Моделювання теплових процесів у зоні сучасної активізації Дніпровсько-Донецької западини

На основі варіаційної скінченноелементної методики для нестаціонарної задачі теплопровідності з урахуванням радіогенного тепловиділення порід проведено моделювання локальних теплових процесів у зоні сучасної активізації (СА) Дніпровсько-Донецької западини (ДДЗ). Показано, що характер розподілу тепло...

Повний опис

Збережено в:
Бібліографічні деталі
Опубліковано в: :Геоінформатика
Дата:2014
Автор: Лубков, М.В.
Формат: Стаття
Мова:Українська
Опубліковано: Центр менеджменту та маркетингу в галузі наук про Землю ІГН НАН України 2014
Теми:
Онлайн доступ:https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/97996
Теги: Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:Моделювання теплових процесів у зоні сучасної активізації Дніпровсько-Донецької западини / М.В. Лубков // Геоінформатика. — 2014. — № 1. — С. 46-53. — Бібліогр.: 18 назв. — укр.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
_version_ 1860259651097985024
author Лубков, М.В.
author_facet Лубков, М.В.
citation_txt Моделювання теплових процесів у зоні сучасної активізації Дніпровсько-Донецької западини / М.В. Лубков // Геоінформатика. — 2014. — № 1. — С. 46-53. — Бібліогр.: 18 назв. — укр.
collection DSpace DC
container_title Геоінформатика
description На основі варіаційної скінченноелементної методики для нестаціонарної задачі теплопровідності з урахуванням радіогенного тепловиділення порід проведено моделювання локальних теплових процесів у зоні сучасної активізації (СА) Дніпровсько-Донецької западини (ДДЗ). Показано, що характер розподілу теплового поля в околі локальних температурних аномалій залежить від потужності цих аномалій, їх стабільності і місця розміщення відносно горизонтів земної кори. Встановлено, що за умови стійкості температурних аномалій у часі їх розміри помітно не впливають на результуючий розподіл температурного поля. Виявлено, що процеси прогрівання земної кори в околах локальних температурних аномалій відбуваються дуже повільно (порядку декількох мільйонів років). Тому в умовах СА ДДЗ верхні шари земної кори можуть бути прогрітими тільки в місцях, де джерела локальних температурних аномалій розміщуються відносно близько до земної поверхні. На основе вариационной конечно-элементной методики для нестационарной задачи теплопроводности с учетом радиогенного тепловыделения пород проведено моделирование локальных тепловых процессов в зоне современной активизации (СА) Днепровско-Донецкой впадины (ДДВ). Показано, что характер распределения теплового поля в окрестности локальных температурных аномалий зависит от мощности этих аномалий, их стабильности и местоположения относительно горизонтов земной коры. Установлено, что при условии стойкости температурных аномалий во времени их размеры не оказывают заметного влияния на результирующее распределение температурного поля. Определено, что процессы прогревания земной коры в окрестностях локальных температурных аномалий происходят очень медленно (порядка нескольких миллионов лет). Поэтому в условиях СА ДДВ прогревание верхних пластов земной коры может быть достигнуто только в местах, где источники локальных температурных аномалий расположены относительно близко к земной поверхности. Based on the variation finite element method for non-stationary heat conductivity problem in view of rocks radiogenic heat emission, modeling was done of the local heat processes in the modern activity (MA) zone of the Dnepr-Donetsk Depression (DDD). It was shown that the nature of the heat field distribution in the vicinity of the local temperature anomalies depended on their power, stability and location relative to the earth crust horizontals. It was established that under the condition of temporal stability of the local temperature anomalies, their sizes did not appreciably influence the resulting temperature field distribution. The obtained results show heating processes into the earth crust to pass very slowly (about a few million years). Thus, under the condition of MA DDD, the heating of the earth crust upper layers can take place only where the local temperature anomaly resources are situated comparatively close to the earth surface.
first_indexed 2025-12-07T18:53:39Z
format Article
