Geothermische Tiefenstufe

Die geothermische Tiefenstufe ist die Tiefendifferenz, in der sich die Erdkruste um ein Kelvin erwärmt.[1] Ihr Kehrwert ist der geothermische Gradient, die Temperaturdifferenz mit zunehmender Tiefe.[2][3]

Temperaturprofil des Erdinneren, schematische Darstellung.

Definition

Der Zusammenhang zwischen geothermischer Tiefenstufe und Gradienten kann ausgedrückt werden als:

Einheiten

Während die geothermische Tiefenstufe für gewöhnlich in Metern pro Grad Celsius bzw. Kelvin angegeben wird, sind für den geothermischen Gradienten mehrere Einheit üblich, so , [2] und.[4]

Literaturwerte

Eine Erwärmung um einen Kelvin erfolgt durchschnittlich alle 33 Meter bzw. alle 100 Meter steigt die Temperatur um etwa 3 Kelvin an:[1][2][4]

Genauer schwanken geothermische Gradienten etwa in einem Bereich zwischen 27,8 K/km und 35,3 K/km, der weltweite mittlere geothermische Gradient liegt bei etwa 29,8 K/km.[2] Lokal können die Gradienten aber stark von dem Mittelwert abweichen, so sind beispielsweise im Oberrheingraben Gradienten von 50 K/km bis 100 K/km möglich.[2]

Für die geothermische Tiefenstufe gilt ähnliches. In Vulkangebieten ist die geothermische Tiefenstufe oft sehr gering (5,2 m/K bei Osseg/Böhmen), während in orogenetisch inaktiven Kratongebieten sehr hohe Werte erreicht werden (bis über 170 m/K in Südafrika).[1]

Abweichungen von den Mittelwerten erklären sich aus dem geologischen Bau, der thermischen Leitfähigkeit der Gesteine und dem Vorhandensein von Wärmequellen (wie Magmakammern) im Untergrund.[1]

Anwendung

Die geothermische Tiefenstufe ist z. B. für die Geothermie, aber auch für jede Art von Tiefbohrungen relevant. In vulkanisch aktiven Gebieten ist sie besonders klein, d. h. der Temperaturgradient besonders groß, wobei es jedoch im Bereich von Subduktionszonen in größeren Tiefen auch zu einer Umkehrung des Temperaturgradienten kommen kann: Dort steigt die Temperatur nicht mit der Tiefe, sondern sie sinkt. Dies hängt damit zusammen, dass dort vergleichsweise kühle Oberflächengesteine in den Erdmantel gezogen werden.

Literatur
  • Werner Zeil: Brinkmanns Abriss der Geologie, erster Band: Allgemeine Geologie. 12. Auflage. Ferdinand Enke Verlag, Stuttgart 1980, ISBN 3-432-80592-6, S. 217.

Einzelnachweise
  1. geothermische Tiefenstufe. In: Lexikon der Geographie. Spektrum, abgerufen am 31. Januar 2023.
  2. geothermischer Gradient. In: Lexikon der Geowissenschaften. Spektrum, abgerufen am 31. Januar 2023.
  3. Geothermische Tiefenstufe. In: Geothermie. Abgerufen am 31. Januar 2023.
  4. Geothermischer Gradient. In: Geothermie. Abgerufen am 31. Januar 2023.
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