Description
Der stndig wachsende Energiebedarf und das im ver gangenen Jahrzehnt geprgte Bewutsein der limitier ten fossilen Energiereserven, aus denen die Stei gerung im Energieverbrauch sorglos gedeckt werden konnte, haben nun bei der Suche nach Alternativ energien auch der Geothermie zu einer Bltezeit verholfen. Nicht nur in der angewandten Geothermie, die auf Prospektion und Frderung der Erdwrme ausgerichtet ist, werden bedeutende Erkenntnisse gesammelt, son dern auch in der allgemeinen Geothermie, die den thermischen Zustand unseres Erdkrpers aus allge mein naturwissenschaftlicher Sicht betrachtet, haben die entwickelten Methoden der Temperaturer mittlung unser Bild des thermischen Zustandes auf und in der Erde mit mehr Details darzustellen ge holfen. Die beraus groe Flle von Einzelarbeiten zu geo thermischen Themen ist jedoch kaum dazu geeignet, einem interessierten Leser und Studierenden der Geowissenschaften einen einfhrenden Uberblick ber die in letzter Zeit so viel beachtete Geothermie zu geben. Wenngleich im vorliegenden Beitrag nicht der Versuch unternommen wurde, eine Monographie der Geo thermie vorzulegen, so soll doch der Interessierte an die Geothermie herangefhrt werden, und die vor liegende Abhandlung soll den Einstieg in die spezi elle Thematik erleichtern helfen. Die Geothermie wird als Teil der Geophysik an Hoch schulen und Universitten gelehrt und gehrt als Fachgebiet zur Ausbildung von Studenten der Geowis senschaften. Diese Einfhrung in die Geothermie rich tet sich besonders an die Studierenden der Geophysik und ist zum Gebrauch neben Vorlesungen gedacht. Der Dank fr das Zustandekommen dieser Arbeit gilt meinem verehrten Lehrer, Herrn Prof. Dr. o. Rosenbach. 1. Physikalische Grundlagen zur Wrmeleitung.- 1.1 Temperatur und Temperaturgradient.- 1.2 Wrmefludichte, Wrme- und Temperaturleitfhigkeit.- 1.3 Die Wrmeleitungsgleichung.- 2. Thermische Eigenschaften von gebirgsbildenden Gesteinen.- 2.1 Die Wrmeleitfhigkeit.- 2.1.1 Temperatureinflu auf die Wrmeleitfhigkeit.- 2.1.2 Druckeinflu auf die Wrmeleitfhigkeit.- 2.1.3 Wrmeleitfhigkeit anisotroper Krper.- 2.1.4 Wrmeleitfhigkeit porser Gesteine.- 2.2 Die spezifische Wrme.- 2.3 Die radiogene Wrmeproduktion.- 2.3.1 Die Gesteinsradioaktivitt an der Erdoberflche.- 2.3.2 Methoden zur Abschtzung der radiogenen Wrmeproduktion im Erdinnern.- 3. Analytische Behandlung von konduktiven Temperaturausgleichsvorgngen in der Erdkruste.- 3.1 Temperaturausgleich im homogenen Halbraum.- 3.1.1 Der Halbraum mit einer Grenzflche.- 3.1.2 Untergrund mit Lavabedeckung.- 3.2 Temperaturausgleich im Modellkrpern.- 3.2.1 Abkhlung von Eruptivgngen.- 3.2.2 Abkhlung von kugelfrmigen Intrusionen.- 3.2.3 Abkhlung von quaderfrmigen Intrusionen.- 4. Der thermische Zustand des Erdinnern.- 4.1 Der thermische Zustand der oberen Erdkruste.- 4.1.1 Der Einflu von Klimaschwankungen auf die Oberflchentemperatur.- 4.1.1.1 Der Tages- und Jahresgang der Oberflchentemperatur.- 4.1.1.2 Langfristige Temperaturschwankungen.- 4.1.2 Der topographische Einflu auf das Temperaturfeld im Untergrund.- 4.1.3 Vernderungen des Temperaturfeldes durch Wasserbewegungen.- 4.1.4 Das Temperaturfeld in verschiedenartigen geologischen Strukturen.- 4.1.5 Die terrestrische Wrmfludichte.- 4.1.5.1 Die regionale Variation der Wrmefludichte.- 4.1.5.2 Die zeitliche Variation der Wrmefludichte.- 4.2 Der thermische Zustand in der unteren Kruste und im tieferen Erdinnern.- 4.2.1 Der thermische Zustand in der unteren Kruste und im oberen Mantel.- 4.2.2 Zum thermischen Zustand des unteren Erdmantels.- 4.2.3 Zum thermischen Zustand des Erdkerns.- 4.3 Thermische Aspekte bei der Plattentektonik.- 5. Methoden der Temperaturermittlung.- 5.1 Geothermometer zur Bestimmung von Reaktionstemperaturen.- 5.1.1 Lsungsgleichgewichte als Temperaturindikatoren.- 5.1.1.1 Das SiO2-Thermometer.- 5.1.1.2 Das Na-K-Ca-Thermometer.- 5.1.2 Isotopenverhltnisse als Geothermometer.- 5.1.3 Spurenelemente in Salzen und Erzen.- 5.1.4 Das Granat-Pyroxen-Thermometer.- 5.1.5 Der Inkohlungsgrad organischer Einschlsse in Sedimentgesteinen.- 5.2 Geophysikalische Methoden der Temperaturbestimmung.- 5.2.1 Direkte Messung an der Oberflche und im Bohrloch.- 5.2.2 Indirekte Verfahren zur Ermittlung der Temperatur.- 5.2.2.1 Temperaturermittlung aus gravimetrischen Messungen.- 5.2.2.2 Temperaturermittlung aus geoelektrischen Messungen.- 5.2.2.3 Ergebnisse der Magnetotellurik als Temperaturindikatoren.- 5.2.2.4 Die CURIE-Flche als Isotherme.- 5.2.2.5 Temperaturermittlung aus seismischen Ergebnissen.- 6. Erdwrme als Energiequelle.- 6.1 Prospektionsmethoden auf Wrmereservoire.- 6.1.1 Geochemische und geologische Methoden.- 6.1.1.1 Kartierung hydrothermaler Gesteinsvernderungen.- 6.1.1.2 Thermalwasseruntersuchungen.- 6.1.1.3 Spurenelemente im Boden.- 6.1.1.4 Vernderung kohliger Substanzen im Sedimentgestein.- 6.1.2 Geophysikalische Methoden.- 6.1.2.1 Infrarotmessungen.- 6.1.2.2 Messungen der Oberflchentemperatur und der Wrmefludichte.- 6.1.2.3 Gravimetrische Messungen.- 6.1.2.4 Geoelektrische Messungen.- 6.1.2.5 Seismische Methoden.- 6.2 Nutzung der geothermischen Energie.- 6.2.1 Thermalwassernutzung in Bdern.- 6.2.2 Thermalwsser zur Raumbeheizung.- 6.2.3 Umwandlung in elektrische Energie.- 6.2.3.1 Nutzung von Dampfvorkommen.- 6.2.3.2 Trockene heie Gesteine als Energiequelle.- 6.2.3.3 Nutzung von heiem Wasser.- 6.2.4 Umweltbelastung bei der Nutzung geothermischer Energie.- 7. Anhang.- 8. Literaturverzeichnis.- 9. Sachregister.
