Fossile Kohlenwasserstoffe!

Biotische und abiotische Entstehungstheorie in Zusammenhang mit dem Mythos der gigantischen Mittelmeer-Lagerstätten südlich von Kreta

Nach dem vorsokratischen althellenischen Philosophen-Theologen Xenophanes (570-480 v. Chr.) «Nicht vom Beginn an enthüllen die Götter der Sterblichen alles, aber im Laufe der Zeit finden wir suchend das Beste. Sichere Wahrheiten erkannte kein Mensch und wird keiner erkennen….».

Was ist Theorie und was ist Mythos?

Eine Hypothese, welche alle bekannten experimentellen Tatsachen widerspruchsfrei zu deuten vermag, wird zur Theorie. Das Wort Hypothese kommt aus dem hellenischen und bedeutet «Unterstellung». Jede wissenschaftliche Hypothese ist ein Produkt der schöpferischen Phantasie des Menschen. Nach Plato, ohne eine breitere Theoretisierung, gäbe es nicht eine Auffassung, noch eine Wissenschaft d.h. «das Wort wahrhaftiger Glanz». In der Wissenschaft gilt das so genannte Sparsamkeitsprinzip, das als «Ockhams Rasiermesser» bekannt ist. Es lautet: «Von mehreren Theorien, die den gleichen Sachverhalt erklären, ist jeweils die einfachste vorzuziehen, d.h. jene, die am wenigsten unüberprüfbare Annahmen enthält».

Mythos bedeutet Logos, und stellt ein Modell dar an dem angepasst, vergleicht oder verkörpert werden können viele Ereignisse in unterschiedlichen Epochen, weil «nicht ist die Gesichte die sich wiederholt, sondern der Mythos der sich wieder erscheint». Heraklit nennt Logos, was soviel wie «vernünftige Rede» und später «Vernunft» überhaupt bedeutet, das Weltgesetz, das Einheit und Vielheit und Wechsel umschließt.

Diese alles durchwaltende Weltvernunft zur erkennen, das ist die Aufgabe des Menschen und es ist weise, sich ihren Gesetzen zu beugen. Der Weiser erkennt den Logos auch in sich selbst und richtet sein Handeln darnach aus. Der Mythos war am Anfang der Wissenschaft und stellte den ersten Versuch des Menschen den Kosmos zu verstehen dar und deshalb hat er eine begründete logische Funktion. Er stellt weiter einen idealen Prototype der Wirklichkeit bei Benutzung eine symbolische allegorische Sprache dar, die einer, mit der so genannten metaphysischen, zahlenmäßigen, geometrischen, astronomischen, biologischen, chemischen und philologischen Erklärungsschlüssel, Dekodierung bedarf. Für dem die die Schlüssel der Dekodierung nicht benutzt, der Mythos ist ein Märchen, eine unwahre Geschichte.

Alles im Universum wird in Form der Elementarteilchen beschrieben. Wasserstoff fließt ununterbrochen aus der Tiefen der Raumzeit als Hauptmittel zur Entstehung neuer Sterne, Planeten und Galaxien mit gleichzeitiger Abriss und Entfernung des alten Bauschutts. Das Haupt-Baumaterial, der Wasserstoff, ist das Element, das die Hauptrolle spielte und noch spielt bei dieser Bautätigkeit.

Die Vorherrschaft dieses Elements im Universum zeigt sich klar in der entstehenden Sternen aber auch in unsere Sonne in die eine Reihe von Kernreaktionen stattfinden. Bei der Kernreaktionen in unsere Sonne mit der Schmelze eines Nukleons (Proton + Neutron = Quark + Gluon) bildet sich ein Kern von Isotopen des Wasserstoffs Theodorium und befreit sich ein Positron und ein Neutrino. Das Neutrino entweicht im Raum, stößt und zerstört ein Elektron und setzt Strahlung γ frei. Bei der Schmelze bildet sich das Isotop He-3 mit dem Ergebnis das mehr γ-Strahlung frei gesetzt wird. Aus der Schmelze zweier Kerne He-3 entsteht ein Kern von Helium und zwei Photonen mit dem Ergebnis dass zwei Kerne Wasserstoff und ein Kern He-4 wiegen um 7/10 von  1 % weniger als der anfänglicher Kern. Der Massenunterschied wurde in Energie umgewandelt. Die Sonne unseres Sonnensystems produziert aus dem oben beschriebenen Prozess Proton-Neutron, 98 % ihre Energie. Auf dieser Art wandelt die Sonne pro Sekunde 675 Mio. t Wasserstoff in Helium und 4 Mio. t Wasserstoff in Energie um.

