Samstag, 22. Oktober 2011

5 Jahre Magmatismus und Geodynamik Deutschlands...

... und über 40 Posts. Zeit einen kleinen Rückblick zu machen und einen Ausblick für die Zukunft zu geben
Wir behandelten... :

Intraplattenvulkane: Schlackenkegel, MaareDomeTuffschlote
Vulkanfelder: Odenwald, Westeifel
Eruptionszentren: Laacher See, WartgesberggruppeBuerberg
Den Katzenbuckel: Teil 1, Teil 2, Teil 3
Große Einzelvulkane: Kaiserstuhl, Vogelsberg ( Teil 1, Teil 2, Teil 3Teil 4 )
Basalte

...desweiteren schauten wir uns verschiedene tektonische Begebenheiten an:

Riftzonen: Oberrheingraben,
Antiklinalen
Hebung

Die jüngsten Einträge beschäftigten sich mit der alternativen Energiequelle Geothermie:

Geothermie in: Vulkanfeldern, Vulkankomplexen, Riftzonen

In Zukunft wird es auch wieder Berichte von Exkursionszielen geben sowie aktuelle News aus der Geowelt.

Sonntag, 16. Oktober 2011

Geothermie in Deutschland Teil 3: "Geothermie in Grabenzonen."

Eine Grabenzone entsteht, wenn die Erdkruste gedehnt wird. Vereinfacht gesehen bilden sich zwei große Randstörungen, die steil einfallen und bis zur Conrad-Grenze (der Grenze zur verformbaren, weichen Kruste) in 20 km Tiefe reichen. Entlang dieser Randstörungen sinkt der Graben keilförmig ein. Jenseits der Conrad-Grenze fließt die Kruste bei Dehnung außeinander, da dort das Gestein plastisch deformierbar ist. An den Störungen bilden sich Kluftsysteme, die mehrere Kilometer in die Tiefe reichen. Wasser kann innerhalb dieser Bereiche zirkulieren, indem es entlang dieser Klüfte vordringt, sich aufheizt, und aufgrund seiner Volumenzunahme wieder aufsteigt.

Die größte Grabenzone in Deutschland ist der Oberrheingraben, sie entstand im Eozän vor ca. 45 Millionen Jahren als Hauptgraben des mitteleuropäischen Riftsystems. Das Riftsystem war hauptsächlich bis zum älteren Miozän vor ca. 17 Millionen Jahren aktiv und auch heute bewegen sich noch Teilbereiche der Gräben. Viele Thermalquellen zeugen am Oberrheingraben von offenen Kluftsystemen an den noch aktiven Störungen.
Gräben sind thermal aktive Gebiete, haben also erhöhte Geotherme. Lassen sich Standorte in Grabenzonen für die Geothermie nutzen?
Modellieren wir nun eine Grabenzone im Querschnitt. Der modellierte Krustenschnitt ist 30 km breit und 15 km tief, damit die Datenmenge nicht zu hoch ist, berechnen wir nur eine Grabenhälfte. Der Ausgangszustand ist wie in den Modellen der vorherigen Beiträge eine 80 km mächtige Lithosphäre mit einem Geotherm von 15°C pro km. Entlang der Randstörung berechnet das Modell nun die Zirkulation von Wasser, mit dem die Wärme aus der Tiefe konvektiv aufsteigen kann. Die aufsteigenden Wässer erhitzten das Gestein nahe der Erdoberfläche und kühlen den Ursprungsort an der Basis des Kluftsystems.
Die folgende Abbildung zeigt das Modell nach ca. 700.000 Jahren. Die Basis des Kluftsystem liegt bei 12 km und hat zur Absenkung der 175°C Isothermen geführt. Im Bereich eines Grabens kann es in größerer Tiefe sogar kühler sein als in den angrenzenden Gebieten.
Im folgenden Bild ist der konvektive Wärmestrom (Rot) entlang der Randstörung (Schwarz) eingetragen. Um den Schnitt zu vervollständigen ist die nichtberechnete gegenüberliegende Randstörung (Weiß) angedeutet.
Der Temperaturanstieg entlang der Randstörung ist zunächst sehr stark. Im Bereich des konvektiven Aufstiegs (Grün) nimmt die Temperatur über einen großen Tiefenbereich kaum mehr zu. In größerer Tiefe (bei ca. 12 km) gleicht sich der Geotherm wieder dem ungestörten Ausgangszustand (Rot) an.
Das Modell erreicht in 3 km Tiefe fasst 150°C, Geothermie wäre hier möglich.
 
Grabenzonen mit hydrothermalen Systemen eignen sich demnach als Geothermiestandorte, neben der erhöhten Temperatur steht auch zusätzlich Wasser als Transportmedium zur Verfügung.
 
Modelling Program:
Wohletz, K.H., 1999, KWare Heat3D software for multithreaded, 3-D,
heterogeneous heat flow simulation. Los Alamos National Laboratory Computer
Code LA-CC 99-27 (http://geodynamics.lanl.gov/Wohletz/Heat.htm), Los Alamos
New Mexico