата по геотермическим данным на Южном Урале составляет важное направление иссле-

дований в рамках указанной проблемы.

Цель рябом.!. Изучение закономерное!ей распределения и природы аномалии геплопою нотка пп Южном Урале и прилегающих территориях. 1'екопсфукцня иалеоклнмша вюрма-голоцепа Южного Урала но гео-1срмнческнм данным.

Основные задачи исследовании.

1. Получение теилофизнческой харамерпешкп основных лиюлого-сфапн рафнческих ишц Южною Урала п востчной окраины Восточноевропейской плап|)ормы. Определение тепловых свойств горных пород при 1емнсра1урных условиях, харак1ерпых для региона.

2. СущееIпенное увеличение числа определении теплового потока в различных сфуюурпо-формационных зонах Южного Урала и прилс-ппощпх терриюрнй для угочпепия фаиин Уральской зоны аномально низких Iсиловых покжов н, возможно, выявления других доеттчпо крупных аномалпГ|.

3. Анализ возможных причин возникновения минимума теплового ноюка па Урале, чю в свою очередь требует:

- анализа вариации теплового поюка с глубиной и влияния иалео-климаш;

- изучения распределения радно1еппых элементов в земной коре Южною Урала, в первую очередь вдоль сейсмическою профиля УР-СЕЙС-95;

- сос1авления варианта гео1ермической модели разреза лшосферы Южною Урала.

4. 1'екопсфукцня изменений климата на Южном Урале по геотермическим данным.

Научная новизна работы оIражена в следующих положениях.

1. Разработп способ градуировки приборов па изучаемый диапазон 1еиловых сопропшленин при измерении теплопроводности горных пород п режиме моиоюппою иафева па нзмершеле ИТ-А.-400 и сравнительным меюдом.

2. Впервые получены сиоемашческие данные о теплопроводности основных лиюлою-сфаппрафнческих толщ для восточной части Вос-тчио-Ивроиенскоп шшформы п Предуральскою ирогиба. Существенно дополнены данные В.П.Салышкова но (енлопроводпости основных типов юрных пород Южною Урала.

3. Впервые изучено изменение теплопроводности в интервале тем-пера1ур 0 -т- 400 °С для машашческих и ме1аморфнческнх пород Южною Урала, чю позволяо оценить теплопроводность различных слоев верхней части лшосферы в изучаемом ретопе.

4. Впервые получены 152 значения тепловою потока в неизученных ранее районах во всех сфушурпо-тектопнческнх зонах Южного Урала и прплетощей част Востчпо-Р.вроиейскон плаи|юрмы. Дана 1ео1ерми-

ческая характеристика основных структурно-тектонических зон региона. На основе вновь полученных данных уточнены границы южной части Уральской зоны аномально низких тепловых но школ, выявлен ряд локальных аномалий. По всем опубликованным данным об оценках теплового потока составлен Каталог данных тепловою потока Урала но международной форме.

5. Впервые проанализированы вершкальпые вариации тепловою потока в глубоких скважинах на изучаемой терршории. Показано, чю рас-

■ пределение теплового потока в глубоких скважинах в общих чертах соответствует изменению расчеinoro профиля, учшывающе! о влняпие климата прошлого, и осложнено вертикальными вариациями, имеющими другую природу.

6. Предложен способ и введены поправки па влияние налеоклимага в измеренный тепловой поток по скважинам, расположенным вдоль профиля УРСЕЙС - 95. Результаты свидегельсшуюг о том, чю искажающее влияние налеоклимага сильнее выражено в неглубоких скважинах, расположенных преимущественно на восточном склоне Урала, в зоне, пространственно совпадающей с зоной аномально низких тепловых по i оков. Таким образом, наблюдаемый минимум теплового потока па Урале в какой-то мере усилен влиянием палеоклимата. Однако зона аномально низких тепловых потоков в Магнитогорской зоне четко выявляется и при внесении поправок, т.е. возникновение этой аномалии невозможно обь-яснить только влиянием палеоклимата.

• 7. Впервые получены систематические данные о содержании радиоактивных элементов и оценки радиогенной теплогеперацип па Южном Урале. Охарактеризованы основные геологические комплексы в поперечном сечении Южного Урала от Зауральского поднятия па вое i оке до Восточно-Европейской платформы на западе.

8. Получен вариант геотермической модели в поперечном сечении Южного Урала вдоль профиля УРСЕЙС - 95, позволяющий обьяснить наблюдаемое распределение теплового покжа и его аномально низкие значения в западной части Магнитогорского прогиба.

9. Новыми являются реконструкции изменений климата по измерениям температуры в скважинах на Центральном и Южном Урале па разные периоды времени: за последние несколько столе пш и па период до 100 тыс. лет назад и прямая оценка амплитуды послеледникового noicn-ления по геотермическим данным для Южного Урала. Последний результат хорошо согласуется с данными, полученными другими ме|одами, и является независимой оценкой послеледникового поюпления на Южном Урале.

Исходные данные и личный вклад автора. Для изучения распределения температуры па западной части территрин автором были ото-

Ораны п использовались пршолпые материалы термометрических исследовании, проводившихся трестом "Башпеф|егеофмзика". На восточной части территории использовались термофаммы, полученные Башкирской геофизической экспедицией (Западно-Озерное месторождение) и Сине-мазовской геофизической экспедицией (Магнитогорский участок, Упелт.ская млощад!,, Свеишпскнн участок, Полетаевская площадь). По двум скважинам - Хромгау 191 и Хромгау 639 - использованы данные 13.Е.Сальникова. Лично ашором записано 46 термограмм в скважинах па восшчпом склоне Южного Урала. Авюром оюбрапа коллекция образцов для изучения 1еилофпзпческнх свойств пород по всем изученным скважинам, а Iакжс для характеристики основных лптолого-стратиграфичес-кнх Iолщ посючпоп част Восточно-Европейской платформы и Преду-ральскот прошба. Авюром разрабо!апа новая методика градуировки приборов для измерения теплопроводное!и и выполнены измерения при комнатных 1емпера1урах и в диапазоне 0-7-400 °С. При обобщении данных по 1еплопроводпос111 юрпых пород региона использованы также полученные ранее резулыа1ы В.Е. Сальникова. Автором выполнены 152 новых определения Iсилового поюка. При создании коллекции для определения содержания 1спло1епернру1ощпх элементов и оценки радиогенной тепло!еперацип в горных породах региона значительная часть образцов оюбрапа А.М. Косаревым. Анализы содержания и, ТИ и К в породах выполнены в аналпшческом цешре ОИ1ТМ СО РАП и в Геологической службе Финляндии в рамках совместных геотермических исследований Инсггпута I соло! нн УПЦ РА11 и Геологической службы Финляндии. При обобщении данных учтены также результат измерений, выполненных ранее в Невской экспедиции по 123 образцам из коллекции В.Е. Сальникова, составленной из пород Магии югорского мегасипклшгория (Сальников, 1984). Формулировка всех задач, связанных с изучением распределения тепловою поюка, причин возникновения минимума теплового поюка на Урале, реконструкцией изменений климата, принадлежит лично ашору. 11ро1 рамма для моделирования влияния палеоклимата на распределение 1епловою поля в скважине составлена Е.А. Смородовым со-вмесшо с авюром. Программа для численного моделирования распределения гемпера1уры и тепловою потока вдоль сейсмического профиля составлена В.В. Гаврпловым совмесшо с автором под руководством проф. В.II. Жнпшкова. Автором проанализированы вертикальные вариации геотермических параметров и влияние палеоклимата, предложен способ введения поправки на влияние палеоклимата в тепловой поюк и введены поправки в скважинах вдоль профиля УРСЕИС-95. Обобщение данных но геплотеиерацшт горных пород выполнено автором. Вариант |ео1ермическоп модели вдоль профиля УРСЕЙС - 95 составлен автором. Реконструкции изменений климата за последнее тысячелетие проводи-

лись автором совместно с Г.В. Селезневой, П. Штульцем (Инсппуг геофизики Чешской Академии паук) и доктором P.II. Харрисом из уиивер-. ситета штата Юта, США. Реконструкция па период до 100 n.ic. лет назад и прямая оценка амилшуды послеледпиковот потепления по геотермн-, ческим данным для Южного Урала выполнена лично автором.

Апробация работы и публикации. Основные резулыаты диссертационной работы докладывались авюром па Всесоюзном геотермическом совещании (Свердловск, 1980), па рабочем семинаре "Состояние геотермических исследований в Башкирии" (Уфа, 1982), на Втором рабочем совещании организаций - соисполнителей по лапу 0.50.01.02.05.11 22в "Построить модели геотермического поля литосферы и распределения источников тепла по опорным профилям ГСЗ (геофаверзов) и скважинам глубокого и сверхглубокого бурения" (Лешипрад, ВСЕГЕИ, 1988), на I Всесоюзной научной конференции "Геодинамические основы прогнози-рораиия нефтегазоносности недр" (Москва, МИМГ, 1988), на региональной конференции "Геотермия и ее применения в региональных и поисково-разведочных исследованиях" (Свердловск, 1989), на конференции Башкирского отделения ВМО (Уфа, 1989), на научных сессиях Unci и iy га геологии БНЦУрО АН СССР "Шарьированне п теологические процессы" (Уфа, 1989) и "Шарьяжно-иадвиговая тектоника и ее роль в формировании месторождений полезных ископаемых" (Уфа, 1991), Международном рабочем совещании "Температура в скважинах п изменение климата" (Прага, 1994), Международном совещании "Геолотия и глубинное строение Урала", (Европроба - 95), (Екатеринбург, 1995), Международного совещания "Уралнды и варисциды" (Европроба), (Гранада, Испания, 1996), 4-го Международного совещания "Heat Flow and the Structure of the Lithosphere" (Трешт, Чешская Республика, 1996), Секции "Тепловое поле Земли и методы его изучения" II Международной конференции "Новые идеи в науках о Земле" (Москва, 1997), VI Уральскою петрографического совещания "Магматизм, метаморфизм и глубинное строение Урала" (Екатеринбург, 1997), Международного рабочего совещания ЕВРОГ1РО-БЫ по проекту "Уралиды" (Москва, 1998), 111 Международной конференции "Тепловое поле Земли п методы его изучения" (Москва, 1998), Международного совещания по проекту IGCP Project 428 "Past climate change inferred from the analyses of the underground temperature field" (Синая, Румыния, 1999), Международного совещания "Geothermics at the turn of the Century" (Эвора, Португалия, 2000), Международной конференции "Ритмы природных процессов в крпосфере Земли" (Пущино, 2000), Международной конференции "Тепловое поле Земли п методы его изучения" (Москва, 2000), Третьей Всероссийской научной конференции "Физические проблемы экологии (Экологическая физика)" (Москва, 2001), Пятого Международного совещания "Heat Flow and the

Stiuctuie оГ the Lithospliere" (Kociejieu, Чешская Республика, 2001), Первых научных 4iemiii намяш Ю.П.Булашевича (Екатеринбург, 2001), Международной конференции "The Earth's Thermal Field and Related lesearch Methods" (Москва, 2002). В качесте апробации работы можно ряссмлфнвап, учаешё в конкурсах н получение авюром грантов РФФИ (93-05-14040, 97-05-65123, 01-05-64776), ipania ИПТАС (INTAS-94-1857, нодпроек! "(íeolheinial modelling of the lithospheie in the Uralides" Международною проект "The Uialide Oiogcn: A Key to Understanding Collisional Oiogencsis.", 1995) и финансовую поддержку исследовании oí Международною проект ICíCP Piojecl 428 "Past climate change infeiied fiom llie analyses of the undcrgiound temperature Held" (1996, 1999, 2000, 2001. 2002).

Основные |нмулыиш paGon.i и мшены в чеппрех научных oiMeiax и одной научной «шпеке. 1 lo icmc дисесртцин опубликовано 63 работы:

Защищаемые научные положении. 11а защшу выносятся следующие научные положения:

1. Уральская tona аномально низких (менее 30 мВ//м2)'тепловмх ио-iokob, прослеживающаяся с небольшими перерывами or Южной оконечное ги Мугоджар до 61° с.т., локализована в западной части Тагило-MaiiiiiioiopcKoii юны, п не захвап.шаег, как эш считалось ранее, приле-laionnie част Урала п 11редуральско1 о прогиба. Уральская облас1Ь пониженных лиловых moiokou (менее 40 mBi/m2) образует обширную зону северо-западною нросшрания, в коюрую входит час!ь Волго-Уральской ашеклизы, Уральская складчатя обласп,, юг Западно-Сибирской плиты. Учасисп режой Д11(|)(|)срепцпацпп i силового по i ока (or 23 до 58 мВг/м2) приурочены к зоне сочленения Нос i очно-Европейской платформы и Уральской складчаюп епоемм.

2. Диалн! возможных причин возникновения Уральского минимума ¡силовою поюка и моделирование термическою режима литосферы па поной, более широкой базе, пошолякн деишьпо обосновать вывод о том, чю наиболее важной сю причиной являе1ся низкая теплогеперацпя в Tarmio-Mai пнююрской зоне. Наблюдаемый минимум лилового поюка в какой-ю мере усилен искажающим влиянием палеоклимата, сильнее выраженным в неглубоких скважинах, по измерениям в коюрых усыновлено сушеспюванне зоны аномально низких юпловых погоков.

3. I'eojioi пчеекпе условия па Урале позволяют оценить ею как бла-юирняшын peí поп для изучения глобальных изменений климата по гео-(ермическнм данным. Рекопсфукцня пегорин изменений температуры поперхиосш Земли, связанной с тмепеинями палеоклимата за последнее 1ысячеле1ие, выполненная несколькими меюдамн, выявляет похолода-ппе в 16 - 18 сюлешях с кульминацией прпблизшелыю в 1700- 1750 г. пл. ("малый ледниковый период" после "средневекового оптимума") и

последующее повышение темперагуры па 1-1,5 "С. Реконструированная амплитуда послеледникового потепления составляс! 8,3 °С па unipoie 55° с.ш., температура в оптимуме голоцена 5 - 6 1ыс. jici назад примерно на 1,3 °С больше современной температуры. Результат реконструкции хорошо согласуются с метеоданпыми за весь период наблюдении и с другими оценками палеоклимата.

Объем и структура работы. Диссертационная работ состоит из Введения, девяти глав, Заключения, списка jniicpaiypi.i in 201 наименования и одного Приложения, изложенных па 228 cipannuax и содержит 49 рисунков и 14 таблиц.

Работа выполнена в лабораюрнн региональной icojioiiih и геофизики Института геологии УПЦ РАИ. Прежде всею, ашор считает своим долгом вспомнить с глубокой благодариоаыо 13.11. Сальникова, под непосредственным руководством которого проводились до 1987 года исследования в лаборатории. Автор искренне благодарит В.II. Пучкова, оказывавшего постоянное внимание и поддержку при выполнении работы; Г.В. Селезневу и A.M. Косарева, в соавгораве с коюрмми был получен ряд научных результатов, вошедших в днссер|ацию. Выполнению исследований помогало обсуждение отдельных вопросов с сотрудниками Института геологии УНЦ РАН и геологами п геофизиками других организаций. Автор считает своим приятным долгом выразип> благодарность всем, кто принимал участие в обсуждении исследовании, оказывал им поддержку и высказывал критические замечания, в юм числе, М.Д. Хуторскому, Ю.А. Попову, Б.Г. Поляку, Ю.В. Хачаю, И.Т. Кукконепу, В. Чермаку, В.А. Романову, В.П. Жигникову, А.П. Черникову.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во Введении обоснована актуальноеи> проблемы, обоснованы цель и задачи исследований, научная повнзпа. Приведет.! сведения об исходных данных и личном вкладе автра в исследования. Сформулированы защищаемые научные положения.

Глава 1. Тектоническое строение и гео1ермнческаи изученноеп, Южного Урала и прилегающей части Восточно-Европейской платформы.

В первой главе приводятся литературные данные о тектоническом строении и геофизической изученосш терршории, рассмафниае1ся состояние геотермических исследований и обосновывался пооаповка задач, исследуемых в работе.

Исследования, проводившиеся автором, охватывают территорию Южною Урала п прилегающей част Восточно-Европейской платформы, однако, для выявления общих закономерностей распределения теплового поля пп Урале мы счшаем необходимым рассмотреть более обширную 1еррпюрн1о, включая Средний и час1ь Северного Урала, где имеются определения тепловою потока, и прилегающие части Восточно-Еврогтей-ской платформ 1.1.

Согласно мобплпаской концепции формирования земной коры Урала (Текюпика..., 1977; Формирование..., 1986; Нечеухип и др., 1986, Пучков, 2000 и др.), палеозойский Уральский цикл начался в позднем кембрии - ордовике в результате растяжения протерозойского континента и обраюваиия рифта на восточном краю Восточно-Европейского котпи-иепта. Затем -нтпкопгпненталмтыП рифтотенез сменился океаническим снредипгом. Впоследствии, океаническая впадина закрывалась, что привело к формированию оротеиа. В период от позднего карбона до пермского времени произошла коллизия пассивной окраины ВосточноЕвропейскою кон мшен га, островных дуг и микроконтинеитов, Сибирского и Казахстанскою континентов. Современная структура Урала носит следы сильною сжатия, сопровождавшегося сокращением поперечинка и образованием чешуйчатых надвигов и шарьяжей.

Сотласио последним данным в строении Урала выделяется шесть долюшых метазон, различающихся как с поверхности, так и по своему I лубпппому строению (Пучков, 2000):

1) 11редуральский краевой прогиб, заполненный пермской молассой,

2) Западно-Уральская метазона, с преобладающим развитием шель-фовых п башальных отложений палеозойского возраста, интенсивно смя1ых п надвинутых к западу,

3) Цешралыю-Уральская метазона, представленная на поверхности докембрнйскимн - ппжпепалеозойскнмп осадочными, метаморфическими п мптмагическими породами, местами надвинутыми па породы Западно-Уральской мс1аюпы.

Перечисленные |ри мекпоны предетапляюг бывшую пассивную окраину Восточно-Европейского континента, которая сформировалась в позднем кембрнн-рапием ордовике, развивалась стабильно в ордовике, силуре и девоне, а в карбоие-пермн была деформирована и стала частью Уральскою складчатого пояса.

4) Та1 нло-Магнитогорская метазона, сложенная нижпе-среднепалео-зойскими вулканогенными, вулкатготенно-осадочиыми и осадочнымй породами, сопоставляемыми с комплексами океанических бассейнов, островных дуг, окраинных вулкаио-нлутонических поясов, глубоководных флишевых склонов и трогов и перекрывающих их мелководных осадков. Таг пло-Мат ни югорская метазона с запада ограничена Главным

Уральским разломом, представленным зоной ссрпснтпнптового меланжа, падающей к востоку. На востоке Тагнло-Магни югорская мегазона ограничена системой тектонических дислокаций и серией ппппового меланжа, имеющих западное падение.

5) Восточно-Уральская мегазона. Представляет коллаж мпкрокоити-неитальпых блоков с блоками и пластинами, сложенными палеозойскими офиолитовыми и островодужиыми формациями.

6) Зауральская мегазона, являющаяся восточной окраиной Уральской складчатой системы. Под покровом платформенных мезо-кайно-зойских отложений бурением вскрыты только каменноугольные и верх-иедевопские отложения. Характерной чертой этой зоны является присутствие известково-щелочных вулкано-нлу юпичсскнх комплексов каменноугольного возраста.

