Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Anomalies nhiệt và các hiện tượng khí hậu cổ học khuếch tán cũng như đối lưu: ví dụ từ lưu vực Anglo-Paris, miền Bắc Pháp
Tóm tắt
Nghiên cứu này là sự định lượng đầu tiên về tác động kết hợp của các hiện tượng khí hậu cổ học khuếch tán và đối lưu nhằm giải thích sự bất thường dòng nhiệt dọc yếu ở phần trên của lưu vực trầm tích nội địa Anglo-Paris tại miền Bắc Pháp. Mục tiêu của nghiên cứu là hiểu các cơ chế đứng sau sự bất thường dòng nhiệt tại mức độ của đống trầm tích Meso-Cenozoic. Dựa trên một biểu đồ nhiệt độ đại diện cho lưu vực, các mô phỏng thermo-hydraulic tạm thời đã được thực hiện dọc theo một mặt cắt dọc đại diện dài khoảng 400 km trong tầng nước ngầm đa lớp Lower Cretaceous. Bốn kịch bản khí hậu cổ học là sự kết hợp của hai yếu tố khí hậu nhiệt độ cổ và hai chế độ thủy động lực, trong đó có một chế độ xem xét sự gián đoạn của nạp nước liên quan đến sự phát triển của băng vĩnh cửu. Kết quả mô phỏng cho thấy rõ ràng tính tạm thời của chế độ nhiệt của lưu vực. Sau đó, đối với giếng tham chiếu, phần lớn sự bất thường lưu lượng nhiệt có thể được giải thích bằng các cơ chế đối lưu và khí hậu cổ với sự giảm lưu lượng địa nhiệt được mô phỏng lên đến hơn 30 mW/m2, tùy thuộc vào các kịch bản. Sự giảm lưu lượng nhiệt do các dòng chảy ngầm ở quy mô lưu vực trong Lower Cretaceous khoảng 15 mW/m2. Có một số cách tiến triển từ mô hình đơn giản đầu tiên này, bao gồm việc mô phỏng sự phát triển của băng vĩnh cửu và cũng tích hợp các dòng chảy dọc trong lưu vực bằng cách sử dụng một mô hình ba chiều để giải thích tốt hơn dữ liệu.
Từ khóa
#lưu vực Anglo-Paris; hiện tượng khí hậu cổ học; mô phỏng thermo-hydraulic; lưu lượng nhiệt; băng vĩnh cửuTài liệu tham khảo
Anderson MP (2005) Heat as a ground water tracer. Ground Water 43:951–968. doi:10.1111/j.1745-6584.2005.00052.x
Bense VF, Person MA (2008) Transient hydrodynamics within intercratonic sedimentary basins during glacial cycles. J Geophys Res-Earth Surf 113:F04005. doi:10.1029/2007JF000969
Berest P, Weber P (1988) La Thermomécanique des roches [Thermomechanics of rocks]. BRGM, Orléans, France
Burrus J (1997) Contribution à l’étude du fonctionnement des systèmes pétroliers: apport d’une modélisation bi-dimensionnelle [Contribution to the study of oil-producing systems with bi-dimensional modeling]. PhD Thesis, Ecole des Mines de Paris, France
Castro MC (1995) Transfert des gaz rares dans les eaux des bassins sédimentaires: exemple du bassin de Paris [Noble gases transfer in the water of sedimentary basins: example of the Paris Basin]. PhD Thesis, Paris VI, France
Coleno B (1986) Diagraphies thermiques et distribution du champ de température dans le bassin de Paris [Thermal logs and temperature distribution in the Paris basin]. PhD Thesis, Bretagne Occidentale, Brest, France
Contoux C, Violette S, Raffaella V et al (2013) How basin model results enable the study of multi-layer aquifer response to pumping: the Paris Basin, France. Hydrogeol J 21:545–557. doi:10.1007/s10040-013-0955-6
Demongodin L (1992) Reconnaissance de l’état thermique des bassins sédimentaires: transferts de chaleur par conduction et convection, application au bassin de Paris [Interpretation of the thermal state of sedimentary basins: heat transfer by conduction and convection, application to the Paris basin]. PhD Thesis, Montpellier II, Montpellier, France
Dentzer J, Lopez S, Violette S, Bruel D (2016) Quantification of the impact of paleoclimates on the deep heat flux of the Paris Basin. Geothermics 61:35–45. doi:10.1016/j.geothermics.2016.01.006
