Geothermie – (auch) Geothermik

Geothermie spielt in der angewandten Geophysik etwas zu Unrecht eine eher stiefmütterliche Rolle.

Geothermie betrachtet das Temperaturfeld und thermische Prozesse im Untergrund. Dabei sind zeitlich konstante (stationäre) und zeitlich veränderliche (instationäre) Vorgänge von Interesse. Zu den stationären Vorgängen ist der Wärmefluss aus dem Erdinnern gegen die Erdoberfläche (Stichworte: Temperaturzunahme mit der Tiefe, geothermische Tiefenstufe, Temperaturgradient) zu zählen; instationäre Vorgänge sind z.B. die grob periodischen Aufheizungen der Erdoberfläche im Tages- und Jahresrhythmus mit dem Eindringen sog. Temperaturwellen in den Untergrund.

Bei den aufgeführten Beispielen haben wir einen Wärmetransport durch Wärmeleitung (gesteinsphysikalische Parameter: Wärmeleitfähigkeit für stationäre und Temperaturleitfähigkeit für instationäre Prozesse).

Häufig viel wichtiger ist Konvektion, bei der der Transport von Wärmeenergie an den Transport von Masse geknüpft ist. Es leuchtet ein, dass in der Hydrogeologie bei Bewegungen des Grundwassers (mit seiner besonders großen Wärmespeicherfähigkeit) geothermische Zusammenhänge wichtig und entsprechende Messungen der Geophysik zwingend sein können.

Wichtigster Messparameter in der Geothermie ist die Temperatur. Um den tagesperiodischen Schwankungen durch die Sonneneinstrahlung aus dem Weg zu gehen, sind flache Bohrlöcher (1 – 4 m Tiefe) einzurichten. In ihnen misst man mit elektrischen Widerstandsthermometern. Auch die Wärmestrahlung der Erdoberfläche im Infrarotbereich kann in Temperaturwerte umgesetzt werden; gemessen wird mit speziellen Infrarotdetektoren (meist Photodetektoren).

Anwendungen geothermischer Messungen finden sich vor allem im Bereich der Hydrogeologie und im ingenieurgeologischen Bereich; bekannt geworden sind Erfolge bei der Hohlraumortung und -erkundung.

Temperaturmessungen in Tiefbohrungen gehören zu den ältesten Bohrlochverfahren mit vielfältigen Aussagemöglichkeiten zum Ausbau, zu Grundwasserparametern und zur lithologischen Gliederung.