"' Изучением глубинного строения Урала па основе анализа гравитационного и магнитного полей и сейсмическими методами занимались Е.М. Ананьева, О.В. Беллавнн, И.Г. Берлянд, B.C. Дружинин, И.С. Ога-ринов, В.Б. Соколов, И.Ф. Таврии, II.И. Халевип и другие исследователи. В схеме районирования земной коры Урала в пределах Урала выделяются три области, различающиеся по типу строения земной коры: Западная, Центральная и Восточная (Нечеухип и др., 1986).

Западная зона включает восточную окраину Восточно-Европейской платформы, Предуральский прогиб и Западно-Уральский мегантиклино-рий. Она характеризуется относительно пониженным уровнем регионального гравитационного поля. Земная кора этой области континентальная, мощность 35-45 км, глубина залегания кровли "базальтового" слоя от 16 до 30 км, повсеместно развит грани го-гнейсовый слой, коэффициент основности - обобщенный геофизический параметр, отражающий насыщенность коры образованиями, характеризующимися высокой скоростью или плотностью - от 0,3 до 0,7. Прнсутсгвуе! древний (архей-ско-нижнепротерозойский) кристаллический фундамент, представляющий собой верхнюю, глубоко мепморфизованпую часть разреза граниго-гнейсового слоя. На основании анализа физических полей п сейсмических данных доказано распространение древнего кристаллического фундамента под западным склоном Урала вплоть до Главного Уральскою разлома.

Центральная зона в первом приближении совпадает в плане с Таш-ло-Магнитогорским прогибом. В этой зоне происходит резкий подьем "базальтового" слоя, увеличение его мощности и погружение |раинны Мохоровичича. В северной части Южного Урала п на Среднем Урале, где прогиб по геологическим данным резко сужается, облаем» прннодпяюю залегания "базальтового" слоя остается широкой и включае! в себя участки Центрально-Уральского и Восточно-Уральского подиямш. Граниi-

iii.iii cjinii проявляема фрашешарпо, коэффициент основности увеличишься до 0,7-1,0, ирисуiciByei меланокраювмп фундамент. Кора этой зоны но всем своим нарамефам може< бьиь ошесепа к квазиострово-дужному тпу. К иешральной зоне приурочена шпеисивная положи-1ел1.пая pci иопальная аномалия ноля силы 1яжссш. Магнитное и локальное фавтацноппые поля харамерпзуклся наличием упорядоченной снс1емы линейных периодических высокоэффективных аномалий субме-рнднопальных просшрапий. Зона Главного Уральского разлома в региональном ноле силы 1яжесп1 выражена высокоамплитудпой и высокогра-диетпой ступенью.

Востчная зона включает Восточно-Уральское поднятие и Зауральский протб. Кора эюй зоны копшпетальпая, с развитым гранитным слоем. "Базалыовый" слой залегает па глубине 16-25 км, мощность земной коры соскшляс! 36-45 км. Коэффициент основности коры 0,5-0,6. Общий уровень региональною поля силы тяжесш пониженный, а маг-ми им.ie и локальные i равптацпоппые аномалии являются линейными, субмеридианальными п периодическими.

По leojionriecKHM и i еофизпческим данным на Урале проявляе!ся шоке поперечная зопалыюем, субпшротиою и северо-западною простирания (OiapinioB, 1974 и др.).

На Южном Урале силами международной геофизической экспедиции ocymeciвлялся наиболее крупный из геофизических проектов УР-СЕИС-95. Эю1 проект во мпоюм подтвердил выводы о глубинном строении Урала, сделанные ранее, а 1акже дал некоюрые принципиально новые резулыаш.

Maiepnajibi профиля УРСЕИС-95 дают возможность говорить об Урале как о двухсюроиием бивсргеитпом opoiene (Echtler et al., 1996). Урал распадае1ся по xapaKiepy офажепий на 3 домена, разделенных падающим па восюк Главным Уральским разломом и падающим на запад Каролинским разломом. Сейсмические данные подтверждают, чю Главный Уральский разлом не проникает в мантию, а является скорее всею лпсфпческим. Земная кора в пределах западного и восточного доменов нмес1 мощное и, примерно 42 км, ipainma Мохо отчетливо выявляйся как резкая субюрпзошальпая отражающая поверхность. В цешральпом домене мощпосп, коры возрастаетдо 55-60 км, т.е. имеется корень. Офаженпя oi поверхности Мохо приобретают неясный, диффузный характер. В ю же время наличие поверхности Мохо устанавливаем широкоуюльпыми наблюдениями по характеру прохождения преломленных волн. В цешральпом домене предполагается большая близость cociaBa коры и машин н наличие зоны коро-мантийпого смешивания. Наличие корня являося одной из особенностей Урала, отличающих ею oi друшх палеозойских складчатых поясов.

Близвергикальпые сверхглубинные сейсмические наблюдения (СГ-OIT) со взрывными исгочпикамн позволили получи ib ()|ражспия, возможно связанные с |ранинами раздела в верхней мангпп. В частности, выявлены многочисленные отражающие площадки, образующие поверхность, глубина которой изменяется oi примерно 200 км в западной части профиля до 170-130 км в восточной часш. Предполагается, чю положение этой поверхности соответствует границе лшосфера/астепосфера . (ßerzin et al, 1996; Knapp et al„ 1996).

Территория Урала и прилегающих областей до конца шестидесятых годов в reo термическом отношении изучалось слабо. Па восточной окраине Восточно-Европейской платформы изучение ретпопалытою распределения температур в осадочном чехле и на поверхности фундамента было направлено па выявление зависимости размещения нс(|метазонос-. пых залежей и условий их разработки oi leMiicpaiypnoio режима. Основой для различных построении служили карты температур и 1еотермнче-ских градиентов, составлявшиеся для различных уровней и страппрафи-ческих горизонтов. Геотермические исследования на -мой территории проводили A.B. Дружинин, Д.И. Дьяконов, В.А. Покровский, 1».Г. Поляк и другие.

Тепловые свойства горных пород региона изучались в от рапнчеином объеме. Имеются публикации о теплопроводности 48 образцов mpiiux пород Ишимбайского района (Рубинштейн, 1950) и 28 образцов Северо-Запада Башкирии (Мавлюгова, Шрейбер, 1969).

Складчатый Урал до недавнего времени в геотермическом отношении почти ие был изучен. Сведения о температурном режиме недр базировались на единичных измерениях в шахтах и в нефтяных п угольных скважинах в Предуралье и Зауралье. Эти данные были обобщены в работе Ю.А. Ежова (1968). С использованием табличных сведений о теплопроводности горных пород им были составлены схемы изотерм па срезе -1000 м для всего Урала, ряд геотермических профилей и усредненных термограмм. Относительное охлаждение недр складчаюю Урала Ю.А. Ежовым объяснялось хорошей теплопроводностью вулканогенных пород, выходящих на дневную поверхность.

Сводкой данных по температурному режиму крупных регионов, накопленных к началу 70-х годов, является "Геотермическая Kapia СССР" масштаба 1:5000000 (1972), составленная под редакцией Ф.А. Макаренко, па которой показано распределение температур но поверхности консолидированного основания.

Планомерные геотермические исследования на Южном Урале и прилегающих территориях начали проводиться Иисппутом геологии Башкирского филиала ЛИ ССР и 1969 г. Высокоточные измерения температуры в геологоразведочных скважинах осуществлялись в основном в

пределах складчаюго Урала и в небольшом объеме в Предуральском и TypiaiicKOM проптбах. Темпера 1урные измерения сопровождались изучением лиловых свойств горных пород, то позволило оценить распределение leiuioBoio покжа п более обоснованно интерпретировать имеющиеся маршалы. Одновременно разрабашвались некоторые методические вопросы и оценивались влияние гидрогеологических условий. D резулыа1е -них исследований была получена геотермическая характери-сшка основных структурно-тектонических зон Южного Урала, причем наиболее де1альпо для складчаюй обласш, и выявлена Южно-Уральская pei нопальная аномалия теплового потока (Сальников, Огаринов, 1977; Сальников, 1984 п др.), прослеженная позднее в Мугоджарах (Сальников, 1982) и на Среднем п Северном Урале (Сальников и др., 1983; Булаше-вич, Щапов, 1978, 1983, 1986).

С конца 70-х юдов к изучению распределения теплового потока на Урале полк точились софудникн ГИ11 АН СССР, ИФЗ АН СССР, ИГ У11Ц All СССР. Большое значение имело получение материалов но гео-Iермпи Зауралья (Хуюрской, 1982) п Среднего и Северного Урала (Бу-лашевпч, Щапов, 1978, 1983,1986).

Песмофя на значительный npoipecc, достигнутый в геотермических исследованиях на Урале, оставалось невыясненным еще множество вопросов. Сведения об аномально низком тепловом потоке на Урале привлекаю! внимание мношх исследователей. Высказываются разные предположения о природе этой аномалии, однако вопрос еще далеко не решен, и в первую очередь для его решения необходимо более детальное изучение распределения теплового поля. Вследствие недостаточной изученности основные структурно-тектонические зоны Южного Урала и прилетающей части Восточно-Европейской платформы имели только самую общую характеристику геотермического режима по единичным данным. 11а "Карте теплового потока территории СССР и сопредельных районов" (1980) зона аномально низких тепловых потоков показана в форме овальной области, охватывающей все структурно-тектонические зоны Южною Урала, включая и Предуральскттй прогиб. Высказывавшееся утверждение о юм, чю зона аномально низких тепловых потоков приурочена к Taiнло-Maiниююрскому протибу, требовало подтверждения новыми данными о распределении теплового потока, как в прогибе, так и па окружающеГмерршорни.

Для оценки тео1ермнческого режима, кроме собственных данных, были использованы производственные термограммы, специально отобранные п отбракованные. Для оценки теплового потока в Башкирском 11редуралье, где бурение в последние годы ведется практически без отбора керна, а тюке для более обоснованной интерпретации выявленных аномалий тепловою потока па всей изучаемой территории возникла за-

дача детальной теплофизичсской характеристики разреза. Для уючисиия геотермической модели требовалось получить экспериментальные оценки тепловых свойств горных пород при РТ-условпях, характерных для региона. На основе всех новых материалов необходимо было провести более детальное обобщение распределения тепловою поля и попытаться объяснить природу выявленных аномалий. В pa6oie представлены новые результаты изучения влияния различных факторов на формирование Уральской аномалии теплового потока, основанные на изучении вертикальных вариаций геотермических параметров, 1сплогсперации и численном моделировании переноса тепла в литосфере вдоль профиля УР-СЕЙС-95. Одним из источников искажения распределения температур и теплового потока под поверхностью Земли являются изменения климата. Если исключить влияние других искажающих факторов, можно получить из сква^И'Ч'ых температур сведения об истории изменения климата па Территории Южного Урала. В работе излагаю ich методика и основные результаты этих исследований.

Глава'2. Методика определения теплового поюка.

Определение теплового потока на изучаемой территории проводилось классическим раздельным способом. Вопрос о влиянии различных факторов, искажающих естественное тепловое поле, детально обсуждался В.Е. Сальниковым (1984). Им было показано, что в районе исследований влияние процессов денудации, осадкопакоплеппя и пеотекгониче-ских движений соизмеримо с погрешностью измерений, а заметное воздействие рельефа, вариаций климата и движения вод в верхнем гидродинамическом горизонте ограничивается первыми 150-200 м. На больших глубинах поле практически стационарно. IIa западе Башкирии мощное и» зоны активного водообмена составляет 100 - 200 м, а замедленною - 300 - 400 м. В этой зоне тепловой поток вычислялся для глубин более 500 -600 м. Вариации теплового потока по стволу исследованных скважин чаще всего не превосходят обычного уровня ошибок, 5-10%. Косвенным критерием отсутствия влияния гидродинамического фактора служило постоянство теплового потока по скважине, вычисленного для толщ с различным геотермическим градиентом.

В дополнение к методике исследований, изложенной в работах В.Е. Сальникова, отметим следущее. Для изучения распределения reMnepaiy-ры использовались как данные термометрических исследований производственных организаций, так и результаты собственных измерений температуры в скважинах. Для измерения температуры использовался сква-жинный термометр ДСТ-1, изготовленный в Башгосуииверситете. Термометр градуировался в специальном термостате по образцовым 1ермо-метрам типа ТР-1 (цепа деления 0,01 °С) в интервале температур 4-32 °С.

Использовалась карошжпая станция СК-1-74 на базе автомобиля ЗИЛ-131 в комплекс с кабелем КГ-1-180. Погрешность измерений температуры оценивае1ся в 0,02 °С. Измерения проводились при спуске термометра в скважнну с mai ом 10 м. Изучены скважины, расположенные, в основном, в Mai uni01 орском прогибе и па Восточно-Уральском поднятии. Эю высюявшиеся сфукгурпые или поисково-разведочные скважины 1лубинон до 2 км. Время выстойки после окончания бурения составляет от I месяца до нескольких лег. Для определения теплового потока в двух скважинах (XpoMiay 191 н XpoMiay 639) использованы данные измерений 1емнера1уры, выполненные В.Е. Сальниковым термометром ТМ-4 (Сальников, 1984) с точностью 0,02 °С при спуске с шагом 20 м.

Произволе!венные термофаммы записаны с использованием элек-ipoiepMOMcipon и оапдаршой каротжпои amiapaiypbi с погрешностью до 0,2 - 0,5 "С. При 01 боре термомефического материала производственных opi апизаций, прежде всего, принималось во внимание время покоя скважины перед |ермозамерами. Как правило, использовались измерения в длшелыю, не менее I месяца, простаивавших скважинах. При оIсуIсIвпм сведении о высюйке скважин оценка качества термо!рамм выполнялась меюдом сравнения и по температуре нейтрального слоя (Сальников, 1984).

По учасп<ам (ермограмм с посюянным геотермическим градиентом выделялись пшервалы расчета, а теплопроводность горных пород вычислялась но результатам лабораторных исследований образцов, отобранных из этих интервалов. В платформенной части в осадочном чехле средняя теплопроводность таких интервалов вычислялась как средневзвешенное, с учетом мощности отдельных прослоев. В Уральской складчатой области слагающие разрез эффузивные и интрузивные породы обычно очень неравномерны по cociany и cienenu вторичных изменении, поэтому средняя 1еплопроводность слоя определялась статистическими методами. Так как минимально необходимое число образцов прямо записи г от однородное!!! мниералого-петрографического состава тлит, то при ею определении учитывалась реальная обстановка в пункте измерения тепловою поюка.

Средневзвешенная величина теплового потока по скважине определялась по ею ношпервальным значениям. Точность оценки теплового потока сос1авляла 10-25%. В складчатых областях, где возможно влияние резких локальных неоднородное гей тепловых свойств разреза, ошибка оценки глубинных leiuionoiepb может доспиать 25-35%. Осреднение данных по скважине и учас1ку снижает ее до 10-15%. По отдельным точкам востока Восючно-Европеискон платформы и Преду рал ьского прогиба (Западная Башкирия), 1де скважины пробурены с недостаточным отбором керна, тепловые своисша юрных пород не определялись п были приняты по данным

изучения соседних скважин. Однако и в этом случае реальная точпость оценки теплового потока довольно высока, т.к. учшывался конкретный разрез, а сведения о теплопроводности отдельных литологнчеекпх горизонтов принимались по исследованиям, выполненным в этой же структурно-тектонической зоне. При таком подходе погрешность оценки средней теплопроводности по интервалам вычисления теплового потока не превосходит ±5%.

Глава 3. Теплопроводность горных пород.

Исследование тепловых свойств горных пород Уральского региона, проводившееся автором, было подчинено решению основной задачи -определению теплового потока.

В разделе 3.1. рассматриваются применявшиеся методы определения теплопроводности горных пород. Определения теплопроводности образцов при комнатной температуре проводились стационарным методом на приборе "Ламбда" конструкции ВНИИМ и сравнительным методом. Для части образцов изучалась зависимость теплопроводное! и от температуры на измерителе ИТ4.-400. Методика применения двух последних методов была усовершенствована.

При опробовании измерителя ИТ-А-400 сравнение результатов, полученных с его помощью предложенным в описании способом и другими методами, показало, что ИТ-Л-400 дает систематически заниженные значения теплопроводности. В то же время проверка технического состояния измерителя с помощью прилагаемой к прибору образцовой меры теплопроводности из оптического стекла ТФ-1 показала, что предел основной допускаемой погрешности не превосходит 10%. Был проанализирован источник возникновения систематической погрешности и для ее устранения предложен способ градуировки прибора па рабочий диапазон тепловых сопротивлений с набором образцов различной толщины из аттестованного кварцевого стекла КВ (Голованова, 1984). Метод проверен с помощью эталонных материалов. Показана применимость его для горных пород. Во всем диапазоне температур и тепловых сопротивлений погрешность определения теплопроводности не превышает 10% при доверительной вероятности 0,95.

Аналогичный способ градуировки прибора па рабочий диапазон тепловых сопротивлений использовался также для определения теплопроводности горных пород при комнатной температуре сравнительным методом (Голованова, 1993, 1994). Сравнительный метод, разработанный для однородных и сыпучих материалов А.Ф. Бегуиковой и В.В. Курепи-ным (1975) и применявшийся для горных пород Е.В. Смирновой (1979), использовался нами в следующей модификации. Уаановка была изготовлена аналогично прибору "Компарад" конструкции В ГУ. В качестве

1 силомера использовался образец оптического стекла ТФ-1 толщиной 1,51 мм пли плавленою кварца КВ толщиной 2,64 мм. Погрешность определения 1еилопроводпос1п сравшпельпым методом оценивается в 7%.

В разделе 3.2. приводятся результагы определения теплонроводно-с1п юрпых пород. На основе изучения более 5000 образцов получены сведения о 1еплопроводпос1Н пород Южною Урала и прилегающих тер-рптрий. Впервые по более чем 1000 образцов дана детальная теплофи-чпческая харамерпсшка разреза востока Восточно-Европейской платформы п Предуральского прогиба (Башкирское Предуралье). Всего с уче-юм ранее опубликованных данных (Сальников, 1984) к настоящему времени изучено около 7000 образцов, отобранных из керна скважин. Все экспериментально полученные значения были подвергнуты статистической обрабопсс но общеприняюй меюдпке. С этой целью они группировались но не1ро1рафнческому соству и приуроченности к определенным струк1урио-тек1опнческим зонам, а за1ем вычислялись показатели распределения в отдельных Iруинах. Результаты статистической обработки приведены в виде таблицы и на гистограммах. Статистический анализ показал, что наиболее зиачшельная 1руппа основных пород разделилась по региональному признаку, то ее п. образцы каждого из изученных районов характеризую 1ся своим средним значением теплопроводности и с1апдартпою огклоиення, и различия между ними значимы. Вероятнее всею, эю связано с различной с1епеныо и характером вторичных изменений. Теплопроводность изменяется от 1,94 Вт/(мК) (Центрально-Уральская зона) до 3,03 Вт/(м-К) (Восточно-Уральская зона). Распределение генлопроводпости соответс1вует нормальному закону не во всех выделенных группах, например, для основных пород но Мугоджарам, Тюмепско-Кус! анапскому прогибу и Магнитогорской зоне, для туфопес-чаппков п туфогенио-осадочных пород. Это, возможно, связано с включением в выборки образцов измененных пород.