fulltext 46 ISSN 1684-2189 GEOINFORMATIKA, 2014, ¹ 1 (49) © Ì.Â. Ëóáêîâ ÓÄÊ 550.36 ÌÎÄÅËÞÂÀÍÍß ÒÅÏËÎÂÈÕ ÏÐÎÖÅÑ²Â Ó ÇÎͲ ÑÓ×ÀÑÍί ÀÊÒȲÇÀÖ²¯ ÄͲÏÐÎÂÑÜÊÎ-ÄÎÍÅÖÜÊί ÇÀÏÀÄÈÍÈ Ì.Â. Ëóáêîâ Ïîëòàâñüêà ãðàâ³ìåòðè÷íà îáñåðâàòîð³ÿ ²íñòèòóòó ãåîô³çèêè ³ì. Ñ.². Ñóááîò³íà ÍÀÍ Óêðà¿íè, âóë. Ìÿñîºäîâà, 27/29, Ïîëòàâà 36029, Óêðà¿íà, e-mail: mikhail.lubkov@mail.ru Íà îñíîâ³ âàð³àö³éíî¿ ñê³í÷åííîåëåìåíòíî¿ ìåòîäèêè äëÿ íåñòàö³îíàðíî¿ çàäà÷³ òåïëîïðîâ³äíîñò³ ç óðàõóâàííÿì ðàä³îãåííîãî òåïëîâèä³ëåííÿ ïîð³ä ïðîâåäåíî ìîäåëþâàííÿ ëîêàëüíèõ òåïëîâèõ ïðîöåñ³â ó çîí³ ñó÷àñíî¿ àêòè- â³çàö³¿ (ÑÀ) Äí³ïðîâñüêî-Äîíåöüêî¿ çàïàäèíè (ÄÄÇ). Ïîêàçàíî, ùî õàðàêòåð ðîçïîä³ëó òåïëîâîãî ïîëÿ â îêîë³ ëîêàëüíèõ òåìïåðàòóðíèõ àíîìàë³é çàëåæèòü â³ä ïîòóæíîñò³ öèõ àíîìàë³é, ¿õ ñòàá³ëüíîñò³ ³ ì³ñöÿ ðîçì³ùåííÿ â³äíîñíî ãîðèçîíò³â çåìíî¿ êîðè. Âñòàíîâëåíî, ùî çà óìîâè ñò³éêîñò³ òåìïåðàòóðíèõ àíîìàë³é ó ÷àñ³ ¿õ ðîçì³ðè ïîì³òíî íå âïëèâàþòü íà ðåçóëüòóþ÷èé ðîçïîä³ë òåìïåðàòóðíîãî ïîëÿ. Âèÿâëåíî, ùî ïðîöåñè ïðîãð³âàííÿ çåìíî¿ êîðè â îêîëàõ ëîêàëüíèõ òåìïåðàòóðíèõ àíîìàë³é â³äáóâàþòüñÿ äóæå ïîâ³ëüíî (ïîðÿäêó äåê³ëüêîõ ì³ëüéîí³â ðîê³â). Òîìó â óìîâàõ ÑÀ ÄÄÇ âåðõí³ øàðè çåìíî¿ êîðè ìîæóòü áóòè ïðîãð³òèìè ò³ëüêè â ì³ñöÿõ, äå äæåðåëà ëîêàëüíèõ òåìïåðàòóðíèõ àíîìàë³é ðîçì³ùóþòüñÿ â³äíîñíî áëèçüêî äî çåìíî¿ ïîâåðõí³. Êëþ÷îâ³ ñëîâà: êîìï’þòåðíå ìîäåëþâàííÿ, òåïëîâ³ ïðîöåñè, çîíà ñó÷àñíî¿ àêòèâ³çàö³¿ ÄÄÇ. Âñòóï. Äí³ïðîâñüêî-Äîíåöüêà çàïàäèíà (ÄÄÇ) º ñêëàäîâîþ ÷àñòèíîþ Äí³ïðîâñüêî-Äîíåöüêîãî ðèôòó ³ ðîçì³ùóºòüñÿ íà ï³âí³÷íîìó ñõîä³ óêðà¿í- ñüêî¿ ÷àñòèíè Ñõ³äíîºâðîïåéñüêî¿ äîðèôåéñüêî¿ ïëèòè. Ñèñòåìà ãëèáèííèõ ðîçëîì³â ÄÄÇ ïðîñòÿ- ãóºòüñÿ ç ï³âäåííîãî ñõîäó íà ï³âí³÷íèé çàõ³ä ³ óòâîðþº ïîëîñó îïóùåíèõ ïî âêàçàíèõ ïîðóøåí- íÿõ áëîê³â ³ ì³êðîáëîê³â êðèñòàë³÷íîãî ôóíäàìåí- òó [16]. Ó ÄÄÇ âèä³ëÿþòü òàê³ òèïè äèñëîêàö³é [4]: 1) äîðèôòîâ³ ðîçëîìè àðõåéñüêî-ïðîòåðîçîéñüêî- ãî â³êó; 2) ðèôòîâ³ ï³çíüîäåâîíñüê³ ðîçëîìè, ÿê³ ïðîñòÿãóþòüñÿ âçäîâæ îñ³ çàïàäèíè ïîïåðåê â³äíîñíî äîðèôòîâèõ ðîçëîì³â; 3) ñêèäîâ³ ï³ñëÿ- ðèôòîâ³ ðåã³îíàëüí³ òà ëîêàëüí³ ðîçðèâè â îñàäî- âîìó ÷îõë³ ÄÄÇ. Çà ñó÷àñíèìè ãåîëîã³÷íèìè òà ãåîô³çè÷íèìè äàíèìè öåíòðàëüíà ³ ï³âäåííî- ñõ³äíà ÷àñòèíè ÄÄÇ çà îñòàíí³ ~3–5 ìëí ðîê³â çàçíàëè ñó÷àñíî¿ àêòèâ³çàö³¿ (ÑÀ) [3, 5, 6, 8, 14]. Çà ãåîëîã³÷íèìè äàíèìè, âïðîäîâæ îñòàíí³õ 3 ìëí ðîê³â ó öåíòðàëüí³é ³ îñîáëèâî ï³âäåííî- ñõ³äí³é ÷àñòèíàõ çàïàäèíè àìïë³òóäà ï³äíÿòü çåì- íî¿ ïîâåðõí³ çá³ëüøèëàñü íà 100 ì, ïðè öüîìó çîíè öèõ ï³äíÿòü çàô³êñîâàíî íà ï³âí³÷ çà ìåæà- ìè çàïàäèíè ó ï³âäåííî-ñõ³äí³é ÷àñòèíè ñõèëó Âîðîíåçüêîãî êðèñòàë³÷íîãî ìàñèâó. Ñïîñòåð³- ãàºòüñÿ àêòèâ³çàö³ÿ ïîçäîâæí³õ ³ ïîïåðå÷íèõ ðîç- ëîì³â. Ó ïðèïîâåðõíåâèõ øàðàõ çåìíî¿ êîðè çà- ô³êñîâàíî öèðêóëÿö³þ ïî ïðîíèêíèõ çîíàõ àêòèâ³çîâàíèõ ðîçëîì³â ãëèáèííèõ âèñîêîíàï³ð- íèõ ãàðÿ÷èõ ôëþ¿ä³â, ñêëàä ðîç÷èíåíèõ ñîëåé ³ ãàç³â ÿêèõ â³äð³çíÿºòüñÿ â³ä ¿õíüîãî ñêëàäó â îñà- äîâîìó ÷îõë³. Çà ãåîô³çè÷íèìè äàíèìè, ìàíò³éíèé ïîâåðõ ÑÀ ÄÄÇ ÿâëÿº ñîáîþ ïåðåãð³òèé ³ ÷àñòêîâî ðîç- ïëàâëåíèé îá’ºì ðå÷îâèíè â ³íòåðâàë³ ãëèáèí ïðèáëèçíî 50–100 êì. Êîðîâèé ïîâåðõ º çîíîþ ÷àñòêîâîãî ïëàâëåííÿ íà ãëèáèíàõ ïîðÿäêà 20 êì, íàä ö³ºþ çîíîþ ðîçì³ùóºòüñÿ çîíà ôëþ¿äèçàö³¿ ïîòóæí³ñòþ äî 10 êì. Âèùå ö³º¿ çîíè ôëþ¿äè ïîøèðåí³ ò³ëüêè â çîíàõ àêòèâèçîâàíèõ ïðîíèê- íèõ ðîçëîì³â. Çáóðåííÿ òåïëîâîãî ïîòîêó â çîí³ ÑÀ ÄÄÇ ïîâ’ÿçàíå ³ç çîíàìè ëîêàëüíèõ ðîçëîì³â, ïî ÿêèõ ïåðåì³ùóþòüñÿ ãëèáèíí³ ôëþ¿äè. Ïðî- ñòîðîâèé ïåðåãð³â â³ä ãëèáèííèõ äæåðåë íà ñó- ÷àñíîìó åòàï³ ùå íå äîñÿã øèðîêèõ ïðèïîâåðõíå- âèõ øàð³â çåìíî¿ êîðè. Çàô³êñîâàí³ â³ä’ºìí³ øâèäê³ñí³ àíîìà볿 ó êîð³ òà âåðõí³õ ãîðèçîíòàõ ìàíò³¿ ó çîíàõ ÑÀ ÄÄÇ. Çàðåºñòðîâàíà â³ä’ºìíà ìàíò³éíà ãðàâ³òàö³éíà àíîìàë³ÿ (ïîíàä 20 ìÃàë) ïðèáëèçíî â³äïîâ³äຠçîâí³øí³é ìåæ³ òåïëîâîãî ðîçóù³ëüíåííÿ ìàíò³¿ ó çîíàõ ÑÀ ÄÄÇ. Ðîçóì³ííÿ íå ò³ëüêè íà ÿê³ñíîìó é ê³ëüê³ñíî- ìó ð³âí³ òåïëîâèõ ïðîöåñ³â, ÿê³ â³äáóâàþòüñÿ â ìåæàõ çåìíî¿ êîðè ó çîí³ ÑÀ ÄÄÇ, º íåîáõ³äíîþ ëàíêîþ äëÿ ðîçâ’ÿçàííÿ âàæëèâèõ ãåîëîã³÷íèõ ³ ãåîô³çè÷íèõ ïðîáëåì ðåã³îíó, íàïðèêëàä ïðîáëåì ðîçâ³äêè òà äîáóòêó âóãëåâîäíåâî¿ ñèðîâèíè. Öèì ïèòàííÿì ïðèñâÿ÷åí³ ïóáë³êàö³¿ [2, 5–9, 13, 18]. Íàñàìïåðåä ñë³ä â³äçíà÷èòè ðîáîòè Â.Â. Ãîð䳺í- êà òà éîãî êîëåã, â ÿêèõ ðîçãëÿíóòî ð³çí³ ãåî- ô³çè÷í³ ïîãëÿäè ùîäî ÑÀ òåêòîíîñôåðè ó ðåã³îí³ ³ ïîâ’ÿçàíèõ ç öèì òåïëîâèõ ïðîöåñ³â. Ðàçîì ç òèì ÄÄÇ º äîñòàòíüî äîñë³äæåíîþ ó ãåîëîã³÷íî- ìó àñïåêò³ ñòðóêòóðîþ. Ó ¿¿ ìåæàõ ïðîáóðåíà âå- ëèêà ê³ëüê³ñòü ãëèáîêèõ ñâåðäëîâèí, ùî äຠçìî- ãó îòðèìàòè äîñòîâ³ðí³ äàí³ ùîäî ñåðåäí³õ ôîíîâèõ òà àíîìàëüíèõ òåìïåðàòóð (ðèñ. 1). Öåé ôàêò ðàçîì ç ë³òîëîã³÷íîþ âèâ÷åí³ñòþ [1, 4] ñóò- òºâî ïîëåãøóº çàäà÷ó ÷èñåëüíîãî ìîäåëþâàííÿ òåïëîâèõ ïðîöåñ³â ó çåìí³é êîð³ â çîí³ ÑÀ ÄÄÇ. Ó ïîïåðåäí³é ñòàòò³ àâòîðà [13] íà îñíîâ³ âàð³àö³éíî¿ ñê³í÷åííîåëåìåíòíî¿ ìåòîäèêè äëÿ íå- 47ISSN 1684-2189 ÃÅβÍÔÎÐÌÀÒÈÊÀ, 2014, ¹ 1 (49) © Ì.