Sogenannte superheiße unkonventionelle geothermische Systeme (> 350 °C) verfügen über ein enormes Potenzial für die geothermische Strom- und Wärmeerzeugung, welches in Zukunft genutzt werden könnte. Aufgrund ihrer hohen Fluidtemperaturen könnte pro Bohrung deutlich mehr Energie gewonnen werden, als es bei bisher üblichen konventionellen Geothermiebohrungen der Fall ist. Die Entwicklung solcher Systeme birgt jedoch große Herausforderungen und die kontrollierenden Faktoren sind dabei noch nicht vollständig untersucht und verstanden. Die hohen Temperaturen und die oft aggressiven Reservoirfluide haben in der Vergangenheit zu zahlreichen Problemen während des Bohrprozesses und schließlich zur Aufgabe der Geothermiebohrungen geführt. Die Bewältigung dieser Probleme erfordert ein tieferes Verständnis von superheißen Reservoiren und die Entwicklung innovativer Explorations- und Bohrtechnologien. Im Rahmen des GEMex H2020-Projekts befasst sich diese Arbeit mit der Charakterisierung von superheißen, unkonventionellen geothermischen Systemen am Beispiel von Vulkangebieten in Mexiko. Hierfür wurden zwei Caldera-Komplexe im nordöstlichen Trans-Mexikanischen Vulkangürtel, die Acoculco Caldera und die Los Humeros Caldera, ausgewählt. Fundierte Kenntnisse über die Reservoireinheiten, ihrer Gesteinseigenschaften sowie ihrer räumlichen Heterogenität im Untergrund sind entscheidend für die Interpretation geophysikalischer Datensätze sowie für die Parametrisierung numerischer Modelle und bilden somit die Grundlage für eine wirtschaftliche Lagerstättenbewertung und -bewirtschaftung. Um das geologische Verständnis über den Aufbau der beiden Caldera-Komplexe zu verbessern, potenzielle geothermische Reservoire zu identifizieren und Kenntnisse über die chemischen, mineralogischen, petrophysikalischen und mechanischen Eigenschaften der Untergrundformationen zu gewinnen, wurde eine umfassende Aufschlussanalog- und Bohrkernstudie durchgeführt. Basierend auf einem Multi-Methoden-Ansatz wurde daraufhin eine umfassende Gesteinsdatenbank erstellt, die 34 verschiedene petrophysikalische sowie felsmechanische Gesteinsparameter umfasst und mehr als 31000 Dateneinträge beinhaltet. Dabei ermöglicht der Aufbau und Umfang der Datenbank die Anwendung der Daten für verschiedene Disziplinen und Modellierungsansätze auf unterschiedlichen Skalen (lokal bis überregional). Alle relevanten Reservoireinheiten vom Grundgebirge bis zum Deckgestein der beiden Vulkankomplexe wurden charakterisiert und es konnten somit für jede Einheit eindeutige Parameterbereiche definiert werden. Die Ergebnisse verdeutlichen die geologische Komplexität vulkanischer Systeme, die zu einer hohen Variabilität der Gesteinskennwerte führt und die für jeden Parameter und jede Einheit in einem 3D-Reservoir-Modell individuell berücksichtigt werden sollte. Am Beispiel der Los Humeros Caldera wurde anschließend eine Schritt-für-Schritt-Anleitung für die Parametrisierung eines geothermischen 3D-Modells entwickelt. Mit Hilfe der Bohrkernproben wurden zudem Prozesse untersucht, die die Gesteinseigenschaften der Reservoirformationen im Untergrund beeinflussen. Die Ergebnisse zeigen, dass in Los Humeros der Fluidfluss und die Fluid-Gesteins-Wechselwirkungen überwiegend entlang von Riss- und Störungszonen erfolgte, was die physiochemischen Gesteinseigenschaften der Reservoirformationen und ihre Parameterverhältnisse erheblich verändert hat. Die Untersuchung der Alterationsfazies deutet darauf hin, dass die Reservoirgesteine im Laufe der Zeit durch mehrere Alterationsevents beeinflusst wurden und dass das geothermische Reservoir höchstwahrscheinlich von mehreren lokalen Wärmequellen gespeist wird. Basierend auf chemischen Analysedaten, wurde für Los Humeros ein neues Diskriminierungsverfahren entwickelt, mit dessen Hilfe die Gesteinsproben aus dem Reservoir den stratigraphisch äquivalenten Formationen in den Aufschlüssen zugeordnet werden konnten. Auf der Grundlage der neuen Erkenntnisse wurden Empfehlungen für die Aktualisierung des statischen geologischen 3D-Modells von Los Humeros erarbeitet. Mit dem Ziel, Strukturen des oberflächennahen Deckgesteins sowie der Reservoireinheiten des Geothermiefeldes genauer zu charakterisieren, wurden schließlich die Ergebnisse dieser Arbeit genutzt, um ein lokales Dichtemodell der Los Humeros Caldera zu erstellen. Hierfür wurden gravimetrische Daten verwendet, die in der zentralen Kollapszone des Caldera-Komplexes erhoben wurden. Bei der Modellierung wurden verschiedene Parametrisierungsansätze getestet, unter anderem die Verwendung der mittleren Dichte pro Modelleinheit, die Berechnung von gewichteten Dichtewerten sowie die Anwendung einer multimodalen Dichteverteilung. Hierbei zeigte sich, dass die Anwendung einer multimodalen Dichteverteilung den Fehlerwert zwischen den gemessenen Daten im Gelände und den Modellierungsergebnissen deutlich reduziert, was eine präzisere Kartierung der verschiedenen Lithologien im Untergrund ermöglicht. Die Ergebnisse verdeutlichen die Wichtigkeit einer gründlichen Charakterisierung der Reservoireinheiten und ihrer Gesteinseigenschaften sowie der korrekten Abschätzung dieser Eigenschaften unter Reservoirbedingungen während der Reservoircharakterisierung.