Диализ данных свндетельс1вуег о значительной изменчивости тепловых свойств горных пород, особенно территепиых и магматических, вызванных вариациями минерального сос1ава, структуры и характера метаморфизма. С использованием лшера1урпых данных о теплопроводности основных породообразующих минералов и минеральных агрегатов рассмотрен вопрос о связи между теплопроводностью и минеральным составом изверженных п ме!аморфических полнокристаллических пород. Приведены резулыаты расчета теплопроводности по минеральному составу в сопоиавленпп с резулыа1ами прямых определений для ряда образцов, расчешые п измеренные значения теплопроводности довольно близки между собой. Оценки 1еплопроводпостн породы по минеральному составу удовлс1воршелыю соиос1авляются с результатами измерений только для полпокрпааллпчеекпх пород, влияние аруктуры требует дополнигельио-

го изучения. При вторичных изменениях порол изменения теплопроводности объясняются изменением минеральною состава и структуры.

По востоку Восточно-Европейской платформы и Предуральскому прогибу проведен анализ зависимости теплопроводное ги осадочных пород от структурно-тектонической позиции участка отбора образцов п их возраста. Отдельно представлены результаты изучения тепловых свойств по скважине Кулгуиипо-1, пробуренной в Башкирском аитиклииории.

Анализ приведенных материалов показывает, что теплопроводность осадочных пород востока Восточно-Европейской платформы, Преду-ральского прогиба и складчатого Урала не зависит о г их возраста, а определяется в основном только их составом. Наблюдаемые флуктуации в величинах теплопроводности отдельных литологнческих разностей связаны с неодинаковой интенсивностью вторичного преобразования и структурно-текстурных особенностей их в различных зонах.

Для выделенных литологнческих разностей осадочных пород востока Восточно-Европейской платформы нами проведен анализ зависимости теплопроводности от плотности. Получены уравнения линейной регрессии и коэффициенты корреляции, существенные при уровне значимости 0,01 для известняков, песчаников кварцевых и алевролитов. Это дает основание предполагать наличие действительной связи между теплопроводностью и плотностью для указанных литологнческих разностей, но коэффициент корреляции довольно ппзок. Для остальных фупп пород корреляционной зависимости не обнаружено. Таким образом, оценка теплопроводности пород по их плотности не всегда корректна.

Приведенные значения теплопроводности горных пород востока Восточно-Европейской платформы и Южного Урала дают достаточно надежную характеристику отдельных разновидностей горных пород. Они могут быть использованы при региональных оценках геотермического режима, обобщенных расчетах тепловых полей, теоретической оценке аномальных эффектов, моделировании тепловых полей.

В разделе 3.3. приведены результаты изучения зависимости теплопроводности горных пород от темпера гуры, необходимого для прогноза температурных условий в глубоких горизонтах осадочного чехла и консолидированной коры при региональных геолого-геофизических исследованиях. Известно немного работ, освещающих температурную зависимость тепловых свойств горных пород. Особенно скудны сведения о тепловых свойствах основных и ультраосновных порол, предположительно слагающих нижние горизонты земной коры. В работе получена зависимость теплопроводности от температуры для ряда магматических и метаморфических пород Южного Урала. В изученной коллекции представлены несколько групп горных пород: ультраосповиые, основные, средние, кислые, метаморфические.

Анализ данных показывает, что теплопроводность большинства изученных образцов уменьшается с ростом температуры, причем наиболее значительное уменьшение наблюдается для образцов с высоким начальным значением 1енлопроводносги. Для серией типизированных дунитов и ряда друтх образцов, имеющих низкое начальное значение, теплопроводное^ практически не меняется с температурой, а в некоторых случаях лаже слабо возрастает. Наибольшими значениями теплопроводности характерною тся слабой>мепеппые перидотиты, липарито-дациты, минимальными - сериейIцитированные дупиты. Широк спектр значений теплопроводное 1Н для ме1аморфизоваииых пород, однако из-за педоста-Iочной преде тшпелыюсш их в данной коллекции, полученные резуль-Iп11,1 представлены лишь в качестве иллюстрации. Во всех случаях разброс значении, максимальный при О °С, уменьшается с ростом темпера- ^ |уры. Независимо от типа породы к 400 °С шпервал изменения сужается, и среднее значение для всех образцов составляет 2,33 Вт/(м-К).

Измерения проводились при естественной влажности. Изучались плошые, пракшчески иепорпстыс образцы. Специально проведенные иовюрпые эксперименты, показавшие хорошую сходимость результатов, и плавный ход кривых Х(1) говорят о незначительном влиянии влаги на 1еплонроводнос1ь изученных образцов.

Но средним значениям меюдом наименьших квадратов рассчитаны зависимосш теплопроводное!и от температуры для отдельных типов пород в шпервале 0-400 °С:

улыраосповпые (слабонзмепеиные):

А, = 4,31 - 7,18 - Ю-"51 +8,63-Ю-6 / 2;

основные:

X = 3,08 - 3,63 104,55 • I О-61 2;

средние:

К = 2,72 - 1,86 • 10~3 / +1,69 • 10~61 2.

Зависпмосп. теплопроводности от давления не изучалась. Немногочисленные экспериментальные данные о влиянии и температуры, и давления на теплопроводность юриых пород и минералов позволяют предположи 1Ь, чю диапазон давлений в земной коре недостаточен для заметною влияния на парамефы, определяющие решеточную теплопроводность минерального вещес1ва Земли (Петрунин, Попов, 1994). Однако вопрос о влиянии давления па данном этапе остается открытым.

В заключение оIметим следующее. Тепловой режим недр Урала от-личае1ся пониженными значениями геотермических параметров (Сальников, 1984), и полученные зависимосш Х(/) могут быть использованы

для оценки температурных условий па глубинах пплои. до фпшщы Мо-хоровичича и ниже.

Глава 4. Распределение теплового потока на Южном Урале и в Предуралье.

Исследование теплового нотка позволяо охарактеризован. Iдубинные теплопоз ери основных геологических структур Урала н его обрамления. Имеющиеся к настоящему времени данные использованы при составлении карты теплового потока и офажены в 1аблнце. В Приложении приведен Каталог данных по тепловому потоку Урала.

Величины теплового потока на Урале и прилетающих leppinopiinx

Число Значение теплового потока,

Тектоническая структура опре- мВ т/м

деле- Mihi. Макс. Сред- Стаид.

ний нее огк л.

Восточная окраина Восточно- 113 26 59 38 6

Европейской платформы

Предуральский краевбй прогиб 29 23 58 36 8

Западно-Уральская внешняя 7 28 50 37 7

зона складчатости

Центрально-Уральское подня- 26 24 43 35 5

тие

Тагило-Маппиоюрский прогиб 133 14 40 25 5

Восточно-Уральское подияiие 13 18 46 31 9

Восточно-Уральский прот пб 10 27 40 32 3

Зауральское поднятие 7 20 44 36 7

Тюменско-Кустапайскпй про- 21 26 65 39 10

гиб

Отметим, что при обобщении данных не уч1спы результаты по Уральской сверхглубокой скважине СГ-4. Рабой»! па пси еще продолжаются. Опубликованные предварительные данные свидетельствуют о том, что тепловой поток по скважине возрастает с глубиной (Щапов и др., 1997; Bashla et al., 1998, Popov el al., 1998 и др.). К обсуждению этих вариаций мы вернемся в главе 6.

Автором выполнены новые определения тепловою потока по 152 скважинам во всех структурно-тектонических зонах Южною Урала н прилегающей части Восточно-Европейской платформы. Ото позволило уточнить границы Уральской зоны аномально низких тепловых потоков, выявить ряд локальных аномалий и охарактеризован, неизученные ранее районы.

Карта теплового потока Урала. 1 - пункты определения теплового по-юка и его значения (мВг/м2); 2 - изолинии теплового потока; 3 - границы структур первого порядка; 4 - граница расспрос гранения спло-ШН01 о мезо-кайно-зойского покрова. I - Печорская сииек-лиза; II - Тиманская антеклиза; Ш - Вол-го-Уральская антеклиза; IV - Прикаспийская синеклиза; V - Предуральский 56-краевой прогиб; VI -Западно-Уральская внешняя зона складчатости; VII - Центрально-Уральское поднятие; VIII - Та-гильско-Магнитого-рский прогиб; IX -Восточно-Уральское поднятие; X - Вос-52* точно-Уральский npoi иб; XI - Зауральское поднятие;

XII -Тюменско-Кус-танайский прогиб;

XIII - Берчогурско-Челкарский пери-клинальный прогиб;

XIV - Казахстанская складчатая область. АА - линия профиля УРСЕЙС-95.

Основные тектонические элементы Волго-Уральскоп ашеклнзы обладают практически равными значениями теплового потока - 35-46 мВт/м2. На фоне относительно однородного распределения выделяются участки резко дифференцированного теплового поля, приуроченные к зоие примыкания Волго-Уральской ашеклизы к Уральской складчатой области. IIa Kapie теплового потока изолинией 40 mBi/m2 здесь выделено две области: Кипчакско-Кабаковская, охватывающая восточную часть Татарского свода с примыкающим к нему участком Благовещенской впадины, и Исимовская - восточную часть Мраковской впадины.

На западном склоне Урала большинство глубоких скважин сосредоточено в зоне сочленения его с Предуральским прогибом, 1де они пробурены при поисках нефтегазовых месторождений, и па рудных месторождениях Тараташского массива и Сакмарского аллохтона, поэтому для большинства структур имеются только предварительные данные о тер-мике недр. В связи с этим каждая новая возможноеib определения теплового потока на этой территории имеет важное значение. Среди новых определений теплового потока па этой территории надо отметить данные, полученные в двух глубоких параметрических скважинах: Кулгупино-1 (Совместно с В.Е Сальниковым) - 43 мВт/м2 и Урал ray-1 - 38 мВт/м2. Эти результаты имеют принципиальное значение для характеристики региона и для уточнения положения западной границы Уральской зоны аномально низких тепловых потоков.

В целом, ни по фоновому значению тенлопоюка (35 мВг/м2), ни по уровню его флуктуаций (от 24 до 50 мВт/м2) западный склон Урала не отличается от платформенных областей Предуралья, составляя с ними единую геотермическую зону. Это - отражение сходства глубинного строения этих областей, общности большей части их истории.

На восточном склоне Урала определение теплового потока впервые было начато Институтом геологии БФАН СССР (Сальников, 1976). Уже на первом этапе исследований на Южном Урале была открыта зона аномально низких тепловых потоков (Сальников, Огарипов, 1977). Автором выполнены новые определения теплового потока в пределах Магнитогорского прогиба и в неизученных ранее районах Восточно-Уральского прогиба.

По всем имеющимся к настоящему времени данным зона с аномально низкими (менее 30 мВт/м2) значениями теплового потока обособляется в западной части Тагило-Магнитогорского прогиба, прослеживаясь с небольшими перерывами от южной оконечности Мугоджар до 61° с.ш. Далее на север определения теплового потока в пределах складчатого Урала не проводились. В Тимано-Печорской провинции и па северо-западе Западно-Сибирской плиты наблюдается повышение теплового потока до 50-70 мВт/м2, в том числе и его мантийной составляющей. По-

•пому можно предположим., чго в пределах Полярного Урала он будет несколько выше, чем в южной часгн. В широтном направлении границы зоны аномально низких 1епловых потоков наиболее четко установлены па Южном Урале - но Цешральио-Уральской зоне на западе и Западно-Кнзильскому разлому па восюке. Вне ее значение теплового потока уе-кшчиво поиышае1ся до 32-34 мВг/м2 н более. , I .......

Зона аномально низких тепловых потоков пространственно совпада-е| с облаамо, где широко развшы основные вулканиты натриевого ряда, крупные массивы гппербазпюв п габброндов и практически отсутствуют |рап|пы п метаморфически |рапитизированпые породы. Другими геофизическими особепноаямн эюй зо1гы являются повышенная плотность юрпых пород п довольно высокие скорости распрооранения сейсмических воли в верхах разреза. Эю область, где происходит резкий подъем "базалыово! о" слоя и увеличение его мощности. Па Среднем Урале аномалия захватывает часть "1 рани того пояса" и Центрально-Уральского подияIня, чю согласуется с 1еофнзпческимп данными о том, что здесь область приподнятого залегания "базальтового" слоя включает в себя участки Центрально-Уральского н Восточно-Уральского поднятий. Таким образом, оI меченные геолого-геофизические особенности свидетельствуют о повышении основности разреза во всей области распространения аномально низких тепловых потоков и, как следствие этого, уменьшении радио!енной тепло!енерации в верхней части консолидированной земной коры.

В восточной части Магнитогорского прогиба тепловые потоки повышаются до 34 мВг/м2. Здесь широко развиты комплексы предконти-ненталыюй С1адпп, граннюиды и гпеГтсо-мигматиты, а среди вулканитов увеличивается объем кислых разностей. Довольно четкая взаимосвязь величин тепловою поIока с лнголого-фациальным составом разреза по-зволие! ушерждаи., чю основной причиной его увеличения является повышение радиогенной тенлотенерации в верхней части коры.

По имеющимся к настоящему времени данным па восток, за пределами аномальной зоны значения тепловою потока устойчиво повышаются.

В целом па карге теплового потока выделяются по уровню теплового потока нормальными значениями (50-70 мВг/м2) Тнмано-Печорская провинция и северо-запад Западно-Сибирской плиты. Эти две области имеют обитую особенное п.: для них характерно относительное повышение тектонической акгпвггос1н п мезо-кайпозойское время н весьма вероятны повышенные значения мапгнйного тенлопотока.

Южнее расположена Уральская область пониженных тепловых потоков (менее 40 мВт/м2), образующая обширную зону северо-западного прос!крайня, в коюрую входит часть Волго-Уральской аптеклизы, Уральская складчатая область, гот- Западно-Сибирской плиты. На этом

фоне выделяется субмерйдйональнай зона аномально низких 1епловых потоков в западной частй Тагило-МагНиюгорской зоны.

Многими исследователями по геологическим и 1еофизическпм критериям выделяются секущие Урал структуры северо-западно!о простирания. Они обуславливают поперечную зональность Урала, проявляющуюся в физических полях, характере глубинного строения и тектонических движений. Эта зональность отражае!Ся и в поле тепловых потоков. Зона пониженных тепловых потоков имеет северо-западное прос траппе, а граница между областями нормальных и пониженных значений теплового потока совпадает с одной из секущих с 1 рук I у р.

Анализ фактического материала о распределении температур на различной глубине па изучаемой территории показывает, чю особенност структуры теплового поля тесно связаны с распределением пород, обладающих различными теплофизическими свойствами.

Субмеридиопальпая ориентация Урала и соо1ве1ствующнх структур теплового поля позволяют рассмотреть распределение тепловою потока в поперечной полосе, пересекающей Урал в шпротном направлении, практически перпендикулярно к основным геологическим сфуктурам. Резкий характер минимума теплового поюка аномалии подтверждает, что, по крайней мере, частично аномалия связана с особенностями строения верхней части коры.

Итак, на основе использования данных собственных высокоточных измерений температуры в скважинах и специально отобранного термометрического материала производственных организаций, а также массовых определений теплопроводности горных пород выполнены новые определения теплового потока по 152 скважинам во всех структурно-тектонических зонах Южного Урала и прилегающей части ВосточноЕвропейской платформы. В результате существенно пополнены сведения об основных чертах геотермического режима этого региона. Уточнены границы южной части Уральской зоны аномально низких тепловых пою-ков, выявлен ряд локальных аномалий и охарактеризованы неизученные ранее районы. Составлены новый вариант карп.1 тепловою поюка Урала и каталог данных по тепловому потоку Урала.

Установлено, что Уральская зона аномально низких (менее 30 мВт/м2) тепловых потоков, прослеживающаяся с небольшими перерывами от Южной оконечности Мугоджар до 61° с.ш., локализована в западной части Тагило-Магнитогорской зоны, и не захватывает, как эю ечнга-лось ранее, прилегающие части Урала и Предуральского прогиба. Уральская область пониженных тепловых потоков (менее 40 мВт/м2) образует обширную зону северо-западного прострация, в которую входит часть Волго-Уральской ангеклизы, Уральская складчатая область, юг Западпо-

Сибирской шипы. Выявлены участки резкой дифференциации теплрвого hoi ока (о г 23 до 58 mBi/m2), приуроченные к зоце сочленения ВосточноЕвропейской платформы и Уральской складчатой системы. Этот результат составляет суть первого защищаемого положения. „

• i. < *; . I.. 1

Глава 5. Возможные причины возникновения мциимумч jeiujo-doio потока на Урале.

В главе приводи 1ся краткий обзор существующих представлений о возможных причинах возникновения минимума теплового потока на Урале.

Во-первых, можно обсуждать влияние факторов, действующих в приповерхиосшых слоях Земли. Значения теплового потока могут быть искажены циркуляцией подземных вод, которая приводит к перераспределению теплового по1 ока, или влиянием иалеоклимата, что ведет к возмущениям гео1ермического градиента.

Оценки, выполненные в работах разных авторов, свидетельствуют о том, что минимум теплового потока невозможно объяснить влиянием гидро1еологип. Возмущения, вызванные влиянием фильтрации, ограничены на термофамме обычно верхними 150 - 200 м на Урале и 400-500 м па илаIформе. И, как правило, этот интервал исключается из рассмотрения при стандартной меюднке определения теплового потока.

До недавнего времени считалось, что вариации климата вносят значительные искажения в геотермический градиент только в самой верхней части разреза. Поправки на климат прошлых эпох в результаты наблюдений на Урале не вводились. В последнее время появились работы, в которых более детально анализируется влияние палеоклимата на тепловое поле Земли. Показано, что палеоклимат оказывает существенное влияние на плошость теплового потока в интервале глубин 400 - 2000 м и глубже. Наиболее заметную роль в искажении современного теплового поля шраюг послеледниковое потепление (около 10000 лет назад) и похолодание малого ледникового периода (150 - 650 лет назад). В результате геотермический градиент, а, следовательно, и тепловой поток в 31 ом пшервале оказываются пониженными. Высказано предположение о том, что искажающее влияние палеоклимата сильнее сказывайся на результатах определения теплового потока в неглубоких скважинах, расположенных преимущественно на восточном склоне Урала. Однако в главе 6 памп будет показано, что одним только влиянием палеоклимата нельзя объяснить наблюдаемые вариации теплового потока с глубиной и возникновение зоны аномально низких тепловых потоков на Урале.

С другой стороны, минимум теплового потока может быть обусловлен влиянием глубинных факторов. Причиной могут служить низкая теп-

логенерация в коре, пониженный тепловой поток из мантии, структурные эффекты (влияние неоднородностей). Сущее 1вует также точка зрения (Хуторской, 1985), что аномальность геотермическою поля линейных областей можно объяснить аллохтонным механизмом перестройки коры. При этом предполагается, что вся океаническая лнгосфера, а пе только ее верхняя шарьироваииая часть была вовлечена в процессы структурной и вещественной перестройки при формировании континентальной литосферы, т.е. происходило «сдваивание» лпюсфсрных нласшн мощностью 60 - 70 км. Также можег иметь место комбинация нескольких перечисленных факторов.

В последующих главах представлены новые результаты изучения влияния различных факторов на формирование зоны аномально низких тепловых потоков па Урале. Новые результаты основаны на изучении вертикальных вариаций геотермических параметров, теплотеперацни п численном моделировании переноса тепла вдоль профиля УРСЕИС-95.

Глава 6. Вертикальные вариации геотермических параметров ня Южном Урале и палеоклимат.

В разделе 6.1. проанализированы вертикальные вариации геотермических параметров в ряде глубоких скважин на изучаемой территории.

При использовании стандартной методики определения тепловою потока информация о возможных вертикальных вариациях теряется.

