2014. 3. 25. 13:42ㆍ# 공부방
지열 및 지열 탐사
□ 기초 이론
지열 - 지구 내부에 함유된 열에너지를 총칭
┏큰 의미에서의 지열(terrestrial heat)
┗ 작은 의미에서의 지열(geothermal system)
지구 내부열발생 에너지원
┏ U235, U238, Th232, K40의 방사성 동위원소 → 43~75%
┗ 지구 내부 지체열의 발출에 의해 - 25~57%
일반적인 지열 탐사 → geothermal prosepcting
◦ 암석의 열적 특성
지온은 심도가 증가에 따라 증가
q = - K del T (q : 지열유량, K : 암석의 열전도도, ∇T : 온도구배(=∂T/∂z), z : 심도)
단위 - cgs 단위 : μcal/㎠·sec(HFU), SI 단위 : W/㎡ (1HFU=41.8mW/㎡)
열전도도
어떤 매질을 통해서 얼마나 쉽게 열이 흐를 수 있는지의 정도를 나타내는 계수
암석의 열전도도는 대체로 낮다
열전도도는 암석중에 함유된 광물의 종류 및 함량에 주로 좌우되나 공극률, 온도 및 압력에도 관계된다.
열분산도(α) - alpha = K over rhoc_p (SI 단위 : ㎡/sec)
(α : 열분산도, K : 열전도도, ρ : 매질의 밀도, cp : 정압비열)
암석의 열분산도 - 0.5~2.0×10-6㎡/sec로 매우 낮다
◦ 지열의 발산
┏ 열전도에 의한 것
┗ 고온의 유체(물, 수증기, 용암 등) 방출에 의한 것
지구 표면 전체에서 75%정도가 대양에서 나머지 25%가 대륙지각을 통해 발산
◦ 지구 내부의 열에너지원
지표면에서 상실되는 대부분의 지열은 반감기가 긴 방사성 동위원소에 의한것이며 나머지는 자구 자체의 냉각에 의한 것
주요 원소 U238, U235, Th232, K40
◦ 지열의 측정
단위 면적당 지열의 발산량은 열전도도와 기온 구배의 곱고 같다.
지표면에서의 지열의 발산량은 지표면 바로 아래에서의 지온구배와 암석의 열전도도를 측정하여 계산할 수 있다.
육상
시추공내에 지온 측정 기구를 내려서 측정
약 200m 이상의 심도에서 수행하는 것이 바람직
열적 평형 상태가 되었을 때 측정
시추공내에서의 지하수의 흐름이나 주변 지형의 영향에 대한 보정이 필요
암석의 열전도도는 시추코어를 이용하여 측정
해양
측정기를 낙하시켜 해저 바닥에 부착시킨 후 두 개 이상의 더미스터(thermistor)들로부터 지온구배를 측정
채취된 퇴적층 시료는 열전도도 측정에 사용
대양의 해저는 온도변화가 없기 때문에 측정 결과는 매우 신뢰성이 높다.
□ 지열의 이용
◦ 지열 광상
지표 근체에 극히 밀집된상태로의 열원
전체의 63%의 지열광상은 제 4기 화산활동과 관련
┏ 단층관 같은 구조선 및 지층의 파쇄대를 따라서 지표면까지 직접 연결
┗ 시추공을 이용하여 증기나 열수를 추출·이요하는 경우
고온 증기로써 터빈을 돌려서 전기를 생산 이용하는 것이 주종
우리나라의 온천의 경우는 일반적인 의미에서의 지열광사이라고 하지 힘들다
◦ 지열 탐사
┏ 1단계 - 개략탐사(항공 자력탐사, 중력 및 자력탐사, 항공 적외선 탐사 등) → 조사지역 축소
┣ 2단계 - 정밀탐사 실시. 시험시추 지점 선정
┣ 3단계 - 시추공을 이용한 각종조사 및 시험 실시
┗ 4단계 - 광량 확인 및 평가를 위한 조사 실시
MT법, P파 지연법, Curie 점법
┏ MT법 - 용암 또는 거의 용암 상태의 암석의 전기비저항이 비정상적으로 매우 낮다는 점 사용
┣ Curie 점법 - 암석이 수백도에서 자성을 잃는 성질을 이용
┗ P파 지연법 - 뜨거운 암체가 부존할는 경우 속도가 감소하여 도착시간이 지연되는 현상 이용
비정상적인 낮은 전기 비저항치를 갖는 지역을 가장 잘 탐지할 수 있는 전기 및 전자참사의 여러 방법을 이용
┏ 평탄한 지역 - 전기 비저항탐사의 방법을 주로 이용
┗ 복잡한 지형 - 전자탐사의 방법 이용
지열광상의 부존이 확인되면 증기나 열수가 집적될 수 있는 균열지대를 찾는 작업 실시
→ 지구화학적 분석방법이 가장 효율적
포아송 비와 P-파의 진폭 감소가 비정상적으로 큰 지역은 지열광상에서 투수성이 높은 부분의 증거
자연전위(SP) 탐사 - 지하수의 이동상태를 알아내는데 유용
중력탐사 - 충적층의 두께, 관입암체의 위치 파악
자력탐사 - 화산지대에서 용암류의 경계면을 탐지
◦ 한국의 온천
· 온천의 현황
우리나라의 온천은 전국적으로 60여개소가 알려져 있으나 남한에는 약 20개소가 개발
· 온천수의 기원
저농도의 약알카리성의 단순천으로 규정
비화산성
심부 암석과의 반응으로 수질이 결정온천수의 안정동위원소는 각 온천 지역의 지표수보다 낮은 값을 가진다.
┏ 백암 온천형 - 남한의 중동부에 분포. 오색, 척산, 덕구, 수안보 온천
┣ 온양 온천형 - 한반도 중서부에 분포. 도고, 덕산, 유성, 이천 온천
┗ 해운대 온천형 - 한반도의 동남부에 분포. 3형중 가장 무거운 동위원소 농축
· 온천탐사
비화산성 온천으로 지열광상의 탐사와는 다르다.
파쇄대나 균열대의 탐지와 지하수의 유동과 집적 가능성에 대한 조사
자연전위탐사, 전기비저항탐사, 방사능탐사 및 탄성파 굴절법탐사 등이 흔히 이용