Dr. Wolfgang Bauer
Dr. Wolfgang Bauer
- Exploration von tiefer Geothermie und Kohlenwasserstoffen, Detektion hochpermeabler Zonen in Kluftreservoiren
- die Analyse und Charakterisierung geklüfteter Reservoire
- der Einfluss von Störungszonen auf die Permeabilität von Reservoiren
- die Bohrzielfestlegung und Bohrpfadplanung im Spannungsfeld
- Kombination von Explorationsmethoden zur Reduzierung des Fündigkeitsrisikos
- Geothermie Allianz Bayern: PetroTherm (https://www.mse.tum.de/gab/forschung/projekte/#c1182)
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Integrierte geophysikalisch-strukturgeologisch-kinematische Analyse des Störungsinventars in Nordbayern
(Drittmittelfinanzierte Einzelförderung)
Laufzeit: 1. März 2019 - 30. November 2020
Mittelgeber: Bayerisches Landesamt für Umwelt -
Mechanische und hydraulische Entwicklung von Bruchzonen – Effekt von Deformationsgeschichte und -bedingungen auf aktuelle Permeabilitätseigenschaften
(Drittmittelfinanzierte Einzelförderung)
Laufzeit: 1. Juli 2017 - 30. Juni 2020
Mittelgeber: Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) -
Lithologische und strukturelle Untersuchungen im ostbayerischen Grundgebirge
(Drittmittelfinanzierte Einzelförderung)
Laufzeit: 1. März 2017 - 28. Februar 2019
Mittelgeber: Europäische Union (EU)Die lithologischen und strukturellen Untersuchungen im ostbayerischen Grundgebirge und seinem Vorland dienen dazu, flächenhafte geologische Grundlagendaten für wichtige geologische Haupteinheiten und das tektonischen Strukturinventar in diesem Raum zu generieren und in einem einheitlich strukturierten Datenpool bereitzustellen. Die erforderlichen Untersuchungen werden in drei Teilprojekten umgesetzt: I) Ein wichtiges Teilziel ist die Erstellung eines Granitkatasters für Granitkomplexe im Fichtelgebirge, Oberpfälzer und Regensburger sowie im Bayerischen Wald durch die Bündelung existierender Daten und die Vervollständigung der Datenbasis hinsichtlich petrographischer, petrophysikalischer, geochemischer, struktureller und geomechanischer Kenngrößen. II) Exemplarisch wird anhand der Bayerischen Pfahlstörung und der Donaurandstörung die Kinematik und hydrothermale Aktivität großräumiger Störungszonen im ostbayerischen Raum analysiert. III) Um die post-varizischen bis alpidischen Bewegungen und die lokal bis in die Gegenwart andauernde seismische Aktivität im Zusammenspiel von Donaurandstörung, Bayerischer Pfahlstörung, Luhe Line und Fränkischer Linie zu erfassen, wird in drei Modellgebieten eine integrierte geophysikalische und DGM-Analyse von Störungszonen im Übergangsbereich vom Grundgebirge des Bayerischen Waldes zu dem sedimentären Vorland durchgeführt.
Zur Anwendung kommen hierbei State-of-the-art Erkundungsmethoden (z.B. LIDAR-Auswertung und Photogrammetrie) sowie moderne strukturgeologische, geomechanische, gesteins-/geophysikalische und geochemisch/isotopenanalytische Analysemethoden (z.B. geomechanische und mikrostrukturelle Analysen, Generierung digitaler Kluftnetzwerke, Mikrogravimetrie u.a.). Die so generierten Daten beinhalten Schlüsselinformationen für die Beurteilung von Untergrundpotenzialen hinsichtlich wichtiger praxisrelevanter Fragestellungen wie z.B. Strukturinventar, Hydrogeologie, Geothermie und den bruchtechnische Eigenschaften der Gesteine.
