Способ определения динамики теплового поля от интрузивных массивов

К АВТО У СВИДЕТЕЛЬСТВУ ивер- Центр И, Н, иненумка",ГО ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНВЕДОМСТВО СССР(71) Воронежский государственный уситет им Ленинского комсомола инаучно-технических услуг "Спектр"(56) Авторское свидетельство СССРйг 1509784, кл. 6 01 Ч 9/00, 1987.Кутак Р. И., Цвященко В. А., Корчаги"Моделирование теплового поля контальной литосферы", Киев, "Наукова д1989, с, 60-62,(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕПЛОПОЛЯ ОТ ИНТРУЗИВНЫХ МАССИВ Изобретение относится к геофизике и геотермии и может быть использовано при прогнозировании месторождений полезных ископаемых, а также при геодинамических исследованиях,Целью изобретения является ускорение, упрощение, повышение точности и экономичности определения динамики тепловых полей от остывающих интрузивиых массивов,Осуществление заявленного способа поясняется с помощью устройства, блоксхема которого представлена на фиг, 1. На фиг. 2 изображены кривые интенсивности освещения (х)(фиг. 2 а) и температуры остывания Т(х) (фиг.2 б) прямоугольной призмы, Параметрами кривых являются, соответственно, глубина сечения светового поля й(мм) и время т(тыс. лет), На фиг. 3 показана эволюция теплового поля, полученного предлагаемым способом, от интрузивного комплекса(гранитоиды верхне-юрского воз 2 (57) Использование: гео ледования месторожден паемых, Сущность изоб на плоскости форму иит роксимируют совокупно чателей света. Интенс излучателей принимают начальной температуре световые потоки от излу величину суммарного с различных плоскостях е лельных плоскости расп лей, Измерения прово моментов времени. По и татам определяют динам иитрузий. 3 ил,динамические иссий полезных искоретения: заданную рузивного тела аппстью точечных излуивиость свечения пропорциональнойтела. Суммируютчателей. Измеряют ветового потока в го сечения, паралоложения излучатедят для различныхолучеиным резуль икутеплового поля раста, Жирекенский район В. Забайкалья). Время остывания сдано в условных единицах времени (у. е. в).Устройство содержит проекционную систему 1 с источником света, подключенным к блоку управления яркости 2, рамку 3, фо- в тотранспарант 4, объектив 5, диффузор 6 ОЭ (например, молочное стекло) и плоскость регистрации 7 с возможностью параллельного 0 перемещения. ССпособ реализуется следующим обра- у зом, Изображения интрузий, принадлежащих к интересующему исследователя магматическому комплексу, задаются в виде фототраиспаранта 4, где они представлены прозрачными пятнами 8 на черном фоне. а Для этих целей, например, фотографируется выкопировка из геологической карты выбранного масштаба, где черной краской залиты интруэивные тела, от которых необходимо рассчитать палеотемпературное поле во вмещающей среде. Проявленная(7) пленка (негатив) представляет собой искомый транспарант 4. Последний помещается в рамку 3 проекционной системы 1, например, в стандартный фотоувеличитель и проецируется на диффузор б в произвольном масштабе, Прозрачные изображения интрузивных тел на поверхности диффузора б пропускают световой поток, который рассеивается на элементарных неоднородностях диффузора, заполняющих контуры проецируемых иэображений. Каждый элементарный излучатель площадью ДЯ, находящийся в плоскости диффузора б, образует в точке А (Хо, Уо, 2) плоскости наблюдения 7 световое поле интенсивностью Д 3 (р) =- созф (1) Егдгде й= (Х - Х,) +(У - У ) +2 г расстояние от произвольной точки А(ХО,УО,2) плоскости 4 до светящейся точки плоскости б. сов Р =2/й, Е - напряжен ность освещающего поля.Интенсивность суммарного светового поля 9 от всех элементарных излучателей площадью Д Я, заполняющих изображение интрузий в плоскости 7. равна 1(Х., У.,2)= - Е Х с-о- Вз (2) 2 л з гВычисление интеграла для площади тела определенной формы (прямоугольника, полосы, круга) приводит к выражениями, совпадающим с точностью до постоянной, со стационарными тепловыми полями от плоских тел аналогичной формы. Например, для светящегося квадрата со стороной, равной 2 а, получим распределение интенсивности света вдоль вертикальной оси 2:цЕг аг(2)= агст 9 --- . (3)л 2/2 а +2 В то же время, уравнение теплопровод- ности дт дгт дгтХг д Уг д 2 га 1 дг т(4)с дтдля стационарных тепловых полей (не зависящих от времени) сводится к уравнению Лапласа ОТ=О, решение которого для аналогичного плоского квадратного тела с поверхностным тепловыделением 0 приводит к выражению вида 5 10 15 20 40 45 50 55)1 - - - агсс 9(5)2 гу 2 а -1 2 гдето коэффициент теплопроводности средыСравнение уравнений (3) и (5) показывает, что световое поле 3, рассеянное изображением интрузии, является аналогом теплового поля с точностьк) до постоянных2 Е" 0С 1-и Сг= -- , причем, интенсивл 4 л 1ность освещения 1 о диффузора - б эквивалентна тепловыделению тела О, При условии безразморности коэффициентов С 1 и Сг, полное подобие температурного и светового полей устанавливается при равенстве абсолютных значений коэффициентов (С)=(Сг). Откуда интенсивность освещающего светового поля 1 о пропорциональна исходной температуре нагретого тела то Таким образом, согласно предлагаемому способу, интенсивность светового поля задают пропорциональной исходной температуре нагрева исследуемых геологических тел (интрузий), с помощью блока управления яркостью 2. Соблюдение усло вий подобия (б) достигается методом экспериме нтал ьного подбора. Изменение полученного светового поля 9 с глубиной по координате 2 соответствует изменению эквивалентного ему тепловогополя во времени г, на основании подобиябезразмерных величин где К - коэффициент пропорциональности, имеющий размерность скорости (м/с); Доказательство справедливости равенства 7 иллюстрируется на фиг. 2, где представлены серии кривых остывания прямоугольной призмы шириной 2 б, рассчитанные на ЭВМ по формуле, известной иэ теории термодинамики (фиг. 2 б) и измеренные в различных сечениях 2=Ь суммарного светового поля 9, согласно заявляемому способу (фиг. 2 а).