Термальные источники как образуются
Что такое термальные источники или еще как их называют горячие?
Горячие источники или термальные – это особый родник, то есть это место, где на поверхность земли выходит вода. Температура такой воды от 20 градусов.
Почему вода выходит горячая на поверхность земли? Такую высокую температуру придает ей геотермальное тепло земной мантии. Если вспомнить структуру нашей Земли, то чем глубже к ядру Планеты, тем выше температура. Если вода находится достаточно глубоко, то она может нагреваться от горячей породы земли (это не вулканические термальные источники).
А вот в вулканических зонах, вода уже нагревается от расплавленной породы, то есть магмы. Здесь возможны такие высокие температуры, что вода порой кипит. Вода становиться настолько горячей, что ее в виде фонтана выбрасывает на поверхность земли. Этот фонтан называют – гейзером. А вот если вода при выбросе фонтаном достигает земли уже виде пара, то это уже называют – фумаролы. А грязевой источник называют, когда вода смешивается глиной и грязью.
Все термальные источники в районе вулканических пород очень высокой температуры. В таких местах можно получить сильные ожоги.
Термальные источники делятся на три вида:
1 – горячие, очень высокой температуры от 50 ͦС до 100 ͦС;
2 – горячие от 30 ͦдо 50 ͦС;
3 – теплые от 30 ͦдо 20 ͦС.
Горячая вода из термального источника давно используют люди:
1 – Лечебные свойства этой воды просто великолепны. Многие люди излечивали свои хронические болезни, всего лишь пару раз искупавшись в термальном источнике;
2 – Некоторые страны используют термальный источник для отопления домов. Например, город Рейкьявик (столица Исландии), полностью отапливается от термального источника;
3 – Другие страны, в том числе Россия используют термальные источники для работы некоторых электростанций.
В термальной воде растворяется много твёрдых частиц. Именно в такой воде содержится огромное количество растворенных минералов, например такие как кальция, литий и радий.
Но есть и еще один факт, о горячих источниках. Это то, что в них могут жить опасные для жизни бактерии. Например, амеба, которая вызывает такую болезнь как, менингит. Некоторые вирусы могут находится в таких источниках. Казалось бы, высокая температура, они должны погибнуть, но оказывается не все так просто.
Сегодня, где есть эти удивительные горячие источники, открывают базы отдыха и санатории. Популярность их только возрастает. Каждый хотя бы раз побывали на термальном источнике и ощутили все волшебство этой воды.
Самые популярные места с термальными источниками – это Китай, Исландия, Новая Зеландия, Коста-Рика, США, Перу, Япония и Тайвань. Конечно в России тоже очень много источников, но наш сервис еще далек до зарубежных баз отдыха.
Самый большой термальный источник это озеро Фрайинг Пэн в Новой Зеландии.
В России популярные места для отдыха возле горячих источников это Камчатка, Дальний Восток и Краснодарский край.
В Краснодарском крае можно отдохнуть на базах отдыха в Мостовском районе. Это довольно молодой район горячих источников в Мостовском районе. На сегодняшний день там более 7 баз. Когда только начинала развиваться этот вид отдыха и лечения, там было всего лишь две базы отдыха. Но сегодня это полная инфраструктура для полноценного отдыха. Там можно покупаться в бассейнах с термальной водой. Бассейны открытые и закрытые. Удобные номера для отдыха. Детские площадки. Кафе и бильярдные столы. В общем, все что нужно для хорошего отдыха.
Геотермальные источники — что это такое, механизм образования и виды
Горячая вода из земли — это удивительное природное явление и богатый сырьевой ресурс, который также полезен для здоровья человека. Геотермальные источники отличаются от подземных источников более высокой температурой производимой ими воды и могут содержать более половины всех элементов из таблицы Менделеева.
Что такое термальные источники и как они выглядят
Под землей, на глубине 1 км, температура горных пород достигает 30 ° C и увеличивается в среднем на 3 ° C каждые 100 м. Более сильный тепловой поток от кишок возникает в трещинах земной коры, активный вулканизм, высокая сейсмичность. Горячие камни повышают температуру грунтовых вод.
