Apr25

In den Tiefen der Meere und Seen gelangt an totes, organisches Material kaum Sauerstoff. Als Folge davon können abgestorbene Pflanzen und Organismen nicht verwesen. Sand und Ton, welche sich dazu mischen lassen Faulschlamm entstehen. Mit fortschreitender Sedimentation gelangt das Erdöl-Muttergestein in die Tiefe, wobei Druck und Temperatur zunehmen. In 1500 bis 4000 Metern Tiefe, bei Temperaturen zwischen 80 und 150 ℃ herrschen dann ideale Bedingungen für die Entstehung von Erdöl und Erdgas. Die Bindungen der grossen Kohlenwassterstoff-Moleküle brechen auf und es entstehen kleinere Moleküle, die Erdöl-Kohlenwasserstoffe. So wird aus fester Substanz zähflüssiges Öl.

Entstehung von Erdöl und Erdgas; © EnBW Energie Baden-Württemberg

Entstehung von Erdöl und Erdgas; © EnBW Energie Baden-Württemberg

Erdöl/Erdgas entsteht

Der hohe Druck in der Tiefe drückt das Öl aus dem Muttergestein heraus. Es gelangt in die nächste, poröse Gesteinsschicht. Weil es leichter ist als Wasser, wandert es in den Porengängen, zum Beispiel in Sandstein nach oben, bis es in einer “Erdöl-Falle” gefangen wird. Eine undurchlässige Schicht, zum Beispiel Ton oder Salz, verhindert ein weiteres Aufsteigen. Dabei sammeln sich in einer Art Kuppel immer mehr Erdöltröpfchen – eine Lagerstätte entsteht.

Erdöl-Lagerstätten

Konventionelles- und unkonventionelles Erdöl/Erdgas

Auf Grund des Lagerstättentyps und Reifegrades der entstandenen Kohlenwasserstoffe wird zwischen konventionellem – und unkonventionellem Erdöl oder Erdgas unterschieden.

Konventionelle und unkonventionelle Erdöl/Erdgas Vorkommen; © BGR-Studie

Konventionelle und unkonventionelle Erdöl/Erdgas Vorkommen; © BGR-Studie

Konventionelles Erdöl/Erdgas

Der grösste Teil des z. Z. geförderten Erdöls wird konventionell gefördert. Kennzeichnend ist eine geographisch günstige Lage bei geringer Viskosität, was die Förderung verhältnismässig einfach, rasch und billig macht.

Diese Art der Erdölgewinnung ist nicht umweltfreundlich, da grosse Mengen Treibhausgasemissionen entstehen.

Unkonventionelles Erdöl/Erdgas

Der Begriff unkonventionelles Erdöl oder Erdgas bezieht sich auf nicht herkömmliche Förder-Verfahren, denn unkonventionelle Lagerstätten befinden sich in geringporösen und undurchlässigen Gesteinen und enthalten zähes, bitumenartiges Öl. Die Förderung erfolgt unter hohem technischem und energetischem Aufwand. Wenn die Sande oder Schiefergestein in grosser Tiefe sind und nicht im Tagebau abgebaut werden können, nutzt man die Hydraulic Fracturing oder “Fracking” Methode.

Diese Methode ist sehr umstritten, da zur Lösung des Erdöls oder Erdgases, Wasser mit Chemikalien unter hohen Drücken in die Gesteinsschichten eingeschossen werden um sie zu “Cracken”. Die Lösungskomponenten sind biologisch nicht abbaubar und verschmutzen für immer die Grundwasserschichten.

Zum unkonventionellen Erdöl oder Erdgas werden verschiedene Lagerstättentypen gezählt:

  • Ölschiefer: Es ist ein tonhaltiges, mit organischem Material angereichertes Sedimentgestein, bei dem es sich um Kerogen, dem Vorstufenprodukt von Erdöl, handelt. Man spricht deshalb von unausgereiftem Erdölmuttergestein.

