Zur Prospektion auf geothermale Anomalien,Erfahrungen einer Modelluntersuchung in Polichnitos,Lesbos (Griechenland)

Zusammenfassung Durch Dauerregistrierungen der Temperaturen, Temperaturgradienten und Wärmestromdichten zwischen der Erdoberfläche und 20 cm Tiefe an Bodenmeßstationen innerhalb und außerhalb einer bekannten geothermalen Anomalie wurde nachgewiesen, daß Aufheizungen des Bodens aus der Tiefe mit abnehmender Tiefe sehr rasch kleiner werden und wegen der guten Wärmeübergangsbedingungen zwischen Erdoberfläche und Luft an der Erdoberfläche nur im Zentrum der geothermalen Aufheizung nachweisbar sind. In Übereinstimmung mit der physikalisch-theoretischen Auswertung des Problems ergaben die Messungen, daß eine Aufheizung der Erdoberfläche um 1° C eine etwa 130fache Erhöhung des Wärmestromes aus der Tiefe voraussetzt.Das Zentrum starker geothermaler Anomalien kann ohne großen Aufwand an Zeit und Kosten durch Radiometermessungen am Boden erfaßt und abgegrenzt werden. Hierbei ergeben sich Hinweise auf die Ausbreitung von Thermalwasser in oberflächennahen Bereichen. Ausgehend von dem mit einem Radiometer bestimmten Zentrum kann man durch Temperaturmessungen im Boden und in Flachbohrungen die Lage der tiefer liegenden Wärmequellen weiter eingrenzen.Die Auswertung eines aus 600 m Flughöhe aufgenommenen Wärmebildes erwies sich als problematisch, da die leichten Temperaturerhöhungen in den Randbereichen der Anomalie durch Vegetationseinflüsse überlagert wurden.

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An area of a known geothermal anomaly on the island of Lesbos/Aegean Sea was selected to test the applicational potential of various methods of soil temperature measurements for prospecting. The anomalous area showing several hot springs had been previously outlined by drilling operations and resistivity measurements. The methods to be tested included a specially designed automatic ground station for continuous measurements of temperatures within the upper soil profile, infrared-radiometer measurements of soil surface temperatures and overflights by an infrared thermal scanner operating in the 8–14m spectral range. The measurements were performed along profils running across the anomaleaous area and its thermally undisturbed neighbourhood, in the spring 1973 and 1974. The investigations resulted in the following important findings. The central part of the geothermal anomaly could be outlined by IR-radiometer measurements of soil surface temperatures, indicating the distribution of thermal water near the surface. The distribution of deeper located heat reservoirs as well as the amount of heat flow within the disturbed area could be determined by the evaluation of continous temperature measurements of the upper soil profile within and out of the anomalous area. The investigations have shown, that the temperature contrast in soil profiles of thermally disturbed and undisturbed areas is about equal throughout a 24 hour measuring period. The evaluation of thermal imagery obtained from the flights over the test area proved to be highly problematic. This has been due to the fact, that in the thermal imagery the effects of variations in vegetation, soil moisture, topographic position and slope orientation very often mask the effects caused by the sought anomalous heat flow. The above results indicate, that the IR-radiometer and the mobile ground station could be applied effectively and at reasonable costs to prospecting for geothermal anomalies while the use of an airborne thermal scanner remains problematic even if the IR-scanner data could be correlated with ground truth data taken at the time of overflight.

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Résumé Pour examiner la possibilité d'application de différentes méthodes pour mesurer la température du sol en vue de la prospection, on a choisi une anomalie géothermique connue à l'île de Lesbe (Egée). Quelques années avant, on a délimité le domaine de l'anomalie par des sondages géoélectriques. Les méthodes que l'on devait examiner ici comportaient des mesures de température dans le profil supérieur du sol à l'aide de sondes, des mesures radiométriques des températures du sol, ainsi que le survol avec un IR-scanner. Les mesures ont été exécutées au cours des printemps 1973 et 1974 le long des profils qui traversent la région de l'anomalie.On a obtenu les résultats suivants: par des mesures radiométriques on a pu délimiter la partie centrale de l'anomalie; on a appris ainsi qu'il y avait une expansion spatiale de l'eau thermale près de la surface. La position des sources de chaleur profondes et la quantité de chaleur qui en provient ont pu être déterminées à l'aide de mesures continues des températures dans le profil supérieur du sol. Les recherches ont montré que pendant toute la journée, le contraste de température est sensiblement égal entre l'anomalie géothermique et son entourage. L'exploitation d'une courbe thermique se montra difficile, parce que l'influence de la température de surface, de l'humidité du sol, de la position topographique et de l'inclinaison du terrain se superposent à réchauffement lié à l'anomalie. Les résultats des recherches montrent que les mesures radiométriques par des sondes sont efficaces et qu'elles peuvent être employées à peu de frais pour la prospection de l'anomalie géothermale, tandis que l'exploitation des courbes thermales reste difficile, même quand on peut en faire le contrôle avec les données du sol.

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, 20 , , — — . — — , 1° C 130- . , . . . 600 , .. .

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Den Herren Dr. R.Hänel, G.Zoth und V.Böhm möchten wir für ihre Hilfe bei der Durchführung der Messungen danken, ebenso Herrn Dipl.-Geol. P.Tsombos, der an der Durchführung beider Geländeeinsätze beteiligt war.