Натуральный теплоноситель выливается естественным образом после долгого путешествия. Так создаются термальные источники — горячие подземные воды в жидком или парообразном состоянии, которые стекают на поверхность земли.
Как правило, показания температуры таких пружин выше, чем температура окружающей среды. В этом принципиальное отличие от неглубоких грунтовых вод, которые стекают к поверхности в виде родников, ручьев, родников, температурные показатели которых обычно составляют от 5 до 15 ° С.
Виды термальных источников
Термальные воды делятся на группы в зависимости от их температуры:
Кроме того, вода может перегреться (до 150 ° C). Специалисты Американского центра геофизических данных предлагают рассматривать горячий источник с температурой от 20 до 50 ° C.
Необычные природные явления наблюдаются в районах активного вулканизма. Например, гейзер — особый термальный источник, который периодически приходит и уходит. Вода глубоко впитывается, касается магматического очага и, нагретая до высокой температуры, вытекает.
Обычно в природных источниках вода спокойно течет с земли. Если большой резервуар над магмой соединен с поверхностью узким каналом, давление в нем периодически увеличивается. Легкий пароводяной пузырь выталкивается потоком с интервалом в минуты, часы, месяцы или годы. Вода нагревается до температуры 100-104 ° С, а высота колонны может достигать 100 м.
Две трети всех гейзеров в мире извергаются в Йеллоустонском национальном парке США. Водные и паровые извержения можно наблюдать в Исландии, Новой Зеландии, Японии, Чили и Перу. Знаменитая Долина гейзеров (частично разрушенная оползнем) находится на полуострове Камчатка.
Помимо гейзеров, существуют и другие геотермальные явления:
Горячие источники различаются по минерализации и химическому составу. Они могут быть гипотоническими, изотоническими и гипертоническими в зависимости от концентрации минералов. Термальные воды в районах активного вулканизма, содержащие много кремнезема, обычно прозрачны. Источник горячей воды с высоким содержанием серы чаще всего выглядит как лужа кипящей грязи. Часто бывает желтоватого цвета.
Минеральные источники с природной горячей водой часто содержат повышенное количество токсичных веществ. Это создает проблемы с точки зрения рекреационного использования, производства тепла и электроэнергии.
Механизм нагрева термальных вод
Геотермальная энергия — это естественное подповерхностное тепло, которое передается от мантии Земли к породам в ее коре. В областях активного вулканизма расплавленная магма более интенсивно нагревает породы, проникая через пустоты и трещины, близкие к поверхности. Тающая магманагревает подземные воды. Формируются гейзеры, фумаролы и сольфатары.
Объясняется источник горячих источников в невулканических регионах. Подземные воды проникают на глубину 1 км и более, нагреваются и выносятся на поверхность естественной циркуляцией.
Если бурят геотермальную скважину, горячая подземная вода поднимается на поверхность. Такой искусственный канал иногда похож на гейзер.
Использование вод термальных источников
История использования человеком геотермальной энергии насчитывает почти 20 веков. Наши предки использовали подземные воды с температурой 50-80 ° C, которые естественным образом поднимались на поверхность, для обогрева, приготовления пищи и купания. Имеются данные о гигиеническом и лечебном действии бассейнов с горячей водой в Китае со времен палеолита, о существовании общественных бань (бань) на Липари (Италия) в 2000 году до нашей эры.
Лечебное действие термальных вод не утратило своего значения и по сей день. В бальнеологии используется естественная горячая вода с температурой до 50 градусов по Цельсию. Он обладает противовоспалительными, успокаивающими и регенерирующими свойствами для кожи, а через нее — для органов, систем и всего тела.
Термальные воды используются не в острой фазе болезней, а в компенсаторной фазе и для профилактики. Их рекомендуют применять при заболеваниях дыхательных путей, легких, органов движения, кожи, сердца и сосудов, заболеваниях нервной и эндокринной систем.
Горячие источники с их полезным минеральным составом очень полезны для человеческого организма. Серные и угольные ванны помогают при лечении хронического бронхита, недостаточного кровообращения и бронхиальной астмы.
Французские, итальянские и другие европейские курорты с термальными источниками пользуются популярностью у туристов и отдыхающих со всего мира. Косметика изготавливается на основе термальной воды: спреи, целые линии по уходу за кожей.
