von Annette Eversberg
Die Frage bewegt seit langem auch die Geowissenschaftler. Sie wollen wissen, wie werden Erdöl- und Erdgaslagerstätten überhaupt gebildet? Kann uns diese Kenntnis helfen, neue Lagerstätten zu entdecken? Dafür haben die Forscher der Geowissenschaftlichen Fakultäten der Universitäten Aachen und Bochum bis ins Paläozoikum zurückgeschaut. Eine erdgeschichtliches Zeitalter, das vor 500 Millionen Jahren begann und vor etwa 270 Millionen Jahre endete. Das Interesse an der Gesteinsbildungen in dieser Zeit hat seinen Grund. In diesem Zeitalter ist die Menge an Pflanzen und Tiere deutlich angestiegen. Dieses organische Material und seine Versenkung in große Tiefen ist die Voraussetzung dafür, dass sich Kohlenwasserstoff als Energieträger in Erdöl oder Kohle überhaupt bilden kann. Die Gesteinsbildung selber folgt einem Schema, das über Hunderte von Millionen Jahren gleich geblieben ist. Danny Schwarzer vom Lehrstuhl für Erdöl und Kohle der Rheinisch-Westfälischen Hochschule Aachen.
Die Gesteine, je nach dem ob man Sandsteine betrachtet oder Kalksteine, sind ursprünglich nicht verfestigt, sondern wie, wenn man Sand in einer Sandgrube findet, so abgelagert. Und im Laufe der tieferen Versenkung der weiteren Erdgeschichte sind daraus verfestigte Gesteine geworden.
Der Fachmann spricht da von der Reifung, wenn sich die Gesteinsmassen langsam verdichten. Und diese Verdichtung des Gesteins geht selbst in unserer Zeit noch weiter. Auch dieser Prozess ist - so Danny Schwarzer – gut erforscht.
Die Prozesse, die zu Gesteinswerdung führen, - man spricht von diagenetischen Prozessen erst einmal, d.h. dass bestimmte Fluide im Porenraum dieser Lockersediment dazu führen, dass diese Lockersedimente verfestigt werden – wie ein Mörtel – und natürlich mit einer tieferen Versenkung findet eine Kompaktion statt. D. h. Porenwässer werden aus dem Porenraum dieser Lockersedimente entfernt, und die werden zunehmen dichter.
Solche Gesteine, die Erdöl und Erdgas enthalten, findet man überall auf der Welt. Im Bereich der Nordsee waren viele der Felder lange nicht bekannt. Als man jedoch das Groningen-Feld in den Niederlanden Ende der 50er Jahre entdeckte, untersuchte man gezielt von Süden nach Norden. Die Geologen verwundert das nicht, denn der Nordseeraum ist ein Bereich, in dem die Produktion an organischem Material besonders hoch ist. Große Erdgasfelder entstanden in der südlichen Nordsee, in der Zentralen Nordsee waren es vor allem Erdölfelder. 1969 wurde als erstes das Ekofisk-Erdölfeld im norwegischen Teil der Nordsee entdeckt. Danach fand man neue Felder, so dass bis zum letzten Jahr dort rund 5,1 Gigatonnen Erdöl gefördert werden konnten. Auch in Deutschland konnte das größte deutsche Erdölvorkommen Mittelplate, nordöstlich von Hamburg 1966 erschlossen werden.
Damit sich aber Erdöl und Erdgas so bilden, wie es sich in den Lagerstätten jeweils vorfindet, sind hohe Temperaturen erforderlich. Temperatur ist nötig, um beispielsweise das Gas Methan abzuspalten. Mit einem Computermodell haben die Aachener und Bochumer Forscher die Temperaturentwicklung, die ein Gestein bei seinem Prozess der Reifung oder Verdichtung durchläuft nachvollzogen. Yvonne Senglaub:
Wir geben in das Programm Wärmeleitfähigkeit ein, dann die verschiedenen Sedimente, die in den verschiedenen Zeiten abgelagert wurden und können dann von der Wärmeleitfähigkeit sehen, wann die Reifung in dem organischen Material erreicht wurde, was natürlich früher noch nicht so nachvollziehbar war.
Die Gesteine erzählen, unabhängig von dem Erdzeitalter, aus dem sie kommen, eine eigene Geschichte. Und wer diese Geschichte kennt, kann sie entschlüsseln und den Lagerstätten auf die Spur kommen. Die Geschichte der Temperatur ist die Geschichte von Erhitzung und Abkühlung. Danny Schwarzer.
Das Erkennen der Temperaturgeschichte eines Sedimentgesteins ist generell, dass man erkunden möchte, hat dieses Sedimentgestein irgendwann einmal die Temperatur erreicht, Erdgas und Erdöl zu generieren, das ist der ökonomische Bereich, den wir damit verfolgen und, wenn es denn den Temperaturbereich durchschritten hat, wenn es heute an der Erdoberfläche liegt, stellt sich die Frage, hat dieses Sediment einmal zufällig in dieser Tiefenlage gelegen und hat es mal möglicherweise Erdöl und Erdgas gebildet, und wenn ja, die nächste Frage ist dann, wo ist dieses Erdöl- und Erdgas hingewandert?
Diese Antwort können die Forscher mit ihrer Methode geben. Mit Hilfe der Temperaturgeschichte lassen sich die Wanderungsbewegungen von Erdöl und Erdgas nachvollziehen und Lagerstätten aufspüren.