Исходное значение температуры принималось равным ТО=1000 С к которому нормировалось значение освещенности диффузора б. Идентичность полученных результатов показывает. что предлагаемый способ позволяет восстановить динамику теплового поля, т,е. его поведение во времени и пространстве Т(Х,У, г =-КЬ) путем считывания интенсивности светового поля 9, рассеянного изображением интрузии в различных плоскостях сечения Е=Ьь параллельных плоскости диффузора 6, Изменение глубины регистрации светового поля от нуля Ь=О до максимального значения Ь=Ь, позволяет получить картину поля остывания интрузий от начальной температуры Т(Х,У, Ь=К т =0) до минимальной Т=Тю(Х, У, Ь=М т), которая приближается к фоновому значению,Регистрация светового поля 9 осуществляется любым фоточувствительным прибором, например, фотоэлементом, сканирующим плоскость 7 или путем экспозиции фотобумаги с постоянным временем выдержки для всех сечений Е=Ьь В первом случае искомое тепловое поле пропорционально значениям фототока, а во втором - плотности почернения фотобумаги после ее проявления. Результат может быть представлен в виде изолиний (изотерм) регистрируемого параметра (фототока или почернения), а также другими способами, например, цветовой гаммой, На фиг. 3 показана эволюция теплового поля, интрузий для трех моментов времени от начала остывания тих=0, тг=Ь 2/К и тз=Ьз/К (Ь=О, Ь 1 Ь 2 Ьз), Исходная температура магмы Т=1000 С, Результат, наглядно иллюстрирует особенности пространственно-временного взаимодействия тепловых полей от интрузивных тел сложной формы.Преимущества предлагаемого способа заключаются в том, что он не требует проведения полевых работ для сбора образцов пород с площади исследования палеотемпературного поля, аналитических исследований и сложных расчетов на ЭВМ, Для осуществления способа используется минимум исходной информации по району работ, например, геологическая карта интересующего исследователя интрузивного комплекса, Кроме этого, моделирование теплового поля с помощью рассеянного света по описанному способу, позволяет получить распределение тепловых полей в п ространстве и времени от всех рассматриваемых интрузивных тел произвольной формы, Возможна также детализация результата по любому фрагменту исходного изображения интрузивных тел. Точность воспроизведения теплового поля рассматриваемым способом по сравнению с расчетами на ЭВМ, возрастает25 позволяет осуществить прогноз размещения возможных месторождений в благоприиска. 30 35Г40 45 ли света, интенсивность свечения которых принимают пропорциональной начальной 50 та. 5 10 15 20 за счет исключения необходимости аппроксимации интрузий телами упрощенной формы, а разрешающая способность (детальность) результата зависит только от плотности точек считывания световой модели теплового поля. Например, при использовании фоторегистрации на пленку типа "Микрат" может быть получено разрешение до 200 лин.мм, т,е. значения теплового поля как в горизонтальной плоскости Т(ХУ), так и по вертикали Т(Е), получаются с шагом в один метр, для изображения интрузий, заданного в масштабе 1:200000.Предлагаемый способ позволяет получить результат на простом оборудовании, без участия квалифицированного персонала, Суммарное световое поле, эквивалентное тепловому, образуется "автоматически" от всех исследуемых тел.Тепловое поле является главным фиксатором образования месторождений полезных ископаемых, связанных с интрузиями. Реконструкция его эволюции в пространстве и времени по предлагаемому способу,ятных температурных зонах, ориентировать поисковые работы, сократить площади поФормула изобретения Способ определения динамики теплового поля от интрузивных массивов, включающий задание формы интрузивного тела на плоскости, его аппроксимацию совокупностью элементарных источников с известной начальной интенсивностью и определение суммарного теплового поля от всех элементарных источников для различных моментов времени, по которому определяют динамикутеплового поля,отл ич а ю щий с ятем, что, с целью повышения точности и экономичности способа, в качестве элементарных источников используют точечные излучатетемпературе тела, а в качестве суммарного теплового поля определяют величину суммарного светового потока в различных плоскостях его сечения, параллельных плоскости расположения излучателей свеСоставитель М.БатеноваТехред М,Моргентал Корректор Л Ливринц Редакто и ГКНТ СССГ Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина 101 аказ 1267 ВНИИП Тираж Государственного комитет 113035, Москва.