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Frankenalb-Malm: Versenkungsgeschichte zur Kalibrierung als Molassebecken-Analog
(Drittmittelfinanzierte Gruppenförderung – Teilprojekt)
Titel des Gesamtprojektes: Geothermie-Allianz Bayern (GAB)
Laufzeit: 1. März 2017 - 31. Dezember 2018
Mittelgeber: Bayerisches Staatsministerium für Bildung und Kultus, Wissenschaft und Kunst (ab 10/2013) -
Reservoiranalogstudie an Graniten des Fichtelgebirges
(Drittmittelfinanzierte Gruppenförderung – Teilprojekt)
Titel des Gesamtprojektes: Geothermie-Allianz Bayern (GAB)
Laufzeit: 1. März 2017 - 31. Dezember 2018
Mittelgeber: Bayerisches Staatsministerium für Bildung und Kultus, Wissenschaft und Kunst (ab 10/2013) -
PetroTherm
(Drittmittelfinanzierte Gruppenförderung – Teilprojekt)
Titel des Gesamtprojektes: Geothermie-Allianz Bayern (GAB)
Laufzeit: 1. Januar 2016 - 31. Dezember 2020
Mittelgeber: Bayerisches Staatsministerium für Bildung und Kultus, Wissenschaft und Kunst (ab 10/2013)In Bayern werden bislang ausschließlich die im Gebiet des Alpenvorlands liegenden
Vorkommen heißer Wässer (hydrothermale Geothermie) genutzt. Die Erkundung und Nutzung
einer für den Raum NE-Bayern ausgewiesenen positiven Anomalie der Temperaturverteilung im
Untergrund des Raumes Staffelstein-Mürsbach birgt ein bisher unerschlossenes geothermisches
Potenzial.Ziel der Projektarbeiten ist eine deutliche Verbesserung der Erkenntnisse zum tiefen geologischen Untergrund in NE-Bayern, seiner strukturellen Rahmenbedingungen, seines Trennflächeninventars (z.B.Störungen, Kluftreservoire) und möglicher Gesteins-Fluid-Interaktion (Abdichtung, Alteration, Mineralneubildungen).
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Masterstudiengang "GeoThermie/GeoEnergie"
(Drittmittelfinanzierte Gruppenförderung – Teilprojekt)
Titel des Gesamtprojektes: Geothermie-Allianz Bayern (GAB)
Laufzeit: 1. Januar 2016 - 31. Dezember 2021
Mittelgeber: Bayerisches Staatsministerium für Bildung und Kultus, Wissenschaft und Kunst (ab 10/2013)
URL: https://www.geoenergy.nat.fau.de/studium/In Bayern gibt es bisher keinen Studiengang, der auf Geothermie/Geoenergieressourcen fokussiert ist und relevante Lehrinhalte ganzheitlich - von der Aufsuchung und Erschließung bis zur energetischen Nutzung und Speicherung der Ressource - an Studierende vermittelt. Die an den beiden Standorten TU München und FAU Erlangen vorhandenen Lehr- und Forschungskompetenzen sollen durch die Einrichtung eines in der Verantwortung der FAU liegenden interdisziplinären Master-Studiengangs "GeoThermie/GeoEnergie" zusammengeführt und und inhaltlich ergänzt werden. Dies erfordert einen personellen Ausbau der Fachrichtungen I) Seismische Interpretation & Untergrund-Modellierung und II) Reservoirgeologie & Geohydraulik.
Für den Master-Studiengang "GeoThermie/GeoEnergie" wird ein interdisziplinärer Ansatz angestrebt:
Neben der geowissenschaftlichen Komponente soll auch die technische Erschließung
und energietechnische Nutzung von geothermischen Reservoiren, ergänzt durch energiewirtschaftliche
und berg-/umweltrechtliche Aspekte behandelt werden. Somit kann den Studierenden
sowohl das angestrebte ganzheitliche Systemverständnis als auch das einem modernen
Anforderungsprofil der Energiewirtschaft entsprechende Methodenspektrum vermittelt werden.