Первые опыты использования горячих источников для выработки электроэнергии относятся к рубежу 19 и 20 веков. Геотермальная энергия по-прежнему используется для обогрева зданий и производства электроэнергии в Италии, Франции, Исландии, США и на востоке России. Крупнейшие геотермальные электростанции сопоставимы по мощности с малыми гидроэлектростанциями, теплоэлектростанциями и атомными электростанциями.
Интересные факты
Вблизи Сатурнии (Тоскана, Италия) вода с температурой выше 80 ° C стекает с небольших уступов скал в естественную депрессию. Термальный источник похож на струящийся над ним невысокий водопад.
На вулканическом острове Сан-Мигель в архипелаге Азорские острова земная кора очень тонкая. Родниковая вода поднимается на поверхность и закипает, потому что ее температура близка к температуре кипения (98 °). В разных регионах есть природные термальные источники и пещерные озера, на доступной глубине подземные резервуары для теплой воды и пара.
На Камчатке (Россия), Исландии, Новой Зеландии и Калифорнии (США) горячие источники поднимаются на поверхность в виде водогазового столба. В Ладерелло (Италия) можно увидеть паровой фонтан.
Геотермальные источники — это не то же самое, что источники минеральной воды. «Термальный» означает теплый, а «гео» — землистый. Вода нагревается внутри Земли, когда течет вверх. Гейзеры, бассейны и озера различают по характеру от устья до поверхности. Направления использования таких пружин очень разные. Это оздоровление и отдых людей, получение тепла для обогрева зданий, выработка электроэнергии, а также получение различных химикатов.
Термальные источники, или горячие воды Земли
Термальные источники (ТИ) или горячие воды Земли – это еще один удивительный дар природы человеку. Термальные источники являются незаменимым элементом глобальной экосистемы нашей планеты.
Термальные источники
Кратко сформулируем, что же такое термальные источники.
Термальные источники — это подземные источники температура воды у которых выше 20°С. Отметим, что более «научно» будет говорить геотермальные источники, поскольку в этом варианте приставка «гео» указывает на источник нагрева воды.
Экологический энциклопедический словарь
Горячие источники — источники термальных вод с температурой до 95—98°С. Распространены главным образом в горных районах; являются экстремальными природными условиями распространения жизни на Земле; в них обитает специфическая группа термофильных бактерий.
Экологический энциклопедический словарь. — Кишинев: Главная редакция Молдавской советской энциклопедии. И.И. Дедю. 1989
Справочник технического переводчика
Термальные источники
Источники, с температурой значительно выше средней годовой температуры воздуха вблизи источника.
Справочник технического переводчика. – Интент. 2009 — 2013
Термальные источники — классификация по температуре и минерализации
Классификация термальных источников в зависимости от температуры их вод:
Классификация термальных источников в зависимости от минерального состава вод:
Минеральный состав термальных вод отличается от состава минеральных. Это обусловлено более глубоким их проникновением, по сравнению с минеральными водами, в толщу земной коры. Исходя из лечебных свойств, термальные источники классифицируются таким образом:
Что же нагревает воду термальных источников до таких температур? Ответ, для большинства будет очевиден — это геотермальное тепло нашей планеты, а именно ее земной мантии.
Термальные источники — механизм нагрева
Механизм нагрева термальных вод происходит по двум алгоритмам:
Как показали результаты исследований при погружении в глубь земной коры температура растет со скоростью 30 град/км (без учета районов вулканической активности и океанического дна).
Виды термальных источников
В случае нагрева вод по первому из вышеописанных принципов вода может вырываться из недр Земли под напором, образуя тем самым один из видов фонтанов:
Эти фонтаны привлекают к себе много туристов и других любителей естественных красот природы.
Использование вод термальных источников
Издавна горячие воды использовались человеком в двух направлениях — как источник тепла и в лечебных целях:
Про целебные свойства термальных вод человеку известно издавна. Существует много всемирно известных терма-курортов открытых на базе термальных источников. Если говорить про Европу, наиболее популярные курорты находятся во Франции, в Италии, Австрии, Чехии и Венгрии.
