Thermalquelle

Die drittgrößte Heiße Quelle der Welt: Grand Prismatic Spring im Yellowstone-Nationalpark (Durchmesser 91 m)

Detailansicht der Fettquelle in Baden-Baden (Natrium-Chlorid-Therme)

Die Mammoth Hot Springs im Yellowstone-Nationalpark

Heiße Quellen in den USA

Eine Thermalquelle ist eine hydrothermale Quelle, bei der Wasser austritt, welches signifikant wärmer ist als das umgebende Grundwasser (Thermalwasser).

Das Wasser wird unterirdisch erhitzt, entweder durch vulkanische Aktivitäten oder indem das Wasser bis in tiefere Bereiche der Erde zirkuliert und sich dort am heißen Gestein erwärmt. Dabei erreichen die heißesten Quellen Mitteleuropas in Bad Blumau (Tiefbohrung) 107 °C ^[1], Bad Radkersburg (Tiefbohrung) 80 °C, Aachen (natürliche Quelle) 74 °C, in Karlsbad (natürliche Quelle) 72 °C und in Wiesbaden (natürliche Quelle) 66 °C. In vulkanogenen Gebieten ist die Wassertemperatur teilweise nahe dem Siedepunkt. Meist blubbert das Wasser an die Erdoberfläche. Dabei werden oft Schwefel-Gase freigesetzt.

Das Gebiet mit der weltweit größten Konzentration von heißen Quellen an Land ist das obere Geysir-Becken im Yellowstone-Nationalpark (USA). 62 % sämtlicher heißen Quellen (mit Ausnahme der Ozeane) befinden sich dort. Auch Island ist bekannt für seine vielen heißen Quellen. Das ausgedehnteste System von Thermalquellen existiert am Grund der Ozeane in den Mittelozeanischen Rücken.

Die Farben

Eine typische heiße Quelle ist unmittelbar bei der Quelle weiß durch die Ausfällung mineralischer Stoffe, die sich im Wasser befinden und sich teilweise als Sinter um die Quelle ablagern. Je weiter weg das Wasser von der Quelle fließt, desto kälter wird es. Je nach Temperatur siedeln sich Mikroorganismen wie Algen und Bakterien darin an (zum Beispiel Cyanobakterien oder Thermus aquaticus). Die Farbe, die durch viele solcher Kleinstlebewesen hervorgerufen wird, ändert sich von hellgelb über orange zu dunkelgrün.

Lebensgemeinschaften

Thermalquellen sind generell artenarm. Grundsätzlich kann man sagen, dass „normale“ Wassertiere und –pflanzen bei Temperaturen von über 30°C nicht dauerhaft überleben können. Thermalquellen werden daher von spezialisierten Lebensgemeinschaften besiedelt. Die Grenzwerte, bis zu denen sich spezialisierte Wasserorganismen an Hitze anpassen können, sind sehr unterschiedlich. Bei Käfern und Rädertieren liegt die äußerste Grenze bei 45 – 49 °C. Blaualgen ertragen bis zu 69°C, fadenförmige Bakterien (Chlamydothrix thermalis) bis zu 77,5 °C. Siedende Thermalquellen sind an der Erdoberfläche weitgehend frei von Organismen. Heiße Quellen am Boden der Tiefsee können jedoch noch bei sehr viel höheren Temperaturen von Bakterien besiedelt werden, da bei dem hohen Umgebungsdruck das Wasser nicht siedet (s.u.).

Heißes Wasser enthält außerdem wenig gelösten Sauerstoff, wohingegen die hohe Temperatur den Sauerstoffbedarf der meisten Organismen stark erhöht. Viele Organismen leiden daher an Sauerstoffmangel. Manche Arten lösen dieses Problem jedoch, indem sie zum Atmen auftauchen, wie etwa Wasserlungenschnecken oder Wasserkäfer.