Die den Studierenden vermittelten Methoden sind jedoch keinesfalls nur auf Anwendungen in
der Geothermie beschränkt, sondern auch auf sehr viele andere, das Verständnis des tieferen
geologischen Untergrunds betreffende Fragestellungen (z.B. Gas-, Fluid- und
Wärmespeicherung) direkt übertragbar. -
Erkundung des geologischen Untergrundes in Nordost-Bayern als Grundlage zur Bewertung des geothermischen Potenzials
(Drittmittelfinanzierte Einzelförderung)
Laufzeit: 1. September 2013 - 28. Februar 2017
Mittelgeber: Bayerisches Staatsministerium für Umwelt und Gesundheit (StMUG) (bis 09/2013)Mehrere Untersuchungs- und Thermalwasserbohrungen in NE-Bayern (Regierungsbezirk Oberfranken) lieferten bereits in den 1970er und 1980er Jahren Hinweise auf eine geother-mische Anomalie in dieser Region. Ursache und Umriss der Temperaturanomalie waren aber bisher nur unzureichend untersucht, um damit eine belastbare Bewertung des geother-mischen Potenzials vornehmen zu können. Das vorliegende Projekt zielt darauf ab, wesentli-che Kenntnislücken zu schließen und die notwendigen wissenschaftlichen Grundlagen zu lie-fern, um die Voraussetzungen zu schaffen, das geothermische Potenzial NE-Bayerns besser bewerten zu können.
Ein Teilziel der vorliegenden Studie war die Erstellung eines Datenpools zur Gesteinsphy-sik der Hauptgesteinstypen im Deckgebirge von Nordostbayern, mit Schwerpunkt auf deren thermo-physikalische Charakterisierung. Der erstellte Datenpool umfasst den stratigraphi-schen Abschnitt Rotliegend bis Keuper und enthält Daten zur Wärmeleitfähigkeit, Tempera-turleitfähigkeit, Porosität, Rohdichte, Reindichte, p-Wellengeschwindigkeit, Laufzeit, Perme-abilität und Druckfestigkeit. In der ersten Projektphase (Abschlussbericht 2016) standen ins-gesamt 818 Einzelproben (402 Kernproben, 38 Gesteinsbruchstückproben, 378 Plugproben) für gesteinsphysikalische Messungen zur Verfügung. Innerhalb der Projektverlängerung konnten nochmals insgesamt 833 Einzelproben (530 Kernproben, 20 Gesteinsbruchstück-proben, 283 Plugproben) untersucht werden. Die Anzahl der Petrophysik-Daten konnte somit in der Projektverlängerung verdoppelt werden. Die untersuchten stratigraphischen Einheiten wurden petrographisch und mineralogisch anhand von quantitativen XRD-Analysen (Rietveld) sowie anhand von Dünnschliffanalysen charakterisiert. Über die gesamte Projekt-laufzeit wurden hier insgesamt 360 Rietveldanalysen durchgeführt und von 177 Proben Dünnschliffe angefertigt. Primär wurde hierzu das aus Tiefbohrungen in Nordbayern vorhan-dene Bohrkernmaterial für die Durchführung der Labormessungen beprobt.
In der ersten Projektphase (Abschlussbericht 2016) wurden die Kernmärsche der Tiefboh-rung Mürsbach B1 beprobt. Für die stratigraphischen Einheiten, die nicht im Kernmaterial der Tiefbohrungen aufgeschlossen sind, wurde ergänzend Probenmaterial aus Aufschlussanalo-gen und Flachbohrungen akquiriert. Es konnten statistische Gesteinsparameter für den ge-samten Keuper, den Oberen und Unteren Muschelkalk, den Oberen und Unteren Buntsand-stein, den Zechstein und das Rotliegend ermittelt werden. Informationsdefizite verblieben für den Mittleren Buntsandstein und den Mittleren Muschelkalk, die im Rahmen einer Projektver-längerung (Abschlussbericht 2017) bearbeitet wurden. Hierfür wurden die aus den Tiefboh-rungen Obernsees, Mürsbach B3 und Mürsbach B4 vorliegenden Kernstrecken beprobt. So-weit möglich, wurden die über die Gesamtlaufzeit dieser Studie gewonnen thermo-physikalischen und petrographischen Ergebnisse zusammengefasst. Die Untersuchungen zeigen jedoch, dass die aus den Bohrungen Obernsees und Mürsbach ermittelten Gestein-sparameter des Buntsandsteins und Zechsteins aufgrund von unterschiedlicher fazieller Ausbildung (Randfazies/Beckenfazies) sowie Unsicherheiten in der stratigraphischen Einordnung nicht ohne weiteres zusammenfasst werden können. Die petrophysikalischen und petrographischen Ergebnisse der Bohrung Obernsees werden daher gesondert dargestellt.