Â. Ëóáêîâ ñòàö³îíàðíî¿ çàäà÷³ òåïëîïðîâ³äíîñò³ ç óðàõóâàí- íÿì ðàä³îãåííîãî òåïëîâèä³ëåííÿ ïîð³ä çåìíî¿ êîðè, âèõîäÿ÷è ç ã³ïîòåçè ïðî ðèôòîâå ïîõî- äæåííÿ ÄÄÇ, áóëè îòðèìàí³ ðîçïîä³ëè ñåðåäí³õ ôîíîâèõ òåìïåðàòóð ¿¿ çåìíî¿ êîðè, ÿê³ äîáðå óç- ãîäæóþòüñÿ ç äàíèìè ñïîñòåðåæåíü ó ìåæàõ çà- ïàäèíè. Íà îñíîâ³ ö³º¿ ìåòîäèêè çðîáëåíî ñïðîáó ÷èñåëüíîãî ìîäåëþâàííÿ ëîêàëüíèõ òåïëîâèõ ïðîöåñ³â çåìíî¿ êîðè ó çîí³ ÑÀ ÄÄÇ. Ïîñòàíîâêà ³ ìåòîä ðîçâ’ÿçàííÿ çàäà÷³. Âèõî- äÿ÷è ç òîãî ùî ì³ñöÿ ïîÿâè ³ ðîçì³ùåííÿ äæåðåë òåìïåðàòóðíèõ àíîìàë³é ó çåìí³é êîð³ â çîí³ ÑÀ ÄÄÇ ò³ñíî ïîâ’ÿçàí³ ç ãåîìåòð³ºþ ðîçëîì³â, ïî ÿêèõ öèðêóëþþòü ãàðÿ÷³ ôëþ¿äè ³ ÿê³ ìàþòü äîñòàòíþ ïðîòÿæí³ñòü, òåïëîâ³ ïîëÿ, ùî âèíèêàþòü â îêî- ëàõ öèõ äæåðåë, ìîæíà ðîçãëÿäàòè ÿê ïëîñê³. Âðà- õîâóþ÷è ðàä³îãåííå òåïëîâèä³ëåííÿ ïîð³ä çåìíî¿ êîðè ³ íåõòóþ÷è àí³çîòðîﳺþ òåïëîô³çè÷íèõ âëà- ñòèâîñòåé íàâêîëèøí³õ ïîð³ä, ÿêà ìîæå áóòè çó- ìîâëåíà ¿õ íåîäíîð³äíèì ñêëàäîì ³ òð³ùèíóâàò³- ñòþ, ñêîðèñòàºìîñü äâîâèì³ðíîþ ³çîòðîïíîþ íåñòàö³îíàðíîþ òåïëîâîþ ìîäåëëþ. Ó öüîìó âè- ïàäêó çàãàëüíà ïîñòàíîâêà çàäà÷³ òåïëîïðîâ³äíîñò³, çà íàÿâíîñò³ îá’ºìíèõ äæåðåë òåïëà, ó äåêàðòîâ³é ñèñòåì³ êîîðäèíàò (x, y), ÿêà çâ’ÿçàíà ç ïðîòÿæíèì ðîçëîìîì, ìຠòàêèé âèãëÿä [13]: ð³âíÿííÿ òåïëîïðîâ³äíîñò³ 2 2 2 2 ; ρ T T T qa t cx y  ∂ ∂ ∂ = + + ∂ ∂ ∂  (1) ïî÷àòêîâà óìîâà 0( 0) ;T t T= = (2) ãðàíè÷íà óìîâà êîíâåêòèâíîãî òåïëîîáì³íó ç íàâêîëèøí³ì ñåðåäîâèùåì сλgrad α( ).T T T= − (3) Òóò T(x, y, t) – òåìïåðàòóðà ÿê ôóíêö³ÿ êîîðäèíàò ³ ÷àñó; a – êîåô³ö³ºíò òåìïåðàòóðîïðîâ³äíîñò³; q – îá’ºìíå òåïëîâèä³ëåííÿ ðàä³îãåííèõ ïîð³ä; c – ïèòîìà òåïëîºìí³ñòü; T0 – ïî÷àòêîâà òåìïå- ðàòóðà; λ – êîåô³ö³ºíò òåïëîïðîâ³äíîñò³; α – êî- åô³ö³ºíò òåïëîâ³ääà÷³ ñåðåäîâèùà; Tñ – òåìïåðà- òóðà ñåðåäîâèùà. ϳäêðåñëèìî, ùî ãðàíè÷íà óìîâà êîíâåêòèâ- íîãî òåïëîîáì³íó ç íàâêîëèøí³ì ñåðåäîâèùåì (3) – öå íàéçàãàëüí³øèé âèïàäîê òåïëîâèõ ãðà- íè÷íèõ óìîâ. Òàê, ÿêùî çíà÷åííÿ êîåô³ö³ºíòà òåïëîâ³ääà÷³ ñåðåäîâèùà ïîáëèçó ìåæ³ îáëàñò³ çà àáñîëþòíîþ âåëè÷èíîþ çíà÷íî ïåðåâèùóº çíà- ÷åííÿ çàäàíèõ â îáëàñò³ êîåô³ö³ºíò³â òåïëîïðîâ³ä- íîñò³, òî óìîâà (3) íà ö³é ìåæ³ áóäå åêâ³âàëåíòíà óìîâ³ çàâäàííÿ íà í³é ñòàëî¿ òåìïåðàòóðè. ßêùî òåìïåðàòóðà íà ìåæ³ îáëàñò³ çà àáñîëþòíîþ âåëè- ÷èíîþ çíà÷íî ìåíøà çà òåìïåðàòóðó íàâêîëèø- íüîãî ñåðåäîâèùà, òî óìîâà (3) íà ö³é ìåæ³ áóäå åêâ³âàëåíòíà óìîâ³ çàâäàííÿ íà í³é ñòàëîãî òåï- ëîâîãî ïîòîêó. Äëÿ ðîçâ’ÿçàííÿ íåñòàö³îíàðíî¿ çàäà÷³ òåïëî- ïðîâ³äíîñò³ (1)–(3) çàñòîñîâàíî âàð³àö³éíèé ñê³í÷åííîåëåìåíòíèé ìåòîä, ÿêèé ïðèâîäèòü äî ðîçâ’ÿçàííÿ âàð³àö³éíîãî ð³âíÿííÿ òåïëîïðîâ³ä- íîñò³: δ ( ) = 0.I T (4) Òóò I(T) – ôóíêö³îíàë çàäà÷³ òåïëîïðîâ³äíîñò³ (1)–(3), ÿêèé ìຠâèãëÿä [13] ( ) 0 22 c ( ) 1 T λλ 2 2 2 1 α 2 , 2 T S T L I T T T dT qT dxdy x y a t T T Tdl =    ∂ ∂ ∂  = + + − −    ∂ ∂ ∂       − − ∫∫ ∫ ∫ (5) äå S – ïëîùà ïåðåð³çó äîñë³äæóâàíî¿ îáëàñò³; L – êîíòóð, ÿêèé îõîïëþº ïëîùó S; dl – åëåìåíò êîí- òóðó. Äëÿ ðîçâ’ÿçàííÿ âàð³àö³éíîãî ð³âíÿííÿ (4) çà- ñòîñîâóþòü âîñüìèâóçëîâèé ³çîïàðàìåòðè÷íèé ÷îòèðèêóòíèé ñê³í÷åííèé åëåìåíò [15]. ßê ãëî- áàëüíó ñèñòåìó êîîðäèíàò, äå îá’ºäíàíî óñ³ ñê³í÷åíí³ åëåìåíòè, íà ÿê³ ðîçáèòî ïëîùó S, âè- êîðèñòîâóþòü äåêàðòîâó ñèñòåìó (x, y). ßê ëîêàëü- íó ñèñòåìó êîîðäèíàò, äå â ìåæàõ ñê³í÷åííîãî åëåìåíòà âèçíà÷àþòü ôóíêö³¿ àïðîêñèìàö³¿ ϕi äëÿ êîæíîãî âóçëà åëåìåíòà ³ çä³éñíþþòü ÷èñåëüíå ³íòåãðóâàííÿ, çàñòîñîâóþòü íîðìàë³çîâàíó ñèñòå- ìó êîîðäèíàò (ξ, η) [12, 15]. Ó ö³é ñèñòåì³ êîîð- äèíàòè, òåìïåðàòóðó, ïî÷àòêîâó òåìïåðàòóðó, òåì- ïåðàòóðó íàâêîëèøíüîãî ñåðåäîâèùà, êîåô³ö³ºíò Ðèñ. 1. Ñåðåäí³ ôîíîâ³ (1) òà ìàêñèìàëüí³ (2) òåìïåðàòóðè, âèì³ðÿí³ ó ñâåðäëîâèíàõ [5]: 1 – ôîíîâ³ çíà÷åííÿ; 2 – ìàêñèìàëüí³ çíà÷åííÿ 48 ISSN 1684-2189 GEOINFORMATIKA, 2014, ¹ 1 (49) © Ì.Â. Ëóáêîâ òåïëîâ³ääà÷³ íàâêîëèøíüîãî ñåðåäîâèùà, à òàêîæ ïîõ³äí³ â³ä òåìïåðàòóðè ïî êîîðäèíàòàõ àïðîêñè- ìóºìî òàê: 8 1 ;i i i x x = = ϕ∑ 8 1 ;i i i y y = = ϕ∑ 8 i 1 ;i i T T = = ϕ∑ 8 0 0 1 ;i i i T T = = ϕ∑ 8 c c 1 ;i i i T T = = ϕ∑ 8 1 α α ;i i i= = ϕ∑ 8 1 T ;i i i T x = ∂ = Ψ ∂ ∑ 8 1 T ;i i i T y = ∂ = Φ ∂ ∑ (6) 1 ; J η ξ ξ η i i i y y∂ϕ ∂ϕ ∂ ∂ Ψ = − ∂ ∂ ∂ ∂  1 , J ξ η η ξ i i i x x∂ϕ ∂ϕ ∂ ∂ Φ = − ∂ ∂ ∂ ∂  äå J ξ η η ξ y x y x∂ ∂ ∂ ∂ = − ∂ ∂ ∂ ∂ – ÿêîá³àí ïåðåõîäó ì³æ ñè- ñòåìàìè (x, y) ³ (ξ, η). Âèõîäÿ÷è ç âàð³àö³éíîãî ð³âíÿííÿ (4) ³ ââà- æàþ÷è, ùî âóçëîâ³ çíà÷åííÿ â³ä ïîõ³äíèõ òåì- ïåðàòóðè çà ÷àñîì idT dt º â³äîìèìè âåëè÷èíàìè ³ íå çì³íþþòüñÿ, ñêëàäåìî ñèñòåìó äèôåðåíö³àëü- íèõ ð³âíÿíü äëÿ k-ãî âóçëà p-ãî ñê³í÷åííîãî åëå- ìåíòà ó âèãëÿä³ ( ) 8 i 0 1 0;p p p p p i pi ki ki ki ki k ik I dT H P Q T Q T q T dt= ∂  = + + − − =  ∂   ∑ 1 1 1 1 λ J ξ η; p p ij i jpH d d a− − = ϕ ϕ∫ ∫ 1 1 1 1 J ξ η.p p i iq q d d − − = ϕ∫ ∫ (7) 1 1 1 1 λ ( ) J ξ η;p p ij i j i jP d d − − = Ψ Ψ + Φ Φ∫ ∫ α ;p ij i j L Q dl= ϕ ϕ∫ Äëÿ ðîçâ’ÿçàííÿ ñèñòåìè ë³í³éíèõ äèôåðåíö³- àëüíèõ ð³âíÿíü ïåðøîãî ïîðÿäêó (7) çà ïî÷àòêî- âèõ óìîâ ç (6) âèêîðèñòàºìî ìåòîä ñê³í÷åííèõ ð³çíèöü, â ÿêîìó ïîõ³äí³ çà ÷àñîì àïðîêñèìóºìî íà îñíîâ³ íåÿâíî¿ ð³çíèöåâî¿ ñõåìè: ( ) T( )dT T t t t dt t + ∆ − = ∆ . (8) ϳäñòàâèâøè âèðàç (8) ó ñèñòåìó (7), îòðè- ìóºìî ñèñòåìó ë³í³éíèõ àëãåáðè÷íèõ ð³âíÿíü 8 1 0 1 ( ) 1 ( ) 0 p p p ki ki ki i i p p i p ki i ki k H P Q T t t t H T t Q T q t =  + + + ∆ − ∆  − − − =∆  ∑ (9) ïðè k = 1 – 8. ϳäñóìóâàâøè ð³âíÿííÿ (9) ïî óñ³õ ñê³í÷åí- íèõ åëåìåíòàõ, îòðèìóºìî ãëîáàëüíó ñèñòåìó ë³í³éíèõ àëãåáðè÷íèõ ð³âíÿíü, ÿêà äຠçìîãó âè- çíà÷àòè íåâ³äîì³ çíà÷åííÿ òåìïåðàòóðè â ìîìåíò ÷àñó t + ∆t ÷åðåç ¿õ çíà÷åííÿ ó ïîïåðåäí³é ìîìåíò ÷àñó t. Ãëîáàëüíó ñèñòåìó ð³âíÿíü ðîçâ’ÿçóþòü íà îñíîâ³ ÷èñåëüíîãî ìåòîäó Ãàóñà áåç âèáîðó ãîëîâ- íîãî åëåìåíòà [15].  