Erdgas. Ein Stoff aus der Urzeit.
Sinken pflanzliche und tierische Organismen auf den Grund eines Sees, dessen Tiefengewässer ruhig ist und keinen gelösten Sauerstoff mehr enthält, so bauen Bakterien die organische Substanz um und bilden eine Schicht aus Faulschlamm. Dieses so genannte Sapropel besteht hauptsächlich aus Plankton, einzelligen Algen, Bakterien und Pilzen. Erdgas entsteht dann, wenn die Faulschichten von feinsten Ablagerungen wie Tonen und Sanden bedeckt werden. Rutscht dieses Gemisch durch Umwälzungen in der Erdkruste in tiefere Schichten ab und türmen sich darüber mehr und mehr Schichten auf, dann entstehen für Erdgas optimale Bedingungen: Temperaturen zwischen 70 und 200 Grad Celsius, luftdichter Abschluss und hoher Druck. Das auf diese Weise entstandene Erdgas wandert nun durch feine Poren und Risse in den Gesteinsschichten empor, bis es an eine undurchlässige Schicht gelangt und sich dort sammelt.
Die Entstehung von Erdgas lässt sich in vier Einzelschritte unterteilen:
- Schritt 1: Abgestorbenes organisches Material sowie Meersalz sinkt in die Tiefen der Weltmeere ab.
Schritt 1 - Die Faulschlammbildung
Abgestorbene Tiere und Pflanzen fallen auf den Grund der Gewässer und bilden dort in den schlecht durchlüfteten Bodenschichten zusammen mit eingeschwemmtem feinkörnigem Sediment, z. B. Tonmineralen, eine Schicht, die als Faulschlamm bezeichnet wird.
- Schritt 2: Zersetzung in Kohlenwasserstoffe
Schritt 2 - Die Umwandlung
Nach dem Abdecken mit Sand und Ton-Sedimenten beginnen Mikroorganismen in der Faulschlammschicht das abgestorbene organische Material in einfachere Bestandteile zu zersetzen. Dabei werden die Organismenreste in Kohlenwasserstoffe umgewandelt.
Schritt 3 - Der Reifeprozess
- Schritt 3: Überlagerung durch andere Schichten und Migration Richtung Erdoberfläche
Im Laufe der Zeit wird die Faulschlammschicht durch weitere Sedimente (in Schichten) überlagert. Der Überlagerungsdruck führt zu einem Zusammenpressen der Sediment-schichten. Dies verringert den Porenraum im Sediment, was wiederum zu einer Reduzierung der Durchlässigkeit des Sedimentes für Flüssigkeiten und Gase führt.
In Folge zunehmender Verdichtung durch die wachsende Sedimentlast oder durch tektonischen Druck wandert das fein verteilte Erdgas und Erdöl zu einem großen Teil aus dem Muttergestein aus (Migration). Die Kohlenwasserstoffe migrieren langsam in Richtung Erdoberfläche.
- Schritt 4: Bildung von Lagestätten bei Auftreffen auf undurchlässige Gesteinsschichten.
Schritt 4 - Die Lagerstättenbildung
Wird die Migration von Erdgas und Erdöl durch eine undurchlässige Gesteinschicht behindert und sammeln sich die Kohlenwasserstoffe in einer darunter liegenden Gesteinsschicht, in einer so genannten Falle, dann beginnt die Lagerstättenbildung. Das Gestein in dem sich Erdgas und Erdöl ansammeln wird als Speichergestein bezeichnet.
Im Laufe von Jahrmillionen gelangen die Sediment-schichten durch ständige Sedimentüberlagerung in immer größere Tiefen und damit unter zunehmenden Druck und zunehmende Temperatur. Das Sediment wird dabei in festes Gestein umgewandelt.
In Versenkungstiefen von etwa 2000 Metern herrschen Temperaturen von ca. 50 - 70 °C. Bei diesen Temperaturen kommt es vorrangig zur Bildung von Erdöl. Dieser Vorgang wird von der Erdgasbildung begleitet. Erdöl und Erdgas liegen anschließend fein verteilt als flüssige bzw. gasförmige Kohlenwasserstoffverbindungen im Muttergestein vor. Eine Versenkung der Sedimentgesteine in noch größere Tiefen führt zu einer weiteren Aufheizung. Bei Temperaturen von 120 bis 180 °C, das heißt in Versenkungstiefen von etwa 4000 bis 6000 Metern, kommt es vorrangig zur Bildung von Erdgas. Ab Temperaturen von 200 °C und mehr bildet sich ausschließlich Erdgas.
- Mit steigender Versenkungstiefe bildet sich immer mehr Erdgas und immer weniger Erdöl.