Die Log-Daten der untersuchten Bohrungen Obernsees, MüB1, MüB3 und MüB4 wurden zudem mit den im Labor ermittelten Dichte- und Porositätsdaten verglichen, um die Reprä-sentativität der Labordaten zu bewerten. Insgesamt zeigen die aus den Log-Daten der unter-suchten Bohrungen ermittelten mittleren Rohdichten und Porositäten einzelner stratigraphi-scher Abschnitte eine gute Übereinstimmung mit den im Labor ermittelten Daten und sind daher als repräsentativ einzustufen.Für eine Bewertung des geothermischen Potenzials in Nordostbayern wurden verfügbare Temperatur-Daten (T-Logs, BHT) aus Tiefbohrungen ausgewertet und für die Ermittlung von geothermischen Gradienten (gradT) verschiedenen Korrekturverfahren unterzogen. Unter Verwendung der innerhalb dieser Studie ermittelten statistischen Wärmeleitfähigkeiten der Deckgebirgseinheiten wurden Berechnungen der Wärmestromdichte (WSD) durchgeführt. Bei den Bohrungen Mürsbach und Eltmann wurden die höchsten WSD-Werte von > 130 mW/m2 ermittelt. Richtung Osten zur Fränkischen Linie sowie nach Norden und Westen deutet sich ein Abfall der Wärmestromdichte an, jedoch liegen die Werte auch hier mit z.T. >100 mW/m2 in einem, für eine kontinentale Beckenposition sehr hohen Wertebereich. Die ermittelten Werte liegen z.T. im Bereich der für den Oberrheingraben publizierten Wär-mestromdichten (Rybach, 2007: ca. 110mW/m2, Hurter und Hänel, 2002: 140 mW/m2).Die gravimetrische Modellierung wurde im Jahr der Projektverlängerung auf das gesamte Fränkische Becken ausgeweitet. In diesem Gebiet wurden vier Regionen mit negativer Bou-guerschwere identifiziert (Bayreuth, Erlangen, Haßfurt, südl. Lichtenfels), die durch Modellie-rung der "normalen“ stratigraphischen Abfolge (Deckgebirge und Grundgebirge) nicht erklärt werden können. Eine gute Übereinstimmung von gemessener und modellierter Schwere ergibt sich hingegen, wenn Granitintrusionen im saxothuringischen Untergrund in das Modell integriert werden. Die Tiefenlage der Modellkörper wurde aus Filterungen der Schweredaten abgeschätzt, die ein erstes Auftreten der Anomalien zwischen 5 – 12 km anzeigen. Die aus der Geometrie der Anomalie berechneten Tiefenlagen der Granite liegen mit 4 - 15 km im ähnlichen Wertebereich. Magnetfeldmodellierungen geben keinen Hinweis auf einen signifi-kanten Horizontalversatz entlang der Fränkischen Linie; es wird von einer Fortsetzung der östlich der Fränkischen Linie obertägig aufgeschlossenen Grundgebirgseinheiten in den Un-tergrund des Fränkischen Beckens in streichender Verlängerung ausgegangen. Die ausge-prägte Schwerefeldanomalie im Bereich von Bayreuth wäre damit durch einen Granitkörper zu erklären, der mit den im Fichtelgebirge aufgeschlossenen Graniten der saxothuringischen Zone vergleichbar ist. Die Auswirkung einer radiogenen Wärmeproduktion durch granitische Körper im Untergrund auf den geothermischen Gradienten im Gebiet des Fränkischen Beckens wurde für die Situation im Bereich der Bohrung Obernsees bewertet. Die Modellrechnung demonstriert exemp-larisch, dass die radiogene Wärmeproduktion der jüngeren Granitgeneration des Fichtelgebirges (Mittelwert: 5,6 µW/m³) oder der Oberpfalz (Mittelwert: 6,1 µW/m³) ausreicht, um den erhöhten geothermischen Gradienten (Bohrung Obernsees: 38 K/km) zu erklären.