ðåçóëüòàò³ ðîçâ’ÿçàííÿ òåì- ïåðàòóðó âèçíà÷àþòü â óñ³õ âóçëîâèõ òî÷êàõ ñê³í÷åííîåëåìåíòíî¿ ñ³òêè. Çà çíàéäåíèìè âóçëî- âèìè çíà÷åííÿìè âèçíà÷àþòü òåìïåðàòóðó ó äîâ³ëüí³é òî÷ö³ îáëàñò³ â çàäàíèé ìîìåíò ÷àñó. Ìîäåëþâàííÿ òåïëîâèõ ïðîöåñ³â ó çîí³ ÑÀ ÄÄÇ. Äëÿ ìîäåëþâàííÿ òåïëîâèõ ïðîöåñ³â ó çîí³ ÑÀ ÄÄÇ çà óìîâíèé ñêëàä ïîð³ä çåìíî¿ êîðè â³çüìåìî îñåðåäíåíèé ë³òîëîã³÷íèé ñêëàä, ÿêèé â³äïîâ³äຠïåâí³é ãëèáèí³ â öåíòðàëüí³é îñüîâ³é ÷àñòèí³ àâëàêîãåíó â Ïîëòàâñüêîìó ìåãàáëîö³ [1, 11], êì: ãëèíè, àëåâðèòè – 2; ï³ñêîâèêè – 4; àëåâðîë³òè – 2; äîëîì³òè – 2; ãðàí³òè – 8; áàçàëü- òè – 15. Ñåðåäí³ çíà÷åííÿ òåïëîïðîâ³äíîñò³ òà òåìïåðàòóðîïðîâ³äíîñò³ óêàçàíèõ ïîð³ä âèáðàíî òàê³ [10]: ãëèíè, àëåâðèòè – 1,70 Âò/(ì·ãðàä); 7,05·10–7 ì2/ñ; ï³ñêîâèêè – 2,77; 11,48·10–7; àëåâ- ðîë³òè – 1,99; 10,39·10–7; äîëîì³òè – 4,06; 12,53·10–7; ãðàí³òè – 2,51; 9,16·10–7; áàçàëüòè – 1,27; 5,55·10–7. Ñåðåäí³ çíà÷åííÿ ðàä³îãåííî¿ òåï- ëîãåíåðàö³¿ âçÿòî ³ç ñòàòò³ [18], ìêÂò/ì3: îñàäîâ³ ïîðîäè – 1; ãðàí³òè – 0,92; áàçàëüòè – 0,3. Âðà- õîâóþ÷è, ùî òåïëîô³çè÷í³ õàðàêòåðèñòèêè ãåîëî- ã³÷íèõ ïîð³ä ðîçð³çíÿþòüñÿ íå äóæå ñóòòºâî, â³äõèëåííÿ â³ä âèáðàíîãî ë³òîëîã³÷íîãî ñêëàäó, ÿê³ ìîæëèâ³ â ³íøèõ îáëàñòÿõ ÑÀ ÄÄÇ, íå âïëè- âàòèìå ñóòòºâî íà ÿê³ñí³ çì³íè ðîçïîä³ëó òåïëî- âèõ ïîë³â. Ç îãëÿäó íà òå ùî òåïëîïðîâ³äí³ñòü ðîçãëÿíóòèõ ïîð³ä äóæå ìàëà, à êîåô³ö³ºíòè òåï- ëîâ³ääà÷³ ãàðÿ÷èõ ôëþ¿ä³â, ùî öèðêóëþþòü ïî ðîçëîìàõ, ó çîí³ àêòèâ³çàö³¿ º äîñèòü âèñîêèìè, ïðè çàâäàíí³ òåïëîâèõ àíîìàë³é ìîæíà âèêîðè- ñòîâóâàòè ãðàíè÷í³ óìîâè äëÿ ñòàëî¿ òåìïåðàòóðè. Ðèñ. 2. Ðîçïîä³ë ôîíîâîãî òåìïåðàòóðíîãî ïîëÿ ç óðàõó- âàííÿì ðàä³îãåííîãî òåïëîâèä³ëåííÿ ïîð³ä ó Ïîëòàâñüêî- ìó ìåãàáëîö³ [13] 49ISSN 1684-2189 ÃÅβÍÔÎÐÌÀÒÈÊÀ, 2014, ¹ 1 (49) © Ì.Â. Ëóáêîâ  ðàç³ çàâäàííÿ äæåðåë òåïëîâèõ àíîìàë³é ñë³äêó- âàòèìåìî, ùîá ðåçóëüòóþ÷³ çíà÷åííÿ òåìïåðàòóð- íîãî ïîëÿ êîðåëþâàëè ç äàíèìè òåìïåðàòóðíèõ àíîìàë³é, ÿê³ çàô³êñîâàí³ ó ÄÄÇ (ðèñ. 1). Âèõîäÿ- ÷è ç öèõ ì³ðêóâàíü ââàæàòèìåìî, ùî çà âèíèê- íåííÿ ñò³éêèõ ëîêàëüíèõ òåìïåðàòóðíèõ àíîìàë³é (çîí ïåðåãð³âó â îêîëàõ öèðêóëþþ÷èõ ãàðÿ÷èõ ôëþ¿ä³â) àíîìàë³ÿ òåìïåðàòóðè íà íèæí³õ ìåæàõ êîðè íå ïåðåâèùóº 500 °Ñ. ϳä àíîìàëüíèì çíà- ÷åííÿì òåìïåðàòóðè ðîçóì³òèìåìî ð³çíèöþ ì³æ ôàêòè÷íèì ³ ñåðåäí³ì ôîíîâèì çíà÷åííÿìè òåì- ïåðàòóðè ó ïåâí³é òî÷ö³ çåìíî¿ êîðè. Ðîçïîä³ë ñåðåäí³õ ôîíîâèõ òåìïåðàòóðíèõ ïîë³â ÄÄÇ ðîç- ãëÿíóòî ó ñòàòò³ [13]. Íà ðèñ. 2 ïîêàçàíî ðîçïîä³ë ôîíîâîãî òåìïåðàòóðíîãî ïîëÿ ó Ïîëòàâñüêîìó ìåãàáëîö³ ÄÄÇ. Íàäàë³ ï³ä ÷àñ ìîäåëþâàííÿ ðîç- ãëÿäàòèìåìî ôðàãìåíòè òåïëîâèõ ïîë³â, ÿê³ ïî ãîðèçîíòàë³ ñèìåòðè÷í³ â³äíîñíî öåíòðà ëîêàëü- íî¿ òåìïåðàòóðíî¿ àíîìà볿. Ïðè öüîìó ïðèéìà- òèìåìî, ùî ñåðåäíÿ òåìïåðàòóðà çåìíî¿ ïîâåðõí³ äîð³âíþº 0 °Ñ, à ïî÷àòêîâà – 10 °Ñ. Âðàõîâóþ÷è òðèâàë³ñòü ïðîöåñó ïðîãð³âàííÿ ðîçãëÿíóòèõ ôðàãìåíò³â çåìíî¿ êîðè, ââàæàºìî, ùî çàô³êñîâà- íå çíà÷åííÿ ïî÷àòêîâî¿ òåìïåðàòóðè íå âïëèâຠñóòòºâî íà ðåçóëüòóþ÷³ ðîçïîä³ëè òåìïåðàòóðíîãî ïîëÿ (ðèñ. 3–6). Àíàë³ç îòðèìàíèõ ðåçóëüòàò³â ïîêàçóº, ùî ï³ñëÿ ïðîíèêíåííÿ ãàðÿ÷èõ ôëþ¿ä³â ³ç ñò³éêîþ òåìïåðàòóðíîþ àíîìà볺þ ó 500 °Ñ äî íèæí³õ ìåæ çåìíî¿ êîðè ÷åðåç 1ìëí ðîê³â àíîìàë³ÿ òåìïåðàòó- ðè â 15°Ñ íå ï³äí³ìàºòüñÿ âèùå 5 êì. ×åðåç 3 ìëí ðîê³â àíîìàë³ÿ ó 20 °Ñ ñÿãຠâ³äì³òêè 3,5 êì, ÷å- ðåç 5 ìëí ðîê³â àíîìàë³ÿ ó 30 °Ñ ñÿãຠö³º¿ ñàìî¿ â³äì³òêè. Ó ïðîöåñ³ ïîäàëüøîãî ïðîãð³âàííÿ ðîç- ïîä³ë òåìïåðàòóðè ñóòòºâî íå çì³íþºòüñÿ.  ðàç³ âñòàíîâëåííÿ ð³âíîâàæíîãî òåïëîâîãî ïîëÿ ïåðå- âèùåííÿ òåìïåðàòóðè íåäîñòàòíüî äëÿ ïî÷àòêó ïðîöåñ³â ïðîãðåñèâíî¿ ñòà䳿 ³çîìîðô³çìó ó çåìí³é êîð³ [17].  ðàç³ ïðîíèêíåííÿ ñò³éêî¿ òåìïåðàòóðíî¿ àíî- ìà볿 ó 300 °Ñ äî íèæí³õ ìåæ çàëÿãàííÿ ãðàí³- òî¿ä³â ÷åðåç 105 ðîê³â àíîìàë³ÿ òåìïåðàòóðè â 10 °Ñ íå ï³äí³ìàºòüñÿ âèùå 3 êì, ÷åðåç 1 ìëí ðîê³â àíîìàë³ÿ ó 20 °Ñ ëåäü äîñÿãຠ2 êì, à ÷åðåç 3 ìëí ðîê³â ñÿãຠ1 êì. Ó ïðîöåñ³ ïîäàëüøîãî ïðîãð³âàí- íÿ ðîçïîä³ë òåìïåðàòóðè íå çì³íþºòüñÿ. Ó öüîìó âèïàäêó ïåðåãð³âàííÿ òàêîæ íåäîñòàòíüî äëÿ ïî- ÷àòêó ïðîöåñ³â ³çîìîðô³çìó ó çàçíà÷åí³é ä³ëÿíö³ çåìíî¿ êîðè. Çà ïðîíèêíåííÿ ñò³éêî¿ òåìïåðàòóðíî¿ àíî- ìà볿 ó 200 °Ñ äî íèæí³õ ìåæ çàëÿãàííÿ îñàäîâèõ ïîð³ä ÷åðåç 105 ðîê³â àíîìàë³ÿ òåìïåðàòóðè â 10 °Ñ íå ï³äí³ìàºòüñÿ âèùå 2 êì, ÷åðåç 1 ìëí ðîê³â àíîìàë³ÿ ó 20 °Ñ ñÿãຠ800 ì. Çà ïîäàëüøîãî ðî- ç³ãð³âàííÿ òåìïåðàòóðíèé ðåæèì ñóòòºâî íå çì³íþºòüñÿ. Çà ïðîíèêíåííÿ ñò³éêî¿ òåìïåðàòóð- íî¿ àíîìà볿 ó 100 °Ñ äî íèæí³õ ìåæ çàëÿãàííÿ ï³ñêîâèê³â ÷åðåç 104 ðîê³â àíîìàë³ÿ ó 10 °Ñ ëåäü ñÿãຠ3 êì, ÷åðåç 105 ðîê³â àíîìàë³ÿ ó 20 °Ñ äîñÿ- ãຠ2 êì, à ÷åðåç 1 ìëí ðîê³â – 800 ì. ϳä ÷àñ ïîäàëüøîãî ïðîãð³âàííÿ òåìïåðàòóðà íå çì³íþºòüñÿ. Çã³äíî ç ðåçóëüòàòè ìîäåëþâàííÿ, çà óìîâè ñòàá³ëüíîñò³ ëîêàëüíî¿ òåìïåðàòóðíî¿ àíî- ìà볿 ïðîòÿãîì òðèâàëîãî ïåð³îäó ðîçì³ðè ö³º¿ àíîìà볿 (â³ä äåê³ëüêîõ ñîòåíü ìåòð³â äî äåê³ëüêîõ ê³ëîìåòð³â) ñóòòºâî íå âïëèâàþòü íà òåïëîâèé ðåæèì â ¿¿ îêîë³. Ïðîöåñè ïðîãð³âàííÿ çåìíî¿ êîðè â îêîëàõ ëî- êàëüíèõ òåìïåðàòóðíèõ àíîìàë³é â³äáóâàþòüñÿ äî- ñòàòíüî ïîâ³ëüíî (ïîðÿäêó äåê³ëüêîõ ì³ëüéîí³â Ðèñ. 3. Ðîçïîä³ëè àíîìàëüíèõ òåïëîâèõ ïîë³â ó ðàç³ âèíèêíåííÿ ñò³éêèõ ëîêàëüíèõ òåìïåðàòóðíèõ àíîìàë³é ó 500 °Ñ ³ ðîçì³ðàìè 2 êì íà íèæí³é ìåæ³ çåìíî¿ êîðè â çîí³ ÑÀ ÄÄÇ: à – ï³ñëÿ 1 ìëí ðîê³â; á – 3 ìëí ðîê³â; â – 5 ìëí ðîê³â à á â 50 ISSN 1684-2189 GEOINFORMATIKA, 2014, ¹ 1 (49) © Ì.