    Ölschiefer in Kimmeridge Bay; ©CC BY-SA 2.0

    Ölschiefer in Kimmeridge Bay; © CC BY-SA 2.0

  • Öl- oder Teersand: Sandstein angereichert mit zähflüssigen Schwerölen, die im Tagbau gefördert werden. Der Abbau und die Verarbeitung zu synthetischem Rohöl ist aufwändig in Bezug auf Zeit, Technik und Energie, zudem verbraucht und belastet es viel Land.

    Teersand California; © CC BY 2.0

    Teersand California; © CC BY 2.0

  • Tiefseeöl: Wo grosse Deltas ins Meer mündeten, konnte sich unter geologisch günstigen Bedingungen in etwa 200 – 600 m Tiefe Erdöl bilden. Die Vorkommen beschränken sich auf wenige Standorte, von denen die grössten vor den Küsten von Brasilien, Angola, Indonesien, Nigeria und am Mississipi-Delta liegen.
  • Polares Öl: Klimatische Bedingungen machen die Erdölförderung nördlich und südlich des 66 Breitengrades, v. a. in Alaska und Sibirien sehr teuer und aufwändig und zudem ist es ökologisch problematisch.
  • Erdöl aus Kohle: Kohle wird viel länger zur Verfügung stehen als Erdöl und die Vorkommen sind weltweit besser verteilt. So erscheint es verlockend, daraus synthetisches Erdöl herzustellen. Dies geschieht mittels Hochdruckhydrierung und Kohleverflüssigung nach dem Fischer-Tropsch Verfahren, welche seit dem frühen 20. Jahrhundert bekannt.
  • Flüssiggas und Kondensat: Beide bestehen aus kurzen Kohlenwasserstoffketten im Übergangsbereich zu Erdgas wie z. B. Butan und Propan. Da die Zustandsform druckabhängig ist, ist eine Abgrenzung zum Erdgas nicht eindeutig und die Fördercharakteristik sehr ähnlich.

>> Entstehung von Erdöl
>> Motor der Gesellschaft
>> Gasland von Josh Fox

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Feb02

Es gibt zwei Arten von Polen

  • Die magnetischen Pole; diesen eigen sind gelegentliche Polsprünge! Der magnetische Nordpol liegt z.Z. in Nordkanada, ziemlich weit entfernt vom geografischen Nordpol. Nach einem Polsprung würde sich die Kompassnadel, die immer zum magnetischen Nordpol zeigt, Richtung Antarktis ausrichten.
  • Die geografischen Pole, d.h. die Pole der Rotationsachse. Die Rotationsachse wandert, denn die Erdachse bewegt sich zyklisch zwischen ca. 22° und 24,5° (Zyklus von 41.000 Jahren); z.Zt. befinden wir uns bei 23,5°.

Magnetischer Polsprung

Statistisch gesehen leben wir in einer Zeit, in der ein Polsprung fällig wäre. Dem Polsprung voran geht eine markante Abschwächung des Erdmagnetfeldes. Seit 170 Jahren schwächt sich das Erdmagnetfeld denn auch tatsächlich ab und hat bereits 10 % seiner Stärke eingebüsst. Eine grosse Anomalie, d.h. ein viel schwächeres Erdmagnetfeld wird über dem Südatlantik vor Argentinien gemessen. Während eines Polsprung, in der Übergangszeit können zahlreiche Pole entstehen. Jedoch kollabiert das Erdmagnetfeld auch in Zeiten des Polsprungs nicht völlig; ca. 10% Reststärke bleiben erhalten; scheinbar genug um die Lebewelt der Erde vor einem Massensterben zu bewahren.

