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Wärmeproduktion, radioaktive

Auch noch heute stammt der größere Teil der Wärmeleistung des Erdkörpers aus dem radioaktiven Zerfall der langlebigeren Nuklide im Mantel, 235U und 238U, 232Th und 40K (radioaktive Wärmeproduktion).

Der Beitrag jedes Nuklids wird berechnet aus der Zerfallsenergie und der Zerfallsrate; diese wiederum aus der Halbwertszeit und der Konzentration. Konzentrationen im Mantel sind der Messung nicht zugänglich, sondern werden aus Modellen der Gesteinsbildung geschätzt. Es ergibt sich eine Leistung aus radioaktivem Zerfall von etwa 20 bis 30 TW (Terawatt) oder 40 bis 50 kW/km2. Der gesamte Erdwärmestrom aus radioaktiven Zerfallsprozessen beträgt etwa 900 EJ pro Jahr. Dies entspricht wiederum einer Leistung von etwa 27,5 TW für die gesamte Erde.

Die Wärmeproduktion wird in Energie pro Zeit und Volumen (J/s m3) angegeben. Die Erdkruste ist unterschiedlich dick und stofflich sehr unterschiedlich zusammengesetzt. Die kontinentale Erdkruste besteht aus sauren Gesteinen und ist deutlich dicker als die aus basischem Material aufgebaute ozeanische Erdkruste. In sauren Gesteinen (z. B. Granit) ist die Wärmeproduktion deutlich höher als in basischen Gesteinen (z. B. Gabbro). Die Wärmeproduktion von Granit kann beispielsweise um ein Vielfaches so groß sein wie die von einem Gabbro. Die produzierte Wärmeenergie kann somit innerhalb der Erdkruste sehr stark differieren. Die ständige, globale Wärmeproduktion der Erde durch radioaktiven Zerfall wird mit 27,5 1012 W angegeben. 

Die radioaktive Wärmeproduktion kann lokal sehr unterschiedlich sein und so auch zu kleinräumigen nutzbaren Wärmeanomalien beitragen.

Typische radiogene Wärmeproduktion ausgewählter Gesteine:

Gestein

Wärmeproduktion A (μJ s1 m3)

Granit

3,0

Gabbro

0,46

Gabbro

1,1

Gabbro

2,4

Gabbro

0,34–1,0

Gabbro

1,8

Literatur

Stober, Ingrid; Kurt Bucher (2020): Geothermie, Springer Spektrum, 3. Auflage. ISBN 978-3-662-60939-2 ISBN 978-3-662-60940-8 (eBook). https://doi.org/10.1007/978-3-662-60940-8.

Weblinks

https://de.wikipedia.org/wiki/Geothermie

zuletzt bearbeitet September 2020