Viele Thermalquellen enthalten außerdem gelösten Schwefelwasserstoff, der mit gelöstem Sauerstoff reagiert und somit den Sauerstoffgehalt weiter hinabsetzt. Für viele Organismen ist Schwefelwasserstoff darüber hinaus an sich schon giftig. Zahlreiche Bakterien (z.B. Beggiatoa arachnoidea, Thiotrix nivea) und manche Blaualgen (Spirulina sp., Oscillatoria chlorina) sind jedoch imstande, Schwefelwasserstoff nicht nur zu ertragen, sondern sogar als Energiequelle für ihr eigenes Wachstum zu benutzen. In schwefelhaltigen Thermalquellen kommen solche Organismen in der Regel massenhaft vor. Manche Grünalgen wie Cosmarium laeve können Schwefelwasserstoff zwar nicht nutzen, ertragen ihn aber und sind daher auch in Schwefelquellen zu finden. Vor diesem Hintergrund werden Hydrothermalquellen auch im Zusammenhang mit der Entstehung des Lebens auf der Erde diskutiert.^[2]

Im Ablauf einer Thermalquelle herrschen meist gemäßigtere und viel günstigere Bedingungen. Das Wasser ist warm, aber nicht mehr heiß, durch die Bewegung mit Sauerstoff angereichert, und es gibt keine jahreszeitlichen Temperaturschwankungen. Man findet daher im Ablauf von Thermalquellen der gemäßigten Zone bisweilen Arten, die sonst nur in den Subtropen oder Tropen vorkommen. In der Thermalquelle in Baden bei Wien gilt das etwa für die Schnecke Physa acuta oder das Gras Cyperus longus.

Spezielle heiße Quellen

Heiße Quelle

Beim Geysir handelt es sich um eine spezielle Art von heißen Quellen, bei der das Wasser unterirdisch nicht schnell genug zirkulieren kann und deshalb entweicht, indem es hoch in die Luft spritzt. Fumarolen sind heiße Quellen, bei denen das Wasser in Form von Dampf entweicht. Ist das austretende Wasser mit Schlamm und Ton vermischt, so spricht man von einem Schlammtopf.

Vermischt sich das Wasser einer heißen Quelle mit demjenigen einer kalten, entsteht eine warme Quelle.

Fast alle heißen Quellen auf der Welt enthalten Süßwasser. Die einzigen drei heißen Salzwasserquellen finden sich in Italien am Vesuv, auf der japanischen Insel Hokkaido und auf der taiwanischen Insel Lüdao ("Grüne Insel").

Quellen am Grund der Tiefsee

Weißer Raucher (White Smoker) des untermeerischen Vulkans Eifuku (Japan)

In der Tiefsee gibt es ein mehrere zehntausend Kilometer langes Netz von die Erde umspannenden, sehr hoch aufragenden vulkanisch aktiven Gebirge. Auf diesen mittelozeanischen Rücken finden sich Thermalquellen mit Temperaturen von mehr als 400 °C. Sie entstehen dadurch, dass Meerwasser in die Erdkruste eindringt und erhitzt wieder herausströmt. Dabei bilden sich am Meeresgrund aus ausgefällten Mineralien die sogenannten Schwarzen - und Weißen Raucher, röhren- oder kegelförmige Schlote, aus denen das heiße Wasser zusammen mit einer Sedimentwolke austritt.

Thermalquellen können am Meeresboden ebenfalls durch einen exothermen chemischen Prozess entstehen, der Serpentinisierung, und sind deshalb nicht an die mittelozeanischen Rücken gebunden^[3]. Erstmals wurde eine derartige Quelle im Jahr 2000 entdeckt (Lost City, mit Temperaturen zwischen 40 °C und 90 °C)^[4].

Nutzung

Affen beim Baden in einem japanischen Onsen im Affenpark Jigokudani (Yamanouchi, Präfektur Nagano)

Heiße und warme Quellen werden gerne für therapeutische Zwecke genutzt, da sie reicher an gelösten Mineralien sind als kalte Quellen. Bei den Indianern Nordamerikas waren heiße und warme Quellen bereits vor über 10.000 Jahren bekannt und fanden als Heilstätten Verwendung. Zu den ergiebigsten Thermalquellen Deutschlands gehören die Aachener Thermalquellen, die wie auch andere Quellen zum Bau von Thermalbädern geführt haben.

Geothermiebohrung für die Erdwärmesonde des SuperC-Gebäudes in Aachen

Thermalquellen können auch als Energiequellen genutzt werden. Aus geothermaler Energie kann in Island beispielsweise über 50 Prozent der Primärenergie des Landes gewonnen werden. Das Super C Gebäude der RWTH-Aachen wird mit Erdwärme beheizt. Es wurde zuvor eine Geothermiebohrung durchgeführt.