Die im letzten Projektabschnitt durchgeführten Messungen der Radonemanation wurden durch weitere Messungen ergänzt. Die Messergebnisse haben die lokal erhöhten Konzentrationen im Bereich von Störungszonen des Staffelsteingrabens bestätigt. Es hat sich jedoch gezeigt, dass die Messprofile z.T. zu kurz sind, um die Beziehung zwischen Anomalie und auskartierter Störungszone deutlich zu evaluieren. Die Messungen wurden auf das Gebiet um Obernsees ausgeweitet, auch hier haben sich Anomalien gezeigt, die auf eine hydraulische Durchlässigkeit des Untergrundes schließen lassen. Wie schon für das Gebiet um Bad Staffelstein (Abschlussbericht 2016) zeigt eine Lineamentanalyse auf der Grundlage des Di-gitalen Höhenmodells mit 1 m Auflösung (DGM1) aus Airborne-LiDAR-Daten auch für das Gebiet um Obernsees eine Vergitterung von mehreren Lineamentorientierungen. Auch die Hauptrichtungen entsprechen den im ersten Projektbericht beschriebenem Muster; neben Strukturen parallel zur Fränkischen Linie (Lineamente 1. Ordnung) zeigen die Lineamente die variszische Orientierung, sowie N-S streichende Orientierung (beide Richtungen zusammen: Lineamente 2. Ordnung). Kurze Lineamente (3. Ordnung) sind bevorzugt E-W orientiert. Ein weiterer Schwerpunkt der Projektarbeit im Verlängerungsjahr lag in der Dokumentation und Bearbeitung des Grundgebirgsabschnittes aus der Bohrung Obernsees (1341,70 – 1390,00 m). Die Bohrung hat schwach metamorphe Sandstein- und Sandstein-/Siltsteinwechselfolgen aufgeschlossen, die dem saxothuringischen Grundgebirge zuzuordnen sind, eine genaue stratigraphische Einordnung steht noch aus. Die Metasedimente zeigen zwei Schieferungsgenerationen mit Sprossung von Hellglimmern, der sedimentäre Mate-rialwechsel sind jedoch noch sehr gut sichtbar.
An Sandsteinen/Metasandsteinen aus Deck- und Grundgebirge wurden Triaxialtests durch-geführt, um gesteinsmechanische Kenngrößen zu erhalten. Die Tests belegen eine extreme Bruchhaftigkeit (brittleness) und Steifigkeit, sowie eine hohe Festigkeit des Grundgebirges (saxothuringische Metasandsteine). Die Festigkeit des Grundgebirges liegt mit 185 MPa um ein etwa Vierfaches höher als die Festigkeit von Sandsteinen aus der hangenden Zechstein-abfolge mit nur 45 MPa. Diese Bruchhaftigkeit (Brechen ohne vorherige Anlage von Mikroris-sen) erklärt auch das Muster der mit Quarz verheilten Bruchstrukturen, die in den massigen, schwach metamorphen Sandsteinlagen prägnante Strukturen bilden. Die Bruchbildung er-folgte unter hohen Porenwasserdrucken (hydraulische Bruchbildung). Anhand der mehrpha-sigen Quarzmineralisation kann auf mehrere Pulse von Öffnung und Verheilung der Brüche geschlossen werden (crack and seal Mechanismus). Die Raumlage der in der Bohrung mit-telsteil bis steil einfallenden Quarzadern stimmt mit der Orientierung der spät-variszischen Hauptstörungsstrukturen überein (parallel zur Fränkischen Linie). Mikrostrukturelle Analysen zeigen kristallplastische Deformationsstrukturen (low temperature plasticity, Temperaturbe-reich von ca. 250 - 280°C) und geben damit Hinweise auf eine Paläo-Tiefenlage des durch die Bohrung Obernsees aufgeschlossenen Grundgebirges von ca. 7 km bei Anlage dieser Strukturen (bei gradT 38 K/km). Die Quarzadern werden durch jüngere, steile Störungen versetzt.