В настоящее время хорошо известно, что влияние налеоклиматиче-ских изменений температуры искажают профиль теплового потока до глубин 2000 - 3000 м и более. Кроме того, считается, что существенное влияние на вертикальное распределение теплового потока оказывает движение флюидов. Данные о существенном возрастании плотности теплового потока до глубины 2 - 5 км во всех изученных континентальных сверхглубоких скважинах относятся к наиболее важным научным результатам. В прилегающей к Уралу части Восточно-Европейской платформы также известны несколько скважин глубиной до 5 км, тепловой поток в которых вычислен по нижней части разреза. Эти скважины отличаются от окружающих менее глубоких скважин более высокими значениями теплового потока.

В работе заново проанализировано распределение геотермических параметров в ряде глубоких скважин на изучаемой территории, и сделана попытка выявить общие закономерности вертикальных вариаций теплового потока. Для анализа были выбраны глубокие скважины (глубиной от 960 до 5350 м) в разных структурных зонах. В результате выявлены значительные вариации, информация о которых терялась при использовании стандартной методики определения теплового потока. Профиль измеренного теплового потока в самой глубокой из изученных скважин в общих

чсршх сосннеютуег изменению расчетного профиля, учитывающего влияние климат прошлого, и осложнен вертикальными вариациями, имеющими дру|ую природу. Изученный интервал глубин для более мелких скважин попадает в облас!ь, где тепловой поток искажен влиянием палеоклимата. Поэтому, вероятно, прежние оценки теплового потока ну-ждакнея в иекоюрой коррекции в сторону их увеличения с учетом влияния палеоклимата.

Отдельно обсуждаются вертикальные вариации, которые невозможно объяснить влиянием палеоклимата. Возрастание плотности теплового потока с глубиной наблюдается в Уральской сверхглубокой скважине СГ-4 и в других глубоких скважинах па изучаемой территории. Результаты, полученные по СГ-4, ставят под сомнение прежние оценки теплового поюка н предс1авлснпс о низком тепловом потоке в этом районе (Попов и др., 1999). Авюры работы (Попов и др., 1999) считают, что механизм переноса тепловой энергии в значительной степени обусловлен движением флюида в горном массиве, и эта причина должна рассматриваться как основная при объяснении резкого изменения копдуктивпого теплового поюка с глубиной. Однако, на наш взгляд, при современном уровне гидрогеологической изученности региона значительное увеличение теплового потока с глубиной в глубоких скважинах, расположенных в совершенно различных структурных зонах, нельзя однозначно объяснить ''движением флюида в горном массиве вследствие достаточно высокой проницаемости" (Попов и др., 1999).

Отметим также следующее. Высказываются предположения о том, что Уральская зона аномально низких потоков является следствием того, что тепловой поток в Тагило-Магнитогорской зоне вычислен по более мелким скважинам, чем в других зонах. Однако скважины в аномальной зоне практически не отличается по глубине от скважин, расположенных воеючпее. Скважины в западной части изучаемой территории за редким исключением, превосходят их по глубине незначительно. Кроме того, даже сслп офапнчшь все скважины одинаковой глубиной, аномальная зона четко выделяется пониженными значениями теплового потока. Аномальная юна выделяется также пониженными значениями температур на разных уровнях но сравнению с окружающими территориями. Например, наибольшее зарегнсфпроваиное значение температуры в Уральской сверхглубокой скважине СГ-4 па глубине 5000 м составляет 77 °С (Ионов и др., 1999). В глубоких скважинах в Башкирском Предуралье температура на глубине 5000 м достигает 100-115 °С.

В разделе 6.2. рассмотрено влияние палеоклимата на распределение геотермических параметров по глубине. Для объяснения вертикальных вариаций выполнено прямое моделирование влияния палеоклимата за последние 250 тыс. лег на распределение теплового поля в скважине. При

моделировании использованы данные по нескольким самым глубоким скважинам на изучаемой территории (до 5000 м и более).

По резулма1ам моделирования показано, что тепловое поле массива горных пород может быть значительно искажено до глубины 2 - 2,5 км, однако искажения, вызванные влиянием налеоклимага, заахают только на глубинах 6-7 км. Наиболее значительные отклонения вызваны потеплением примерно на 10 градусов, произошедшим в конце ледникового периода. Похолодание малого ледникового периода (150 - 650 лет назад) оказывает решающее влияние па распределение гепловот о потока в верхних 400 - 500 м.

Таким образом, распределение теплового потока в глубоких скважинах в общих чертах соответствует изменению расчешою профиля, учитывающего влияние климат нрошлою, и осложнено верпткальпы-ми вариациями, имеющими другую природу. Для более мелких скважин изученный интервал глубин попадает в область, где тепловой поюк искажен влиянием палеоклимата. Поэтому искажающее влияние палео-климата сильнее сказывается на результатах определения leruioBoio потока в неглубоких скважинах, расположенных препмущеивеппо па восточном склоне Урала, в зоне аномально низкого теплового поюка.

Глубина скважин, в которых определен тепловой поток, на восточном склоне Южного Урала за редким исключением ие превышает- 1 км, па платформенной части территории составляет 1300 - 3000 м, лишь несколько скважин имеют глубину около 5000 м. Поэтому высказано предположение о том, что прежние оценки теплового потока нуждаются в некоторой коррекции в сторону их увеличения с учетом влияния палеоклимата.

В работе предложен способ определения поправки на влияние палеоклимата в измеренный тепловой поток. Предлагается рассчитывать средневзвешенную поправку па влияние палеоклимата во всем интервале определения теплового потока исходя из результатов моделирования.

Описанным способом введены поправки па влияние палеоклимата в измеренный тепловой поток по скважинам, расположенным вдоль профиля Уралсейс - 95. Результаты свидетельствуют о том, что искажающее влияние палеоклимата сильнее выражено в неглубоких скважинах, расположенных преимущественно на восточном склоне Урала, в зоне, пространственно совпадающей с зоной аномально низких тепловых потоков. Таким образом, наблюдаемый минимум теплового потока на Урале в какой-то мере усилен влиянием палеоклимата. Однако зона аномально низких тепловых потоков в Магнитогорской зоне четко выявляется и при внесении поправок, т.е. возникновение этой аномалии невозможно объяснить только влиянием палеоклимата.

Глава 7. Радио! синая теп л (»генерация па Южном Урале.

Одной из причин возникновения минимума теплового потока может бы/ь шикая leiuior'операция в коре. В главе представлены новые результаты изучения содержания радиоактивных элементов и оценки радиогенной теплогенерацпи па Южном Урале и сопоставление приповерхностной теплогенерации с измеренным тепловым потоком. Охарактеризованы основные геологические комплексы в поперечном сечении Южного Урала ог Зауральского поднятия на востоке до Восточно-Европейской платформы па западе. Показано, что низкий тепловой роток, выявлер^ш в Tai ило-Магпи югорской зоне, несомненно, связан с гюпцженно^тегт^р-1 снерацпен в земной коре и этой области. '

Влияние радиогенной теплогеиерацци на формирование минимума тепловою нотка на Урале определяется це только теплогенер^цией в прпповерхносшом слое, по также и вертикальным распределением тер- s

Jioi еиернрующнх элементов в земной коре. По геофизическим дацным в . этой зоне отмечаются повышенная плотность горных пород и довольно высокие скорости распространения сейсмических волн в верхах разреза. Ошечеииые ieojioro-геофизические особенности свидетельствуют о повышении осповносш разреза во всей области распространения аномально нпзкпх тепловых по i оков и, как следствие этого, уменьшении радиогенной теилот еперации в верхней части консолидированной земной коры. Таким образом, низкий тепловой поток, выявленный в Тагило-Магиптогорской зоне, несомненно, связан с пониженной теплогенераци-ей в земной коре в этой области.

Глава 8. Термический режим литосферы на Южном Урале.

В работе выполнено численное моделирование распределения темпера |уры и теплового потока в поперечном сечении Южного Урала вдоль профиля УРСЕЙС - 95. Цель работ - попытаться ответить на вопрос: можно лп обьясшпь наблюдаемое на поверхности распределение тепловою поюка (даже исправленное с учетом влияния палеоклимата) только особенностями распределения радиогенных элементов, или необ- '

ходимо привлекать какие-то дополнительные условия. За основу принят один из варианюв интерпретации сейсмических и гравиметрических данных. Глубина расчсшой области ограничивается 70 км. На нижней i

ipamme тепловой поюк считается постоянным. Распределение измеренною тепловою поюка на поверхности используется как дополнительное условие, коюрому должны удовлетворять возможные варианты решения прямой задачи.

Полученный в результате расчетов вариант модели является возможным и согласуется с геотермическими и сейсмогравитационными данными. При моделировании практически во всей Магнитогорской зоне

приходшся принимать очень низкую тенлогенерацшо - ниже, чем для пород приповерхностного слоя. Эго можег отражать преобладание основных и ультраосновпых пород в коре Матшпогорской зоны и согласуется с геологической интерпретацией гравитационных н сейсмических данных.

Существует представление о том, чго тепловой ноток нз мантии в Тагило-Магнитогорской зоне ниже, чем в соседних зонах. В ю же время, приведенные результаты моделирования, так же, как и предыдущие результаты по Троицкому профилю ГСЗ (Киккопеп е( а1., 1997), не требуют снижения мантийного теплового потока в Тагнло-Магннюгорской зоне. В той же работе моделировалось влияние сгрутстуриых неоднородности в верхней части коры, и сделан вывод о том, что эффект рефракции при реальных значениях теплопроводности пород не може! привесит к минимуму теплового потока в Тагило-Магнитогорской зоне.

Таким образом, полученные результаты моделирования, а также анализ других возможных причин возникновения зоны аномально низких тепловых поюков па Урале, позволяют прийш к выводу о том, что наиболее важной ее причиной является низкая теплотенерацня в Тагило-Магнитогорской зоне. Наблюдаемый минимум теплового потока в какой-то мере усилен искажающим влиянием палеоклимата, сильнее выраженным в неглубоких скважинах, по измерениям в которых установлено существование зоны аномально низких тепловых потоков. Эти результаты представляют суть второго защищаемого положения.

Глава 9. Реконструкция изменений климата на Южном Урале по геотермическим данным.

Изменения климата являются одним из источников искажения распределения температур и теплового потока под поверхностью Земли. В соответствии с теорией теплопроводности колебания температуры на поверхности полуограничетшого тела распространяются внутрь тела с затуханием амплитуды и с запаздыванием во времени, которые увеличиваются с глубиной. Глубина, па которую проникает возмущение температуры, зависит от периода колебаний. Короткопериодные - суточные и годовые - вариации могут быть зарегистрированы только до глубин от 1 до 15 метров. Температуры, измеренные в скважинах до глубины 200-300 м, несут информацию об изменении температуры поверхности Земли за последние 2-3 столетия, более глубокие скважины могут показать более раннюю историю изменений климата, хотя и с меньшей точностью.

Возможность извлечения климатического сигнала из температур, измеренных в скважинах, была продемонстрирована в шестидесятые годы прошлого столетия (БавБ е1 а!., 1971; Сегтак, 1971 и др.), однако раз-

рабопса эффекшвных алгоршмов и обработка большого количества данных началась в восьмнлеопых (Lachenbruch, Marshall, 1986 и др.). В последние юлы реконсфукцня истории изменения температуры поверхно-С1П Земли с [ала одним из основных направлении геотермических исследований. Наиболее ишепснвпо исследования развивались в Северной Америке и в Пироне. За эю время был создан ряд алгоритмов инверсии и пшернрешрована большая часть имеющихся скважинных данных'для выявления изменений температуры поверхности (Shen, Beck, 1991, 1992; Beltrami, Mareschal, 1991; Levis, Wang, 1992; Cermak at al., 1992; Clauser, Mareschal, 1995; liai ris, Chapman, 1995, 1997, 1998a, 1998b и др.). Боль-шппспю резулыаюв свпде|ельс1вует о том, что изменения температуры поверхности, полученные гео1ермическим методом, достаточно точно cooineiciByioi изменениям среднегодовой температуры воздуха в течение последнею сголешя. Эш результаты дают возможность'с достаточной уверенноен.ю расширить описание истории температуры поверхпо-с|и в общих чертх па три или четыре столетня, предшествующие размещению июбалыюй сеш мехорологических станций. Для других коп-тппешов существуют только предварительные данные. • • ■

В пашен ci ране работы по реконструкции изменений климата из данных по 1емперагурам в скважинах начались в середине девяностых годов. В пастящее время исследования в этой области проводятся в Ии-ciinyie |еофпшкп СО РАН (К.В. Сухорукова, А.Д. и A.A. Дучковы, J1.C. Соколова), Hiiciiiiyie земной коры СО РАН (Р.П. Дорофеева), Институте leojioiiiii Уфимскою 11Ц РАН (И.В. Голованова, Г.В. Селезнева), Инсти-iyie 1еофизики УрО РАН (Д.Ю. Демежко, Ю.В. Хачай, Д.Г. Рывкин, В.А. Щапов), Поморском yinmepciiieie (Ю.Г. Шварцман), МГГРУ(Ю.А. Попов, В.П. Пименов). Особо следует oiметить работы, ведущиеся в Институте юофнзнкп УрО РАН, где разработаны оригинальная методика и ирофаммпое обеспечение для инверсии температурных данных и исследованы многие вопросы ншерпретацпи результатов (Демежко, 1995, 1996, 2000; Хачай и др., 1996; Demezhko et al., 1998 и др.). Там же выпущена первая монография, посвященная геотермическому методу реконструкции палеоклимата, в которой описаны физические основы метода и результат, полученные но данным Института геофизики УрО РАН по скважпнпой leoiepMHii на Урале (Демежко, 2001).

IIa Южном Урале имеется большое количество высокоточных данных по темперагурам в скважинах, которые до сих пор использовались для определения теплового потока. При этом верхняя часть скважины исключалась из рассмотрения из-за заметного воздействия рельефа, вариаций клима!а п движения вод и анализировались данные, только начиная с глубины 150-200 м, где поле счшалось практически стационарным. Однако можно но-повому взглянув па имеющийся материал и получить из

него невостребованную ранее информацию. Если исключим, влияние других искажающих факторов, можно получить из скважипных температур сведения об истории изменения климат па leppinopiiii Южною Урала.

Реконструкция изменений климата па Южном Урале выполнена для двух различных шпервалов времени. Темпераiypi.i, измеренные в скважинах глубиной от 300 до 1000 м, использовались для рекопсфукцпи истории изменении климата за последнее шсячелеше. Данные по скважине глубиной около 2000 м использованы для изучения изменении климата за поздне- и послеледниковое время. Геологические условия па Урале позволяют оцепить его как благоприятный решоп для изучения глобальных изменений климата по геотермическим данным. Геотермические данные, полученные па Урале, могут служить своеобразным э1ало-пом для оценки возможностей различных меюдов рекопсфукцпи изменений климата.

В разделе 9.1. описаны методика и результаты восстановления температуры поверхности Земли за последние столетия. Представлены результаты инверсии температурных измерении по 31 скважине па Южном Урале (48-56° с.ш.; 57-63° в.д.) за последнее тысячелетие. Использованы данные геотермической группы Института leojioiini (В.Е. Сальников, И.В. Голованова), а также несколько производственных термограмм, по которым ранее определялся тепловой поток. Для анализа выбраны измерения температуры в скважинах, где отсутствую! прямые свидетельства о движении подземных вод, а возмущения, вызванные влиянием топографии пренебрежимо малы. Реконструкция за последнее тысячелетие проводилась несколькими методами. Первоначально предполагалось, что изменение температуры на поверхности Земли произошло в виде скачка, и отыскивалось время, когда этот скачок произошел, и ею амплитуда. Метод описан в работе (Safanda, Kubik, 1992). Результаты инверсии показали увеличение темпера1уры на поверхносш Земли па 0,5-1,5 °С за последние 150 лет на всей изученной территории.

Кроме эюго, применялся метод инверсии в функциональном пространстве (functional space inversion - FSI) (Shen, Beck, 1991), позволяющий получить больше информации. Обратная задача сосюит в отыскании кривой изменения температуры поверхпосш Земли по распределе-" нию температуры с глубиной. Температуры в скважинах и теплофизиче-ские параметры, описывающие среду, либо измерены с ограниченной точностью, либо неизвестны. Эю делает обрашую задачу некорректной. Поэтому задача формулируется как поиск наиболее вероятною значения в пространстве парамефов модели (d, m), где d - век юр значений температуры горных пород для разных глубин, a m включает все остальные параметры среды: тепловые свойства юрпых пород, начальное распределение температуры и тепловой поток на нижней i ранние, icMiieparvpn ! РОС. НАЦИОНАЛЬНАЯ

библиотека

С.Петербург

09 ТОО акт

поверхности Земли и др. В такой постановке задача имеет решение. Разработано соответствующее программное обеспечение, реализующее такой подход па персональном компьютере. Достоинством метода является ю, чю все параметры среды могут быть определены одновременно.' Для решения задачи необходимо задать полное априорное описание параметров модели, таких как: температура на поверхности, теплофизические свойава пород, плошосгь теплового потока на нижней границе, начальное распределение температур в скважине, а также дисперсию этих свойств. Извесшо, что чем более точно будет задано начальное приближение п сужены ишервалы входных параметров, тем ближе будет ре-зулыаг инверсии к истинному. Поэтому лучшие результаты можно получим. по скважинам, для которых имеются достаточно полные и качественные экспериментальные данные о температуре и теплофизические свойствах разреза. В работе выполнен анализ описанного метода решения, возможных пстчииков искажений, методики отбора исходных ма-|ерналов. Изучено влияние глубины скважины на результаты расчетов.' Рассмотрены результаты инверсии по отдельным скважинам,• затем по всем скважинам охарактеризована региональная история температуры поверхности Земли. Затем сделана попытка выявить пространственные вариации прошлых изменений климата в изученном регионе. И, наконец! результаты инверсии сопоставлены с метеоданными о среднегодовой температуре воздуха в регионе.

Отдельно исследованы климатические события за последние 2-3-столетия для тою, чтобы сравнить результаты инверсии с метеоданными, а также провести совместную интерпретацию геотермических и метео-даипых. Работа выполнялась совместно с доктором Р.Н Харрисом из Университета штата Юта, США. В этом случае также использовано несколько методов: реконструкция одноактной истории температуры поверхности Земли в предположении о ее линейном изменении и инверсия в функциональном пространстве по отдельным скважинам. Для выявления широтной зависимости климатического сигнала скважины были объединены в три труппы по географическому положению и данные по каждой группе инвертированы одновременно для получения общей истории изменения температуры поверхности Земли. Одновременная инверсия является эффективным методом подавления "термического шума". Она выявила 13 термограмм, которые не могут быть согласованы с общей историей температуры поверхности Земли и реальным априорным моделям среды в пределах разумных ограничений. Обе инверсионные схемы показали потепление порядка ! °С с локальными вариациями, начавшееся между 1800 и 1900 годами. Данные о температуре воздуха по 12 ближайшим метеостанциям также показывают потепление порядка I СС в течение XX столетия.

Кроме того, выполнена совместная интерпретация геотермических и метеоданных методом, описанным в работах Harris и Chapman (1997, 1998b и др.). Мегеоданпые, как и геотермические данные, объединены в три группы. Осредиеиные по каждой группе ряды среднегодовых температур воздуха использованы в качестве граничною условия па поверхности Земли при расчете теоретических термшрамм. Результат зависит от начальной температуры поверхности Земли. Продлевая ряд метеодаппых в прошлое произвольным постоянным значением температуры, ir подбирая его, добиваются максимального сходи па теоретической и экспериментальной термограмм. Таким образом, можно продлить ряд метеодаппых в прошлое, т.е. получить среднее значение температуры поверхности Земли в доинструмеигалыгый период.

