Erdgas in der deutschen Nordsee
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Kerogenbildung und Erdgasgenese
Erdgasbildung im tiefen Untergrund

Aufgrund der gemeinsamen Ausgangssubstanz und ähnlichen Bildungsbedingungen sind Genese und Freisetzung von Erdöl und Erdgas eng miteinander verbunden. Sie werden deshalb unter dem Begriff Kohlenwasserstoffe zusammengefasst.

Beides sind Umwandlungsprodukte aus organischer Substanz, d.h. den Resten abgestorbener mariner und terrestrischer Tiere, Pflanzen und Mikroorganismen. Während der Sedimentbedeckung, Sauerstoffabschluss und tiefer Versenkung kommt es zur Umwandlung der organischen Substanz in Kerogen, dem Ausgangsstoff von Erdöl und Erdgas.

Nach Anreicherung des Kerogens im sogenannten Muttergestein erfolgt die Genese und Freisetzung von Erdöl und Erdgas in drei aufeinanderfolgenden Schritten:

Diagenese - Katagenese - Metagenese

Die wichtigsten Parameter für die Kerogenbildung sind fortschreitende Druck- und Temperaturerhöhung, die im Verlauf des Geneseprozesses durch zunehmende Sedimentation, Überlagerung, Versenkung und Kompaktion erfolgt.

Die Diagenese ist der erste Schritt der thermogenen Erdgasbildung. Sie beginnt mit der physiko-chemischen Umwandlung des organischen Ausgangsmaterials und der daraus resultierenden Kerogenbildung. Aus dem Muttergestein, ein an Kerogen angereichertem Sediment, wird temperaturgesteuert Erdöl und Erdgas freigesetzt.

Bei zunehmender Versenkung und Aufheizung, während der Katagenese, wird die innere chemische Struktur des Kerogens in kleinere Moleküle aufgespalten. Durch das sogenannte cracken entsteht Erdöl und Erdgas.

Im Anschluss daran folgt die Metagenese, die Schlussphase der Entstehung von Erdöl und Erdgas. Im Verlauf dieses Genesestadiums reichert sich weiterhin Kohlenstoff als hochpolymeres organisches Material im Sediment an, aus dem auch bei weiterer Versenkung keine Kohlenwasserstoffe mehr freigesetzt werden.

Prozesse der Erdgasgenese: mikrobielle Erdgasbildung → thermogene Erdöl- und Erdgasbildung

Kerogenbildung und Erdgasgenese
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Entwicklungsschema für sedimentäres organisches Material und die Genese, Freisetzung und Migration von Kohlenwasserstoffen
Kerogen

Unter Kerogen, dem Ausgansgmaterial von Erdöl und Erdgas, versteht man hochpolymere, komplexe organische Verbindungen, die bei der Umwandlung von organischer Substanz aus abgestorbenen Tieren, Pflanzen und Mikroorganismen entsteht. Sauerstoffabschluss durch Sedimentüberdeckung und die fortschreitende Absenkung in den tiefen Untergrund sowie hohe Temperaturen und hoher Druck sind die wichtigsten Voraussetzungen für die Bildung von Kerogen.

Abhängig davon, in welchem Sedimentationsbereich sich organische Substanz angesammelt hat, also in einem marinen, terrestrischen oder lakustrinen Bereich, entstehen verschiedene Kerogene. Jeder dieser Kerogentypen weist ein unterschiedliches Freisetzungspotenzial für Erdgas oder Erdöl auf. Darin spiegelt sich auch die unterschiedliche Komplexität der chemischen Strukturen des jeweiligen organischen Ausgangsmaterials wider.