Frage im Fokus.de: Kann es sein, dass Erdöl nicht aus Organismen entstand, sondern der Erdkruste entspringt?

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Aus dieser Quelle zur weiteren Verbreitung entnommen: http://www.focus.de/wissen/weltraum/odenwalds_universum/frage-von-h-p-schachler-kann-es-sein-dass-erdoel-nicht-aus-organismen-entstand-sondern-der-erdkruste-entspringt_aid_364277.html?fbc=fb-shares%3FSThisFB

Frage von H.-P. Schachler: Kann es sein, dass Erdöl nicht aus Organismen entstand, sondern der Erdkruste entspringt?
Erdgas, Erdöl, Odenwalds Universum, Wladimir Porfirjew

Colourbox.deIst der Erdöl-Vorrat unbegrenzt?
 

 

Russische Forscher entwarfen eine Gegenthese zur konventionellen Theorie. Sie glauben, Erdöl bilde sich durch geologische Prozesse. Deshalb müsse es fast unbegrenzte Reserven geben.

Die Theorie von einer „abiotischen“ Entstehung des Erdöls wurde in den 50er-Jahren von russischen Forschern entwickelt. Weil diese als Angehörige der Sowjetunion im Kalten Krieg nicht in westlichen Fachzeitschriften publizieren konnten, blieb sie im Westen nahezu unbekannt.

Algen verwandeln sich in Erdöl

Die konventionelle „biotische“ (also auf Lebewesen beruhende) Theorie erklärt die Entstehung von Erdöl wie folgt: Meeresorganismen – insbesondere Algen – sinken nach ihrem Absterben zum Meeresgrund. Dort bilden sich im Laufe von Hunderttausenden bis mehreren Millionen Jahren dicke Schichten mit einem hohen Anteil an organischem Material. Sie können aber nur in sauerstoffarmen Zonen überdauern, in denen sich die Biomasse nicht durch Oxidation zersetzt.

Solche Bedingungen dürfte es bevorzugt in vom offenen Meer abgetrennten Lagunen und Buchten gegeben haben, ebenso in flachen Schelfmeeren. Der dort in tieferen Wasserschichten vorhandene Sauerstoff wurde durch die Fäulnisprozesse bei der Verwesung rasch aufgezehrt. Dafür bildete sich giftiger Schwefelwasserstoff. Lebewesen, die in diese Bereiche gerieten, starben. Aus ihrer Biomasse entstand ein Faulschlamm, der sich allmählich zersetzte und von weiteren Sedimenten überdeckt wurde.

Unter deren Last ging der Faulschlamm im Lauf der Zeit in einen Tonschiefer über, der bis zu 20 Prozent organisches Material enthielt. Er geriet durch die Überlagerung in immer tiefere Erdschichten, Druck und Wärme nahmen zu. Unter diesen Bedingungen spaltete sich die Biomasse in einfache organische Verbindungen, überwiegend kurzkettige gasförmige und flüssige Kohlenwasserstoff-Ketten wie Methan, Ethan und Benzol. Später verband sich ein Teil dieser Stoffe zu komplexeren Molekülen. Die optimale Temperaturfür diesen Prozess liegt zwischen 65 und 120 Grad Celsius, die in einer Tiefe von 2000 bis 4000 Metern herrschen.

Erdgas entstand aus Landpflanzen

Erdgas mit dem Hauptbestandteil Methan entstand dagegen meist aus Landpflanzen. Besonders in flachen tropischen und subtropischen Küstenregionen mit ihrer üppigen Vegetation häuften sich große Mengen an organischem Material. Lagerte es in Sümpfen, war es vom Luftsauerstoff abgeschnitten. Da es nicht verweste, bildete sich daraus Torf, aus dem meist bei Temperaturen zwischen 120 und 180 Grad rund 4000 bis 6000 Meter unter der Erdoberfläche das Gas hervorging.

Die Öl- und Gasmoleküle können durch die Poren im Fels wandern und sich dabei in sogenannten Speichergesteinen sammeln. Gerät das Erdöl unter eine undurchlässige Bodenschicht, die seine weitere Wanderung verhindert, reichert es sich dort an – eine Lagerstätte entsteht. Meist enthält sie auch Wasser und Erdgas. In Mitteleuropa herrschten die günstigsten Bedingungen für die Entstehung des Schwarzen Goldes im Erdmittelalter, insbesondere in einem Erdzeitalter namens Unterer Jura, vor etwa 190 bis 210 Millionen Jahren.

Russen entwickelten eine Gegenthese

Die Gegenthese entwickelten Sowjet-Forscher. Sie begannen Ende der 40er- Jahre am Geophysikalischen Institut der Russischen Akademie der Wissenschaften sowie am Institut für Geologie der Ukraine die Herkunft des Öls zu untersuchen. Im Jahr 1956 verkündete der Geologie-Professor Wladimir Porfirjew die Resultate. Danach haben „Rohöl und natürliches Erdgas keine eigentliche Verbindung mit in der Nähe der Erdoberfläche vorkommenden biologischen Substanzen. Es handelt sich um Urstoffe, die aus großen Tiefen hervorbrechen.“

Porfirjews Kollege Nikolai Kudryawtsew erdachte später eine Regel, derzufolge Kohlenwasserstoffe verschiedener Kettenlänge immer gemeinsam auftreten. Fände sich in einer Bodenschicht Öl, gebe es in darüber liegenden Schichten mit hoher Gewissheit Kohle, in den untersten Stockwerken lagere Erdgas. In Abgrenzung zur biologischen Ursprungstheorie des Westens nannten die Sowjet-Wissenschaftler ihr Werk die „abiotische“ (also nicht biologische) Theorie.