Die kosmische Materie die im Universum zwischen den Sternen verteilt ist, hat Masse ungefähr gleich mit der Masse aller Sterne und diese besteht aus Wasserstoffatome die in dem mehr besten Zustand sich befinden. Das Wasserstoffmolekühl besteht aus zwei Protonen und zwei Elektronen, die insgesamt gebunden sind. Zwischen den Wasserstoffmolekühlen in Wolken von Gasen des Universums, wirken immer Anziehungen die umso größer sind, wie kleiner der Molekularabstand zwei Molekühlen d.h. je größer die Wasserstoffdichte ist.

Die Masse des Wasserstoffatoms ist fas im Atomkern konzentriert, weil die Masse des Elektrons im Vergleich mit der Masse des Atomkerns sehr klein ist. Eine Einheit der Atommasse des Wasserstoffs (1 amu) entspricht 931 MeV Energie. Das Wasserstoffatom saugt nur die Strahlungen die es selbst aussendet. Es sendet fünf Reihen von Strahlen aus von denen 3 sind Infrarot, 1 Ultraviolett und 1 von sichtbaren Spektrum. Der letzte Strahl jedoch kann nicht wahrgenommen werden weil die Temperatur im Universum gestreutem Wasserstoff liegt bei etwa 125 Grad Kelvin.

Das Überspringen des Wasserstoffatoms von einem normalen Zustand in einem anderen wird mit Abstoß von Energie begleitet in Form elektromagnetischer Strahlung, die, wie berechnet wird, muss eine Wellenlänge von λ = 21,104 cm haben. In kritischer Temperatur (-240 Grad Celsius) der Wasserstoff kann verflüssigt werden bei kritischer Druck von 13 at und kritische Dichte von 0,03 gr/ cm hoch 3. Oberhalb der kritischen Temperatur der Wasserstoff befindet sich immer in gasartigen Zustand und unabhängig von der Größe des Druckes. Der wahrscheinlichste Zustand des Wasserstoffs im Universum ist derjenige, bei der in der Bewegung der Molekühle die größenmögliche Umordnung (Entropie) herrscht. Die mittlere Geschwindigkeit der Wasserstoffmolekühle, liegt unter normalen Bedingungen, bei 1840 m/sec.

Auf dem Planeten Erde kommen 92 chemische Elemente vor und rund 20 weitere werden im Labor hergestellt. Kohlenstoff stellt, was seinen Anteil auf die Erde geht, nur an 15. Stelle und macht bescheidene 0,48 % der Erdkruste aus, aber ohne ihm, unter anderen, auch die Kohlenwasserstoffe nicht existieren können, weil dieses vierwertiges Element geht Bindungen zu vielen anderen Atome und auch zu seines gleichen ein. Es besitz die Fähigkeit Bindungselektronen von benachbarten Atomen an sich zu ziehen. Kohlenwasserstoffverbindungen mit gerader oder verzweigter Kohlenstoffketten heißen aliphatische Verbindungen. Kohlenstoffketten, die eine maximale mögliche Anzahl von Wasserstoffatomen binden, heißen gesättigt.

Kohlenstoffketten mit Doppelbindungen oder Dreifachbindungen heißen ungesättigt, wobei man zwischen einfach ungesättigt und mehrfach ungesättigt unterscheidet. Durch Verbindung der Kettenenden aliphatischer Kohlenwasserstoffverbindungen lassen sich beliebige Ringe herstellen, die entweder zu den gesättigten oder zu den ungesättigten Kohlenwasserstoffen gehören. Gesättigte und ungesättigte Kohlenwasserstoffe können an Stelle eines oder mehrerer Kohlenstoffatome Fremdatome enthalten und dann heißen die Verbindungen heterocyclisch. Die Gruppe der Alkane (Paraffine) CnH2n+2 enthält alle gesättigten, verzweigten und unverzweigten Kohlenwasserstoffe, die nur aus C- und H-Atome aufgebaut sind.