При этом следует не забывать про один важный момент. Несмотря на то, что воды термальных источников могут быть очень горячими, в некоторых из них обитают опасные для здоровья человека бактерии. Поэтому необходимо в обязательном порядке каждый геотермальный источник проверять на «чистоту».
Заключение
И в завершение отметим, что термальные источники, или горячие воды Земли есть жизненно важным и необходимым ресурсом для целых регионов нашей планеты и многих видов живых существ.
Термальные воды. Справка
Энергия тепла, содержащаяся в глубинных слоях под поверхностью Земли, называется геотермальной энергией (от греч. geo – Земля и thermo – тепло). Ученые давно выяснили, что с продвижением в глубь планеты температура увеличивается. Это происходит за счет радиоактивного распада химических элементов, содержащихся в недрах земли.
В земной коре существует подвижный и чрезвычайно теплоемкий энергоноситель – вода, которая насыщает все породы осадочного чехла. Разогретые до высоких температур породы нагревают воду. Жидкая вода существует только до глубин 10–15 километров, ниже при температуре около 700°С вода находится исключительно в газообразном состоянии.
На глубине 50–60 километров при давлениях около 30 тысяч атмосфер исчезает граница фазовости, т.е. водяной газ приобретает такую же плотность, что и жидкая вода.
Термальные воды – подземные воды земной коры с температурой от 20°С и выше. В любой точке земной поверхности, на определенной глубине, зависящей от геотермических особенностей района, залегают пласты горных пород, содержащие термальные воды (гидротермы). Глубина залегания изотермы 20°С в земной коре – от 1500–2000 метров в районах многолетнемерзлых пород и до 100 м и менее в районах субтропиков; на границе с тропиками изотерма 20°С выходит на поверхность.
Термальные подземные воды распространены как в областях молодого и современного вулканизма, так и в платформенных областях. В платформенных областях термальные воды существуют в глубоких частях артезианских бассейнов.
В артезианских бассейнах на глубине 2000–3000 метров скважинами вскрываются воды с температурой 70–100 °С и более.
К областям распространения месторождений термальных вод относятся: вулканическое кольцо бассейна Тихого океана, Альпийский складчатый пояс, рифтовые долины континентов, срединно-океанические хребты, платформенные погружения и предгорные краевые прогибы.
В районах современного вулканизма гидротермальная оболочка иногда выходит на поверхность. В этих районах циркулирующая вода перегревается выше температур кипения на относительно небольших глубинах и по трещинам поднимается к поверхности.
По температуре источники разделяют на холодные до 20°, теплые – от 20 до 35°, горячие – от 35° до точки кипения, а выше – перегретые.
На поверхность земли термальные воды могут выходить в различном виде, в зависимости от температуры: перегретые воды – кипящими, пульсирующими и фонтанирующими источниками; воды с температурой до 100° – спокойно изливающимися, с температурой 180–200° С и выше – в виде парогазовых струй.
В горных районах (например, Альпы, Кавказ, Тянь-Шань, Памир) термальные воды выходят на поверхность в виде многочисленных горячих источников (температура до 50 90 °С), а в районах современного вулканизма проявляют себя в виде гейзеров и паровых струй (здесь скважинами на глубине 500 1000 м вскрываются воды с температурой 150 250 °С), дающих при выходе на поверхность пароводяные смеси и пары (Паужетка на Камчатке, Большие Гейзеры в США, Уайракей в Новой Зеландии, Лардерелло в Италии, гейзеры в Исландии и др.).
В зависимости от соотношения вод магматического и инфильтрационного (атмосферного) происхождения определяются все физические свойства и химический состав термальных источников.
Химический, газовый состав и минерализация термальных вод разнообразны: от пресных и солоноватых гидрокарбонатных и гидрокарбонатно-сульфатных, кальциевых, натриевых, азотных, углекислых и сероводородных до соленых и рассольных хлоридных, натриевых и кальциево-натриевых, азотно-метановых и метановых, местами сероводородных.
В настоящее время геотермальные ресурсы разведаны в 80 странах мира. Их активное использование ведется в 58 государствах. На сегодняшний день мировыми лидерами в геотермальной электроэнергетике являются США, Филиппины, Мексика, Индонезия, Италия, Япония, Новая Зеландия и Исландия.