Â. Ëóáêîâ à á â ã Ðèñ. 4. Ðîçïîä³ëè àíîìàëüíèõ òåïëîâèõ ïîë³â ó ðàç³ âèíèêíåííÿ ñò³éêèõ ëîêàëüíèõ òåìïåðàòóðíèõ àíîìàë³é ó 300 °Ñ íà íèæí³é ìåæ³ ãðàí³òî¿ä³â ó çîí³ ÑÀ ÄÄÇ: à – ï³ñëÿ 1 ìëí ðîê³â çà øèðèíè àíîìà볿 200 ì; á – ï³ñëÿ 1 ìëí ðîê³â çà øèðèíè àíîìà볿 2 êì; â – ï³ñëÿ 105 ðîê³â çà øèðèíè àíîìà볿 2 êì; ã – ï³ñëÿ 3 ìëí ðîê³â çà øèðèíè àíîìà볿 2 êì à á Ðèñ. 5. Ðîçïîä³ëè àíîìàëüíèõ òåïëîâèõ ïîë³â ó ðàç³ âèíèêíåííÿ ñò³éêèõ ëîêàëüíèõ òåìïåðàòóðíèõ àíîìàë³é ó 200 °Ñ ³ ðîçì³ðàìè 200 ì íà íèæí³é ìåæ³ îñàäîâèõ ïîð³ä ó çîí³ ÑÀ ÄÄÇ: à – ï³ñëÿ 105 ðîê³â; á – 1 ìëí ðîê³â 51ISSN 1684-2189 ÃÅβÍÔÎÐÌÀÒÈÊÀ, 2014, ¹ 1 (49) © Ì.Â. Ëóáêîâ ðîê³â). Òîìó â óìîâàõ ÑÀ ÄÄÇ [5, 6] ïðîãð³âàííÿ âåðõí³õ øàð³â çåìíî¿ êîðè ìîæå áóòè äîñÿãíóòî ò³ëüêè ó ì³ñöÿõ, äå ëîêàëüí³ òåìïåðàòóðí³ àíîìà볿 äîñÿãëè ìàéæå çåìíî¿ ïîâåðõí³. Ó òàêèõ çîíàõ, î÷å- âèäíî, ³íòåíñèâíî ïðîãð³âàþòüñÿ íàâêîëèøí³ îñà- äîâ³ ïîðîäè, ùî ìîæå ïðèâîäèòè äî àêòèâ³çàö³¿ ïðîöåñ³â ã³äðîòåïëîìàñîïåðåíåñåííÿ â íàâêîëèø- íüîìó ñåðåäîâèù³ òà çóìîâëåíèõ öèì ïðîöåñ³â ïå- ðåíåñåííÿ òà íàêîïè÷åííÿ âóãëåâîäí³â. Îòæå, ïðî- öåñè íàêîïè÷åííÿ âóãëåâîäíåâî¿ ñèðîâèíè ìîæóòü áóòè ïîâ’ÿçàí³ ³ç íàÿâí³ñòþ çîí ïåðåãð³âó ó âåðõí³õ øàðàõ çåìíî¿ êîðè â çîí³ ÑÀ ÄÄÇ. Âèñíîâêè. Íà îñíîâ³ âàð³àö³éíî¿ ñê³í÷åííî- åëåìåíòíî¿ ìåòîäèêè äëÿ íåñòàö³îíàðíî¿ çàäà÷³ òåï- ëîïðîâ³äíîñò³ ç óðàõóâàííÿì ðàä³îãåííîãî òåïëî- âèä³ëåííÿ ïîð³ä ïðîâåäåíî ìîäåëþâàííÿ àíîìàëüíèõ ëîêàëüíèõ òåïëîâèõ ïîë³â ó çîí³ ÑÀ ÄÄÇ. Ïîêàçàíî, ùî õàðàêòåð ðîçïîä³ëó òåïëîâîãî ïîëÿ â îêîë³ ëîêàëüíèõ òåìïåðàòóðíèõ àíîìàë³é çàëåæèòü â³ä ïîòóæíîñò³ öèõ àíîìàë³é, ¿õ ñòàá³ëü- íîñò³ ³ ì³ñöÿ ðîçì³ùåííÿ â³äíîñíî ãîðèçîíò³â çåì- íî¿ êîðè. Âñòàíîâëåíî, ùî çà óìîâè ñò³éêîñò³ òåì- ïåðàòóðíèõ àíîìàë³é ó ÷àñ³ ¿õ ðîçì³ðè ïîì³òíî íå âïëèâàþòü íà ðåçóëüòóþ÷èé ðîçïîä³ë òåìïåðàòóð- íîãî ïîëÿ. Ïðîöåñè ïðîãð³âàííÿ çåìíî¿ êîðè â îêîëàõ ëîêàëüíèõ òåìïåðàòóðíèõ àíîìàë³é º äóæå ïîâ³ëüíèìè (ïîðÿäêó äåê³ëüêîõ ì³ëüéîí³â ðîê³â). Òîìó â óìîâàõ ÑÀ ÄÄÇ âåðõí³ øàðè çåìíî¿ êîðè ìîæóòü áóòè ïðîãð³òèìè ëèøå â ì³ñöÿõ, äå äæåðå- ëà ëîêàëüíèõ òåìïåðàòóðíèõ àíîìàë³é ðîçì³ùóþòü- ñÿ â³äíîñíî áëèçüêî äî çåìíî¿ ïîâåðõí³.  öèõ ì³ñöÿõ â³äáóâàºòüñÿ ³íòåíñèâíå ðîç³ãð³âàííÿ íàâ- êîëèøí³õ ä³ëÿíîê, ÿêå, î÷åâèäíî, ïðèâîäèòü äî àêòèâ³çàö³¿ ïðîöåñ³â ã³äðîòåïëîìàñîïåðåíåñåííÿ â îñàäîâèõ ïîðîäàõ ³ ìîæå ñòèìóëþâàòè ïðîöåñè ïå- ðåíåñåííÿ ³ íàêîïè÷åííÿ âóãëåâîäí³â. Ðåçóëüòàòè, ÿê³ îòðèìàí³ íà îñíîâ³ ðîçãëÿíóòî¿ âàð³àö³éíî¿ ñê³í÷åííîåëåìåíòíî¿ ìåòîäèêè, äîáðå óçãî- äæóþòüñÿ ç äàíèìè ãåîòåðìîìåòð³â ó çîí³ ÑÀ ÄÄÇ. Öå ï³äòâåðäæóº íàä³éí³ñòü çàçíà÷åíî¿ ìåòîäèêè ó ðîçâ’ÿçàíí³ òåïëîâèõ ãåîô³çè÷íèõ çàäà÷. Âèÿâëå- íî, ùî ïðîöåñè ïåðåãð³âàííÿ ó âåðõí³õ øàðàõ çåì- íî¿ êîðè ó çîí³ ÑÀ ÄÄÇ ìîæóòü áóòè ñïðÿæåí³ ç ïðîöåñàìè ïåðåíåñåííÿ ³ íàêîïè÷åííÿ âóãëåâîäí³â. Òîìó ñòàíîâëÿòü ³íòåðåñ ïîäàëüøå âèâ÷åííÿ òåï- ëîâèõ ïðîöåñ³â ó çîí³ ÑÀ ÄÄÇ ³ ðîçðîáëåííÿ â³äïî- â³äíî¿ ïðàêòè÷íî çíà÷óùî¿ ìåòîäèêè. 1. Àéçåíáåðã Ä.Å. Ãåîëîãèÿ è íåôòåãàçîíîñíîñòü Äíåï- ðîâñêî-Äîíåöêîé âïàäèíû. Ñòðàòèãðàôèÿ / Àéçåí- áåðã Ä.Å., Ïåð÷åíêî Î.È., Áðàæíèêîâà Í.Å. – Êèåâ.: Íàóê. äóìêà, 1988. – 147 ñ. 2. Àðÿñîâà Î.Â. Òåïëîâîå ïîëå íà ñåâåðî-âîñòîêå Óêðàè- íû / Î.Â. Àðÿñîâà, Â.Â. Ãîðäèåíêî, È.Â. Ãîðäèåíêî // Äîï. ÍÀÍ Óêðà¿íè. – 2011. – Âèï. 5. – Ñ. 113 – 117. 3. Âåðõîâöåâ Â. Íîâ³òí³ âåðòèêàëüí³ ðóõè çåìíî¿ êîðè òå- ðèòî𳿠Óêðà¿íè, ¿õ âçàºìîâ³äíîøåííÿ ç ë³í³éíèìè òà ê³ëüöåâèìè ñòðóêòóðàìè //Åíåðãåòèêà Çåìë³, ¿¿ ãåîëî- ãî åêîëîã³÷í³ ïðîÿâè, íàóêîâî-ïðàêòè÷íå âèêîðèñòàí- íÿ: Çá. íàóê. ïðàöü. – Ê.: Âèä. ïîë³ãðàô. öåíòð “Êè¿â. óí-ò”, 2006. – Ñ. 129 – 137. 4. Ãåîëîãèÿ è íåôòåãàçîíîñíîñòü Äíåïðîâñêî-Äîíåöêîé âïàäèíû. Ãëóáèííîå ñòðîåíèå è ãåîòåêòîíè÷åñêîå ðàç- âèòèå / [Ãàâðèø Â.Ê., Çàáåëëî Ã.Ä., Ðÿá÷óí Ë.Ì. è äð.]; ïîä ðåä. Â.Ê. Ãàâðèøà. – Êèåâ: Íàóê. äóìêà, 1989. – 208 ñ. 5. Ãîðäèåíêî Â.Â. Àêòèâèçàöèÿ òåêòîíîñôåðû è ìåñòî- ðîæäåíèÿ óãëåâîäîðîäîâ // Ãåîôèç. æóðí. – 2011. – Ò. 33, ¹ 3. – Ñ. 75 – 101. 6. Ãîðäèåíêî Â.Â. Ñîâðåìåííàÿ àêòèâèçàöèÿ Äíåïðîâñêî- Äîíåöêîé âïàäèíû / Â.Â. Ãîðäèåíêî, È.Â. Ãîðäèåí- êî, È.Ì. Ëîãâèíîâ // Ìàòåðèàëû ìåæäóíàð. êîíô. “Ñîâðåìåííîå ñîñòîÿíèå íàóê î Çåìëå”. – Ì.: Ãåîë- ôàê ÌÃÓ, 2011. – Ñ. 472 – 476. 7. Ãîðäèåíêî Â.Â. Ãëóáèííûå ïðîöåññû â òåêòîíîñôåðå Óêðàèíû / Ãîðäèåíêî Â.Â., Óñåíêî Î.Â. – Êèåâ.: Èí-ò ãåîôèçèêè èì. Ñ. È. Ñóááîòèíà ÍÀÍ Óêðàèíû, 2003. – 147 ñ. 8. Äíåïðîâñêî-Äîíåöêàÿ âïàäèíà (ãåîôèçèêà, ãëóáèííûå ïðîöåññû) / [Ãîðäèåíêî Â.