Einzelnachweise

1. ↑ Bad Blumau Heizkraftwerk (27. August 2009)
2. ↑ William Martin: Hydrothermalquellen und der Ursprung des Lebens. Biologie in unserer Zeit 39(3), S. 166 - 174 (2009), ISSN 0045-205X
3. ↑ New Hydrothermal Vents Discovered As "South Pacific Odyssey" Research Begins
4. ↑ Hydrogen And Methane Sustain Unusual Life At Sea Floor's 'Lost City'

Siehe auch

Weitere postvulkane oder mit Thermalquellen in Zusammenhang stehende Erscheinungen:

• Kaltwassergeysir
• Mofette
• Solfatare

Heiße Quellen bei Caldeira Velha auf Sao Miguel/Azoren

Literatur

• Mariano Messini, G.C. Di Lollo: Acque minerali del mondo, catalogo terapeutico. Società Editrice <Universo>, Roma 1957.
• Gerald A. Waring: Thermal Springs of the United States and Other Countries of the World - A Summary Geological Survey. Professional Paper. Bd 492. Washington 1965. ISSN 0096-0446
• Miroslav Malkovsky: Mineral and thermal waters of the world. A-Europe - proceedings of symposium II. INTERNATIONAL GEOLOGICAL CONGRESS: REPORT OF THE TWENTY-THIRD SESSION CZECHOSLOVAKIA 1968. Academia, Prag 1969.
• Miroslav Malkovsky: Mineral and thermal waters of the world. B-Oversea Countries - proceedings of symposium II. INTERNATIONAL GEOLOGICAL CONGRESS: REPORT OF THE TWENTY-THIRD SESSION CZECHOSLOVAKIA 1968. Academia, Prag 1969.
• Walter Carlé: Die Mineral- und Thermalwässer von Mitteleuropa. Bücher der Zeitschrift Naturwissenschaftliche Rundschau. 2 Bde. Wissenschaftliche Verlagsgesellschaft, Stuttgart 1975. ISBN 3-8047-0461-1
• Geothermal Energy and Vulcanism of the Mediterranean Area. International Congress on Thermal Waters Oct. 1976. Proceedings THERMAL WATERS. Bd 2. National Technical University, Athens 1976.
• Jost Camenzind, Hans Peter Treichler, Otto Knüsel, Lilian Jaeggi-Landolf, Hansjörg Schmassmann: Thermen der Schweiz. Offizin, Zürich 1990. ISBN 3-907495-11-X
• Björn Hróarsson, Sigurdur Sveinn Jóhnsson: Geysers and Hot Springs in Iceland. Mál og menning, Reykjavík 1992. ISBN 9979-3-0387-5
• Josef Zötl: Die Mineral- und Heilwässer Österreichs. Geologische Grundlagen und Spurenelemente. Springer, Wien 1993. ISBN 3-211-82396-4
• Gerd Michel: Mineralwässer und Thermalwässer. Allgemeine Balneogeologie. Lehrbuch der Hydrogeologie. Bd 7. Borntraeger, Berlin 1997. ISBN 3-443-01011-3
• Sally Jackson: Hot springs of New Zealand. Reed Publishing, Birkenhead Auckl 2001. ISBN 0-7900-0814-9
• Marjorie Gersh-Young: Hot Springs and Hot Pools of the Southwest. Jayson Loam's Original Guide. Aqua Thermal Access, Santa Cruz 2004. ISBN 1-890880-05-1
• Marjorie Gersh-Young: Hot Springs & Hot Pools Of The Northwest. Aqua Thermal Access, Santa Cruz CA 2003. ISBN 1-890880-04-3
• Glenn Woodsworth: Hot springs of Western Canada, a complete guide. Gordon Soules Book Publishers, West Vancouver 1999. ISBN 0-919574-03-3
• Elsalore Fetzmann: Die Biologie der Badener Thermen. Mitteilungen der Österreichischen Sanitätsverwaltung, Vol. 59, 1-4. 1958.

Weblinks

 Commons: Thermalquellen – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

• Submarine Hydrothermalquellen
• Verzeichnis naturbelassener Thermalquellen