Erdmagnetfeld: Links vor dem Polsprung, rechts während dem Polsprung; © Creative Commons Public Domain

Erdmagnetfeld: Links vor dem Polsprung und rechts während dem Polsprung, hier erkennt man zudem, dass sich das Aussenfeld nicht mehr als Dipolfeld beschreiben lässt; © Creative Commons Public Domain

In den letzten 160 Millionen Jahren kam es alle 250’000 Jahre zu einem Polsprung mit dem Letzten vor ca. 780’000. Unser direkter Vorfahre, der Homo erectus hat demnach den Polsprung überlebt!

Magnetisches Tagebuch

Dass dies nicht nur statistisch-mathematische Berechnungen sind, lassen sich in der Art der Magnetisierung in den Basalten des Atlantischen Ozeans, eine Art magnetisches Tagebuch unseres Planeten, herauslesen. Anhand der Ausrichtung magnetischer Minerale lässt sich rekapitulieren, wo sich im Laufe der Erdgeschichte die magnetischen Pole befanden.

Oceanic Stripe Magnetic Anomalies; © Creative Commons Public Domain

Muster der mit wechselnder Polarität magnetisierten ozeanischen Kruste. a) vor 5 Mio. Jahren, b) vor 2–3 Mio. Jahren, c) heute © Creative Commons Public Domain

Dann warten wir also auf den nächsten Sprung! Zu beachten ist dabei, dass eine Umpolung einige tausend Jahre dauern kann. Währenddessen würde der “Sonnenwind“, ein Strom von geladenen Teilchen ausgelöst durch gewaltige Explosionen auf der Sonne, immer weniger abgelenkt werden und immer ungebremster auf die Erde einwirken.

Die Konsequenz aus heutiger Sicht sind Klimaveränderungen und Störungen von Satelliten und technischen Systemen!

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Dez08

In Oman im Hadschar Gebirge verläuft auf einer Länge von rund 600 Kilometern die Moho-Grenzschicht an der Oberfläche. Dies ist die Sensation und das Mekka der Geologen. Über die Moho kann sonst nur spekuliert werden und nur  in Oman liegt dieses Gestein offen an der Erdoberfläche.

Der Kontakt zwischen Erdmantel und Erdkruste, der normalerweise zwischen 35 – 70 km tief unter den Kontinenten und 5 – 10 km unter dem Ozeanboden liegt, heisst Mohorovičić-Diskontinuität oder einfach MOHO. Benannt ist sie nach dem kroatischen Wissenschaftler Andrija Mohorovičić, der 1909 während eines Erdbebens in Zagreb diese Grenze entdeckte. Seismische Wellen breiten sich nämlich unterhalb dieser Grenze um 30% schneller aus als oberhalb. Es ist eine scharfe Diskontinuitätsfläche, die die Erdkruste vom Erdmantel trennt. Diese Diskontinuität wird durch den Übergang von basischen zu ultrabasischen Gesteinen, es sind dies Peridotite mit viel höherer Dichte, hervorgerufen.

Samail-Ophiolite Briefmarke von Oman © colnect.com Hadschar Gebirge, Oman @ Google Map Moho an der Oberfläche, Wadi Abyad, Hadschar Gebirge, OmanMOHO - Grenze zwischen Erdkruste und oberer Erdmantel MOHO-Grenze zwischen ozeanischer Kruste aus basischen Gesteinen und oberem Mantel aus Peridotiten

v.l.n.r.: Die Ophioliten von Oman als Briefmarke © colnect.com; Hadschar-Gebirge, Oman © Google Maps; MOHO im Aufschluss, Wadi Abyad © Chuck Bailey; Schematischer Aufbau der Erde, © JOIDES; Ozeanisches Profil der Gesteinsabfolge und des Übergangs ozeanische Kruste oberer Mantel © Chuck Bailey;

Die über 3000 m hohen Gesteinsformationen des Hadschar Gebirges bieten zudem Einblicke in 825 Millionen Jahre Erdgeschichte und wie gewaltige Schuppen durchbrechen Teile der Arabischen Platte den Boden. Auffallend ist eine vulkanische Schicht, die Samail-Ophiolith-Schicht, eine z.T. mit Chrom und Kupfer angereicherte Formation, die sich über ein Gebiet von 20’000 Quadratkilometern erstreckt. Es sind Ophiolite, ein Gestein, das normalerweise den Sockel des Meeresbodens bildet. Das Hadschar Gebirge bietet den Geologen, Petrologen und Seismologen reichlich Stoff zum Erforschen von Schichten, die sonst mehr oder weniger tief im Erdinnern verborgen sind!