В России большими геотермальными ресурсами обладают Камчатка, Чукотка, Курилы, Приморский край, Западная Сибирь, Северный Кавказ, Краснодарский и Ставропольский края, Калининградская область.
На Камчатке известно более 100 естественных выходов термальных вод, здесь источники отличаются не только высокой температурой (170 200°С), но и характеризуются относительно низкой минерализацией (0,6 5,0 г/л). Большие запасы высокотермальных вод содержатся в Московском артезианском бассейне (температуры свыше 100°С на глубине 1500 м) и артезианских бассейнах Западной Сибири.
В настоящее время геотермальные ресурсы используются для выработки электроэнергии, для коммунально-бытовых, парниково-тепличных и бальнеологических целей (лат. balneum ванна, купание).
Если температура теплоносителя достигает более 150°С, его используют для выработки электроэнергии. В Рейкьявике (Исландия) геотермальная отопительная система мощностью 350 МВт обслуживает свыше 100 тысяч жителей. Во Франции более 70 геотермальных установок обеспечивают теплом более 800 тысяч человек. В 120 километрах от Сан-Франциско в США производит электроэнергию геотермальная станция мощностью 500 МВт. В Новой Зеландии существует такая электростанция в районе Вайракеи, ее мощность 160 МВт.
В Калифорнии, Неваде и некоторых других местах геотермальная энергия используется на больших электростанциях, Так, в Калифорнии около 5% электричества вырабатывается за счет геотермальной энергии, в Сальвадоре геотермальная энергия производит около 1/3 электроэнергии.
В России действуют 3 геотермальных электростанции, расположенные на Камчатке: Паужетская ГеоЭС в изолированном Паужетском энергоузле, Верхнее-Мутновская ГеоЭС и Мутновская ГеоЭС в Центральном энергоузле.
В Исландии геотермальное тепло используется в различных сферах, в том числе и для обогрева жилья. Исландия практически полностью обеспечивает себя электрической и тепловой энергией за счет своей геотермальной и гидроэнергии.
Методы использования геотермальной энергии развиты настолько, что можно использовать тепло из-под земли для бытовых нужд в небольших домашних хозяйствах. Для этого техники пробуривают скважину глубиной до 100 м и опускают туда трубу. Циркулирующая в ней жидкость температурой в 10 градусов нагревается подземным теплом благодаря действию теплового насоса до 45 градусов. В результате получаемая тепловая энергия в четыре раза превышает расходы электричества на работу насоса.
В Швеции в 90% жилых новостроек пробуривается скважина, по которой тепло из-под земли поступает в квартиру.
Геотермальные воды с температурой от 20 до 40°C и обладающие целебными свойствами используют для лечебных целей. Геотермальные курорты располагаются вблизи горячих источников. Такие курорты есть в Исландии, Италии, Чехии, Германии, Турции, России и других странах.
Венгрию называют империей купален. В стране около 80% территорий, где есть лечебные и термальные курорты.
Геотермальные источники курорта SPA в Бельгии известны с XVI века. Курорт с одноименным названием обязан своим процветанием минеральным источникам, насыщенным железом.
Во второй половине XX столетия слово приобрело новый смысл, теперь словом СПА стали называть Wellness-оазисы в отелях.
SPA (СПА) – это оздоровительный комплекс процедур с использованием морской, термальной, минеральной или пресной воды, морских водорослей, целебных растений и лечебных грязей, программы водолечения, цель которых гармония тела, души и духа. Также к СПА относятся фитнесс-программы, диетические программы, программы регенерации и программы по омоложению кожи лица и тела. Словом SPA (СПА) обозначают также курорты, в которых проводится водолечение.
Самыми популярными являются СПА-комплексы, расположенные на тихоокеанском побережье в азиатских странах.
Достоинствами геотермальной энергии можно считать практическую неисчерпаемость ресурсов, независимость от внешних условий, времени суток и года, возможность комплексного использования термальных вод для нужд теплоэлектроэнергетики и медицины. Недостатками ее являются высокая минерализация термальных вод большинства месторождений и наличие токсичных соединений и металлов, что исключает в большинстве случаев сброс термальных вод в природные водоемы.