Über die Entstehung von Kohlenwasserstoffen und ihre Ansammlung in Lagerstätten hat es zahlreiche Theorien gegeben. Darunter auch solche, die in der Entstehung und Akkumulation einen ursächlichen Zusammenhang sahen, oder auch solche, die einen anorganischen Ursprung behaupteten und noch behaupten. Es gilt noch überwiegend, dass fossile Kohlenwasserstoffe organischen Ursprungs sind und dass zwischen ihrer Entstehung und ihrer Ansammlung in Lagerstätten kein zusätzlicher Zusammenhang bestehen muss.

Auf dem Wege der Photosynthese nimmt die Biomasse der Erdoberfläche knapp 50 TWa auf. Im photosynthetischen Reaktionszentrum des Planeten Erde, Pflanzen und manche Bakterien wandeln Sonnenenergie in Kohlenhydrate um. Es ist ein komplexer Verbund aus Chlorophyl und anderen Molekühlen, die unter Einwirkung von Licht eine elektrische Spannung zwischen Innen- und Außerseite einer Membran erzeugt. Diese Spannung dient letztlich dazu CO2 aus der Luft in Traubenzucker (Glucose) zu überführen. Auf diese Weise sollen auch die fossilen Energieträger Kohle und Kohlenwasserstoffe innerhalb von rd. 700 Mio. Jahren entstanden sein. Auf diese Weise von den ca. 3.000 Billionen t(1 Billion t =1Tt = 10 hoch 12 t) organisches Material, welches in allen Sedimentbecken der Erde enthalten waren, nur 2 % (60 Billionen t) zu Kohlenwasserstoffen umgewandelt worden. Von diesem sind nur ein Bruchtteil gewinnbar.

Für diese Hypothese der biotischen (fossilen) Entstehung der Kohlenwasserstoffen spricht das Auftreten von Kohlenwasserstoffen isoprenoider Struktur (Pristan und Phytan), die sowohl in rezenten Sedimenten als auch in vielen Kohlenwasserstoffen nachgewiesen werden können. Das gleiche gilt für den Nachweis von relativ hoher Konzentration von pentacyclischen Triterpenen und Sterinen, die auf zwei wichtige Verbindungsklassen schließen lassen, die als Abbauprodukte der pflanzlichen und tierischen Lipide anzusprechen sind. Als Ausgangsmaterial für die Entstehung von Kohlenwasserstoffe werden die Überreste von Mikroorganismen (Plankton, Foraminiferen) angesehen. Innerhalb des porösen Speichergesteins einer Lagerstätte unterliegt das organische Material Kerogen einem Entwicklungsprozess, in dessen Verlauf unter den Einfluß von Druck, Zeit und Temperatur mobilisierungsfähige Kohlenwasserstoffe gebildet werden können. Die Bildung flüssiger Kohlenwasserstoffe z. B. hängt von folgenden Bedingungen ab:

1. Kerogen ist das polymere organische Material, aus dem bei zunehmender geologischer Versenkung und Aufheizung Kohlenwasserstoffe gebildet werden. Es kommt in sedimentären Gesteinen von fein verteilten organischen Mazeralen vor und ist bei weitem die häufigste Form von organisch gebundenem Kohlenstoff in der Erdkruste. Das organische Ausgangsmaterial Kerogen muss die Erdölbildung überhaupt ermögliche. Von den vier bekannten Kerogentypen (Liptit, Exinit, Vitrinit und Inertit) lässt der eine (Inertit), besonders wasserstoffarme Typ die Bildung flüssige Kohlenwasserstoffe nicht zu. Dagegen Vitrinit ist zwar auch ein schlechter Erdölproduzent aber hinreichender Erdgasproduzent.
2. Der Entwicklungsprozess muss ein bestimmtes Reifestadium d.h. die Zone der Erdölgenese erreichen. Sie lässt sich auf der Temperaturskala etwa zwischen 65 und 150 Grad Celsius lokalisieren. Es hat sich aber noch nicht Experimente gegen, welche die biotischen (fossilen) Entstehung von Kohlenwasserstoffen (von Plankton bis tu Endprodukt) beweisen

