الدوران الحراري المائي
الدوران الحراري المائي، بمعناه العام، هو دوران الماء الساخن ( من اليونانية القديمة ὕδωρ، أي الماء ، [ 1 ] وθέρμη، أي الحرارة [ 1 ] ). يحدث الدوران الحراري المائي غالبًا بالقرب من مصادر الحرارة داخل قشرة الأرض . وبشكل عام، يحدث هذا بالقرب من النشاط البركاني ، [ 2 ] ولكنه قد يحدث أيضًا في الطبقات الضحلة والمتوسطة من القشرة الأرضية على طول الصدوع العميقة، أو في الطبقات العميقة من القشرة الأرضية نتيجة لتداخل الجرانيت ، أو نتيجة لتكوين الجبال أو التحول الصخري . غالبًا ما ينتج عن الدوران الحراري المائي رواسب معدنية حرارية مائية .
الدوران الحراري المائي في قاع البحر
الدوران الحراري المائي في المحيطات هو مرور المياه عبر أنظمة التلال في منتصف المحيط .
يشمل هذا المصطلح كلاً من دوران مياه الفتحات الحرارية المعروفة ذات درجة الحرارة العالية بالقرب من قمم التلال، والتدفق المنتشر للمياه ذي درجة الحرارة المنخفضة عبر الرواسب والبازلت المدفون بعيدًا عن قمم التلال. [ 3 ] يُطلق على النوع الأول من الدوران أحيانًا اسم "النشط"، وعلى النوع الثاني اسم "الخامل". في كلتا الحالتين، يبقى المبدأ واحدًا: تغوص مياه البحر الباردة والكثيفة في بازلت قاع البحر، وتسخن في الأعماق، ثم ترتفع عائدةً إلى سطح التماس بين الصخور ومياه المحيط نظرًا لانخفاض كثافتها. مصدر الحرارة للفتحات النشطة هو البازلت المتشكل حديثًا، وبالنسبة للفتحات ذات أعلى درجات الحرارة، يكون مصدرها حجرة الصهارة الكامنة . أما مصدر الحرارة للفتحات الخاملة فهو البازلت الأقدم الذي لا يزال يبرد. تشير دراسات تدفق الحرارة في قاع البحر إلى أن البازلت الموجود داخل القشرة المحيطية يستغرق ملايين السنين ليبرد تمامًا، حيث يستمر في دعم أنظمة الدوران الحراري المائي الخاملة.
الفتحات الحرارية المائية هي مواقع في قاع البحر حيث تختلط السوائل الحرارية المائية مع مياه المحيط التي تعلوها. [ 4 ] ولعل أشهر أشكال هذه الفتحات هي المداخن الطبيعية التي تُعرف باسم المدخنات السوداء . [ 4 ]
الدوران الحراري المائي المرتبط بالبراكين والصهارة
لا تقتصر الدورة الحرارية المائية على بيئات سلاسل الجبال المحيطية. يمكن أن توجد خلايا الحمل الحراري المائي في أي مكان يتلامس فيه مصدر حرارة غير طبيعي، مثل الصهارة المتداخلة أو الفتحات البركانية ، مع نظام المياه الجوفية حيث تسمح النفاذية بالتدفق. [ 5 ] [ 6 ] يمكن أن يتجلى هذا الحمل الحراري في صورة انفجارات حرارية مائية ، ونوافير حارة ، وينابيع ساخنة ، على الرغم من أن هذا ليس هو الحال دائمًا. [ 5 ]
خضعت الدورة الحرارية المائية فوق الكتل الصهارية لدراسة مكثفة في سياق مشاريع الطاقة الحرارية الأرضية، حيث تُحفر آبار عميقة عديدة في النظام لإنتاج السوائل الحرارية المائية ثم إعادة حقنها. تُظهر مجموعات البيانات التفصيلية المتاحة من هذا العمل استمرارية هذه الأنظمة على المدى الطويل، وتطور أنماط دوران السوائل، وتاريخها الذي قد يتأثر بتجدد النشاط الصهاري، أو حركة الصدوع، أو التغيرات المرتبطة بالتكسير الحراري المائي والانفجارات البركانية التي يتبعها أحيانًا تدفق هائل للمياه الباردة. وقد ركزت دراسة أقل مباشرة، ولكنها بنفس القدر من الكثافة، على المعادن المترسبة، وخاصة في الأجزاء العلوية من أنظمة الدورة الحرارية المائية.
