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In diesem Artikel geht es um die physikalische Bedeutung der Geothermie. Geothermie kann sich allgemeiner auch beziehen auf geothermische Hitze.Das Geothermie oder Geothermiegradient ist die Zunahme Temperatur mit der Tiefe (die Temperaturgefälle) in dem Boden oder Substrat. Dieser Gradient befindet sich im Erdkruste normalerweise zwischen 15 und 30 °C pro Kilometer. Das geothermischer Tiefenmesser ist die Tiefe, in der die Erdkruste 1 . beträgt Grad Celsius wärmer wird, liegt diese normalerweise zwischen 33 und 17 m.
Wie hoch ist der geothermische Gradient am Erdoberfläche abhängig von der geologisch Situation. In Bereichen, in denen Vulkanismus, Magmatismus oder Krustenerweiterung auftritt, ist die Steigung hoch. Deutliche Abweichungen vom Mittelwert finden sich z. B. in der Schwäbische Alb (geothermische Tiefenmessung von 11 Metern) oder in Südafrika (geothermische Tiefenmessung von 125 Metern). Viele dieser Anomalien werden verursacht durch vulkanische Aktivität. Der höhere Temperaturgradient wird durch eine höhere Wärmefluss zur Erdoberfläche.
In Westeuropa herrscht in einer Tiefe von 25 Metern unter der Oberfläche eine konstante Temperatur. In dieser Tiefe wird die Temperatur nicht mehr von den Temperaturschwankungen der verschiedenen Jahreszeiten beeinflusst und beträgt konstant 9 °C. Tiefer in der Erdkruste steigt die Temperatur recht regelmäßig an. Bei zahlreichen Tiefenbohrungen, die hauptsächlich in Deutschland durchgeführt wurden und Tiefen von mehr als 2000 Metern erreichten, wurde festgestellt, dass pro 33 Meter, die man tiefer in die Erdkruste eindringt, die Temperatur um 1 °C ansteigt. In einer Tiefe von 1200 Metern herrscht beispielsweise eine Temperatur von (1200 – 25) : 33 9 = 44,6 °C.
70 Prozent der Wärmeenergie im Erdinneren stammt von radioaktive Zerfallsprozesse in dem Mantel und Erdkern und zu 30 Prozent aus der steigenden Restwärme aus der Zeit der Erdentstehung. An Stellen, an denen die Kruste aus Gesteinen besteht, die viel radioaktive Elemente wird die enthalten hitzeproduktion durch radioaktiver Zerfall , dass ein Teil der Kruste höher ist und die Steigung zunimmt.
Der geothermische Gradient ist beispielsweise für Geothermie aber auch für jede Art von Tiefbohren von Interesse. Durch die Aufnahme des geothermischen Gradienten und anderer messbarer Parameter wie der Durchlässigkeit der geologischen Schichten (der Permeabilität) und die Dichte (Porosität) des Gesteins, aber auch die Leitfähigkeit desselben Gesteins, kann an bestimmten Stellen das geothermische Potenzial bestimmt werden. In vulkanisch aktiven Gebieten ist der geothermische Gradient besonders hoch (und das geothermische Tiefenmaß klein). in der Nähe von Subduktionszonen kann es in der sein untere Kruste kann auch zu einer Umkehrung des Temperaturgradienten führen. In dem Mantel der Temperaturgradient nimmt ab, da angenommen wird, dass der Mantel Mantelkonvektion gut zu mischen.