In Verbindung mit dem jeweiligen Temperaturgradienten lassen sich aus diesem so genannten Erdölfenster-Konzept Rückschlüsse darüber ableiten, jenseits welcher Tiefe die Bildung von Erdöl unmöglich und das Auffinden von Erdöllagerstätten unwahrscheinlich ist. Nach dieser Hypothese, bei normalem Gradienten (ca. 3 Grad Celsius je 100 m Teufe) ist die Erdölbildung jenseits 5.000 m Teufe unmöglich und Erdöllagerstätten jenseits 4.000 m Teufe nur in Ausnahmenfälle zu erwarten sind.

Da das Erdöl leichter als das umgebende Gestein ist kann nur nach oben bewegen und nicht absinken. Anders ist dies beim Erdgas, das unter höheren Temperaturen – mithin in größeren Teufen – generiert und akkumuliert werden kann. So bleibt der gesamte Teufenbereich bis über 10.000 m Teufe – wie er heute und in naher Zukunft erbohrt wird – grundsätzlich für Erdgas hoffähig.

Wie ist es aber zu erklären, dass die Erdölfirma BP vor einigen Jahren im Golf von Mexiko eine Erdöllagerstätte in 10.500 m Teufe durchbohrt hat? Entsteht vielleicht das Erdöl abiotisch und steigt deshalb aus größeren Tiefen auf?

Sollte es so sein d.h. die Kohlewasserstoffen sind fossilen Ursprungs, dann hätte die Menschheit Erdöl und Erdgas ohne Ende! Die Prozesse die in den inneren Schichten der Erdkruste stattfinden und zur Entstehung der Kohlenwasserstoffen führen können, werden hier kurz behandelt.

Die größte Wärmequelle des Planeten Erde, abgesehen von der Sonne, ist ihr inneres, das jede Sekunde 1,5 Mikrokalorien pro Quadratzentimeter an die Erdoberfläche (510 Mio. qkm) abgibt. Diese Wärme wird durch zerfallene radioaktive Atome erzeugt, die vor 4,6 Mrd. Jahren aus der interstellaren Wolke, aus der sich die Sonne und die Planeten unseres Sonnensystems bildeten, kamen. Die Erde selbst besteht aus folgenden konzentrischen Schichten:

1. Ein innere Kern der größtenteils aus festen Eisen (nach neuen Untersuchungen 6.000 statt 5.000 Grad Celsius Warm) besteht und einen Durchmesser von 2.400 km hat. Dieser dreht sich möglicherweise schneller als der Rest der Erde. Man vermutet, dass hier das Magnetfeld der Erde verankert ist. Analog der bekannten Stoffzustände Lithosphäre – Hydrosphäre – Atmosphäre ist hier zu erwarten dass dieser Bereich aus Plasma besteht. Dies steht jedoch im Widerspruch zu der Auffassung von einem Eisenkern. Befindet sich das Plasma vielleicht in einem metallischen Zustand? Kolapieren durch den extrem hohen Druck die Gasatome zu Neutronen die dem Beta-Zerfall, dem Zerfall in Protonen und Elektronen unterliegen, die ihrerseits Wasserstoffgas bilden? Kommt es dadurch zu der Absortion von Neutrinos, zu einer Einstrahlung von Neutrinoenergie in den inneren Erdkern?
2. Ein äußeren Kern aus flüssigen Eisen und Nickel (Temperatur ca. 4.400 Grad Celsius) etwa 2.200 km dick. Neue Auffassungen unterstellen, dass der äußere Erdkern aus Gas, besteht.
3. Ein innerer Erdmandel aus festem und heißem Gestein 22,5 km dick. An der Grenze zu dem äußeren Kern treffen flüssiges Eisen und Nickel auf geschmolzenes Gestein.
4. Ein äußerer Erdmandel aus festem und kühlem Gestein ist 65 km dick.
5. Eine Erdkruste aus 48-60 km dicken, festen sich verschiebbaren Gesteinsplatten, darunter aus 16 großen und einigen kleineren. Oberhalb dieser sammeln sich die Flüssigkeiten, also das Wasser in den Ozeanbecken (ca. 1,29 Mrd. ckm). Darüber ordnet sich in der Atmosphäre (Troposphäre, Stratosphäre, Mesosphäre und Ionosphäre oder Thermosphäre) das Gas an. Von der Erdoberfläche bis zu ihrer Obergrenze misst die Troposphäre am Äquator 16 km, in den gemäßigten Breiten dagegen sind es nicht mehr als 10 bzw. 11 km. In dieser dünnen Schicht sind enthalten ca. 80 % der Masse der Erdatmosphäre (8 Mio t Luft/qm Erdoberfläche). In der Ionosphäre oder Thermosphäre die Temperatur erreicht 1.000 bis 1.500 Grad Celsius und sie ist auf die ionisierte Struktur und der Wirkung der ultravioletten Strahlung der Sonne, die in Form von Protonen in diesem Bereich eintritt, zurückzuführen. In diesem Bereich bilden die meisten Stoffe eine art Plasma.