Таким образом, температуры, измеренные в скважинах па Южном Урале, использованы для реконструкции изменений климата с применением различных алгоритмов инверсии. Реконструкция за последнее тысячелетие выявляет, похолодание с минимумом в 1700 - 1800 г.г. ("малый ледниковый период" после "средневекового оптимума") и последующее повышение температуры на 1-1,5 °С, более отчетливо выраженное в последнее столетие. Сравнение с метеоданными подтверждай, несмотря па региональные вариации, соответствие характера изменения со временем реконструированной температуры поверхности Земли и температуры воздуха по метеоданным за последние полтора-два столетня.

В идеальном случае при отборе скважинпых данных для инверсии для оценки их качества требуется большое количество дополнительной информации, которая зачастую недоступна. Перед применением любою метода инверсии скважинпые данные должны бьпь подвергнуты жесткому отбору. Возможные подходы продемонстрированы в работе. Па настоящий момент представляется, что при палеоклиматическом анализе большого количества исходных данных результаты, полученные с применением различных алгоритмов инверсии близки. Это обьяспяется тем, что при статистической обработке или при простом осреднении уменьшается влияние неклиматических факторов. В то же время представляется, что при инверсии данных по отдельным скважинам предпочтительнее применение метода инверсии в функциональном пространстве. Если имеется достаточная априорная информация, то он позволяет лучше учесть качество исходных данных и реальные свойсгва среды.

В разделе 9.2. описаны методика и результаты реконструкции послеледникового потепления на Южном Урале. При наличии высококачественных исходных геотермических данных можно реконструировать историю изменения климата на период, включающий ноздне- и послеледниковое время и выполнить прямые оценки амплитуды послеледникового потепления. Выполнен анализ возможностей метода и реконструкция

псiорпп температуры поверхности Земли по данным из скважины Ильменская-1 глубиной 2000 м па Южном Урале. Использовалась инверсия в функциональном пространстве (functional space inversion - FSI) (Shen, Beck, 1991). Скважина Ильменская-1 была выбрана как наиболее глубокая на изученной части восточного склона Южного Урала, и, кроме того, достаточно хорошо удовлетворяющая условиям задачи. По скважине нмекися доскиочно полные и падежные исходные геотермические данные.

Перед тем, как использовать метод для обработки скважиниых данных, мы исследовали его разрешающую способность для реконструкции изменений климата за поздне- и послеледниковое время. Для этого выполнено моделирование влияния палеоклимата на распределение геотермического поля. 3aieM полученное распределение температуры с глубиной используется для инверсии. Расчеты показали, что наиболее значительные отклонения вызваны потеплением примерно на 10 градусов, произошедшим в конце ледникового периода около 10 тыс. лет назад. Эффект от последующих вариаций климата выражен гораздо слабее. По-этму шансы для рекоиарукцин послеледникового потепления гораздо лучше, чем для реконструкции последующих вариаций. , , . , , ,

При инверсии реконструированная температура поверхности Земли зависит от глубины скважины. При глубине 2 км, соответствующей реальной глубине изученной скважины, амплитуда реконструированного по [еиления составляет примерно 80 % от действительного. ., ,

Результат инверсии для скважины Ильменская-J воспроизводят минимум ледниковою периода примерно 30 тыс. лет назад и последующее потепление на 6,9 °С. С учетом результатов моделирования ампли-1уду реальном) но1енления оценивается приблизительно в 8,3 °С.

Полученные резулыаты довольно хорошо согласуются с данными, полученными другими методами как для северного полушария в целом, так и для Урала (Демежко, Рывкин, 2000 и др.) и Башкирского Предуралья.

Таким образом, показана возможность получить среднюю температуру поверхпосш Земли для периода последнего оледенения, преобладавшею в период 80 - К) тыс. лег назад. Впервые выполнены реконструкция изменений климата на период до 100 тыс. лет назад и прямая оценка амплитуды послеледникового потепления по геотермическим данным для Южного Урала. Этот результат хорошо согласуется с данными, полученными друтми методами, и является независимой оценкой послеледникового погеплеиия на Южном Урале.

Итак, рскопсфукция исюрип изменения темпера1уры поверхности Земли по гео1ермическпм данным выполнена с использованием различных инверсионных схем и па различные интервалы времени. Применя-

лись подбор одноактной температурной исюрии (ступенчатой и линейной), инверсия в функциональном пространстве, одновременная инверсия по группе скважин, совместная интерпретация 1еотермических и метеоданпых. Реконструкция выполнена на последние 500 лет, 1000 лет и до 100000 лет назад. При иалеоклнмашчсском анализе большого количества исходных данных результаты, полученные с применением различных алгоритмов инверсии близки. При обработке данных по отдельным скважинам предпочтительнее применение инверсии в функциональном пространстве, т.к. при наличии достаточной априорной информации этот метод позволяет лучше учесть качество исходных данных и реальные свойства среды. Результаты реконструкции хорошо согласуются с метеоданными за весь период наблюдений и с друтими о цс н кам п i ia лео к л п ма т а.

Оценка амплитуды послелсдпиковот о потепления па Урале дает увеличение температуры поверхности Земли на 8,3 °С на шпроте 54° с.ш. Четко выделяется оптимум голоцена 5-6 тыс. лет назад с пиком примерно на 1,3 °С больше современной темпера1уры. Малый климатический оптимум, максимум которого приходится примерно па 1200 г. н.э. и предшествовавшее ему потепление нашли отражение во в юром максимуме, примерно 1 - 2 тыс. лет назад. Реконструкция за последнее тысячелетие показывает, что средневековый теплый период па Урале сменился малым ледниковым периодом с кульминацией приблизительно в 1700 -1750 г. н.э. Температура поверхности в это время была па 1 - 1,5 °С ниже современной. Последние два столетия происходило повышение средней температуры поверхности Земли, средняя скоройь потепления возросла в последние десятилетия XX века. Эти результаты составляют суть третьего защищаемого положения.

В Заключении диссертации сформулированы основные резулыаты, намечены перспективы дальнейших исследований.

1. На основе использования данных собственных высокоточных измерений температуры в скважинах и специально оюбрапного термометрического материала производственных организаций, а также массовых определений теплопроводное!и горных пород выполнены новые определения теплового поюка по 152 скважинам во всех структурно-тектонических зонах Южного Урала и прилегающей част Восючно-Нвроней-ской платформы. В результате существенно пополнены сведения об основных Чертах геотермического режима эюго региона. Уточнены |рани-цы Уральской зоны аномально низких тепловых потоков, выявлен ряд локальных аномалий и охарактеризованы неизученные ранее районы. Составлены Нйвый вариант карты теплового поюка Урала и каталог данных по тепловому потоку Урала.

2. Проанализированы возможные причины возникновения минимума теплового потока на Урале и представлены новые результаты изучения влияния различных факторов на формирование Уральской аномалии тепловою потока. Новые результат основаны на изучении вертикальных вариаций геотермических параметров, теплогеиерации и численном моделировании переноса тепла в литосфере вдоль профиля УРСЕЙС-95. Полученные результаты, а также анализ других возможных причин возникновения зоны аномально низких тепловых потоков на Урале, позволяют прийти к выводу о том, чю наиболее важной ее причиной является низкая теплогеперацпя в Тагило-Мащитогорской зоне. Минимум тепловою потока в какой то мере усилен влиянием палеоклимата, искажающее влияние которою сильнее выражено в неглубоких скважинах, расположенных преимущественно на восточном склоне Урала, в зрце, (тростран-авенпо совпадающей с зоной аномально цизких тецловых потоков.

3. Выполнена реконструкция измецений климата на Южноц Урале но тео1ермпческнм данным на разные периоды времени. Геологические условия па Урале позволяют оцепить его как благоприятный регион для изучения глобальных изменений климата по геотермическим данным. Геотермические данные, полученные на Урале, могут служить своеобразным эталоном для оценки возможностей различных методов реконструкции изменений климата. Реконструкция проводилась несколькими методами. При отборе качественных исходных данных результаты, полученные различными методами, оказываются близки.

Реконструкция за последнее тысячелетие выявляет похолодание в 16-18 столетиях ("малый ледниковый период" после "средневекового оптимума") и дальнейшее повышение температуры па 1-1,5 °С, начавшееся между 1800 п 1900 годами. Сравнение с метеодапными подтверждает соответствие характера изменения со временем реконструированной температуры поверхности Земли и температуры воздуха по метеоданпым за последние полтора-два столетия. Реконструированная амплитуда послеледникового потепления составляет 8,5 °С. Этот результат хорошо согласуется с данными, полученными другими методами, и являося независимой оценкой послеледникового потепления на Южном Урале.

Основные результаты диссертации изложены в следующих публикациях:

1 Голованова И.В. О применении измерителя теплопроводности ИТ-Х-400 для изучения торных пород // Изв. АН СССР, сер. Физика Земли, №10, 1984. С. 99-101.

2. Голованова И.В. О температурной зависимости теплопроводности пород Южного Урала // Проблемы геологии, минералогии, геохимии,

полезных ископаемых Южного Урала и сопредельных гсрршорпй: Тез. докл. 4.2. Уфа: 1989. С. 82-84.

3. Голованова И.В. Теплопроводность пород востока Русской плиты и Южного Урала // Тектоника, палеомагнетизм и магнетизм горных пород. Уфа: 1990. С. 117-126.

4. Сальников В.Е., Голованова И.В. Новые данные о распределении теплового потока на Урале // Геология и геофизика, № 12, 1990. С. 129135.

5. Geothermal Atlas of Europe / Eds Hurtig E., V.Cermak, R.IIaenel, V.l.Zuy. Geoforschung Zentrum. Potsdam (Publication N 1), 1992.

6. Голованова И.В. Тепловой поток Южного Урала и Предуралья // Препринт. Уфа: 19936. 29 с.

7. Голованова И.В. Тепловой поток Южного Урала и его связь с тектоническими факторами // Геотермия сейсмичных и асейсмичных зон. М.: Наука, 1993а. С. 48-55.

8. Каталог данных по тепловому потоку Урала / Сое г. И.В. Голованова: Препринт / УПЦ РАН. Уфа, 1994. 30 с.

9. Голованова И.В. О применении сравни |елыю! о меюда для изучения теплопроводности горных пород // Ежегодник-1993, Информационные материалы, Уфа: УНЦРАН, 1994. С. 154-156.

10. Golovanova, I.V., Safanda, J., Stulc, P. Climate change in the Urals inferred from borehole temperature data // Borehole temperatures and climate change. Report of International Workshop. Praha: 1994. P. 101-110.

11. Golovanova, I.V., Stulc, P. Climate change inferred from borehole temperature data - an example from the Urals // Manifestation of climate on the Earth's surface at the end of Holocene. Prague, 1995. P. 38-46.

12. Голованова И.В. Гео1ермическпе исследования в Ильменской скважине 1 // Ежегодник-1994, Информационные магериалы, Уфа: УНЦ РАН, 1995. С. 129-131.

13. Kukkonen, I.T., Golovanova, I.V., Khachay, Yu.V., Druzhinin, V.S. Low Geothermal heat flow of the Urals fold belt - implication of low heat production, fluid circulation or palaeoclimate? // Europrobe Workshop at Granada. Report of International Workshop. Granada, 1996.

14. Golovanova, I.V. Geothermal studies in the South Urals // Heat Flow and the Structure of the Lithosphère. Fourth International Workshop. Abstracts. Trest Castle, Csech Republic, 1996. P. 31-32.

15. Golovanova, J.V., Stulc P., Selezniova G.V. Ground Suiface tempeia-ture history from the South Urals // Heat Flow and the Structure of the Lithosphère. Fourth International Workshop. Abstracts. Trest Castle, Csech Republic, 1996. P. 33,

16. Голованова И.В. Новые данные о тепловом поюке Южною Урала // Ежегодник -1995. Информационные магериалы. УНЦ РАИ, 1996. С. 83 - 86.

17. Голованова И.В., Косарев A.M., Зайнуллина Г.З. Связь теплового потока с приповерхностной тенлогеперацией на Южном Урале // Еже-годппк -1995. Информационные материалы. УПЦ РАН, 1996. С. 86 - 93.

18. Голованова И.В., Селезнева Г.В., Зайнуллина Г.З. Реконструкция изменений климата па Южном Урале // Ежегодник -1995. Информационные материалы /УНЦ РАН, 1996. -С.93 - 95.

19. Голованова И.В. Тепловой поток и радиогенная теплогенерация па Южном Урале // Тепловое поле Земли и методы его изучения. - М.: Изд-во РУДП, 1997.-С. 110-114.

20. Kukkonen, I.T., Golovanova, I.V., Khachay, Yu.V., Druzhinin, V.S., Kosarev, A.M., Scliapov, V.A., 1997. Low Geothermal heat flow of the Urals fold belt - implication of low heat production, fluid circulation or palaeocli-mate? //Tectonophysics, 1997. V. 276. P. 63-85.

21. Stulc, P., Golovanova, I. V., Selezniova, G. V. Climate change in the Uials, Russia, inferred from borehole temperature data // Studia geoph. et geod., 1997. V. 41. N 3. P. 225-246. • ""

22. Golovanova, l.V. Heat flow vertical variations in the South Urals. // The Earth's Thermal field and related research methods. Proseedings of the International Conference. Moscow, 1998. P. 98-99. '

23. Stulc, P., Golovanova, I.V., Selezniova, G.V. Climate change record in the Earth - example of borehole data analysis in the Urals region, Rissia // Pliys.Chem Earth, 1998. V. 23. No. 9- 10. P. 1109 -1114. ' - '

24. Golovanova, I., Seleznyeva, G. Climate change in the South'Urals, Russia, inferred from borehole temperatures // Romanian" Journal of Geophysics. Special Issue. Workshop "Past climate change inferred'from tlie analyses of the underground temperature field" (IGCP Project 428). Buguiesti, 1999. 1 1 ' 1

25. Ilariis R.N., Stulc P., Golovanova l.V. Evidence of warming in the Uials region dciived from comparison of borehole and meteorological data'/ Romanian Journal of Geophysics. Special Issue. Workshop "Past climate change inferred from the analyses of the underground temperature field" (IGCP Project No. 428). Buguresti, 1999. 1 1

26. Голованова И.В., Селезнева Г.В. Реконструкция изменения климат па Южном Урале по измерениям температуры в скважинах // Ежегодник - 1997, Информационные материалы, Уфа: УНЦ РАН, 1999. С. 103-110.

27. Голованова И.В. Вертикальные вариации теплового потока на Южном Урале // Ежегодник - 1997. Информационные материалы. Уфа: УНЦ РАН, 1999. С. 100- 102.

28. Голованова И.В., Селезнева Г.В., Косарев A.M. Изучение роли радиогенной теплогенерации и влияния палеоклимата на формирование зоны аномально низких тепловых потоков на Южном Урале / Тепловое

поле Земли и методы его изучения: Сб. научи, фудон. М.: Изд-во РУДН, 2000. С. 131-135.

29. Голованова И.В., Селезнева Г.В., Смородов Е.А. Реконструкция послеледникового потепления па Южном Урале по измерениям температуры в скважинах II Геологический сборник № 1. Информационные материалы. Уфа: ИГ УI ИД РАН, 2000. С. 113-116.

30. Косарев A.M., Голованова И.В., Селезнева Г.В. Калий, уран и торий в вулканитах ордовикско-ипжпекамепноуголыюго формациопного ряда в Магнитогорском мсгасинклннорпп // Геологический сборник № 1. Информационные материалы. Уфа: ИГ УПЦ РАН, 2000. С. 88-92.

31. Golovanova I.V., Selezniova G.V., Smorodov Е.А. Palacoclimate change in the South Urals inferred from deep borehole geolhcrmal measuic-mcnts: the climate variations during the last Plcistocenc Icc-Agc II Gcother-mics at the turn of the Century. Abstracts. University of Evora, Portugal, April 3-7, 2000. P. 26.

32. Golovanova I.V., Kukkonen 1.Т., Selezniova G.V., Kosarcv A.M. Heat flow and heat production in the South Urals // Gcothcrmics at the turn of the Century. Abstracts. University of Evora, Portugal, 3-7 April, 2000c. p. 40.

33. Голованова И.В., Селезнева Г.В., Смородов Е.А. Рекопсфукцня изменений климата за поздие- и послеледниковое время на Южном Урале по геотермическим данным. // Конференция «Ршмы природных процессов в криосфере Земли» (12-15 мая 2000 г.) Тезисы докладов. Пущино,

2000. С. 62-63.

34. Golovanova I.V., Selezniova G.V. Implications of boi choie temperature data for climatic studies in the Southern Urals // Heat flow and the structure of the lithosphère. Fifth International meeting. Abstracts. Koslelec nad Cernymi Lesy, Czech Republic, June 10-16, 2001. P. 20.

35. Golovanova I.V., Kukkonen l.T. Heat flow and radiogenic heat production in the Southern Urals // Heat flow and the sliucturc of the lithosphère. Fifth International meeting. Abstracts. Kostelec nad Cernymi Lesy, Czech Republic, June 10-16, 2001. P. 21.

36. Голованова И.В. Изучение аномалий теплового поля Южного Урала и Предуралья // Первые научные чтения памяти Ю.П. Булашевича. Ядерная геофизика. Геофизические методы исследования лшосферы. Геотермия. Екатеринбург: ИГф УрО РАН, 2001. С. 15-17.

37. Голованова И.В., Селезнева Г.В. Реконструкция палеоклимата Южного Урала по геотермическим данным // Первые научные чтения памяти Ю.П. Булашевича. Ядерная геофизика. Геофизические меюды исследования литосферы. Геотермия. Екатеринбург: ИГф УрО РАН,

2001. С. 17-19.

38. Golovanova I.V., Harris R.N., Selezniova G.V., Stulc, P. Evidence of climatic warming in the southern Urals region derived fiom boiclmlc tcm-

perntures and meteorological data //Global and Planet. Change, 2001. 29, P. 167-188.

39. I олованова И.В., Селезнева Г.В. Реконструкция изменений климата на Южном Урале по геотермическим данным // Физические проблемы JKOJIOI пн (Эколо! ическая физика). № 6. М.: Физический факультет МГУ, 2001. С. 89-96.

40. Golovanova I.V, Demezhko D.Yu., Shchapov V.A, Selezniova G.V. Palaeoclimatic analysis of geothermal data in the Urals. Different approaches. II. // Proceedings of the International conference "The Earth's thermal field and related research methods". Moscow, 2002. P. 79-81. . ,,

41. Golovanova I.V. Lithospheric thermal regime of the South Urals. // Proceedings of the International conference "The Earth's thermal field and related lesearch methods". Moscow, 2002. P. 77-79.

.' I

Подписано к печати 11.04.03. Формат бумаги 60x84 1/16. Бумага офсетная. Печать трафаретная. Печ. листов 2,6. Тираж 100 экз. Заказ 90.

Типография Уфимского государственного нефтяного технического университета Адрес: 450062, г. Уфа, ул. Космонавтов, 1.

V 7 64 5

I

1 j

\

I

I

I

I I

i

Содержание диссертации, доктора физико-математических наук, Голованова, Инесса Владимировна

Введение.

Глава 1. Тектоническое строение и геотермическая изученность

Южного Урала и прилегающей части Восточно-Европейской платформы.

Глава 2. Методика определения теплового потока.

Глава 3. Теплопроводность горных пород.

3.1. Методы определения теплопроводности горных пород.

3.2. Результаты определения теплопроводности горных пород.

3.3. Зависимость теплопроводности горных пород от температуры.