Â., Ãîðäèåíêî È. Â., Çàâãîðîä- íÿÿ Î.Â. è äð. ]. – Êèåâ: Êîðâèí ïðåññ, 2006. – 142 ñ. à á â Ðèñ. 6. Ðîçïîä³ëè àíîìàëüíèõ òåïëîâèõ ïîë³â ó ðàç³ ïðîíèêíåííÿ ñò³éêèõ ëîêàëüíèõ òåìïåðàòóðíèõ àíîìàë³é ó 100 °Ñ ³ ðîçì³ðàìè 200 ì äî íèæíüî¿ ìåæ³ çàëÿãàííÿ ï³ñêîâèê³â ó çîí³ ÑÀ ÄÄÇ: à – ï³ñëÿ 104 ðîê³â; á – 105 ðîê³â; â – 1 ìëí ðîê³â 52 ISSN 1684-2189 GEOINFORMATIKA, 2014, ¹ 1 (49) © Ì.Â. Ëóáêîâ 9. Òåïëîâîå ïîëå òåððèòîðèè Óêðàèíû / [Ãîðäèåíêî Â.Â., Ãîðäèåíêî È.Â., Çàâãîðîäíÿÿ Î.Â. è äð. ]. – Êèåâ: Çíàíèå Óêðàèíû, 2002. – 170 ñ. 10. Äîðòìàí Í.Á. Ôèçè÷åñêèå ñâîéñòâà ãîðíûõ ïîðîä è ïîëåçíûõ èñêîïàåìûõ (ïåòðîôèçèêà): Ñïðàâî÷íèê ãåî- ôèçèêà. – Ì.: Íåäðà, 1976. – 527 ñ. 11. Èñòîìèí À.Í. Ãåîäèíàìè÷åñêèå óñëîâèÿ ôîðìèðîâà- íèÿ Äíåïðîâñêî Äîíåöêîé âïàäèíû / Èñòîìèí À.Í., Åâäîùóê Í.È. // Ãåîôèç. æóðí. – 2002. – Ò. 24, ¹ 6. – Ñ. 143–155. 12. Ëóáêîâ Ì.Â. Îïðåäåëåíèå ñòàòè÷åñêèõ ÷èñåë Ëÿâà è Øèäà ìåòîäîì êîíå÷íûõ ýëåìåíòîâ. // Òàì æå. – 2004. – Ò. 26, ¹ 6. – Ñ. 147 – 150. 13. Ëóáêîâ Ì.Â. Ìîäåëèðîâàíèå ôîíîâûõ òåìïåðàòóðíûõ ïîëåé ÄÄ // Ãåîäèíàìèêà. – 2009. – ¹ 1 (8). – Ñ. 91–96. ÓÄÊ 550.36 ÌÎÄÅËÈÐÎÂÀÍÈÅ ÒÅÏËÎÂÛÕ ÏÐÎÖÅÑÑΠ ÇÎÍÅ ÑÎÂÐÅÌÅÍÍÎÉ ÀÊÒÈÂÈÇÀÖÈÈ ÄÍÅÏÐÎÂÑÊÎ-ÄÎÍÅÖÊÎÉ ÂÏÀÄÈÍÛ Ì.Â. Ëóáêîâ Ïîëòàâñêàÿ ãðàâèìåòðè÷åñêàÿ îáñåðâàòîðèÿ Èíñòèòóòà ãåîôèçèêè èì. Ñ. È. Ñóááîòèíà ÍÀÍ Óêðàèíè, óë.Ìÿñîåäîâà,27/29, Ïîëòàâà 36029, Óêðàèíà, e-mail: mikhail.lubkov@mail.ru Íà îñíîâå âàðèàöèîííîé êîíå÷íî-ýëåìåíòíîé ìåòîäèêè äëÿ íåñòàöèîíàðíîé çàäà÷è òåïëîïðîâîäíîñòè ñ ó÷å- òîì ðàäèîãåííîãî òåïëîâûäåëåíèÿ ïîðîä ïðîâåäåíî ìîäåëèðîâàíèå ëîêàëüíûõ òåïëîâûõ ïðîöåññîâ â çîíå ñîâðåìåííîé àêòèâèçàöèè (ÑÀ) Äíåïðîâñêî-Äîíåöêîé âïàäèíû (ÄÄÂ). Ïîêàçàíî, ÷òî õàðàêòåð ðàñïðåäåëåíèÿ òåïëîâîãî ïîëÿ â îêðåñòíîñòè ëîêàëüíûõ òåìïåðàòóðíûõ àíîìàëèé çàâèñèò îò ìîùíîñòè ýòèõ àíîìàëèé, èõ ñòàáèëüíîñòè è ìåñòîïîëîæåíèÿ îòíîñèòåëüíî ãîðèçîíòîâ çåìíîé êîðû. Óñòàíîâëåíî, ÷òî ïðè óñëîâèè ñòîéêî- ñòè òåìïåðàòóðíûõ àíîìàëèé âî âðåìåíè èõ ðàçìåðû íå îêàçûâàþò çàìåòíîãî âëèÿíèÿ íà ðåçóëüòèðóþùåå ðàñïðåäåëåíèå òåìïåðàòóðíîãî ïîëÿ. Îïðåäåëåíî, ÷òî ïðîöåññû ïðîãðåâàíèÿ çåìíîé êîðû â îêðåñòíîñòÿõ ëî- êàëüíûõ òåìïåðàòóðíûõ àíîìàëèé ïðîèñõîäÿò î÷åíü ìåäëåííî (ïîðÿäêà íåñêîëüêèõ ìèëëèîíîâ ëåò). Ïîýòîìó â óñëîâèÿõ ÑÀ ÄÄ ïðîãðåâàíèå âåðõíèõ ïëàñòîâ çåìíîé êîðû ìîæåò áûòü äîñòèãíóòî òîëüêî â ìåñòàõ, ãäå èñòî÷íèêè ëîêàëüíûõ òåìïåðàòóðíûõ àíîìàëèé ðàñïîëîæåíû îòíîñèòåëüíî áëèçêî ê çåìíîé ïîâåðõíîñòè. Êëþ÷åâûå ñëîâà: êîìïüþòåðíîå ìîäåëèðîâàíèå, òåïëîâûå ïðîöåññû, çîíà ñîâðåìåííîé àêòèâèçàöèè ÄÄÂ. MODELING OF THE HEAT PROCESSES IN THE MODERN ACTIVITY ZONE OF THE DNEPR-DONETSK DEPRESSION (DDD) M.V. Lubkov PoltavaGravimetric Observatory within S.I. Subbotin Institute of Geophysics of NAS of Ukraine, Myasoedova St, 27/29, Poltava 36029, Ukraine, e-mail: mikhail.lubkov@mail.ru Based on the variation finite element method for non-stationary heat conductivity problem in view of rocks radiogenic heat emission, modeling was done of the local heat processes in the modern activity (MA) zone of the Dnepr-Donetsk Depression (DDD). It was shown that the nature of the heat field distribution in the vicinity of the local temperature anomalies depended on their power, stability and location relative to the earth crust horizontals. It was established that under the condition of temporal stability of the local temperature anomalies, their sizes did not appreciably influence the resulting temperature field distribution. The obtained results show heating processes into the earth crust to pass very slowly (about a few million years). Thus, under the condition of MA DDD, the heating of the earth crust upper layers can take place only where the local temperature anomaly resources are situated comparatively close to the earth surface. Keywords: computer modeling, heat processes, DDD modern activity zone. 14. Ëóêèí À.Å. Ëèòîëîãî-äèíàìè÷åñêèå ôàêòîðû íåôòåãà- çîíàêîïëåíèÿ â àâëàêîãåííûõ áàññåéíàõ. – Êèåâ: Íàóê. äóìêà, 1997. – 224 ñ. 15. Îáðàçöîâ È.Ô. Ìåòîä êîíå÷íûõ ýëåìåíòîâ â çàäà÷àõ ñòðîèòåëüíîé ìåõàíèêè ëåòàòåëüíûõ àïïàðàòîâ / Îá- ðàçöîâ È.Ô., Ñàâåëüåâ Ë.Ì., Õàçàíîâ Õ.Ñ. – Ì.: Âûñø. øê., 1985. – 329 ñ. 16. Ñîëëîãóá Â.Á. Ëèòîñôåðà Óêðàèíû. – Êèåâ: Íàóê. äóì- êà, 1986. – 184 ñ. 17. Òåéëîð Ñ.Ð. Êîíòèíåíòàëüíàÿ êîðà, å¸ ñîñòàâ è ýâîëþ- öèÿ / Òåéëîð Ñ.Ð., Ìàê Ëåííàí Ñ.Ì. – Ì.: Ìèð, 1988. – 383 ñ. 18. Óñåíêî Î.Â. Òåïëîâîé ïîòîê è ñîâðåìåííàÿ àêòèâèçà- öèÿ Äîíåöêîãî áàññåéíà (ïî íîâûì äàííûì) // Ãåî- ôèç. æóðí. – 2002. – Ò. 24, ¹ 5. – Ñ. 102 – 111. 53ISSN 1684-2189 ÃÅβÍÔÎÐÌÀÒÈÊÀ, 2014, ¹ 1 (49) © Ì.Â. Ëóáêîâ References: 1. Ayzenberg D.E., Perchenko O.I., Brazhnikova N.E. Geologiya i neftegazonosnost’ Dneprovsko-Donetskoy vpadiny. Stratigrafiya [Geology and petroleum potential of Dnepr-Donetsk depression. Stratigraphy]. Kyiv, Naukova dumka, 1988, 147 p. 2. Aryasova O.V., Gordienko V.V., Gordienko I.V. Teplovoe pole na severo-vostoke Ukrainy [Heat field in the North East of Ukraine]. Dopovidi NAN Ukrainy [Reports of NAS of Ukraine], 2011, no. 5, pp. 113-117. 