The role of thermoelectrical elements of Earth’s crust in the study of its thermal deep processes
https://doi.org/10.31660/0445-0108-2019-3-7-15
Abstract
The article is devoted to the study of thermoelectrical element. The model of thermoelectrical element of Earth’s crust was developed. Long-lived deep faults with graphite ores inside are the basis of the element, they provide continuous electrical connection between the upper part of Earth’s crust and the mantle. Temperature difference between them can reach 1 000 0С and more because of geotemperature gradient. That is why Seebeck effect causes thermopower and thermoelectrical currents moving directly upwards to arise. And that is the reason why natural electric potentials of high intensity up to –2…–10 V are fixed over graphitized rocks because of presence of thermopower. There was found a mathematical solution to quantify them. Stationary observation of those thermopotentials can help study Earth’s tense zones and control the dynamics of thermal deep processes, which are often connected with volcanic activity and seismic events.
About the Author
Arkadiy N. Dmitriev
Industrial University of Tyumen
Russian Federation
Russian Federation
Doctor of Geology and Mineralogy, Professor at the Department of Applied Geophysics, Director of Geophysical Exploration Technology Scientific and Technical Center
References
1. Sato M., Mooney H. M. The electrochemical mechanism of sulphide self-potentials // Geophisics. – 1960. – Vol. 25, Issue 1. – P. 226–249. DOI: 10.1190/1.1438689
2. Семенов А. С. Электроразведка методом естественного электрического поля. – Л.: Недра, 1980. – 446 с.
3. Sivenas P., Beales F. W. Natural geobatteries associated with sulphide ore deposits, I. Theoretical studies // Journal of Geochemical Exploration. – 1982. – Vol. 17, Issue 2. – P. 123–143. DOI: 10.1016/0375-6742(82)90029-2
4. Bigalke J., Grabner E. W. The Geobattery model: a contribution to large scale electrochemistry // Electrochimica Acta. – 1997. – Vol. 42, Issues 23–24. – P. 3443–3452. DOI: 10.1016/S0013-4686(97)00053-4
5. Жамалетдинов А. А. Электропроводность земной коры территории России и сопредельных стран // Вопросы геофизики. – 2006. – Вып. 39. – С. 69–90.
6. Жамалетдинов А. А., Кулик С. Н. Крупнейшие аномалии электропроводности мира // Геофизический журнал. – 2012. – Т. 34, № 4. – С. 22–397.
7. Вольфсон Ф. И., Яковлев П. Д. Структуры рудных полей и месторождений. – М.: Недра, 1975. – 271 с.
8. Копылов М. И. Физико-геологические модели формирования рудоносных систем юга Дальнего Востока России: дис. … д-ра геол.-минерал. наук. – Иркутск, 2010. – 295 с.
9. Экспериментальное исследование процессов концентрирования меди, цинка, кобальта, никеля и серебра в черных сланцах дуруджинской зоны южного склона большого Кавказа (Азербайджан) / Ч. М. Кашкай [и др.] // Вестник Воронежского государственного университета. Серия: Геология. – 2017. – № 2. – С. 88–93.
10. Дмитриев А. Н. Об электрохимических явлениях в процессе минералообразования // Советская геология. – 1981. – № 6. – С. 106–113.
11. Дмитриев А. Н., Боркун Ф. Я. Экспериментальные исследования естественных ЭДС электронных проводников в мерзлых породах // Труды ЗапСибНИГНИ. – Вып. 74. – 1974. – С. 174–178.
12. Дмитриев А. Н. Геолого-геофизические основы поисков электрически поляризованных объектов — нефтяных и рудных залежей (на примере Западной Сибири). – Тюмень, 2007. – 226 с.
13. Lasfargues P. Prospection electrique per courants continus: Carte de potentiel, resistivite, polarisation induite. – Paris: Masson et Cie, 1957. – 290 p.
14. Aizawa K. A large self-potential anomaly and its changes on the quiet Mt. Fuji, Japan // Geophysical Research Letters. – 2004. – Vol. 31, L05612. – Available at: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1029/2004GL019462.
15. Столов Б. Л. Об уникальных аномалиях геоэлектрических полей Приморья и их значении для геологического изучения недр (Дальний Восток России) // Тихоокеанская геология. – 2018. Т. 37, № 1. – С. 67–76. DOI: 10.30911/0207-4028-2018-37-1-67-76
16. Goldie M. Self-potentials associated with the Yanacocha high-sulfidation gold deposit in Peru // Geophysics. – 2002. – Vol. 67, Issue 3. – P. 684–689. DOI: 10.1190/1.1484511
17. Карпов Г. А., Федорченко И. А., Яроцкий Г. П. Результаты комплексных геофизических исследований в кальдере Узон (Камчатка) // Материалы конф., посвященной Дню вулканолога (30–31 марта 2009 г.). – Петропавловск-Камчатский: ИВиС ДВО РАН, 2010. – С. 141–148.