Глава 4. Распределение теплового потока на Южном Урале и в

Предуралье.

Глава 5. Возможные причины возникновения минимума теплового потока на Урале.

Глава 6. Вертикальные вариации геотермических параметров на

Южном Урале и палеоклимат.

6.1. Вертикальные вариации геотермических параметров

6.2. Влияние палеоклимата.

Глава 7. Радиогенная теплогенерация на Южном Урале.

Глава 8. Термический режим литосферы на Южном Урале.

Глава 9. Реконструкция изменений климата на Южном Урале по геотермическим данным.

9.1. Восстановление температуры поверхности Земли за последние столетия.

9.2. Реконструкция послеледникового потепления на

Южном Урале.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Тепловое поле Южного Урала"

Актуальность проблемы. Изучение теплового состояния недр - одна из важнейших проблем геофизики. Предыдущими исследованиями в пределах Урала выявлена региональная аномалия теплового потока - менее 30 Л мВт/м , в то время как по мировым данным тепловой поток герцинид составляет порядка 55 мВт/м . Уточнение представлений о распределении теплового потока и о природе геотермических аномалий на Урале имеет важное значение для построения обоснованной геолого-геофизической модели этого региона. Урал является зоной контакта между двумя континентами и изучение распределения теплового потока и глубинных температур в зоне коллизии дает важную информацию для понимания особенностей эволюции земной коры в процессе ее преобразования.

Одним из источников искажения распределения температур и теплового потока под поверхностью Земли являются изменения климата. Распределение температур в верхней части земной коры (первые километры) содержит информацию об изменениях температуры земной поверхности за последние несколько десятков тысяч лет. Если исключить влияние других искажающих факторов, можно получить из скважинных температур сведения об истории изменения климата на изучаемой территории, оценить масштабы предполагаемого потепления и возможное влияние антропогенных факторов. В последнее десятилетие к традиционным способам оценки параметров естественных колебаний климата добавился метод реконструкции его изменений по измерениям температуры в скважинах. Геотермический метод занимает особое место среди известных методов изучения палеоклимата и является весьма перспективным для климатических исследований. В отличие от других методов, в которых оценка палеоклимата осуществляется по косвенным данным, геотермический метод является прямым. Эти исследования являются составной частью фундаментальной проблемы прогнозирования климата и оценки влияния антропогенных факторов на современные климатические изменения. Решение указанных проблем во многом зависит от знания характеристик "нормального" климата и его естественной изменчивости. Длительность существующих рядов инструментальных измерений, как правило, не превышает ста лет, что не позволяет оценивать долговременные изменения. Геотермический метод позволяет оценить временные и пространственные изменения температуры поверхности Земли на Южном Урале, начиная с вюрмского оледенения (80-10 тыс. лет назад) и заканчивая текущим столетием. Реконструкция изменений климата по геотермическим данным на Южном Урале составляет важное направление исследований в рамках указанной проблемы.

Цель работы. Изучение закономерностей распределения и природы аномалий теплового потока на Южном Урале и прилегающих территориях. Реконструкция палеоклимата вюрма-голоцена Южного Урала по геотермическим данным.

Основные задачи исследований.

1. Получение теплофизической характеристики основных литолого-стратиграфических толщ Южного Урала и восточной окраины ВосточноЕвропейской платформы. Определение тепловых свойств горных пород при температурных условиях, характерных для региона.

2. Существенное увеличение числа определений теплового потока в различных структурно-формационных зонах Южного Урала и прилегающих территорий для уточнения границ Уральской зоны аномально низких тепловых потоков и, возможно, выявления других достаточно крупных аномалий.

3. Анализ возможных причин возникновения минимума теплового потока на Урале, что в свою очередь требует:

- анализа вариаций теплового потока с глубиной и влияния палеоклимата;

- изучения распределения радиогенных элементов в земной коре Южо ного Урала, в первую очередь вдоль сейсмического профиля УРСЕИС-95;

- составления варианта геотермической модели разреза литосферы Южного Урала.

4. Реконструкция изменений климата на Южном Урале по геотермическим данным.

Научная новизна работы отражена в следующих положениях.

1. Разработан способ градуировки приборов на изучаемый диапазон тепловых сопротивлений при измерении теплопроводности горных пород в режиме монотонного нагрева на измерителе ИТ-А,-400 и сравнительным методом.

2. Впервые получены систематические данные о теплопроводности основных литолого-стратиграфических толщ для восточной части ВосточноЕвропейской платформы и Предуральского прогиба. Существенно дополнены данные В.Е.Сальникова по теплопроводности основных типов горных пород Южного Урала.

3. Впервые изучено изменение теплопроводности в интервале температур 0 -ь 400 °С для магматических и метаморфических пород Южного Урала, что позволяет оценить теплопроводность различных слоев верхней части литосферы в изучаемом регионе.

4. Впервые получены 152 значения теплового потока в неизученных ранее районах во всех структурно-тектонических зонах Южного Урала и прилегающей части Восточно-Европейской платформы. Дана геотермическая характеристика основных структурно-тектонических зон региона. На основе вновь полученных данных уточнены границы южной части Уральской зоны аномально низких тепловых потоков, выявлен ряд локальных аномалий. По всем опубликованным данным об оценках теплового потока составлен Каталог данных теплового потока Урала по международной форме.

5. Впервые проанализированы вертикальные вариации теплового потока в глубоких скважинах на изучаемой территории. Показано, что распределение теплового потока в глубоких скважинах в общих чертах соответствует изменению расчетного профиля, учитывающего влияние климата прошлого, и осложнено вертикальными вариациями, имеющими другую природу.

6. Предложен способ и введены поправки на влияние палеоклимата в измеренный тепловой поток по скважинам, расположенным вдоль профиля УРСЕИС - 95. Результаты свидетельствуют о том, что искажающее влияние палеоклимата сильнее выражено в неглубоких скважинах, расположенных преимущественно на восточном склоне Урала, в зоне, пространственно совпадающей с зоной аномально низких тепловых потоков. Таким образом, наблюдаемый минимум теплового потока на Урале в какой-то мере усилен влиянием палеоклимата. Однако зона аномально низких тепловых потоков в Магнитогорской зоне четко выявляется и при внесении поправок, т.е. возникновение этой аномалии невозможно объяснить только влиянием палеоклимата.

7. Впервые получены систематические данные о содержании радиоактивных элементов и оценки радиогенной теплогенерации на Южном Урале. Охарактеризованы основные геологические комплексы в поперечном сечении Южного Урала от Зауральского поднятия на востоке до Восточно-Европейской платформы на западе.

8. Получен вариант геотермической модели в поперечном сечении Южного Урала вдоль профиля УРСЕИС - 95, позволяющий объяснить наблюдаемое распределение теплового потока и его аномально низкие значения в западной части Магнитогорского прогиба.

9. Новыми являются реконструкции изменений климата по измерениям температуры в скважинах на Центральном и Южном Урале на разные периоды времени: за последние несколько столетий и на период до 100 тыс. лет назад и прямая оценка амплитуды послеледникового потепления по геотермическим данным для Южного Урала. Последний результат хорошо согласуется с данными, полученными другими методами, и является независимой оценкой послеледникового потепления на Южном Урале.

Исходные данные и личный вклад автора. Для изучения распределения температуры на западной части территории автором были отобраны и использовались пригодные материалы термометрических исследований, проводившихся трестом "Башнефтегеофизика". На восточной части территории использовались термограммы, полученные Башкирской геофизической экспедицией (Западно-Озерное месторождение) и Синеглазовской геофизической экспедицией (Магнитогорский участок, Увельская площадь, Светлин-ский участок, Полетаевская площадь). По двум скважинам - Хромтау 191 и Хромтау 639 - использованы данные В.Е.Сальникова. Лично автором записано 46 термограмм в скважинах на восточном склоне Южного Урала. Автором отобрана коллекция образцов для изучения теплофизических свойств пород по всем изученным скважинам, а также для характеристики основных лито-лого-стратиграфических толщ восточной части Восточно-Европейской платформы и Предуральского прогиба. Автором разработана новая методика градуировки приборов для измерения теплопроводности и выполнены измерения при комнатных температурах и в диапазоне 0-г400 °С. При обобщении данных по теплопроводности горных пород региона использованы также полученные ранее результаты В.Е.Сальникова. Автором выполнены 152 новых определения теплового потока. При создании коллекции для определения содержания теплогенерирующих элементов и оценки радиогенной теплогене-рации в горных породах региона значительная часть образцов отобрана А.М.Косаревым. Анализы содержания и, ТЪ и К в породах выполнены в аналитическом центре ОИГГМ СО РАН и в Геологической службе Финляндии в рамках совместных геотермических исследований Института геологии УНЦ РАН и Геологической службы Финляндии. При обобщении данных учтены также результаты измерений, выполненных ранее в Невской экспедиции по 123 образцам из коллекции В. Е. Сальникова, составленной из пород Магнитогорского мегасинклинория (Сальников, 1984). Формулировка всех задач, связанных с изучением распределения теплового потока, причин возникновения минимума теплового потока на Урале, реконструкцией изменений климата, принадлежит лично автору. Программа для моделирования влияния палеоклимата на распределение теплового поля в скважине составлена Е.А.Смородовым совместно с автором. Программа для численного моделирования распределения температуры и теплового потока вдоль сейсмического профиля составлена В.В.Гавриловым совместно с автором под руководством проф. В.П.Житникова. Автором проанализированы вертикальные вариации геотермических параметров и влияние палеоклимата, предложен способ введения поправки на влияние палеоклимата в тепловой поток и введены поправки в скважинах вдоль профиля УРСЕЙС-95. Обобщение данных по теплогенерации горных пород выполнено автором. Вариант геотермической модели вдоль профиля УРСЕЙС - 95 составлен автором. Реконструкции изменений климата за последнее тысячелетие проводились автором совместно с Г.В.Селезневой, П.Штульцем (Институт геофизики Чешской Академии наук) и доктором Р.Н.Харрисом из университета штата Юта, США. Реконструкция на период до 100 тыс. лет назад и прямая оценка амплитуды послеледникового потепления по геотермическим данным для Южного Урала выполнена лично автором.

Апробация работы и публикации. Основные результаты диссертационной работы докладывались автором на Всесоюзном геотермическом совещании (Свердловск, 1980), на рабочем семинаре "Состояние геотермических исследований в Башкирии" (Уфа, 1982), на Втором рабочем совещании организаций - соисполнителей по этапу 0.50.01.02.05.Н 22в "Построить модели геотермического поля литосферы и распределения источников тепла по опорным профилям ГСЗ (геотраверзов) и скважинам глубокого и сверхглубокого бурения" (Ленинград, ВСЕГЕИ, 1988), на I Всесоюзной научной конференции "Геодинамические основы прогнозирования нефтегазоносности недр" (Москва, МИНГ, 1988), на региональной конференции "Геотермия и ее применения в региональных и поисково-разведочных исследованиях" (Свердловск, 1989), на конференции Башкирского отделения ВМО (Уфа, 1989), на научных сессиях Института геологии БНЦ УрО АН СССР "Шарьирование и геологические процессы" (Уфа, 1989) и "Шарьяжно-надвиговая тектоника и ее роль в формировании месторождений полезных ископаемых" (Уфа, 1991), Международном рабочем совещании "Температура в скважинах и изменение климата" (Прага, 1994), Международном совещании "Геология и глубинное строение Урала", (Европроба - 95), (Екатеринбург, 1995), Международного совещания "Урали-ды и варисциды" (Европроба), (Гранада, Испания, 1996), 4-го Международного совещания "Heat Flow and the Structure of the Lithosphère" (Трешт, Чешская Республика, 1996), Секции "Тепловое поле Земли и методы его изучения" II Международной конференции "Новые идеи в науках о Земле" (Москва, 1997), VI Уральского петрографического совещания "Магматизм, метаморфизм и глубинное строение Урала" (Екатеринбург, 1997), Международного рабочего совещания ЕВРОПРОБЫ по проекту "Уралиды" (Москва, 1998), III Международной конференции "Тепловое поле Земли и методы его изучения" (Москва, 1998), Международного совещания по проекту ЮСР Project 428 "Past climate change inferred from the analyses of the underground température field" (Синая, Румыния, 1999), Международного совещания "Geothermics at the turn of the Century" (Эвора, Португалия, 2000), Международной конференции "Ритмы природных процессов в криосфере Земли" (Пущино, 2000), Международной конференции "Тепловое поле Земли и методы его изучения" (Москва, 2000), Третьей Всероссийской научной конференции "Физические проблемы экологии (Экологическая физика)" (Москва, 2001), Пятого Международного совещания "Heat Flow and the Structure of the Lithosphère" (Костелец, Чешская Республика, 2001), Первых научных чтений памяти Ю.П.Булашевича (Екатеринбург, 2001), Международной конференции "The Earth's Thermal Field and Related research Methods" (Москва, 2002). В качестве апробации работы можно рассматривать участие в конкурсах и получение автором грантов РФФИ (9305-14040, 97-05-65123, 01-05-64776), гранта ИНТ АС (INTAS-94-1857, подпроект "Geothermal modelling of the lithosphere in the Uralides" Международного проекта "The Uralide Orogen: A Key to Understanding Collisional Orogenesis.", 1995) и финансовую поддержку исследований от Международного проекта IGCP Project 428 "Past climate change inferred from the analyses of the underground temperature field" (1996, 1999, 2000, 2001, 2002).

Основные результаты работы изложены в четырех научных отчетах и одной научной записке. По теме диссертации опубликовано 63 работы.

Защищаемые научные положения. На защиту выносятся следующие научные положения:

1. Уральская зона аномально низких (менее 30 мВт/м ) тепловых потоков, прослеживающаяся с небольшими перерывами от Южной оконечности Мугоджар до 61° с.ш., локализована в западной части Тагило-Магнитогор-ской зоны, и не захватывает, как это считалось ранее, прилегающие части Урала и Предуральского прогиба. Уральская область пониженных тепловых л потоков (менее 40 мВт/м ) образует обширную зону северо-западного простирания, в которую входит часть Волго-Уральской антеклизы, Уральская складчатая область, юг Западно-Сибирской плиты. Участки резкой диффел ренциации теплового потока (от 23 до 58 мВт/м ) приурочены к зоне сочленения Восточно-Европейской платформы и Уральской складчатой системы.

2. Анализ возможных причин возникновения Уральского минимума теплового потока и моделирование термического режима литосферы на новой, более широкой базе, позволяют детально обосновать вывод о том, что наиболее важной его причиной является низкая теплогенерация в Тагило-Магнитогорской зоне. Наблюдаемый минимум теплового потока в какой-то мере усилен искажающим влиянием палеоклимата, сильнее выраженным в неглубоких скважинах, по измерениям в которых установлено существование зоны аномально низких тепловых потоков.

3. Геологические условия на Урале позволяют оценить его как благоприятный регион для изучения глобальных изменений климата по геотермическим данным. Реконструкция истории изменений температуры поверхности Земли, связанной с изменениями палеоклимата за последнее тысячелетие, выполненная несколькими методами, выявляет похолодание в 16 - 18 столетиях с кульминацией приблизительно в 1700 — 1750 г. н.э. ("малый ледниковый период" после "средневекового оптимума") и последующее повышение температуры на 1 - 1,5 °С. Реконструированная амплитуда послеледникового потепления составляет 8,3 °С на широте 55° с.ш., температура в оптимуме голоцена 5-6 тыс. лет назад примерно на 1,3 °С больше современной температуры. Результаты реконструкции хорошо согласуются с метеоданными за весь период наблюдений и с другими оценками палеоклимата.

Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из Введения, девяти глав, Заключения, списка литературы из 201 наименования и одного Приложения, изложенных на 228 страницах и содержит 49 рисунков и 14 таблиц.

Заключение Диссертация по теме "Геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемых", Голованова, Инесса Владимировна

Основные результаты выполненных исследований сводятся к следующему.

1. На основе использования данных собственных высокоточных измерений температуры в скважинах и специально отобранного термометрического материала производственных организаций, а также массовых определений теплопроводности горных пород выполнены новые определения теплового потока по 152 скважинам во всех структурно-тектонических зонах Южного Урала и прилегающей части Восточно-Европейской платформы. В результате существенно пополнены сведения об основных чертах геотермического режима этого региона. Уточнены границы Уральской зоны аномально низких тепловых потоков, выявлен ряд локальных аномалий и охарактеризованы неизученные ранее районы. Составлены новый вариант карты теплового потока Урала и каталог данных по тепловому потоку Урала.

Установлено, что Уральская зона аномально низких (менее 30 мВт/м ) тепловых потоков, прослеживающаяся с небольшими перерывами от Южной оконечности Мугоджар до 61° с.ш., локализована в западной части Тагило-Маг-нитогорской зоны, и не захватывает, как это считалось ранее, прилегающие части Урала и Предуральского прогиба. Уральская область пониженных тепловых потоков (менее 40 мВт/м ) образует обширную зону северо-западного простирания, в которую входит часть Волго-Уральской антеклизы, Уральская складчатая область, юг Западно-Сибирской плиты. Выявлены участки резкой дифференциации теплового потока (от 23 до 58 мВт/м ), приуроченные к зоне сочленения Восточно-Европейской платформы и Уральской складчатой системы.

2. На основании лабораторных определений тепловых свойств более 7000 образцов: а) дана теплофизическая характеристика основных литолого-стратиграфиче-ских толщ Южного Урала и восточной части Восточно-Европейской платформы; б) изучено поведение теплопроводности для ряда магматических и метаморфических пород Южного Урала в интервале температур 0-400 °С, что позволяет сузить неоднозначность оценки теплопроводности различных слоев земной коры и верхней мантии в изучаемом регионе. Эти данные необходимы для прогноза температурных условий в глубинных горизонтах осадочного чехла и консолидированной коры при региональных геолого-геофизических исследованиях.

3. Проанализированы возможные причины возникновения минимума теплового потока на Урале и представлены новые результаты изучения влияния различных факторов на формирование Уральской аномалии теплового потока. Новые результаты основаны на изучении вертикальных вариаций геотермических параметров, теплогенерации и численном моделировании переноса тепла в литосфере вдоль профиля УРСЕЙС-95.

4. Проанализированы вертикальные вариации теплового потока в глубоких скважинах на изучаемой территории. Показано, что распределение теплового потока в глубоких скважинах в общих чертах соответствует изменению расчетного профиля, учитывающего влияние климата прошлого, и осложнено вертикальными вариациями, имеющими другую природу. Для более мелких скважин изученный интервал глубин попадает в область, где тепловой поток искажен влиянием палеоклимата. Поэтому искажающее влияние палеоклимата сильнее сказывается на результатах определения теплового потока в неглубоких скважинах, расположенных преимущественно на восточном склоне Урала, в зоне аномально низкого теплового потока. В прежние оценки теплового потока необходимо внести поправки, учитывающие этот факт. Отмечено также, что одно только влияние палеоклимата не может полностью объяснить характер вертикальных вариаций теплового потока. Введение поправок на влияние палеоклимата в измеренный тепловой поток по скважинам, расположенным вдоль профиля УРСЕЙС - 95 свидетельствует о том, что искажающее влияние палеоклимата сильнее выражено в неглубоких скважинах, расположенных преимущественно на восточном склоне Урала, в зоне, пространственно совпадающей с зоной аномально низких тепловых потоков. Таким образом, наблюдаемый минимум теплового потока на Урале в какой-то мере усилен влиянием палеоклимата. Однако зона аномально низких тепловых потоков в Магнитогорской зоне четко выявляется и при внесении поправок, т.е. возникновение этой аномалии невозможно объяснить только влиянием палеоклимата.