يتطلب فهم الدوران الحراري المائي المرتبط بالبراكين والصهارة دراسة الانفجارات الحرارية المائية، والينابيع الحارة، والسخانات، وغيرها من الأنظمة ذات الصلة، وتفاعلاتها مع المياه السطحية والجوفية المرتبطة بها. [ 5 ] تُعد البحيرات البركانية بيئة مثالية لرصد هذه الظاهرة، حيث تكثر فيها الينابيع الحارة والسخانات. [ 5 ] تعمل أنظمة الحمل الحراري في هذه البحيرات من خلال تسرب مياه البحيرة الباردة إلى أسفل عبر قاع البحيرة النفاذ، واختلاطها بالمياه الجوفية المسخنة بفعل الصهارة أو الحرارة المتبقية، ثم صعودها لتشكل ينابيع حرارية عند نقاط التصريف. [ 5 ]
إن وجود خلايا الحمل الحراري المائي والينابيع الساخنة أو الفوّارات في هذه البيئات لا يعتمد فقط على وجود مسطح مائي بارد وحرارة جوفية، بل يعتمد أيضاً بشكل كبير على وجود حد فاصل عند مستوى الماء الجوفي. [ 5 ] يمكن لهذه الأنظمة أن تُشكّل حدودها الخاصة. فعلى سبيل المثال، يُمثّل مستوى الماء حالة ضغط سائل تؤدي إلى انفصال الغازات أو غليانها، مما يُسبب بدوره تمعدناً كثيفاً يُمكنه سدّ الشقوق.
القشرة الأرضية العميقة
يشير مصطلح "الحركة الحرارية المائية" أيضاً إلى انتقال المياه ودورانها داخل القشرة الأرضية العميقة، بشكل عام من مناطق الصخور الساخنة إلى مناطق الصخور الباردة. وتشمل أسباب هذه الحركة ما يلي:
- تداخل الصهارة في القشرة الأرضية
- الحرارة الإشعاعية المتولدة من كتل الجرانيت المبردة
- الحرارة المنبعثة من الوشاح
- الضغط الهيدروليكي الناتج عن سلاسل الجبال، على سبيل المثال، حوض أرتيزيان العظيم
- نزح المياه من الصخور المتحولة، مما يؤدي إلى تحرير المياه
- نزح المياه من الرواسب المدفونة في أعماق الأرض
تُعد الدورة الحرارية المائية، وخاصة في القشرة الأرضية العميقة، سببًا رئيسيًا لتكوين الرواسب المعدنية وحجر الزاوية في معظم النظريات المتعلقة بتكوين الخامات .
رواسب خامات حرارية مائية
خلال أوائل القرن العشرين، عمل العديد من الجيولوجيين على تصنيف رواسب الخامات الحرارية المائية التي افترضوا أنها تشكلت من محاليل مائية متدفقة إلى الأعلى. وضع فالديمار ليندغرين (1860-1939) تصنيفًا قائمًا على تفسير انخفاض درجة الحرارة والضغط في السائل المترسب. وقد عبّرت مصطلحاته: "هايبوثيرمال" و"ميزوثرميال" و"إبيثيرمال" و"تيليثيرمال"، عن انخفاض درجة الحرارة وزيادة المسافة من مصدر عميق. [ 7 ] وتحتفظ الدراسات الحديثة بمصطلح "إبيثيرمال " فقط . ويتضمن تنقيح جون غيلبرت لنظام ليندغرين للرواسب الحرارية المائية، الذي أُجري عام 1985، ما يلي: [ 8 ]
- السوائل الحرارية المائية الصاعدة، أو المياه الصهارية أو النيزكية
- رواسب النحاس البورفيري وغيرها، 200-800 درجة مئوية، ضغط معتدل
- صخور نارية متحولة، 300-800 درجة مئوية، ضغط منخفض إلى متوسط
- عروق الكورديليرا، أعماق متوسطة إلى ضحلة
- بيئة فوق حرارية، ضحلة إلى متوسطة، 50-300 درجة مئوية، ضغط منخفض
- محاليل نيزكية ساخنة متداولة
- رواسب من نوع وادي المسيسيبي ، 25-200 درجة مئوية، ضغط منخفض
- يورانيوم غرب الولايات المتحدة ، 25-75 درجة مئوية، ضغط منخفض
- تدوير مياه البحر الساخنة
- رواسب سلسلة جبال المحيط ، 25-300 درجة مئوية، ضغط منخفض
انظر أيضاً
مراجع
- 1 2 ليدل، إتش جي وسكوت، آر. (1940). معجم يوناني-إنجليزي. منقح وموسع بالكامل بواسطة السير هنري ستيوارت جونز. بمساعدة رودريك ماكنزي. أكسفورد: مطبعة كلارندون.