Gallino S, Josnin J-Y, Dzikowski M et al (2009) The influence of paleoclimatic events on the functioning of an alpine thermal system (France): the contribution of hydrodynamic-thermal modeling. Hydrogeol J 17:1887–1900. doi:10.1007/s10040-009-0510-7
Gonçalvès J (2002) Modélisation 3D de l’évolution géologique du bassin de Paris: implications diagénétiques et hydrogéologiques [Three-dimensional modelling of the Paris basin geological evolution: diagenetic and hydrogeologic implications]. PhD Thesis, Paris VI, France
Gosnold WD (1999) Basin-scale groundwater flow and advective heat flow: an example from the northern Great Plains. In: Geothermics in basin analysis. Kluwer, Dordrecht, The Netherlands
Grenier C, Regnier D, Mouche E et al (2013) Impact of permafrost development on groundwater flow patterns; a numerical study considering freezing cycles on a two-dimensional vertical cut through a generic river-plain system. Hydrogeol J 21:257–270. doi:10.1007/s10040-012-0909-4
Guillocheau F, Robin C, Allemand P et al (2000) Meso-Cenozoic geodynamic evolution of the Paris Basin: 3D stratigraphic constraints. Geodin Acta 13:189–245. doi:10.1016/S0985-3111(00)00118-2
Johansen H, Fjeldskaar W, Mykkeltveit J (1996) The influence of glaciation on the basin temperature regime. Glob Planet Change 12:437–448. doi:10.1016/0921-8181(95)00032-1
Jost A (2005) Caractérisation des forçages climatiques et géomorphologiques des cinq derniers millions d’années et modélisation de leurs conséquences sur un système aquifère complexe: le bassin de Paris. [Characterization of climatic and geomorphologic forcings of the last five million years and modelling of their effects on a complex aquifer system, the Paris basin]. PhD Thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, Paris, France
Jost A, Violette S, Gonçalvès J et al (2007) Long-term hydrodynamic response induced by past climatic and geomorphologic forcing: the case of the Paris basin, France. Phys Chem Earth 32:368–378. doi:10.1016/j.pce.2006.02.053
Kitover DC, van Balen RT, Roche DM et al (2013) New estimates of permafrost evolution during the last 21 k years in Eurasia using numerical modelling. Permafr Periglac Process 24:286–303. doi:10.1002/ppp.1787
Kohl T (1998) Palaeoclimatic temperature signals: can they be washed out? Tectonophysics 291:225–234. doi:10.1016/S0040-1951(98)00042-0
Lauverjat J (1967) Contribution à l’étude géologique et hydrogéologique de l’Albien dans le centre du bassin de Paris [Contribution to the geological and hydrogeological study of the Albian layer in the center of the Paris Basin]. BRGM, Orléans, France
Lebret P, Dupas A, Clet M et al (1996) Modélisation de la profondeur du pergélisol au cours du dernier cycle glaciaire en France [Modelling of the depth of the permafrost in France during the last 120,000 years]. Bull Soc Géol Fr 167:169–179
Lemieux J-M, Sudicky EA, Peltier WR, Tarasov L (2008) Simulating the impact of glaciations on continental groundwater flow systems: 1. relevant processes and model formulation. J Geophys Res Earth Surf 113:F03017. doi:10.1029/2007JF000928
Lucazeau F, Vasseur G (1989) Heat flow density data from France and surrounding margins. Tectonophysics 164:251–258. doi:10.1016/0040-1951(89)90018-8
Majorowicz J, Wybraniec S (2011) New terrestrial heat flow map of Europe after regional paleoclimatic correction application. Int J Earth Sci 100:881–887. doi:10.1007/s00531-010-0526-1
Majorowicz J, Safanda J, Skinner W (2002) East to west retardation in the onset of the recent warming across Canada inferred from inversions of temperature logs. J Geophys Res 107:12. doi:10.1029/2001JB000519