5. Полученные систематические данные о содержании радиоактивных элементов и оценки радиогенной теплогенерации на Южном Урале позволяют охарактеризовать основные геологические комплексы в поперечном сечении Южного Урала от Зауральского поднятия на востоке до Восточно-Европейской платформы на западе и обоснованно оценивать вклад радиогенной теплогенерации в наблюдаемый тепловой поток. Показано, что низкий тепловой поток, выявленный в Тагило-Магнитогорской зоне, несомненно, связан с пониженной теплогенерацией в земной коре в этой области.

6. С учетом новых данных составлен вариант геотермической модели в поперечном сечении Южного Урала вдоль профиля УРСЕЙС - 95. Цель работ - попытаться ответить на вопрос: можно ли объяснить наблюдаемое на поверхности распределение теплового потока (даже исправленное с учетом влияния палеоклимата) только особенностями распределения радиогенных элементов, или необходимо привлекать какие-то дополнительные условия. Полученные результаты, а также анализ других возможных причин возникновения зоны аномально низких тепловых потоков на Урале, позволяют прийти к выводу о том, что наиболее важной ее причиной является низкая теплогенерация в Тагило-Магнитогорской зоне. Минимум теплового потока в какой то мере усилен влиянием палеоклимата, сильнее выраженным в неглубоких скважинах, по измерениям в которых установлено существование зоны аномально низких тепловых потоков.

7. Выполнена реконструкция истории изменения температуры поверхности Земли на Южном Урале по геотермическим данным с использованием различных инверсионных схем и на различные интервалы времени. Геологические условия на Урале позволяют оценить его как благоприятный регион для изучения глобальных изменений климата по геотермическим данным. Геотермические данные, полученные на Урале, могут служить своеобразным эталоном для оценки возможностей различных методов реконструкции изменений климата. При отборе качественных исходных данных результаты, полученные различными методами, близки. Результаты реконструкции хорошо согласуются с метеоданными за весь период наблюдений и с другими оценками палеоклимата.

Реконструкция за последнее тысячелетие выявляет похолодание в 16 -18 столетиях с кульминацией приблизительно в 1700 - 1750 г. н.э. ("малый ледниковый период" после "средневекового оптимума") и последующее повышение температуры на 1 - 1,5 °С. Температура в оптимуме голоцена 5-6 тыс. лет назад примерно на 1,3 °С больше современной температуры. Реконструированная амплитуда послеледникового потепления составляет 8,3 °С. Этот результат хорошо согласуется с данными, полученными другими методами, и является независимой оценкой послеледникового потепления на Южном Урале.

Полученные материалы позволяют повысить надежность интерпретации геолого-геофизических материалов при изучении строения глубоких горизонтов и могут служить основой для составления геодинамических моделей Урала.

Приведенные результаты показывают необходимость продолжения исследований теплового поля Южного Урала, особенно в части изучения природы аномалий теплового поля. Желательно продолжить анализ вариаций теплового потока с глубиной с целью выявления как общих закономерностей, так и вклада отдельных факторов. Желательно продолжить изучение влияния на формирование Уральской аномалии теплового потока различных факторов, таких, как циркуляция подземных вод, палеоклимат, теплогенерация в коре, структурные эффекты, история развития. Достигнутый уровень геотермической изученности Урала и прилегающих территорий позволяет поставить на повестку дня проблему реконструкции геотермической обстановки на различных этапах геологического развития. Желательно продолжить работы по оценке климатических изменений, происходивших на Урале за последние 100 тысяч лет, а также выполнить реконструкцию пространственных закономерностей распределения палеотемператур и сопоставление полученных результатов с метеоданными и данными других методов оценки палеоклимата.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Библиография Диссертация по наукам о земле, доктора физико-математических наук, Голованова, Инесса Владимировна, Уфа

1. Абдрахманов Р.Ф., Попов В.Г. Минеральные лечебные воды Башкортостана. Уфа: Гилем, 1999. 298 с.

2. Автонеев C.B., Дружинин И.С., Кашубин С.Н. Глубинное строение Урала по Троицкому профилю ГСЗ // Советская геология. 1988. № 7. С. 47-52.

3. Андреев Ю.В., Иванова Т.В., Келлер Б.М. и др. Стратиграфия верхнего протерозоя восточной окраины Русской плиты и западного склона Южного Урала // Изв. АН СССР. Сер. геол. 1981. № 10. С. 57-67.

4. Бегункова А.Ф., Курепин В.В. Сравнительный метод изучения теплопроводности // ИФЖ. 1975. Т. 29. № 4. С. 21-26.

5. Боганик Н.С. Радиогенное тепло земной коры Русской платформы и ее складчатого обрамления. М.: Наука, 1975. 158 с.

6. Булашевич Ю.П. Информативность геотермии при изучении земной коры Уральской эвгеосинклинали // Изв. АН СССР. Физика Земли. 1983. № 8. С. 76-83.

7. Булашевич Ю.П., Щапов В.А. Геотермические особенности Уральской геосинклинали // Докл. АН СССР. 1978. Т. 243. № 3. С. 715-718.

8. Булашевич Ю.П., Щапов В.А. Геотермическая характеристика Урала / Применение геотермии в региональных и поисково-разведочных исследованиях. Свердловск: 1983. С. 3-17.

9. Булашевич Ю.П., Щапов В.А. Новые данные об аномально низком тепловом потоке Тагильского синклинория // Докл. АН СССР. 1986. Т. 290. № 1. С. 173-176.

10. Булашевич Ю.П., Щапов В.А. Об аномально низком тепловом потоке в Тагильском синклинории // Ядерно-геофизические и геотермические исследования. Свердловск: УНЦ АН СССР, 1987. С. 4-12.

11. Буравой С.Е., Курепин В.В., Петров Г.С. Унифицированный ряд приборов для теплофизических измерений // ИФЖ. 1980. Т.38. № 3. С. 420-428.

12. Вентцель Е.С. Теория вероятностей. М.: Наука, 1969. 576 с.

13. Валеева Р.Т., Белоу-сова З.В. Типы залежей нефти в терригенной толще нижнего карбона Башкирии и оценка перспектив нефтепоисковых работ на неантиклинальных объектах // Геология нефти и газа. 1983. № 1. С. 41-44.

14. Галдин Н.Е., Нартикоев В.Д., Семашко С.В., Попов Ю.А. и др. Теплопроводность сухих и водонасыщенных образцов малопористых кристаллических пород Кольской серии архея // Изв. АН СССР. Сер. геол. 1986. № 8. С. 23-31.

15. Гарецкий Р.Г., Коженов В .Я. Антеклизы Восточно-Европейской платформы // Изв. АН СССР. Сер. геол. 1982. № 8. С. 122-133.

16. Геотермическая карта СССР в масштабе 1:5 ООО ООО. М.: Наука, 1972.

17. Глубинное строение и геодинамика Южного Урала (проект Урал-сейс). Монография. / Тверь: Издательство ГЕРС, 2001. 286 с.

18. Глубинное строение территории СССР / Белоусов В.В., Павленкова Н.И., Егоркин A.B. и др. М.: Наука, 1991. 224 с.

19. Глубинный тепловой поток Европейской части СССР / Отв. ред. Субботин С.И., Кутас Р.И.- Киев: Наукова думка, 1974. 192 с.

20. Голованова И.В. О применении измерителя теплопроводности ИТ-А,-400 для изучения горных пород // Изв. АН СССР, сер. Физика Земли. 1984. № 10. С. 99-101.

21. Голованова И.В. О температурной зависимости теплопроводности пород Южного Урала // Проблемы геологии, минералогии, геохимии, полезных ископаемых Южного Урала и сопредельных территорий: Тез. докл. Уфа: 1989. С. 82-84.

22. Голованова И.В. Теплопроводность пород востока Русской плиты и Южного Урала // Тектоника, палеомагнетизм и магнетизм горных пород. Уфа: 1990. С. 117-126.

23. Голованова И.В. Тепловой поток Южного Урала и его связь с тектоническими факторами // Геотермия сейсмичных и асейсмичных зон. М.: Наука, 1993а. С. 48-55.

24. Голованова И.В. Тепловой поток Южного Урала и Предуралья // Препринт. Уфа: 19936. 29 с.

25. Голованова И.В. О применении сравнительного метода для изучения теплопроводности горных пород // Ежегодник-1993 / ИГ УНЦ РАН. Уфа. 1994. С. 154-156.

26. Голованова И.В. Геотермические исследования в Ильменской скважине 1 // Ежегодник-1994 / ИГ УНЦ РАН. Уфа. 1995. С. 129-131.

27. Голованова И. В. Новые данные о тепловом потоке Южного Урала // Ежегодник 1995 / ИГ УНЦ РАН. Уфа. 1996. С. 83-86.

28. Голованова И.В. Тепловой поток и радиогенная теплогенерация на Южном Урале // Тепловое поле Земли и методы его изучения. М.: Изд-во РУДН, 1997. С. 110-114.

29. Голованова И.В. Вертикальные вариации теплового потока на Южном Урале // Ежегодник 1997 / ИГ УНЦ РАН. Уфа. 1999. С. 100 - 102.

30. Голованова И.В. Изучение аномалий теплового поля Южного Урала и Предуралья // Первые научные чтения памяти Ю.П. Булашевича. Ядерная геофизика. Геофизические методы исследования литосферы. Геотермия. Екатеринбург: ИГф УрО РАН, 2001. С. 15-17.

31. Голованова И.В., Косарев A.M., Зайнуллина Г.З. Связь теплового потока с поверхностной теплогенерацией на Южном Урале // Ежегодник -1995 / ИГ УНЦ РАН. Уфа. 1996а. С. 86-93.

32. Голованова И.В., Селезнева Г.В. Реконструкция изменения климата на Южном Урале по измерениям температуры в скважинах // Ежегодник -1997 / ИГ УНЦ РАН. Уфа. 1999. С. 103-110.

33. Голованова И.В., Селезнева Г.В. Реконструкция изменений климата на Южном Урале по геотермическим данным // Физические проблемы экологии (Экологическая физика). № 6. М.: Физический факультет МГУ, 2001. С. 89-96.

34. Голованова И.В., Селезнева Г.В., Зайнуллина Г.З. Реконструкция изменений климата на Южном Урале // Ежегодник-1995 / ИГ УНЦ РАН. Уфа. 19966. С. 93-95.

35. Голованова И.В., Селезнева Г.В., Смородов Е.А. Реконструкция послеледникового потепления на Южном Урале по измерениям температуры в скважинах // Геологический сборник № 1 / ИГ УНЦ РАН. Уфа. 20006. С. 113-116.

36. Демежко Д.Ю. Реконструкция температурной истории поверхности Земли по данным термометрии скважин // Тр. научно-практ. конф. "Инженерная геофизика в Уральском регионе". Екатеринбург: 1995. С. 36-37.

37. Демежко Д.Ю. Применение скважинной термометрии для реконструкции температурной истории поверхности почвы на Урале/ Деп. ВИНИТИ N 602-В96. Екатеринбург: 1996. 11 с.

38. Демежко Д.Ю. Характеристика палеоклимата Урала по геотермическим данным // Уральский геофиз. вестник. № 1. Екатеринбург: УрО РАН, 2000. С. 52-55.

39. Демежко Д.Ю. Геотермический метод реконструкции палеоклимата (на примере Урала). Екатеринбург: УрО РАН, 2001. 144 с.

40. Демежко Д.Ю., Рыбкин Д.Г. Потепление в голоцене и изменчивость геотермических градиентов на Урале // ИГ УрО РАН, Екатеринбург, 2000а, Деп. ВИНИТИ 25.02.00, № 499-В00, 12 с.

41. Дольников В.А., Зверев В.П. Энергетический эффект термической аномалии Янгантау // Литология и полезные ископаемые. 1981. № 4. С. 26-33.

42. Дружинин B.C., Рыбалка В.М., Соболев И.Д. Связь тектоники и магматизма с глубинным строением Среднего Урала по данным ГСЗ. М.: Недра, 1976. 157 с.

43. Дружинин B.C., Рыбалка В.М., Халевин Н.И. Глубинное строение Уральского региона // Советская геология. 1986. № 2. С. 110-117.

44. Дружинин B.C., Автонеев C.B., Кашубин С.Н., Рыбалка В.М. Новые данные о глубинном строении северной части Южного Урала в сечении Тараташского профиля ГСЗ // Геология и геофизика. 1990. № 1. С. 121-126.

45. Дьяконов Д.И. Геотермия в нефтяной геологии. М.: Гостоптехиз-дат, 1958. 228 с.

46. Дьяконов Д.И., Яковлев Б.А. Определение и использование тепловых свойств горных пород и пластовых жидкостей нефтяных месторождений. М.: Недра, 1969. 112 с.

47. Ежов Ю.А. Основные черты геотермии Урала и сопредельных территорий // Глубинное строение Урала. М.: 1968. С. 314-324.

48. Журавлев B.C. Сравнительная тектоника Печорской, Прикаспийской и Североморской экзогональных впадин Европейской платформы. М.: Наука, 1972. 397 с.

49. Казанцев Ю.В. Синформы Магнитогорского синклинория / Докл. АН СССР. 1991. Т. 316. №5. С. 1183-1188.

50. Калинин А.Н. Об определении коэффициента теплопроводности двухточечным тепловым зондированием поверхности образца // ИФЖ. 1976. Т. 30. № 4. С. 693-699.

51. Калинин А.Н., Соколова J1.C., Дучков А.Д., Черепанов В.Я. Исследования теплового компаратора применительно к измерениям теплопроводности горных пород // Геология и геофизика. 1983. №3. С. 116-122.

52. Камалетдинов М.А. Покровные структуры Урала. М.: Наука, 1974. 229 с.

53. Камалетдинов М.А., Казанцев Ю.В., Казанцева Т.Т. и др. Геология и перспективы нефтегазоносности Урала. М.: Наука, 1988. 240 с.

54. Карта теплового потока территории СССР и сопредельных районов. Масштаб 1:10 ООО ООО. М.: ГУГК, 1980.

55. Каталог данных по тепловому потоку Сибири (1966-1984). Новосибирск: Изд-во ИГиГ СО АН СССР, 1985. 82 с.

56. Каталог данных по тепловому потоку Урала / Сост. И.В.Голованова: Препринт / УНЦ РАН. Уфа, 1994. 30 с.

57. Клименко В.В., Климанов В.А., Федоров М.В. История средней температуры северного полушария за последние 11000 лет // Докл. АН СССР. 1996. Т. 348. № 1. С. 111-114.

58. Ковнер С.С. Термические аномалии Ишимбайских месторождений // Докл. АН СССР. 1949. Т. 64. № 3. С. 329-332.

59. Косарев A.M., Голованова И.В., Селезнева Г.В. Калий, уран и торий в вулканитах ордовикско-нижнекаменноугольного формационного ряда в Магнитогорском мегасинклинории // Геологический сборник № 1/ ИГ УНЦ РАН. Уфа. 2000. С. 88-92.

60. Косарев A.M., Пучков В.Н. Особенности распределения К, Ti и Zr в силурийско-каменноугольных формациях Южного Урала в связи с поведением палеозойской зоны субдукции // Ежегодник -1997 / ИГ УНЦ РАН. Уфа. 1999. С. 186-191.

61. Кутас Р.И., Бевзюк М.И. Теплометрический метод измерения теплового потока и теплопроводности горных пород в скважинах // Геофиз. журн. 1989. Т. 11. № 3. С. 12-19.

62. Кутас Р.И., Бевзюк М.И., Геращенко O.A., Грищенко Т.Г. Непосредственные измерения теплового потока из недр Земли в скважинах // Геофиз. сб. 1977. Вып. 76. С. 79-81.

63. Ладовский И.В., Рывкин Д.Г. Влияние структурного фактора на тепловое поле слоистых сред // Тепловое поле Земли и методы его изучения. М.: Изд-во РУДН, 2000. С. 121-127.

64. Любимова Е.А. Термика Земли и Луны. М.: Наука, 1968. 279 с.

65. Любимова Е.А., Старикова Г.Н. Лабораторные и теоретические исследования тепловых свойств горных пород // Геотермические исследования и использование тепла Земли: Тр. 2-го совещ. по геотермическим исследованиям в СССР. М.: 1966. С. 135-149.

66. Мавлютова И.И., Шрейбер Е.И. Исследования теплофизических свойств горных пород некоторых нефтяных месторождений северо-запада Башкирии // Вопросы разработки нефтяных месторождений Башкирии. Уфа: Труды УФНИИ, 1969. Вып. 27. С. 402-406.

67. Медноколчеданные месторождения Урала: Геологические условия размещения / В.А.Прокин, В.М.Нечеухин, П.Ф.Сопко и др. Свердловск: УНЦ АН СССР, 1985.288 с.

68. Методические и экспериментальные основы геотермии. М.: Наука, 1983. 232 с.

69. Моисеенко У.И., Соколова Л.С., Истомин В.Е. Электрические и тепловые свойства горных пород. Новосибирск: Наука, 1970. 67 с.

70. Немкова В.К., Климанов В.А. Характеристики климата Башкирского Предуралья в голоцене // Некоторые вопросы биостратиграфии, палеомагнетизма и тектоники кайнозоя Предуралья. Уфа: БНЦ УрО АН СССР, 1988. С. 65-71.

71. Нечеухин В.М., Берлянд Н.Г., Пучков В.Н., Соколов В.Б. Глубинное строение, тектоника, металлогения Урала. Свердловск: УНЦ АН СССР, 1986. 106 с.

72. Нигматуллин Р.И., Казанцева Т.Т., Камалетдинов М.А., Казанцев Ю.В. Происхождение тепловых аномалий горы Янгантау на Южном Урале // Ежегодник- 1997. Информационные материалы. Уфа: УНЦ РАН, 1999. С. 110-119.

73. Огаринов И.С. Глубинное строение Урала. М.: Наука, 1974. 68 с.

74. Петрунин Г.И., Попов В.Г. Влияние серпентинизации на тепловые свойства гипербазитов // Изв. АН СССР. Физика Земли. 1981. № 4. С. 18-24.

75. Петрунин Г.И., Попов В.Г. Тепловые свойства кварцсодержащих интрузивных горных пород // Изв. АН СССР. Физика Земли. 1983. № 3. С. 75-81.

76. Петрунин Г.И., Попов В.Г. Тепловые свойства пород из Кольской сверхглубокой скважины // Изв. АН СССР. Физика Земли. 1988. № 1. С. 44-51.

77. Петрунин Г.И., Попов В.Г. Особенности температурного поведения решеточной теплопроводности минерального вещества Земли // Физика Земли. 1994. №7. С. 35-41.

78. Пилипенко Г.Ф. Геотермический режим и ресурсы термальных газов горы Янгантау в Башкирии // Геотермические исследования и использование тепла Земли. М.: 1966. С. 304-310.

79. Пименов В.П., Попов Ю.А. Влияние палеоклимата на вертикальные вариации теплового потока Уральской сверхглубокой скважины // Тепловое поле Земли и методы его изучения. М.: Изд-во РУДН, 1997. С. 49-53.

80. Пименов В.П., Попов Ю.А., Климанов В.А. Вертикальные вариации теплового потока и палеоклимат // Физика Земли. 1996. № 6. С. 84-92.

81. Платунов Е.С. Теплофизические измерения в монотонном режиме. Л.: Энергия, 1973. 143 с.

82. Покровский В.А. Геотермические условия подземных вод на территории Европейской части СССР / Вопросы гидрогеологии и геотермии. М.: 1962. С. 43-68.