Der innere und äußere Erdmandel zusammen mit der Erdkruste bilden die Lithosphäre die unter dem Ozean im Mittel 70 km und unter den Kontinenten 150 km mächtig ist. Die Lithosphäre ist in Blöcken unterteilt, welche man als Platten bezeichnet. Darunter erstreckt sich die wärmere, mehr als 1200 Grad Celsius heiße, Astenosphäre. Die ozeanischen lithosphärischen Platten bewegen sich auf Grund der Konvektion in Erdmandel und schieben sich unter benachbarten Kontinenten. Wenn die Kohlenwasserstoffe abiotisch und immer wieder neu in obere Erdmandel entstehen sollten, steigen diese über die Spreizungszonen bzw. Subduktionszonen die ca. 56.000 km weltweit betragen und mit eine mittlere Spreizungsgeschwindigkeit von 5 cm/sec sich bewegen.

Es wäre also auch folgender Vorgang bzw. Hypothese möglich: Im inneren Erdkern findet, verbunden mit der radioaktiven Beta-Zerfall, vornehmlich die Aufnahme von Energie aus dem kosmischen Neutrinofeld und die Materialisation zu Elementarteilchen statt. Im äußeren Erdkern entstehen daraus die unterschiedlichsten Gase, die unter dem Einfluss des externen Druckes einer ständigen Veränderung unterworfen sind. Zufallsprodukte und chemische Reaktionen lassen flüssige Materie entstehen, die als Folge in den Erdmandel gedrückt und dort als zähe heiße Masse langsam umgerührt wird Flüssige Entstehungsprodukte sind z.B. juveniles Wasser, dass die Ozeanen aus dem Erdinneren speist, oder Erdöl, das abgebauten Erdölfelder mit der Zeit langsam Wieder vollaufen lässt oder völlig unerwartet neben in porösen Sandgesteine auch in Rissen der kristallinen Gesteine auftreten kann.

Diese Hypothese wird auch durch die Existenz an die steinige Oberfläche des Saturnmondes Titan in flüssigen Zustand wegen der niedrigen Temperaturen befindlichen Kohlenwasserstoffseen aus Alkane d.h. Methan und Ethan, erhärtet.

Und nun zu den gigantischen Mittelmeer Kohlenwasserstoff – Lagerstätten südlich non Kreta (1, 2, 3, 4)!

Mit seinen Ablagerungen (Messozoikum und Alttertiär) wird auch das Mittelmeer von den Vertretern der Drifttheorie als möglichen Kohlenwasserstoffen Provinz gedeutet. In diesem Zusammenhang ist zu erwähnen, dass im Untergrund des östlichen Mittelmeeres jene  erdgeologische entscheidende Grenzgefüge durchzieht, mit welcher der südliche starre, afrikanische Großraum gegen die nördlichen anschließenden Faltungsbereiche grenzt. Diese Zone erstreckt sich vom Atlantik, Agadir bis zur Syrte.

Von der Bibliszone in östlichem Anatolien bis zum Nordostufer des persischen Golfes grenzt hier ebenfalls die afrikanische Tafel mit ihrem arabischen Plattformteil gegen die weithin sichtbaren mobilen Faltenstränge der Thethys. Das Mittelmeer selbst ist ein Überrest der Thethys, eines Weltumspannenden Urozeans der den globalen Superkontinent Pangea umgab.