3. Verkhovtsev V. Novitni vertykal’ni rukhy zemnoyi kory terytoriyi Ukrayiny, yikh vzayemovidnoshennya z liniynymy ta kil’tsevymy strukturamy [Modern earth crust vertical movements of Ukraine territory, their interrelations with linear and ring structures]. Trudy “Enerhetyka Zemli, yiyi heoloho ekolohichni proyavy, naukovo praktychne vykorystannya” [Proc. “Earth energy, its geology-ecological features, scientific and pracitical using”]. Kyiv, Publishing centre “Kyiv. University”, 2006, pp. 129-137. 4. Gavrish V. K., Zabello G. D., Ryabchun L. M. i dr. Geologiya i neftegazonosnost’ Dneprovsko-Donetskoy vpadiny. Glubinnoe stroenie i geotektonicheskoe razvitie [Geology and petroleum potential of Dnepr-Donetsk depression]. Kyiv, Naukova dumka, 1989, 208 p. 5. Gordienko V.V. Aktivizatsiya tektonosfery i mestorozhdeniya uglevodorodov [Activation of tectonosphere and oil-gas deposites]. Geofizicheskij Zhurnal [Geophysical Journal], 2011, vol. 33, no. 3, pp. 75-101. 6. Gordienko V.V., Gordienko I.V., Logvinov I. M. Sovremennaya aktivizatsiya Dneprovsko-Donetskoy vpadiny [Modern activation of Dnepr Donetsk depression]. Trudy mezhdunar. konf. “Sovremennoe sostoyanie nauk o Zemle” [Proc. of Inter. conf. “Modern state of the earth sciences”]. Moscow, Geofac. of MSU, 2011, pp. 472- 476. 7. Gordienko V.V., Usenko O.V. Glubinnye protsessy v tektonosfere Ukrainy [Deep-laid processes in the tectonosphere of Ukraine]. Kyiv, Inst. of geophysics of S. I. Subbotin NAS of Ukraine, 2003, 147 p. 8. Gordienko V.V., Gordienko I. V., Zavgorodnyaya O.V. i dr. Dneprovsko-Donetskaya vpadina (geofizika, glubinnye protsessy) [Dnepr-Donetsk Depression (geophysics, deep-laid processes)]. Kyiv, Korvin press, 2006, 142 p. 9. Gordienko V.V., Gordienko I.V., Zavgorodnyaya O.V. i dr. Teplovoe pole territorii Ukrainy [Heat field of the Ukraine territory]. Kyiv, 2002, 170 p. 10. Dortman N.B. Fizicheskie svoystva gornykh porod i poleznykh iskopaemykh (petrofizika): Spravochnik geofizika [Physical properties of rocks and useful fossils (petrophysics): Hand-book of geophysicist]. Moscow, Nedra, 1976, 527 p. 11. Istomin A.N., Evdoshchuk N.I. Geodinamicheskie usloviya formirovaniya Dneprovsko-Donetskoy vpadiny [Geodynamical conditions of the Dnepr Donetsk depression forming]. Geofizicheskij Zhurnal [Geophysical Journal], 2002, vol. 24, no. 6, pp. 143-155. 12. Lubkov M.V. Opredelenie staticheskikh chisel Lyava i Shida metodom konechnykh elementov [ Defining of static Love and Shida numbers by finite element method]. Geofizicheskij Zhurnal [Geophysical Journal], 2004, vol. 26, no. 6, pp. 147-150. 13. Lubkov M.V. Modelirovanie fonovykh temperaturnykh poley DDV [Modeling of the phone temperature fields of DDD]. Geodinamika [Geodynamics(Ukraine)], 2009, no. 1, issue 8, pp. 91-96. 14. Lukin A.E. Litologo-dinamicheskie faktory neftegazonakopleniya v avlakogennykh basseynakh [Lithology-dynamical factors of the oil-gas accumulation in the rift bassins]. Kyiv, Naukova dumka, 1997, 224 p. 15. Obraztsov I.F., Savel’ev L.M., Khazanov Kh.S. Metod konechnykh elementov v zadachakh stroitel’noy mekhaniki letatel’nykh apparatov [Finite element method in the building mechanics of flying devices problems]. Moscow, Vysshaya shkola, 1985, 329 p. 16. Sollogub V.B. Litosfera Ukrainy [Lithosphere of the Ukraine]. Kyiv, Naukova dumka, 1986, 184 p. 17. Teylor S.R., Mak Lennan S.M. Kontinental’naya kora, ee sostav i evolyutsiya [Continental crust, its structure and evolution]. Moscow, Mir, 1988, 383 p. 18. Usenko O.V. Teplovoy potok i sovremennaya aktivizatsiya Donetskogo basseyna (po novym dannym) [Heat stream and modern activation of Donetsk basin (of new date)]. Geofizicheskij Zhurnal [Geophysical Journal], 2002, vol. 24, no. 5, pp. 102-111. Íàä³éøëà äî ðåäàêö³¿ 08.10.2013 ð. Received 08/10/2013
id nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-97996
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
issn 1684-2189
language Ukrainian
last_indexed 2025-12-07T18:53:39Z
publishDate 2014
publisher Центр менеджменту та маркетингу в галузі наук про Землю ІГН НАН України
record_format dspace
spelling Лубков, М.В.
2016-04-06T10:23:33Z
2016-04-06T10:23:33Z
2014
Моделювання теплових процесів у зоні сучасної активізації Дніпровсько-Донецької западини / М.В. Лубков // Геоінформатика. — 2014. — № 1. — С. 46-53. — Бібліогр.: 18 назв. — укр.
1684-2189
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/97996
550.36