83. Поляк Б.Г. О геотермическом градиенте Русской платформы // Вопросы гидрогеологии и геотермии. М.: 1962. С. 23-35.

84. Попов Ю.А. О поправках к экспериментальным оценкам глубинного теплового потока // Тепловое поле Земли и методы его изучения / Под ред. М.Д. Хуторского, Ю.А. Попова. М.: Изд-во РУДН, 1997. С. 23-31.

85. Попов Ю.А., Березин В.В., Семенов В.Г. Об определении теплопроводности анизотропных металлов и горных пород // Изв. АН СССР. Физика Земли. 1985а. №7. С. 105-112.

86. Попов Ю.А., Березин В.В., Семенов В.Г., Коростелев В.М. Комплексные детальные исследования тепловых свойств горных пород на основе подвижного точечного источника // Изв. АН СССР. Физика Земли. 19856. №1. С. 88-96.

87. Попов Ю.А., Березин В.В., Соловьев Г.А. и др. Теплопроводность минералов // Изв. АН СССР. Физика Земли. 1987. № 3. С. 83-93.

88. Попов Ю.А., Коростелев В.М., Мандель и др. Новые методика и аппаратура для массовых определений тепловых свойств горных пород / Геотермия и ее применение в региональных и поисково-разведочных исследованиях// Тез. докл. Свердловск: 1989. 110 с.

89. Попов Ю.А., Певзнер Л.А. Основные результаты геотермических исследований в континентальных научных скважинах // Сб. док. Международной конференции "Глубинное строение литосферы и нетрадиционное использование недр Земли" Киев: 1996. С. 201-203.

90. Попов Ю.А., Семенов В.Г., Коростелев В.М., Березин В.В. Бесконтактное определение теплопроводности горных пород с помощью подвижного источника тепла // Изв. АН СССР. Физика Земли. 1983. № 7. С. 86-93.

91. Пустыльник Е.И. Статистические методы анализа и обработки наблюдений. М.: Наука, 1968. 288 с.

92. Пучков В.Н. Палеогеодинамика Южного и Среднего Урала. Уфа: Даурия, 2000. 146 с.

93. Пучков В.Н. Палеоокеанические структуры Урала // Геотектоника. 1993. №3. С. 18-33.

94. Рубинштейн Л.И. О теплопроводности горных пород района Ишимбая // Башкирская нефть. Уфа: 1950. № 2. С. 50-56.

95. Сакварелидзе Е.А. Теплофизические свойства горных пород в интервале температур 20-500 °С // Тепловые потоки из коры и верхней мантии Земли: Верхняя мантия. М.: 1973. № 12. С. 125-136.

96. Сальников В.Е. Геотермические градиенты и тепловой поток в Магнитогорском мегасинклинории // Геотермия. Геотермические исследования в СССР. М.: 1976а. 4.1, С. 36-44.

97. Сальников В.Е. Тепловые потоки на Южном Урале // Геотермия. Геотермические исследования в СССР. М.: 19766. 4.1. С. 45-52.

98. Сальников В.Е. Новые данные о распределении теплового потока на Южном Урале // Докл. АН СССР. 1982. Т. 265. № 4. С. 944-947.

99. Сальников В.Е. Геотермический режим Южного Урала. М.: Наука, 1984. 88 с.

100. Сальников В.Е., Голованова И.В. Тепловые свойства горных пород Башкирии // Промывка и крепление скважин. Уфа: 1984. С. 106-114.

101. Сальников В.Е., Голованова И.В. Новые данные о распределении теплового потока на Урале // Геология и геофизика. 1990. № 12. С. 129-135.

102. Сальников В.Е., Огаринов И.С. Зона аномально низких тепловых потоков на Южном Урале // Докл. АН СССР. 1977. Т. 237. № 6. С. 1456-1459.

103. Сальников В.Е., Попов В.Г. Геотермический режим и гидродинамические условия Южного Урала и Приуралья // Изв. АН СССР. Сер. геол. 1982. №3. С. 128-135.

104. Сальников В.Е., Хуторской М.Д. Использование теплового потока для поисков слепых рудных тел // Изв. АН СССР. Сер. геол. 1982. № 2. С. 91-97.

105. Сергеев O.A. Метрологические основы теплофизических измерений. М.: Изд. стандартов, 1972. 154 с.

106. Сергиенко С.И. Тепловое поле Тимано-Печорского нефтегазоносного бассейна // Изв. АН СССР. Сер. геол. 1983. № 5. С. 113-126.

107. Смирнов Я.Б. Новые принципы анализа данных теплового потока на территории СССР и некоторые аспекты изучения тектонической активности / Современная тектоническая активность территории СССР. М.: 1984. С. 50-65.

108. Смирнова Е.В. Изучение тепловых свойств основных магматических пород Печенгской структуры // Экспериментальное и теоретическое изучение тепловых потоков. М.: 1979а. С. 91-98.

109. Смирнова Е.В. О применении сравнительного метода для определения теплопроводности горных пород // Экспериментальное и теоретическое изучение тепловых потоков. М.: 19796. С. 113-122.

110. Сухорукова К.В., Дучков A.A. Восстановление температуры земной поверхности последних столетий по термограммам скважин Южной Сибири // Геология и геофизика. 1998. Т. 39. № 8. С. 1121-1129.

111. Тектоника Урала (Объяснительная записка к тектонической карте Урала масштаба 1:1 ООО ООО) / Пейве A.B., Иванов С.Н., Нечеухин В.М. и др. М.: Наука, 1977. 220 с.

112. Температура, криолитозона, и радиогенная теплогенерация в земной коре Северной Азии / А.Д.Дучков, В.Т.Балобаев, Б.В.Володько и др. Новосибирск: РАН, СО, ОИГГМ, 1994. 141 с.

113. Тепловой режим недр СССР. М.: Наука, 1970, 220 с.

114. Ткач Г.Ф., Юрчак Р.П. Измерения тепловых параметров горных пород в широком интервале температур // Изв. АН СССР. Физика Земли. 1972. №5. С. 81-83.

115. Фаттахутдинов С.Г., Конюхов А.И., Корчагина Ю.И., Акбашев Р.Ш. Генезис термальных явлений горы Янган-Тау // Вопросы минералогии, геохимии и генезиса полезных ископаемых Южного Урала. Уфа: 1982. С. 110-116.

116. Фаттахутдинов С.Г., Конюхов И.А., Хайретдинов И.А., Акбашев Р.Ш. К генезису современных терм Янган-Тау (Башкирия) // Тез. Докл. V Всесоюзное совещание по термобарогеохимии. Уфа: 1976. С. 149-150.

117. Физические свойства горных пород и полезных ископаемых (петро-физика). Справочник геофизика // Под ред. Дортман Н.Б. М.: Недра, 1984. 455 с.

118. Формирование земной коры Урала / Иванов С.Н., Пучков В.Н., Иванов К.С. и др. М: Наука, 1986. 248 с.

119. Фролов Н.М. Гидрогеотермия. М.: Недра, 1968. 316 с.

120. Хачай Ю.В., Демежко Д.Ю., Рыбкин Д.Г., Щапов В.А. Палеотем-пературные реконструкции для Северного Урала по данным термометрии скважин // Геология и геофизика. 1996. № 12. С. 108-113.

121. Хачай Ю.В., Дружинин B.C. Тепловой режим и глубинная структура Среднего Урала // Геотермия сейсмичных и асейсмичных зон. М.: Наука, 1993. С. 41-47.

122. Хачай Ю.В., Дружинин B.C. Геотермический разрез литосферы Урала вдоль широтных профилей ГСЗ // Физика Земли. 1998. № 1. С. 67-70.

123. Хачатрян P.O. Тектоническое развитие и нефтегазоносность Волжско-Камской антеклизы. М.: Наука, 1979. 172 с.

124. Хуторской М.Д. Тепловой поток в областях структурно-геологических неоднородностей. М.: Наука, 1982. 77 с.

125. Хуторской М.Д. Тепловой поток, модель строения и эволюция литосферы Южного Урала и Центрального Казахстана // Геотектоника. 1985. №3. С. 50-61.

126. Шулепова Т.И., Сальников В.Е. Тепловые свойства горных пород Магнитогорского мегасинклинория // Геология и полезные ископаемые Южного Урала. Уфа: 1975. С. 94-95.

127. Щапов В.А., Юрков А.К., Демежко Д.В., Николаев В.В. Геотермические исследования Уральской сверхглубокой скважины // Тепловое поле Земли и методы его изучения. М.: Изд-во РУДН, 1997. С. 195-198.

128. Яковлев Б.А. Решение задач нефтяной геологии методами геотермии. М.: Недра, 1979. 143 с.

129. Яруллин Р.К., Габдуллин Ф.Ф. Экспериментальное изучение теплопроводности горных пород и цементного камня при различном поровом заполнении // Физико-химическая гидродинамика. Уфа: 1987. С. 131-136.

130. Beck A.E. Climatically perturbed temperature gradients and their effect on egional and continental heat flow means // Tectonophysics. 1977. V. 41. P. 17-39.

131. Beltrami H., Mareschal J.C. Recent warming in Eastern Canada: evidence from geothermal measurements // Geophys. Res. Lett. 1991. V. 18. P. 605-608.

132. Beltrami H., Cheng L., Mareschal J.C. Simultaneous inversion of borehole temperature data for determination of ground surface temperature history // Geophys. J. Int. 1997. V. 129. P. 311-318.

133. Berzin R., Oncken O., Knapp J.H., Perez-Estaun A., Hismatulin T., Yunusov N., Lipilin A. Orogenic evolution of the Ural Mountains: Results from an integrated experiment // Science. 1996. V. 274. P. 220-222.

134. Birch F., Klark H. The thermal conductivity of rocks and its dependence upon temperature and composition // Amer. J. Sci. 1940. V. 238. № 8. P. 529-558.

135. Brown D., Juhlin C., Alvares-Marrón J., Perez-Estaun A., Oslianski A. Crustal-scale structure and evolution of an arc-continent collision zone in the Southern Urals, Russia // Tectonics. 1998. V. 17. P. 158-171.

136. Carslow H.S., Jaeger G.C. Conduction of Heat in Solids. New York: Oxford Univ. Press, 1959. 386 p.

137. Cermak V. Underground temperature and inferred climatic temperature of the past millennium// Palaeogeogr. Palaeoclimatol. Palaeocol. 1971. V. 10. P. 1-19.

138. Cermak V., Bodry L., Safanda J. Underground temperature fields and changing climate: evidence from Cuba // Global Planet. Change. 1992. V. 98. P. 219-223.

139. Chisolm T.J., Chapman D.S. Climate change inferred from analysis of borehole temperature data: an example from western Utah // J. Geophys. Res. 1992. V. 97. P. 14155-14175.

140. Clauser C., Giese P., Huenges E., Kohl T., Lehmann H., Rybach L., Safanda J., Wilhelm H., Windloff K. and Zoth J. The thermal regime of the crystalline continental crust implications from the KTB // J. Geophys. Res. 1997. V. 102. P. 18417-18441.

141. Clauser C., Mareschal J.C. Ground temperature history in central Europe from borehole temperature data // Geophys. J. Int. 1995. V. 121. P. 805-817.

142. Climate change: The GPCC Scientific Assessment. Report of working group I of the Intergovernmental panel on climate change. N-Y.: Cambridge Univ. press, 1990. 364 p.

143. Demezhko D. Yu., Shchapov V.A., Yurkov A.K. Paleoclimate reconstruction in the Urals inferred from temperature measurements in deep hole SG-4

144. Proceedings of the Int. Conf. "The Earth's thermal field and related research methods". Moscow: 1998. P. 62-63.

145. Döring J., Götze H.-J., Kaban M.K. Preliminary study of the gravity field of the southern Urals along the URSEIS '95 seismic profile // Tectonophys-ics. 1997. V. 276. P. 49-62.

146. Geothermal Atlas of Europe / Eds Hurtig E., V.Cermak, R.Haenel, V.I.Zuy. Geoforschung Zentrum. Potsdam (Publication N 1), 1992.

147. Golovanova I.V. Geothermal studies in the South Urals // Heat Flow and the Structure of the Lithosphere. Fourth International Workshop. Abstracts. Trest Castle, Czech Republic, 1996. P. 31-32.

148. Golovanova I.V. Heat flow vertical variations in the South Urals. // The Earth's Thermal field and related research methods. Proceedings of the International Conference. Moscow, 1998. P. 98 99.

149. Golovanova I.V. Lithospheric thermal regime of the South Urals. // Proceedings of the International conference "The Earth's thermal field and related research methods". Moscow, 2002. P. 77-79.

150. Golovanova I.V., Harris R.N., Selezniova G.V., Stulc, P. Evidence of climatic warming in the southern Urals region derived from borehole temperatures and meteorological data // Global and Planet. Change. 2001. 29. P. 167-188.

151. Golovanova I.V., Kukkonen I.T. Heat flow and radiogenic heat production in the Southern Urals // Heat flow and the structure of the lithosphere.

152. Fifth International meeting. Abstracts. Kostelec nad Cernymi Lesy, Czech Republic, June 10-16, 2001. P. 21.

153. Golovanova I.V., Kukkonen I.T., Selezniova G.V., Kosarev A.M. Heat flow and heat production in the South Urals // Geothermics at the turn of the Century. Abstracts. University of Evora, Portugal, 3-7 April, 2000c. P. 40.

154. Golovanova, I.V., Safanda, J., Stulc, P. Climate change in the Urals inferred from borehole temperature data // Borehole temperatures and climate change. Report of International Workshop. Praha: 1994. P. 101-110.

155. Golovanova, I.V., Stulc, P. Climate change inferred from borehole temperature data an example from the Urals // Manifestation of climate on the Earth's surface at the end of Holocene. Prague: 1995. P. 38-46.

156. Golovanova, I.V., Stulc P., Selezniova G.V. Ground Surface temperature history from the South Urals // Heat Flow and the Structure of the Lithosphere. Fourth International Workshop. Abstracts. Trest Castle, Csech Republic, 1996. P. 33.

157. Harris R.N., Chapman D.S. Climate change on the Colorado Plateau of the eastern Utah inferred from borehole temperatures // J. Geophys. Res. 1995. V. 100. B4. P. 6367-6381.

158. Harris R.N., Chapman D.S. Borehole temperatures and a baseline for 20th-century global warming estimates // Science. 1997. V. 275. P. 1618-1621.

159. Harris R.N., Chapman D.S. Geothermics and climate change: Part 1, Analysis of borehole temperatures with emphasis on resolving power // J. Geo-phys. Res. 1998a. P. 7363-7370.

160. Harris R.N., Chapman D.S. Geothermics and climate change: Part 2, Joint analysis of borehole temperatures and meteorological data // J. Geophys. Res. 1998b. P. 7371-7383.

161. Horai K. Thermal conductivity of rock-forming minerals // J. Geophys. Res. 1971. V. 5. № 5. P. 529-558.

162. Huenges E., Zoth G. KTB Oberpfalz VB: temperature, thermal conductivity and heat flow density // Scientific Drilling. 1991. № 2. P. 81-89.

163. Jochum K.P., Hofmann A.W., Ito E., Seufert H.M. White W.M. K, U, and Th in mid ocean ridge basalt glasses and heat production, K/U and K/Rb in the mantle / Nature. 1983. V. 306. P. 431-436.

164. Lachenbruch A.H., Marshall B.V. Changing climate: geothermal evidence from permafrost in the Alaskian Arctic // Science. 1986. V. 234. P. 689-696.

165. Lewis T.J., Wang K. Influence of terrain on bedrock temperatures // Palaeogeogr. Palaeoclimatol. Palaeocol. 1992. 98. P. 87-100.

166. Pollack H.N., Shen Y., Huang S. Inference of ground surface temperature history from subsurface temperature data: Interpreting ensembles of borehole logs // Pure Appl. Geoppys. 1996. 147(3). P. 537-550.

167. Rajver D., Safanda J., Shen P.Y. The climate record inverted from borehole temperatures in Slovenia // Tectonophysics. 1998. V. 291. № 1-4. P. 263-276.

168. Rybach L. Determination of heat production rate // Handbook of Terrestrial Heat-Flow Density Determination. Dordrecht: Kluver, 1988. P. 125-142.

169. Rybach L., Buntebarth G., Relationship between the petrophysical properties: density, seismic velocity, heat generation, and mineral constitution // Earth Planet. Sci. Lett. 1982. V. 57. P. 367-376.

170. Safanda J., Kashubin S., Cermak V. Temperature modeling along the Taratashskiy profile crossing the Ural Mountains // Studia geophys. geod. 1992. V. 36. P. 349-357.

171. Safanda J., Kubik J. Evidence of ground surface temperature changes from two boreholes in the Bohemian Massif // Paleogeogr. Paleoclimatol., Pa-leoecol., 1992. 98. P. 199-208.

172. Safanda J., Rajver D. Characteristics of the last glacial/interglacial warming in Central Europe inferred from deep borehole temperature logs // Romanian Journal of Geophysics. 1999. Special Issue.

173. Safanda J., Rajver D. Signature of the last ice age in the present subsurface temperatures in the Czech Republic and Slovenia // Global and Planet. Change. 2001. 29. P. 241-257.

174. Sass J.N., Lachenbruch A.N., Jessop A.M. Uniform heat flow in a deep hole in the Canadian shield and its palaeoclimatic implications // J. Geophys. Res. 1971. V. 76. P. 8586-8596.

175. Scarrow J.H., Ayala C., Kimbell G.S. Insights into orogenesis: getting to the root of continent-ocean-continent collision, Southern Urals, Russia // Journal of Gelogical Society, London, 2002. V. 159. P. 659-671.

176. Schatz J.F., Simmons G. Thermal conductivity of Earth materials at high temperatures // J. Geophis. Res. 1972. V. 77. P. 6966-6983.

177. Shen P.Y., Beck A.E. Least squares inversion of borehole temperature measurements in functional space // J. Geophys. Res. 1991. V. 96. № B12. P. 19965-19979.

178. Shen P.Y., Beck A.E. Paleoclimatic change and heat flow density inferred from temperature data in the Superior Province of the Canadian Shield //Palaeogeogr. Palaeoclimatol. Palaeocol. 1992. V. 98. P. 143-165.

179. Shen P.Y., Pollak H.N., Huang S., Wang K. Effects of subsurface heterogeneity on the inference of climate change from borehole temperature data: Model studies and field examples from Canada // J. Geophys. Res. 1995. V. 100. № B4. P. 6383-6396.

180. Stulc P., Golovanova I. V., Selezniova G. V. Climate change in the Urals, Russia, inferred from borehole temperature data // Studia geoph. et geod. 1997. V. 41. № 3. P. 225-246.

181. Stulc P., Golovanova I.V., Selezniova G.V. Climate change record in the Earth example of borehole data analysis in the Urals region, Rissia // Phys.Chem Earth. 1998. V. 23. №9-10. P. 1109-1114.

182. Tryggvason A., Broun D., Perez-Estaun A. Crustal architecture of the southern Uralides from true amplitude processing of the Urals Seismic Experiment and Integrated Studies (URSEIS) vibroseis profile // Tectonics. 2001. V. 20. P. 1040-1042.

183. Wang K., Lewis T.J., Belton D.S., Sheen Y. Difference in recent ground surface warming in eastern and western Canada: Evidence from borehole temperatures // Geophysics. Res. Let. 1994. V. 21. P. 2689 2692.

184. Zoth G., Haenel R. Thermal conductivity // Handbook of Terrestrial Heat-Flow Density Determination. Dordrecht: Kluver, 1988. P. 35-41.