2020
Combined heat and power from hydrothermal geothermal resources in Germany: An assessment of the potential
In: Renewable & Sustainable Energy Reviews 120 (2020), Art.Nr.: 109661
ISSN: 1364-0321
DOI: 10.1016/j.rser.2019.109661
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The Franconian Basin thermal anomaly, SE Germany revised: New thermal conductivity and uniformly corrected temperature data
In: Zeitschrift der Deutschen Gesellschaft für Geowissenschaften 171 (2020), S. 21-44
ISSN: 1860-1804
DOI: 10.1127/zdgg/2020/0204
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2019
Corrigendum to “Disequilibrium compaction overpressure in shales of the Bavarian Foreland Molasse Basin: Results and geographical distribution from velocity-based analyses” [Mar. Pet. Geol. 92 (2018) 37–50](S0264817218300618)(10.1016/j.marpetgeo.2018.02.017)
In: Marine and Petroleum Geology (2019), Art.Nr.: 104102
ISSN: 0264-8172
DOI: 10.1016/j.marpetgeo.2019.104102
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Ursachenforschung zur geothermischen Anomalie in Nordbayern
In: Geothermische Energie 91 (2019), S. 10-13
ISSN: 0948-6615
URL: https://www.geothermie.de/fileadmin/user_upload/Bibliothek/GTE/GTE_91_Inhaltsverzeichnis.pdf
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2018
Disequilibrium compaction overpressure in shales of the Bavarian Foreland Molasse Basin: Results and geographical distribution from velocity-based analyses
In: Marine and Petroleum Geology 92 (2018), S. 37-50
ISSN: 0264-8172
DOI: 10.1016/j.marpetgeo.2018.02.017
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Porenüberdruck im Bayerischen Molassebecken
In: Erdoel Erdgas Kohle/EKEP 134 (2018), S. 308-310
ISSN: 0179-3187
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Porenüberdruck im Bayerischen Molassebecken
DGMK/ÖGEW-Frühjahrstagung, Fachbereich Aufsuchung und Gewinnung (Celle, 18. April 2018 - 19. April 2018)
In: Deutsche Wissens. Gesell. fur Erdoel, Erdgas und Kohle EV (Hrsg.): DGMK Tagungsbericht 2018-April 2018
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Morphotectonic analysis of basement and cover units in eastern Bavaria, SE Germany - insights into the deeper crustal architecture?
GeoBonn 2018 (University of Bonn, Bonn, 2. September 2018 - 6. September 2018)
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„Frankenalb-Malm“: Versenkungsgeschichte zur Kalibrierung eines Molassebecken-Aufschlußanalogs
DGMK/ÖGEW-Frühjahrstagung des Fachbereiches Aufsuchung und Gewinnung (Celle, 18. April 2018 - 19. April 2018)
In: DGMK Tagungsbericht 2018-1 2018
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Oberflächennah bis kilometertief – Lehre und Forschung zur Geothermie an der FAU Erlangen
In: Geothermische Energie 89 (2018), S. 30-32
ISSN: 0948-6615
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2017
Overpressure Prediction and its implications for well planning in the Bavarian Foreland Molasse Basin.
Praxisforum Geothermie.Bayern 2017 (Munich, 12. September 2017 - 12. September 2017)
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Feasibility Study of Future (Hypothetical) Scientific and Geothermal Wells in Franconia, Germany.
Der Geothermie Kongress DGK 2017 (Munich, 12. September 2017 - 14. September 2017)
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Reentering of an overpressured basin - The south German Molasse
1st EAGE Workshop on Pore Pressure Prediction: At the Well Scale from Today to Tomorrow, State of the Art, Recent Progress and Technology Gap
DOI: 10.3997/2214-4609.201700049
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New thermophysical data pool for NE-Bavaria reveals exceptionally high heat fluxes
German Geothermal Congress GGC 2017 (Der Geothermiekongress 2017) (Munich, 12. September 2017 - 14. September 2017)
In: German Geothermal Congress GGC 2017 2017
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2016
In situ gamma radiation measurements on Variscan granites and inferred radiogenic heat production, Fichtelgebirge, Germany
In: Zeitschrift der Deutschen Gesellschaft für Geowissenschaften 167 (2016), S. 19-32
ISSN: 1860-1804
DOI: 10.1127/zdgg/2016/0051
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