На основі варіаційної скінченноелементної методики для нестаціонарної задачі теплопровідності з урахуванням радіогенного тепловиділення порід проведено моделювання локальних теплових процесів у зоні сучасної активізації (СА) Дніпровсько-Донецької западини (ДДЗ). Показано, що характер розподілу теплового поля в околі локальних температурних аномалій залежить від потужності цих аномалій, їх стабільності і місця розміщення відносно горизонтів земної кори. Встановлено, що за умови стійкості температурних аномалій у часі їх розміри помітно не впливають на результуючий розподіл температурного поля. Виявлено, що процеси прогрівання земної кори в околах локальних температурних аномалій відбуваються дуже повільно (порядку декількох мільйонів років). Тому в умовах СА ДДЗ верхні шари земної кори можуть бути прогрітими тільки в місцях, де джерела локальних температурних аномалій розміщуються відносно близько до земної поверхні.
На основе вариационной конечно-элементной методики для нестационарной задачи теплопроводности с учетом радиогенного тепловыделения пород проведено моделирование локальных тепловых процессов в зоне современной активизации (СА) Днепровско-Донецкой впадины (ДДВ). Показано, что характер распределения теплового поля в окрестности локальных температурных аномалий зависит от мощности этих аномалий, их стабильности и местоположения относительно горизонтов земной коры. Установлено, что при условии стойкости температурных аномалий во времени их размеры не оказывают заметного влияния на результирующее распределение температурного поля. Определено, что процессы прогревания земной коры в окрестностях локальных температурных аномалий происходят очень медленно (порядка нескольких миллионов лет). Поэтому в условиях СА ДДВ прогревание верхних пластов земной коры может быть достигнуто только в местах, где источники локальных температурных аномалий расположены относительно близко к земной поверхности.
Based on the variation finite element method for non-stationary heat conductivity problem in view of rocks radiogenic heat emission, modeling was done of the local heat processes in the modern activity (MA) zone of the Dnepr-Donetsk Depression (DDD). It was shown that the nature of the heat field distribution in the vicinity of the local temperature anomalies depended on their power, stability and location relative to the earth crust horizontals. It was established that under the condition of temporal stability of the local temperature anomalies, their sizes did not appreciably influence the resulting temperature field distribution. The obtained results show heating processes into the earth crust to pass very slowly (about a few million years). Thus, under the condition of MA DDD, the heating of the earth crust upper layers can take place only where the local temperature anomaly resources are situated comparatively close to the earth surface.
uk
Центр менеджменту та маркетингу в галузі наук про Землю ІГН НАН України
Геоінформатика
Геолого-геофізичні та математичні методи і сучасні комп'ютерні технології дослідження літосфери
Моделювання теплових процесів у зоні сучасної активізації Дніпровсько-Донецької западини
Моделирование тепловых процессов в зоне современной активизации Днепровско-Донецкой впадины
Modeling of the heat processes in the modern activity zone of the Dnepr-Donetsk Depression (DDD)
Article
published earlier
spellingShingle Моделювання теплових процесів у зоні сучасної активізації Дніпровсько-Донецької западини
Лубков, М.В.
Геолого-геофізичні та математичні методи і сучасні комп'ютерні технології дослідження літосфери
title Моделювання теплових процесів у зоні сучасної активізації Дніпровсько-Донецької западини
title_alt Моделирование тепловых процессов в зоне современной активизации Днепровско-Донецкой впадины
Modeling of the heat processes in the modern activity zone of the Dnepr-Donetsk Depression (DDD)
title_full Моделювання теплових процесів у зоні сучасної активізації Дніпровсько-Донецької западини
title_fullStr Моделювання теплових процесів у зоні сучасної активізації Дніпровсько-Донецької западини
title_full_unstemmed Моделювання теплових процесів у зоні сучасної активізації Дніпровсько-Донецької западини
title_short Моделювання теплових процесів у зоні сучасної активізації Дніпровсько-Донецької западини
title_sort моделювання теплових процесів у зоні сучасної активізації дніпровсько-донецької западини
topic Геолого-геофізичні та математичні методи і сучасні комп'ютерні технології дослідження літосфери
topic_facet Геолого-геофізичні та математичні методи і сучасні комп'ютерні технології дослідження літосфери
url https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/97996
work_keys_str_mv AT lubkovmv modelûvannâteplovihprocesívuzonísučasnoíaktivízacíídníprovsʹkodonecʹkoízapadini
AT lubkovmv modelirovanieteplovyhprocessovvzonesovremennoiaktivizaciidneprovskodoneckoivpadiny
AT lubkovmv modelingoftheheatprocessesinthemodernactivityzoneofthedneprdonetskdepressionddd