Die Frage bewegt seit langem auch die Geowissenschaftler. Sie wollen wissen, wie werden Erdöl- und Erdgaslagerstätten überhaupt gebildet? Kann uns diese Kenntnis helfen, neue Lagerstätten zu entdecken? Dafür haben die Forscher der Geowissenschaftlichen Fakultäten der Universitäten Aachen und Bochum bis ins Paläozoikum zurückgeschaut. Eine erdgeschichtliches Zeitalter, das vor 500 Millionen Jahren begann und vor etwa 270 Millionen Jahre endete. Das Interesse an der Gesteinsbildungen in dieser Zeit hat seinen Grund. In diesem Zeitalter ist die Menge an Pflanzen und Tiere deutlich angestiegen. Dieses organische Material und seine Versenkung in große Tiefen ist die Voraussetzung dafür, dass sich Kohlenwasserstoff als Energieträger in Erdöl oder Kohle überhaupt bilden kann. Die Gesteinsbildung selber folgt einem Schema, das über Hunderte von Millionen Jahren gleich geblieben ist. Danny Schwarzer vom Lehrstuhl für Erdöl und Kohle der Rheinisch-Westfälischen Hochschule Aachen.
Die Gesteine, je nach dem ob man Sandsteine betrachtet oder Kalksteine, sind ursprünglich nicht verfestigt, sondern wie, wenn man Sand in einer Sandgrube findet, so abgelagert. Und im Laufe der tieferen Versenkung der weiteren Erdgeschichte sind daraus verfestigte Gesteine geworden.
Der Fachmann spricht da von der Reifung, wenn sich die Gesteinsmassen langsam verdichten. Und diese Verdichtung des Gesteins geht selbst in unserer Zeit noch weiter. Auch dieser Prozess ist - so Danny Schwarzer – gut erforscht.
Die Prozesse, die zu Gesteinswerdung führen, - man spricht von diagenetischen Prozessen erst einmal, d.h. dass bestimmte Fluide im Porenraum dieser Lockersediment dazu führen, dass diese Lockersedimente verfestigt werden – wie ein Mörtel – und natürlich mit einer tieferen Versenkung findet eine Kompaktion statt. D. h. Porenwässer werden aus dem Porenraum dieser Lockersedimente entfernt, und die werden zunehmen dichter.
Solche Gesteine, die Erdöl und Erdgas enthalten, findet man überall auf der Welt. Im Bereich der Nordsee waren viele der Felder lange nicht bekannt. Als man jedoch das Groningen-Feld in den Niederlanden Ende der 50er Jahre entdeckte, untersuchte man gezielt von Süden nach Norden. Die Geologen verwundert das nicht, denn der Nordseeraum ist ein Bereich, in dem die Produktion an organischem Material besonders hoch ist. Große Erdgasfelder entstanden in der südlichen Nordsee, in der Zentralen Nordsee waren es vor allem Erdölfelder. 1969 wurde als erstes das Ekofisk-Erdölfeld im norwegischen Teil der Nordsee entdeckt. Danach fand man neue Felder, so dass bis zum letzten Jahr dort rund 5,1 Gigatonnen Erdöl gefördert werden konnten. Auch in Deutschland konnte das größte deutsche Erdölvorkommen Mittelplate, nordöstlich von Hamburg 1966 erschlossen werden.
Damit sich aber Erdöl und Erdgas so bilden, wie es sich in den Lagerstätten jeweils vorfindet, sind hohe Temperaturen erforderlich. Temperatur ist nötig, um beispielsweise das Gas Methan abzuspalten. Mit einem Computermodell haben die Aachener und Bochumer Forscher die Temperaturentwicklung, die ein Gestein bei seinem Prozess der Reifung oder Verdichtung durchläuft nachvollzogen. Yvonne Senglaub:
Wir geben in das Programm Wärmeleitfähigkeit ein, dann die verschiedenen Sedimente, die in den verschiedenen Zeiten abgelagert wurden und können dann von der Wärmeleitfähigkeit sehen, wann die Reifung in dem organischen Material erreicht wurde, was natürlich früher noch nicht so nachvollziehbar war.
Die Gesteine erzählen, unabhängig von dem Erdzeitalter, aus dem sie kommen, eine eigene Geschichte. Und wer diese Geschichte kennt, kann sie entschlüsseln und den Lagerstätten auf die Spur kommen. Die Geschichte der Temperatur ist die Geschichte von Erhitzung und Abkühlung. Danny Schwarzer.
Das Erkennen der Temperaturgeschichte eines Sedimentgesteins ist generell, dass man erkunden möchte, hat dieses Sedimentgestein irgendwann einmal die Temperatur erreicht, Erdgas und Erdöl zu generieren, das ist der ökonomische Bereich, den wir damit verfolgen und, wenn es denn den Temperaturbereich durchschritten hat, wenn es heute an der Erdoberfläche liegt, stellt sich die Frage, hat dieses Sediment einmal zufällig in dieser Tiefenlage gelegen und hat es mal möglicherweise Erdöl und Erdgas gebildet, und wenn ja, die nächste Frage ist dann, wo ist dieses Erdöl- und Erdgas hingewandert?
Diese Antwort können die Forscher mit ihrer Methode geben. Mit Hilfe der Temperaturgeschichte lassen sich die Wanderungsbewegungen von Erdöl und Erdgas nachvollziehen und Lagerstätten aufspüren.