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geothermischer Gradient

 
     
  thermischer Gradient, geothermische Tiefenstufe, Γ, die Änderung der Temperatur mit der Tiefe Γ = dT/dz (Wärmeleitungsgleichung). Horizontalgradienten in x- oder y-Richtung werden i.d.R. nicht betrachtet. Der geothermische Gradient wird in K/m, K/100 m oder K/1000 m angegeben. Geothermische Gradienten liegen in einem Bereich zwischen 278 K/km (5°C/km) und 353 K/km (80°C/km), der weltweite mittlere geothermische Gradient liegt bei etwa 298 K/km (25°C/km). Aus der Gleichung für die Bestimmung der Wärmestromdichte q = qz = dT/dz = Γλzzλzz


folgt, dass sich bei konstanter Wärmestromdichte der geothermische Gradient in Abhängigkeit von der Wärmeleitfähigkeit ändert. Steigt die Wärmeleitfähigkeit, so fällt der geothermische Gradient ab und umgekehrt. Der geothermische Gradient reagiert sehr empfindlich auf Änderungen der Wärmeleitfähigkeit und damit auf Änderungen der Gesteinszusammensetzung. Auch Beeinflussungen des Temperaturfeldes in Bohrungen durch Wasserzufluss können über den geothermischen Gradient deutlich erfasst werden. Er ist also keine Hilfsgrösse für die Bestimmung der Wärmestromdichte, sondern ein eigenständiger Parameter, aus dem wesentliche Aussagen zum geothermischen Feld abgeleitet werden können. Untersuchungen in Einzelbohrungen (Abb.) gestatten z.B. Aussagen über die Beeinflussung des Temperaturfeldes durch einen advektiven Wärmetransport (Advektion) oder durch paläoklimatische Effekte (Paläogeothermie). Die Bestimmung des Verlaufs des geothermischen Gradienten für bestimmte geologisch-tektonische Einheiten ermöglicht eine grossräumige Analyse des Temperaturfeldes. So verdeutlichen die geothermischen Gradienten für das Böhmische Massiv und die Vorsenke der Karpaten die grossen regionalen Unterschiede. Auch in flachen Grundwasserbohrungen kann die Untersuchung des Gradienten detaillierte Aussagen über die Lage von Grundwasserhorizonten ermöglichen.

geothermischer Gradientgeothermischer Gradient: geothermischer Gradient in der KTB-Vorbohrung (M = Metabasite, BG = Biotit-Sillimanit-Gneise, G = Gneise).
 
 

 

 

 
 
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