Геотермальные источники
Очень часто в разных уголках земного шара люди приходят к родникам, бьющим из-под земли. Вода в них ледяная, вкусная. Совсем другое явление представляют собой термальные источники – те же фонтаны воды, выходящие на поверхность земли, но только горячие или теплые.
Что такое термальные источники
Подземные горные породы нагреваются от магмы и ядра земли. На глубине одного километра их температура примерно +30 градусов, а через каждые сто метров она повышается еще на градус. В местах, где сейсмическая и вулканическая активность выше, температура в недрах более высокая.
Подземные воды, «путешествуя» в недрах, нагреваются и выходят на поверхность, образуя горячие источники. Иногда они не просто разливаются, а выбрасываются в виде фонтана пара. Геотермальные источники полезны для оздоровления организма. В местах их происхождения строятся санатории и пансионаты, лечебницы. В составе воды почти все элементы таблицы Менделеева, она обогащена серой, водородом, магнием.
Купание
В Японии есть один источник с горячей водой, который облюбовали снежные обезьяны. Теплолюбивые животные дни и ночи проводят в воде, температура которой приблизительно 40 градусов.
В термальных источниках вода всегда горячее, чем температура окружающей среды. Один из самых крупных горячих источников н в Европе находится в Исландии. Проведя к нему трубопроводы, жители отапливают свои дома, оранжереи и теплицы.
Как образуются
В недрах земли в разных уголках земного шара происходят поствулканические процессы. Они связаны с затуханием вулканов, которые перестали извергаться тысячелетия назад. Продукты выделения – пар и вода.
Механизм нагрева такой: внутри земли создается высокое давление, вода проходит через несколько слоев горных пород, обогащается различными элементами, природными газами, химическими веществами и под давлением выбрасывается наружу с разной силой.
Процесс появления термальных источников неотрывно связан с водами Мирового океана. Они циркулируют в земной толще, углубляясь до километра внутрь земной коры. Также появляются минеральные источники.
Природные «подземные скважины» классифицируют по показателям температуры. Теплыми считаются те, вода в которых прогревается до 37 градусов, горячими – до 50 градусов, до 100 – гипертермальные.
Нередко температура жидкости достигает 150 и даже 200 градусов. Обычно она спокойно выливается на поверхности, но если канал над магмой узкий, давление повышается. Извергается паро-водяной пузырь, высота которого может быть до 100 метров. Это гейзер, механизм нагрева воды в котором такой же, как у геотермальных фонтанов.
Самый большой парк гейзеров находится в Йеллоустоунском заповеднике. Здесь около 3000 паро-водяных фонтанов выходят на поверхность, в их числе самый большой на земном шаре гейзер – «Пароход».
Внешний вид фонтанирующей струи позволяет определить ее химический состав. Так кипящие желтоватые лужи содержат серу, а прозрачные обычно переполнены кремнеземом. Отличаются геотермальные фонтаны и по степени минерализации, иногда они содержат токсичные вещества, поэтому не могут быть использованы человеком для лечения и питья. Другие наоборот – несут пользу для организма человека.
Использование энергии
С древности люди использовали гидротермальную энергию, чтобы улучшить качество жизни. Они использовали воду, нагретую недрами земли до 80 градусов для приготовления еды, купания, отопления жилища. Сегодня человечество применяет природный ресурс в разных областях:
За два тысячелетия до нашей эры в Китае уже были построены термы – общественные бани с горячими ваннами, которые наполнялись за счет геотермальных источников. Люди выявили, что жидкость из недр земли не только помогает очистить покровы кожи, но и улучшить состояние здоровья. В зависимости от уровня температуры и химического состава она и сегодня используется для лечения разных заболеваний.
Польза и вред для организма человека
Термальные источники используются здравницами на всей планете. В зависимости от состава жидкости, различают разные виды:
Посещая источник горячей воды, следует помнить, что купание в таких природных бассейнах запрещено при диагнозах: онкология, мастопатия, сахарный диабет, эпилепсия. Не рекомендуется окунаться в горячие воды беременным, а здоровые люди должны быть готовы к тому, что может закружиться голова.