К описанию температурно-барической зависимости эффективной теплопроводности гранитов

В данной работе обсуждаются результаты проведенных нами комплексных исследований температурно-барических зависимостей эффективной теплопроводности гранитов. Для подробного анализа были выбраны опубликованные экспериментальные результаты температурных и барических зависимостей эффективной теплопроводности ряда гранитов и гранитоидов в диапазонах ~273-900 К и 0.1-1500 МПа, что соответствует параметрам горных пород от поверхностного слоя до глубин более 50 км континентальной коры. Предложено малопараметрическое описание температурно-барической зависимости эффективной теплопроводности, достаточно хорошо согласующееся с экспериментальными данными в температурном диапазоне ~273-600 К при условии отсутствия необратимых изменений в образцах в результате термобарического воздействия.

1. IRENA (2023): Renewable energy statistics 2023 / International Renewable Energy Agency. Abu Dhabi, 2023. 69 p. Available at: https://www.developmentaid.org/api/frontend/cms/file/2023/03/IRENA_RE_Capacity_Statistics_2023.pdf

2. Energy Technology Prospectives 2023 // Report of International Energy Agency. France by IEA, 2023. 459 p. Available at: https://www.developmentaid.org/api/frontend/cms/file/2023/01/EnergyTechnologyPerspectives2023_compressed-1.pdf

3. Алексеенко С. В., Маркович Д. М. Комплексный научно-технический проект полного инновационного цикла (КНТП) «Технологии геотермальной энергетики» – Новосибирск, ИТ СО РАН, 2022.

4. Гусаров В. А., Писарев Д. Ю., Гусарова Е. В. Концепция развития петротермальных тепловых электростанций // Электротехнологии и электрооборудование в АПК. 2021. 68, 1(42). 44-49. DOI: 10.22314/2658-4859-2021-68-1-44-49

5. Norden B., Förster A., Förste H.-J., Fuchs S. Temperature and pressure corrections applied to rock thermal conductivity: impact on subsurface temperature prognosis and heat-flow determination in geothermal exploration // Geothermal Energy. 2020. 8(1). 1-19. DOI: 10.1186/s40517-020-0157-0

6. Miranda M. M., Márquez M. I. V., Raymond J., Dezayes C. A numerical approach to infer terrestrial heat flux from shallow temperature profiles in remote northern regions // Geothermics. 2021. 93. 102064. DOI: 10.1016/j.geothermics.2021.102064

7. Furlong K. P., Chapman D. S. Heat flow, heat generation, and the thermal state of the lithosphere // Annual Review of Earth and Planetary Sciences. 2013. 41(1). 385-410. DOI: 10.1146/annurev.earth.031208.100051

8. Annen C., Blundy J. D., Sparks R. S. J. The genesis of intermediate and silicic magmas in deep crustal hot zones // Journal of Petrology. 2005. 47(3). 505-539. DOI: 10.1093/petrology/egi084

9. Nabelek P. I., Whittington A. G., Hofmeister A. M. Strain heating as a mechanism for partial melting and ultrahigh temperature metamorphism in convergent orogens: Implications of temperature dependent thermal diffusivity and rheology // Journal of Geophysical Research. 2010. 115(B12). B12417. DOI: 10.1029/2010JB007727

10. Whittington A. G., Hofmeister A. M., Nabelek P. I. Temperature-dependent thermal diffusivity of the Earth’s crust and implications for magmatism // Nature. 2009. 458. 319-321. DOI: 10.1038/nature07818

11. Huangfei F., Baohua Z., Jianhua G., Zili X., Shuangmeng Z., Shuang M. S., Heping L. Thermal diffusivity and thermal conductivity of granitoids at 283–988 K and 0.3–1.5 GPa // American Mineralogist. 2019. 104(11). 1533-1545. DOI: 10.2138/am-2019-7099

12. Emirov S., Aliverdiev A., Beybalaev V., Amirova A. On the temperature and pressure dependences of the effective thermal conductivity of granites // Thermal Science. 2021. 25, 4(A). 2493-2501. DOI: 10.2298/TSCI200408176E

13. Emirov S. N., Aliverdiev A. A., Zarichnyak Y. P., Emirov R. M. Studies of the Effective Thermal Conductivity of Sandstone Under High Pressure and Temperature // Rock Mechanics Rock Engineering. 2021. 54(6). 3165-3174. DOI: 10.1007/s00603-020-02353-3

14. Kant M. A., Ammann J., Rossi E., Madonna C., Höser D., Rudolf von Rohr P. Thermal properties of Central Aare granite for temperatures up to 500 C: Irreversible changes due to thermal crack formation // Geophysical Research Letters. 2017. 44(2). 771-776. DOI: 10.1002/2016GL070990

15. Horai K., Susaki J. The effect of pressure on the thermal conductivity of silicate rocks up to 12 kbar // Physics of the Earth and Planetary Interiors. 1989. 55. 292-305. DOI: 10.1016/0031-9201(89)90077-0

16. Miao S. Q., Li H. P., Chen G. Temperature Dependence of Thermal Diffusivity, Specific Heat Capacity, and Thermal Conductivity for Several Types of Rocks // Journal of Thermal Analysis and Calorimetry. 2014. 115(2). 1057-1063. DOI: 10.1007/s10973-013-3427-2

17. Miranda M. M., Matos C. R., Rodrigues N. V., Pereira A. J. S. C., Costa J. J. Effect of Temperature on the Thermal Conductivity of a Granite with High Heat Production from Central Portugal // Journal of Iberian Geology. 2019. 45(1). 147-161. DOI: 10.1007/s41513-018-0096-9

18. Emirov S. N., Beybalaev V. D., Amirova A. A., Ibragimov A. I., Aliverdiev A. A. Thermal Conductivity Temperature-Pressure Dependence of Rocks and Ceramics // Journal of Physics: Conference Series. 2019. 1172. 012006. DOI: 10.1088/1742-6596/1172/1/012006

19. Aliverdiev A. A., Grigoriev B. A., Aliev R. A., Zarichnyak Yu. P., Beybalaev V. D., Amirova A. A. Temperaturno-baricheskiye zavisimosti effektivnoy teploprovodnosti gornykh porod razlichnoy uporyadochennosti [Temperature-baric dependences of the effective thermal conductivity of rocks of various ordering] // Vesti Gazovoy Nauki. 2021. 4(49). 54-59.

20. Emirov S. N., Aliev R. M., Amirova A. A., Aliverdiev A. A., Beybalaev V. D., Grigoriev B. A., Zarichnyak Y. P. Temperature-baric dependence of the effective thermal conductivity of amorphous and polycrystalline rocks // Materials Today: Proceedings. 2022. 66(3). 866-870. DOI: 10.1016/j.matpr.2022.04.495

21. Sun Q., Zhang W., Zhu Y., Huang Z. Effect of high temperatures on the thermal properties of granite // Rock Mechanics Rock Engineering. 2019. 52. 2691-2699. DOI: 10.1007/s00603-019-1733-0

22. Zhao X. G., Zhao Z. G., Guo Z., Cai M., Li X., Li P. F., Cheng L., Wang J. Influence of Thermal Treatment on the Thermal Conductivity of Beishan Granite // Rock Mechanics and Rock Engineering. 2018. 51(7). 2055-2074. DOI: 10.1007/s00603-018-1479-0