>> Oman Geology
>> Documentary on the Geology of Oman
>> Oman Geotourismus

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Sep08

Fracking

Fracking ist keine Bohrtechnik, sondern ein Verfahren, mit dem sich Erdgas aus undurchlässigem Gestein lösen lässt. Meistens handelt es sich um Tongestein, darum spricht man auch von Schiefergas. Zuerst wird bis zu fünf Kilometer in die Tiefe gebohrt, dann horizontal in die gasführende Gesteinsschicht. In diese Schicht wird bis zu einem Druck von 1000 Bar ein Gemisch aus Wasser, Quarzsand oder Keramikkügelchen und diversen Chemikalien gepresst. Zur Veranschaulichung von Druck: Unterhalb der Erdoberfläche zum Beispiel im Meer steigt der Druck mit zunehmender Tiefe von 10 Metern um etwa 1 Bar. In 10 km Tiefe haben wir dann die gewünschten 1000 Bar erreicht. Der Flüssigkeitsdruck im horizontalen Bohrloch sorgt dafür, dass das Gestein aufgesprengt und damit gasdurchlässig wird. Festkörper und Chemikalien halten die entstandenen Risse offen. Das Verfahren wurde erstmals 1949 in den USA eingesetzt um konventionelle Öl- und Gasvorkommen besser ausbeuten zu können. Seit etwa 2005 wird es im grossen Stil genutzt, um Schiefergas zu fördern. Seither erlebt Nordamerika einen regelrechten Gas-Boom.

Fracking Infografik ©Hannah Otto Earthworksaction.org    Fracking Landschaft  © Simon Fraser University (CC BY 2.0)

Links: Infografik zur Fracking Fördermethode ©Hannah Otto Earthworksaction.org; Rechts: Eine von Fracking zerklüftete Landschaft © Simon Fraser University (CC BY 2.0)

Risiken

Eines der grössten Risiken ist der Einsatz des Fracking Fluids (ein Cocktail aus ca. 700 Chemikalien), da die Giftstoffe der Flüssigkeit ins Grund- oder Trinkwasser gelangen können. Auch das zurückgepumpte Fluid kann nicht als unproblematisch angesehen werden. Auch ist das Gemisch oft mit radioaktiven Stoffen versetzt, welche vorher in den Gesteinsschichten gebunden waren.
Nach der Trennung von Gas und Öl wird dieses hochgiftige Abwasser oft über Rohleitungen einfach an anderer Stelle wieder in die Erde gepumpt und somit ein “Endlager” erzeugt. In den USA wurden vermehrt in Fracking-Gebieten Anzeichen von Vergiftungen nach dem Genuss von Leitungswasser gemeldet. Zudem lässt sich in manchen Gegenden in den Wasserleitungen auch Methan nachweisen, was im Film “Gasland” durch das Anzünden von fliessendem Wasser veranschaulicht wird. Wir alle wissen, dass Methan ein viel gravierendes Treibhausgas ist als CO2 – Klimaschutz lässt grüssen! Zudem ist der Wasserverbrauch gigantisch. Jeder einzelne Fracking-Vorgang verbraucht zwischen 10 und 15 Millionen Liter Wasser, welches danach für immer vergiftet ist.

Auch den immensen Flächenverbrauch und die Zerstörung der Landschaften lässt das Ganze wie einen bösen Traum erscheinen. Wird bei konventionellen Erdgas Bohrungen nur ein Bohrturm benötigt, sind es beim Fracking bis zu vier Bohrstellen pro Quadratkilometer. Wie dieser Eingriff in die Landschaft aussieht, ist im oberen rechten Bild zu sehen. Im Weiteren entstehen durch das Aufbrechen der Gesteinsschichten Erdbeben bis zur Stärke drei auf der Richterskala.