Die Entstehung der großen Lagerstätten des Mesozoikums und Alttertiärs von Kohlenwasserstoffen in Nah- und Fernost ist auf Thethys zurückzuführen. Generell auch der bogenartiger Mediterrane Graben bis in den südlichen Abgrenzungen der Helleniden, das Becken «Messina abysial plain», der Nildeltakegel und das Becken von «Herodotus- abysial» sollen die Merkmale für das Vorhandensein von Kohlenwasserstoff-Lagerstätten haben.

Bisher existieren einige Ergebnisse aus Flachbohrungen des Forschungsschiffes «Glomar Challenge» der Zeiten September/Oktober 1970 und 1979/81, geophysikalische Untersuchungen, eine theoretische Studie der kretischen Unternehmerberatungsfirma «Pytheas», Austritte von Gasblasen in verschiedenen Orten südlich von Kreta und viele Propagandaäußerungen der US-Geological Survey der Jahren 2009/10.

Es wurde also bisher südlich von Kreta nicht Tief genug gebohrt und somit noch keine Lagerstätten von Kohlenwasserstoffen entdeckt. Die geophysikalischen Untersuchungen liefern nur Hinweise auf Orten mit möglichen Lagerstättenvorkommen bzw. -fallen und sonst nichts.

Die Wahrheit über das Vorhandensein von Lagerstätten kommt ans Tageslicht nur wenn nach erfolgreichen und mehreren Untersuchungsbohrungen die Reservensituation die große Investitionen rechtkräftigen, geklärt wird. Mit Reserven bezeichnet man, die mit bekannten und erprobten Mitteln gewinn- und vermarktbaren Mengen an Kohlenwasserstoffen in natürlichen Lagerstätten. Diese unterscheiden sich in sicheren, wahrscheinlichen, möglichen und spekulativen Reserven. Die letzten sind für die Planung von Explorationsprojekten zunächst als sicher gewinnbare Mengen zugrunde zu legen.

Die Hinweise der wild schäumenden Methanhydratblasen aus der Methanhydratblasen aus der Tiefe des Mittelmeeres in der Subduktionszone zwischen der absinkenden afrikanischen unter der euroasiatischen lithosphärischen Platte, können auch nicht in Verbindungen mit Lagerstätten gebracht werden. In der Tiefsee lagern gigantische Mengen Methanhydrate die aber bis heute nicht gewinnbar sind. Es fehlt an geeignete Abbautechnologie.

Für dem Verfasser dieser Abhandlung, erscheint der Bogen mit der Breite 150 km von Hora Sfakion (Kreis Chania) bis südlich der Inseln Gavdos und Gavdopoula, beginnend von Acrotiri Lithion (Kreis Iraklion) und endend in Elafonisi (Kreis Chania), als besonders interessantes Gebiet zur Endeckung von Kohlenwasserstoff-Lagerstätten. Geophysikalische Untersuchungen allein und anderen Hinweisen aber reichen nicht aus sachliche Aussagen darüber zu machen. Notwendig sind kostspielige Untersuchungsbohrungen mit den entsprechenden Tests.

Literaturverzeichnis

1. Chaziteodorou G., Die Notwendige Rohstoffpolitik Griechenlands für die nächsten Jahre. Mining Metallurgical Chronicles. 4. Th. Year, Nr. 19, September-Oktober 1974, S. 9-16
2. Chaziteodorou G., Kohlenwasserstoffe. Bestimmende Faktoren der griechischen Wirtschaft Mining Metallurgical Chronicles 5. Th. Year. Nr. 20, Januar-Februar 1975, S. 9-22
3. Chaziteodorou G., Mineralischer Reichtum und Energiequellen der griechischen Meeren.Technische Hochschule Athens Informationsblatt Nr. 9-10, September-Oktober 1974
4. Chaziteodorou G., Große Erdöllagerstätten im Mittelmeer Mining Metallurgical Chronicles 5. Th. Year. Nr. 26, November-Dezember 1975

PD Dr.-Ing. Georg Chaziteodorou
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24.01.2018