- ↑ دونوهيو، إليانور؛ ترول، فالنتين ر.؛ هاريس، كريس؛ أوهالوران، أويفي؛ والتر، توماس ر.؛ بيريز تورادو، فرانسيسكو ج. (15 أكتوبر 2008). "التغيرات الحرارية المائية منخفضة الحرارة للطف البركاني داخل كالديرا تيجيدا الميوسينية، غران كناريا، جزر الكناري" . مجلة علم البراكين والبحوث الحرارية الأرضية . 176 (4): 551-564 . Bibcode : 2008JVGR..176..551D . doi : 10.1016/j.jvolgeores.2008.05.002 . ISSN 0377-0273 .
- ↑ رايت، جون؛ روثري، ديفيد أ. (1998)، "الدوران الحراري المائي في القشرة المحيطية" ، أحواض المحيطات: بنيتها وتطورها ، إلسيفير، ص 96-123 ، doi : 10.1016/b978-075063983-5/50006-0 ، ISBN 978-0-7506-3983-5تم الاطلاع عليه بتاريخ 11 فبراير 2021
- 1 2 جيرمان، سي آر؛ سيفريد، دبليو إي (2014)، "العمليات الحرارية المائية" ، دراسة في الكيمياء الجيولوجية ، إلسيفير، ص 191-233 ، doi : 10.1016/b978-0-08-095975-7.00607-0 ، ISBN 978-0-08-098300-4تم الاطلاع عليه بتاريخ 11 فبراير 2021
- 1 2 3 4 5 6 باياني كارديناس، م.؛ لاغماي، ألفريدو ماهار ف .؛ أندروز، بنجامين ج.؛ رودولفو، ريموند س.؛ كابريا، هليل ب.؛ زامورا، بيتر ب.؛ لابوس، مارك ر. (يناير 2012). "الينابيع الحرارية الأرضية: ينابيع ناتجة عن الحمل الحراري المائي للمياه الجوفية المتصلة بالمياه السطحية: ينابيع ناتجة عن الحمل الحراري المائي" . رسائل البحوث الجيوفيزيائية . 39 (2): غير متوفر. doi : 10.1029/2011GL050475 .
- ↑ دونوهيو، إليانور؛ ترول، فالنتين ر.؛ هاريس، كريس؛ أوهالوران، أويفي؛ والتر، توماس ر.؛ بيريز تورادو، فرانسيسكو ج. (أكتوبر 2008). "التغيرات الحرارية المائية منخفضة الحرارة للطف البركاني داخل كالديرا تيجيدا الميوسينية، غران كناريا، جزر الكناري" . مجلة علم البراكين والبحوث الحرارية الأرضية . 176 (4): 551-564 . Bibcode : 2008JVGR..176..551D . doi : 10.1016/j.jvolgeores.2008.05.002 .
- ↑ دبليو. ليندغرين، 1933، رواسب المعادن ، ماكجرو هيل، الطبعة الرابعة.
- ↑ جيلبرت، جون م. وتشارلز ف. بارك الابن، 1986، جيولوجيا رواسب الخامات ، فريمان، ص 302، رقم ISBN 0-7167-1456-6
- العمليات الجيولوجية
- علم المحيطات الفيزيائي