Entstehung von erdöl und erdgas

Bereits relativ früh in der Erdgeschichte entstanden jene Gebiete, in denen man heute viel Erdgas findet oder erhofft (diese Gebiete werden als erdgashöffige Schichten bezeichnet). Diese Schichten begannen sich im Paläozoikum, dem Erdaltertum, also vor ca. 350 Millionen Jahren) vor allem in den Unterabschnitten Devon und Karbon, gleichzeitig mit den ersten Insekten und Reptilien zu bilden.
Im Karbon, auch Steinkohleformation genannt, weil zu dieser Zeit (vor ca. 300 Millionen Jahren) die ersten Steinkohlenflöze gebildet wurden, begann aber auch die Bildung der ersten großen, wirtschaftlich ertragreichen Erdöl- und Erdgasfelder. Sie dauerte ca. 100 Millionen Jahre (vom Karbon bis in die Trias, die erste Periode des Mesozoikums, des Erdmittelalters).
Jüngere Erdgas- und Erdölfelder begannen Ende des Juraabschnitts (noch im Erdmittelalter) zu entstehen, und die Bildung reichte - über die Kreidezeit bis in das Jung-Tertiär (vor ca. 16 Millionen Jahren), der ersten Periode der Erdneuzeit, auch Känozoikum genannt.
Erdöl und Erdgas bildeten sich also hauptsächlich in zwei Perioden. In der älteren Periode, 350 bis 220 Millionen Jahre vor unserer Zeitrechnung, entstand beides zugleich mit den ersten Reptilien, Nadelbäumen und Säugetieren. Die jüngere Periode erstreckt sich von ca. 170 bis 160 Millionen Jahren vor unserer Zeitrechnung, einem Zeitraum, in dessen Verlauf die ersten Vögel und Blütenpflanzen auftraten, die Saurier ausstarben und sich schließlich auch die Alpen bildeten.

3. 1. Bildung von Öl- und Gaslagerstätten
Die Kohlenwasserstoffe sind im Meer aus organischen Stoffen, angereichert durch winzigste tierische und pflanzliche Reste, entstanden; die abgestorbenen Lebewesen sanken auf den Meeresboden und wurden im Schlamm eingebettet. In Meeresbecken entstand mit sauerstoffarmen Meerwasser Faulschlamm (Sapropel), der durch neue, jüngere Schichten zugedeckt und überlagert und immer tiefer in die Erde abgesenkt wurde. Nur dort konnte das organische Material erhalten bleiben und ein Muttergestein bilden, wo der Luftsauerstoff keinen Zutritt hatte, wo also keine völlige Verwesung tierischer oder pflanzlicher Bestandteile möglich war. Bei günstigen Verhältnissen, wie zunehmender Temperatur (50 bis 200 C) und steigendem Druck (bis zu 220 bar) fand ein Fäulnisvorgang in dem zuerst schwammig - weichen, später fest und dicht gewordenen Gestein statt. Dabei wurden die erhalten gebliebenen Bausteine von Kohlenstoff und Wasserstoff in Erdöl und Erdgas umgewandelt. Bei diesem Prozeß entstand und entsteht auch heute noch Kerogen, ein Gemisch verschiedener hochmolekularer organischer Verbindungen. Weniger als 1% der ursprünglichen organischen Substanzen wurde jedoch zu Kohlenwasserstoffen umgewandelt. Der Rest, etwa mehr als 99%, entwich als CO2 und H2O und reihte sich wieder in den natürlichen Kreislauf ein.

3. 2. Entstehung von Fallen
Erdöl und Erdgas sind Gemische von Kohlenwasserstoffen, deren Verbindungen
. In fester Form als Erdwachs und Asphalt

. In flüssiger Form als Erdöl und
. Gasförmig (als Erdgas) auftreten können

Die im Muttergestein enthaltenen Substanzen reiften durch Aufheizung, die bei der Absenkung des Bodens von Meeresbecken entstand. Zu diesem Druck kam auch noch eine Temperaturzunahme zwischen 50° und 100° C. Durch Bewegungen der Erdkruste und unter dem Druck immer neuer Überlagerungen wurden die Kohlenwasserstoffe aus dem Muttergestein herausgepreßt und gelangten in poröse Gesteinsbereiche, meist poröse beziehungsweise klüftige Sandsteine, Kalke oder Dolomite. Normalerweise sind diese Gesteinshohlräume mit Wasser gefüllt; nahe der Erdoberfläche mit Süßwasser (Grundwasser), tiefer mit Salzwasser, also Resten von früheren Meeren. Die Kohlenwasserstoffe wanderten in langen Zeiträumen durch Poren und feinste Spalten in höhere, jüngere Gesteinsschichten, wo sie sich zu großen Erdöl- oder Erdgaslagerstätten anreicherten. Diesen Vorgang der Wanderung nennt man Migration. Diese Wanderung kommt bei erreichen undurchlässiger Schichten, meist Mergel- oder Tonschichten, zum Stillstand, und es bilden sich, bei Vorhandensein einer Aufwölbung (Antiklinale) oder einer Verwerfung (tektonische Falle), Öl- oder Gasfallen. Wichtig dabei ist, das eine abdichtende Schicht nach oben vorhanden ist, die der Migration der Kohlenwasserstoffe ein Ende setzt.
Kohlenwasserstoffe kommen meist gemeinsam mit Salzwasser vor, das vom ursprünglichen Meerwasser stammt. Sie steigen aufgrund ihres geringeren spezifischen Gewichtes immer an den höchsten Punkt der Lagerstätte. Zuoberst befindet sich also Erdgas, dann Erdöl und zuunterst das Salzwasser. In reinen Erdgaslagerstätten, sogenannten Trockengaslagerstätten, findet sich oben in der Gaskappe das Erdgas und dann bereits die Reste von Meerwasser, also das Salzwasser.

Man unterscheidet folgende Formen der Tektonischen Lagerstätten:
. Gebirgsüberschiebungen
Durch die räumliche Einengung eines Gebietes während einer Gebirgsbildung schieben sich teile des Gebirges über die Schichten des angrenzenden Flachlandes. Die Überschiebungsfläche kann mit den etwas hochgeschleppten Sedimentgesteinen des Untergrundes eine Falle bilden.
. Aufwölbungen (Antiklinalen)
Die Speichergesteine werden durch einen aufsteigenden Salzstock oder eine örtliche Hebung des Beckengrundes aufgewölbt.
. Brüche
Durch unregelmäßige Absenkung des Untergrundes entsteht manchmal ein Bruch, der das Schichtpaket durchschneidet. Abdichtende Schichten können mit der Bruchfläche eine Falle bilden.
. Flanken von Salzstöcken
Salzablagerungen sind spezifisch leichter als andere Sedimente, steigen empor und durchbrechen die darüberliegenden Schichten. An den Flanken des abdichtenden Salzstockes können Fallen entstehen.


Fazielle Lagerstätten
auf Grund der Sedimentationsbedingungen werden poröse Speichergesteine wie etwa Sand und Schotter in Flußdeltas, sandige Meeresablagerungen, Kalk- oder Korallenriffe oder Dolomitkörper am Rande dieser Riffe von undurchlässigen Schichten umschlossen. Diese dienen als Falle.