Geothermal Heat Flow Anomalies Caused by Thermal Conductivity Contrast

Abstract

Heat flow measurements are usually made in boreholes considering that the heat flow field is homogeneous and the flux vector is vertical. This is not true in regions where thermal conductivity anomalies exist. In this paper we study configurations which may disturb heat flow density distribution. A numerical method is used to investigate the two-dimensional character of a heat flow field which could be associated with three situations: a layer almost vertical, an inclined layer and a layer situated between two media of different conductivities. Vertical and horizontal heat flow components are calculated along the surface of the earth and through the region of study. The results indicate that the heat flow is greatly disturbed by thermal conductivity anomalies.

As medidas de fluxo de calor são usualmente feitas em furos considerando-se que o campo de fluxo térmico é homogêneo e o vetor fluxo é vertical. Isto não é verdade em regiões onde anomalias de fluxo térmico existem. Neste trabalho estudamos as configurações que podem perturbar a distribuição de densidade de fluxo térmico. Um método numérico é usado para investigar o caráter bidimensional do campo de fluxo térmico que pode estar associado com três situações: uma camada quase vertical, uma camada inclinada e uma camada situada entre dois meios com diferentes condutividades. As componentes de fluxo térmico vertical e horizontal são calculadas sobre a superfície da Terra e através da região em estudo. Os resultados indicam que o fluxo térmico é fortemente perturbado por anomalias de condutividade térmica.