Majorowicz J, Grasby SE, Ferguson G et al (2006) Paleoclimatic reconstructions in western Canada from borehole temperature logs: surface air temperature forcing and groundwater flow. Clim Past 2:1–10
Majorowicz J, Safanda J, Wroblewska M et al (2008) Heat flow variation with depth in Poland: evidence from equilibrium temperature logs in 2.9-km-deep well Torun-1. Geol Rundsch Int J Earth Sci 97:307–315. doi:10.1007/s00531-007-0210-2
McIntosh JC, Garven G, Hanor JS (2011) Impacts of Pleistocene glaciation on large-scale groundwater flow and salinity in the Michigan Basin. Geofluids 11:18–33. doi:10.1111/j.1468-8123.2010.00303.x
Norden B, Förster A (2006) Thermal conductivity and radiogenic heat production of sedimentary and magmatic rocks in the northeast German Basin. AAPG Bull 90:939–962. doi:10.1306/01250605100
Norden B, Förster A, Balling N (2008) Heat flow and lithospheric thermal regime in the northeast German Basin. Tectonophysics 460:215–229. doi:10.1016/j.tecto.2008.08.022
Raoult Y (1997) Contribution de la géochimie à la compréhension de I’hydrodynamisme de I’aquifère de I’Albien dans le Bassin de Paris [Geochemistry of the Albian aquifer in the Paris Basin area contributes to understanding complex hydrogeological behaviour]. C R Acad Sci 325(6):419–425
Raoult Y (1999) La nappe de l’Albien dans le bassin de Paris: de nouvelles idées pour de vieilles eaux [The Albian aquifer in the Paris basin: new ideas for old waters]. PhD Thesis, Paris VI, France
Rivière A (2012) Influences du pergélisol sur les écoulements souterrains et leurs échanges avec une rivière: étude numérique et expérimentale [Influence of permafrost on groundwater flows and their interaction with a river: a numerical and experimental study]. PhD Thesis, Université Pierre et Marie Curie, Paris VI, France
Rogiers B, Huysmans M, Vandenberghe N, Verkeyn M (2014) Demonstrating large-scale cooling in a Variscan terrane by coupled groundwater and heat flow modelling. Geothermics 51:71–90. doi:10.1016/j.geothermics.2013.10.014
Saar MO (2011) Review: Geothermal heat as a tracer of large-scale groundwater flow and as a means to determine permeability fields. Hydrogeol J 19:31–52. doi:10.1007/s10040-010-0657-2
Slagstad T, Midttomme K, Ramstad RK, Slagstad D (2008) Factors influencing shallow (<1000 m depth) temperatures and their significance for extraction of ground-source heat. In: Slagstad T (ed) Geology for society. Spec Publ - Nor Geol Undersokelse 11:99–109
Smith, Chapman DS (1983) On the thermal effects of groundwater flow: 1. regional scale systems. J Geophys Res 88(B1):593–608
Vandenberghe J, Renssen H, Roche DM et al (2012) Eurasian permafrost instability constrained by reduced sea-ice cover. Quat Sci Rev 34:16–23. doi:10.1016/j.quascirev.2011.12.001
Vasseur G, Demongodin L (1995) Convective and conductive heat transfer in sedimentary basins. Basin Res 7:67–79. doi:10.1111/j.1365-2117.1995.tb00096.x
Vasseur G, Lucazeau L (1983) Bounds on palaeotemperatures and palaeoclimatic correction. In: Haenel R, Gupta M (eds) Results of the First Workshop on Standardization in Geothermics. Zentralblatt Geol. Paläontol., part 1, book 1/2, Schweitzbart, Stuttgart, Germany, pp 17–24
Verdoya M, Chiozzi P, Pasquale V (2007) Thermal log analysis for recognition of ground surface temperature change and water movements. Clim Past 3:315
Vogt C, Mottaghy D, Rath V et al (2014) Vertical variation in heat flow on the Kola peninsula: palaeoclimate or fluid flow? Geophys J Int 199:829–843. doi:10.1093/gji/ggu282
Westaway R, Younger PL (2013) Accounting for palaeoclimate and topography: a rigorous approach to correction of the British geothermal dataset. Geothermics 48:31–51. doi:10.1016/j.geothermics.2013.03.009