18. Дмитриев А. Н. Постоянное естественное электрическое поле Земли – его природа, новые поисковые возможности // Труды международного форума по проблемам науки, техники и образования / Под ред. В. А. Малинникова, В. В. Вишневского. – М.: Академия наук о Земле, 2009. – Т. 2. – С. 56–64.
19. Столов Б. Л., Дмитриев В. И. Глубинные аномалии естественного электрического поля в Приморье, геологическая природа и методика их выделения // Геофизика. – 2006. – № 4. – С. 44–51.
20. Калашников С. Г. Электричество. – М.: Наука, 1977. – 592 с.
21. Савельев И. В. Курс общей физики: в 3 т. Т. 2. – М.: Наука, 1970. – 336 с.
22. Матвеев А. Н. Электричество и магнетизм. – М.: Высшая школа, 1980. – 464 с.
23. Тюшев А. Н. Курс лекций по физике. Часть 5. Квантовая физика: учеб. пособие. – 2-е изд., испр. и доп. – Новосибирск, СГГА, 2011. – 167 с.
24. Павлов П. В., Хохлов А. Ф. Физика твердого тела: учеб. – М.: Высшая школа, 2000. – 494 с.
25. Мартинсон Л. К., Смирнов Е. В. Квантовая физика. – М.: МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2004. – 496 с.
26. Справочник по электротехническим материалам / Под ред. Ю. В. Корицкого, В. В. Пасынкова, Б. М. Тареева. – Л.: Энергоатомиздат, 1988. – Т. 3. – 728 с.
27. Бессонов Л. А. Теоретические основы электротехники. – М.: Высшая школа, 1996, 638 с.
28. Tozer D. C. The electrical properties of the Earth’s interior // Physics and Chemistry of the Earth. –1959. – Volume 3. – P. 414–435. DOI: 10.1016/0079-1946(59)90010-2
29. Uffen R. J. A method of estimating the melting point gradient in the Earth’s mantle // Transactions American Geophysical Union banner. – 1952. – Vol. 33, Issue 6 – Р. 893–896. DOI: 10.1029/TR033i006p00893
30. Общая геофизика: учеб. пособие / Под ред. В. А. Магницкого. – М.: Изд-во МГУ, 1995. – 317 с.
31. Хмелевской В. К. Геофизические исследования земной коры. Книга 2. Региональная, разведочная, инженерная и экологическая геофизика. – Дубна, 1999. – 182 с.
32. Хамидуллина Г. С. Петрофизика: учеб. пособие. – Казань: Казанский государственный университет, 2009. – 90 с.
33. Structural control of collapse events inferred by self-potential mapping on the Piton de la Fournaise volcano (La Reunion Island) / S. Barde-Cabusson [et al.] // Journal of Volcanology and Geothermal Research. – Vol. 209–210. – P. 9–18. DOI: 10.1016/j.jvolgeores.2011.09.014
34. Self-Potential Studies in Volcanic Areas (3) – Miyake-jima, Esan and Usu / Ya Nishida [et al.] // Journal of the Faculty of Science. Series 7: Geophysics. – 1996. – Vol. 10, Issue 1. – P. 63–77.
35. Self-potential anomalies in some Italian volcanic areas / R. D. Maio [et al.] // Annali di Geofisica. – 1996. – Vol. XXXIX, Issue 1. – P. 179–188.
36. Self-Potential Studies in Volcanic Areas(2): Usu, Hokkaido Koma Ga-take and Me-akan / N. Matsushima [et al.] // Journal of the Faculty of Science. Series 7: Geophysics. – 1990. – Vol. 8, Issue 5. – P. 465–477.
37. Общие закономерности естественных электрических полей и их связь с геотектоническими структурами (Камчатка) / Р. А. Лементуева [и др.] // Тектонофизика и актуальные вопросы о Земле. К 40-летию создания М. В. Гзовским лаборатории тектонофизики в ИФЗ РАН: сб. докладов Всеросс. конф. В 2 т. – М.: ИФЗ, 2009. – Т. 2. – 451 с.
38. Дмитриев А. Н. Экспериментальная проверка природы естественного электрического поля Земли // Современные технологии нефтегазовой геофизики: материалы докладов междунар. науч.-практ. конф. (Тюмень, 18–19 мая 2017 г.) / Отв. ред. С. К. Туренко. – Тюмень: ТИУ, 2017. – С. 5–12.
Review
For citations:
Dmitriev A.N. The role of thermoelectrical elements of Earth’s crust in the study of its thermal deep processes. Oil and Gas Studies. 2019;(3):7-15. (In Russ.) https://doi.org/10.31660/0445-0108-2019-3-7-15
Views:
475
Email this article 
Post a Comment 