Stand des Gas-Frackings

In Nordamerika wird schon an hunderttausenden Bohrlöchern Schiefergas gefrackt. Experten warnen, dass die Risiken zu wenig erforscht sind.

Auch in Deutschland wird schon lange gefrackt, wenn auch nicht in Schiefergas. Seit 1961 wurden rund 300 Frackings durchgeführt, vor allem in tiefen und dichten Erdgasvorkommen (sogenannten “Tight Gas”). Einen ersten Fracking-Test in Tongestein führte die Firma ExxonMobil 2008 in der Nähe der niedersächsischen Ortschaft Damme durch. Gefördert wurde hier bis heute nichts. Ein Gesetzesentwurf wird zur Zeit debattiert.

Grossbritannien will das umstrittene Verfahren der Gas-Gewinnung nach sechs Jahren wieder ermöglichen. Bis Ende 2012 lief ein Moratorium, das es den Energieunternehmen untersagte durch Fracking Gas zu gewinnen. Grund dafür war ein Erdbeben nach Probebohrungen gewesen. Der Einsatz von chemischen Mitteln und unverantwortlich hohe Mengen an Wasser führt zu Protestwellen, denn zu gross erscheinen die Risiken für Mensch, Natur – und vor allem für das Trinkwasser. Die Angst vor verunreinigtem Trinkwasser könnte der grösste Knackpunkt werden, denn die Geologie Englands ist komplex. Bei rund einem Drittel der Fläche des Landes liegen Schiefergasfelder und Trinkwasserreservoirs nur knapp übereinander.

Für weitere Informationen habe ich folgende Links zusammengestellt:
>> Die Süddeutsche zum Thema Fracking:
>> Georeportage:  Fracking, das sollten Sie wissen
>> YouTube Video: Fracking – Chance oder Risiko?
>> YouTube Video: Gas Fieber Frackingschäden

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Aug25

Der Ivrea-Körper, der nach der Stadt Ivrea in der Region Piemont benannt wurde, ist ein schräg aus dem oberen Erdmantel emporragender Körper von deutlich grösserer Dichte als seine Umgebung. Er bewirkt massive regionale Lotabweichungen sowie eine unregelmässige Anomalie des südalpinen Geoids, die sich vor allem im Süden der Schweiz auswirkt. Der Ivrea-Körper besteht aus Gesteinen des Erdmantels. Die Peridotitmassive (das grün Eingefärbte auf der Karte) können als oberste Teile des Ivrea-Körpers angesehen werden, die an der Erdoberfläche freigelegt wurden. Die Platznahme des Mantelgesteins ist durch eine Kombination von permischer und jurassischer Dehnungstektonik, alpiner Überschiebung nach Nordwesten und Rückrotation (Drehung) nach Südosten zu erklären.

Ivrea-Körper ©Nikos-Zeichnung des Westalpen Profils

©Nikos, Zeichnung des Westalpen Profils

Was ist nun aber ein geologischer Störkörper?

In der Geophysik bezeichnet man Körper dann als Störkörper, wenn Unregelmässigkeiten im Erdschwerefeld oder -magnetfeld  vorhanden sind. Störkörper heben sich von ihrer Umgebung durch mindestens einen deutlich abweichenden Gesteinsparameter ab, entweder

Sie können von rein wissenschaftlichem Interesse sein (wie z. B. der Ivrea-Körper für die Geoidbestimmung in der Schweiz) oder wirtschaftliche Bedeutung als Lagerstätte haben – z. B. Erze, spezielle Gesteine wie Kaolin oder SerpentinErdölhaltige Schichten oder Bau- und Massenrohstoffe.

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Die Lösung

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