Methanhydrate als Stütze für die abiotische Theorie

Die Russen glaubten, Erdgas und -öl werden tief im Erdmantel gebildet, bei sehr hohen Temperaturen und unter starkem Druck (ähnlich wie bei der Entstehung von Diamanten), und dann in Form flüssiger Einschlüsse im Gestein gespeichert. Durch tektonische Prozesse werden sie immer wieder aus den Einschlüssen freigesetzt und nach oben in die Erdkruste transportiert, wo sie die bekannten Lagerstätten füllen. Methankönnte auch durch Spalten und Risse im Gestein in die Atmosphäre gelangen. Das Wort „Petroleum“ (von Lateinisch: „oleum petrae“, zu Deutsch Stein- oder Felsöl) bekäme so seine ursprüngliche Bedeutung zurück. Den Namen erhielt die Substanz von Römern in Ägypten, die sie an einem Berg auf der Sinai-Halbinsel austreten sahen.

Manche Geologen führen auch die ausgedehnten Methanhydrat-Lagerstätten am Meeresgrund und in Permafrostgebieten sowie die Existenz Methan-speiender Schlammvulkane, die sich an der Erdoberfläche und am Meeresgrund finden, als Stütze für die abiotische Theorie an. Die Methanhydrate sollen, so eine Schätzung, ungefähr 10 000 Milliarden Tonnen Kohlenstoff enthalten. Solche Mengen könnten nur Bestandteil eines nicht biologischen Kohlenstoff-Zyklus sein. Bei Schlammvulkanen tritt aus tiefen Sedimentschichten ein Gemisch aus Wasser, Gas und Schlamm aus und bildet eine Art Vulkankegel. Aus ihnen blubbern alljährlich mindestens sechs bis neun Millionen Tonnen Methan. Zudem, so ein weiteres Argument für die geologische Entstehung des Schmierstoffs unserer Wirtschaft, sei kürzlich im Atlantik vor dem brasilianischenFestlandsockel in 5000 Metern Tiefe ein riesiges Ölfeld entdeckt worden. Der konventionellen Theorie zufolge dürfte es so weit unten aber kein Erdöl geben.

Natürlich kam auch die Ideologie ins Spiel. Die Sowjet-Geologen behaupteten, bei der biotischen Theorie handle es sich um eine Fälschung der großen amerikanischen und britischen Erdölkonzerne, mit deren Hilfe diese den Mythos eines begrenzten Ölvorrats aufrechterhalten wollten, was ihnen erlaube, dauerhaft hohe Preise zu erzielen. Bei einer abiotischen Entstehung wären die Ölreserven der Erde sehr viel größer und nur durch die Menge an Kohlenstoffverbindungen begrenzt, die zur Zeit ihrer Entstehung existierten.

Im Erdinnern sollte es folglich riesige Mengen an Kohlenwasserstoffen geben, die man durch ultratiefe Bohrlöcher anzapfen könnte. Einige Geologen betrachteten auch sogenannte selbstauffrischende Ölfelder – sie schienen sich nach der Förderung wieder zu füllen – als Beleg für den Zustrom von Öl aus der Tiefe. Auch hätten westliche Geologen im vergangenen Jahrhundert immer wieder auf begrenzte Ölreserven hingewiesen – um dann immer wieder neue Felder zu finden.

Mithilfe ihrer Theorie wollten die roten Geologen auch ergiebige Lagerstätten aufspüren. Im Kalten Krieg hatten die Sowjets kaum genügend Erdöl für ihre Wirtschaft. Es auf eigenem Boden zu finden, wurde zu einer Frage der nationalen Sicherheit. Die Versprechen der Forscher, schier unerschöpfliche Quellen zu liefern, waren den Politikern daher hochwillkommen. Einigen Literaturangaben zufolge hatten Porfirjew und seine Kollegen Erfolg. So sollen sie riesige Gas- und Ölfelder in Gegenden entdeckt haben, die andere Forscher anhand der westlichen Theorien verworfen hatten. Dies sei auch in den 90er-Jahren in einem Gebiet gelungen, das über 45 Jahre lang als geologisches Ödland galt: dem Dnjepr-Donez-Becken im russisch-ukrainischen Grenzgebiet.

US-Forscher untermauern Theorie der Russen

Insgesamt, sagen einige Experten, seien die Sowjetunion und später Russland zum weltgrößten Erdöl- und Erdgasproduzenten aufgestiegen, weil die Erkenntnisse der Geologen über die abiotische Entstehung der Stoffe dort praktisch angewendet wurden.

Tatsache ist, dass Kohlenstoff im Universum in großen Mengen vorkommt. Er entsteht durch Kernfusion in den sogenannten Kohlenstoffsternen und verteilt sich durch deren Sternwinde im All. Dort wird er Bestandteil von Molekülwolken, aus denen neue Sterne entstehen, und mit ihnen Planeten. Bereits im freien Weltraum können einfache Kohlenwasserstoffe entstehen, die sich in den Himmelskörpern wiederfinden. In unserem Sonnensystem etwa hat der Saturn-Mond Titan eine Atmosphäre, die Methan und Ethan enthält. In der Eiseskälte des äußeren Sonnensystems sind beide Gase flüssig und fallen deshalb als Regen zu Boden. Dabei bilden sie Flüsse und Seen. Unlängst wiesen Astronomen auch in der Atmosphäre eines fernen Exoplaneten Methan nach.

Dass Methan tatsächlich in der Tiefe der Erde durch anorganische chemische Prozesse entstehen kann, fand 2004 eine Arbeitsgruppe um den Geophysiker Henry Scott von der University of Indiana in Laborversuchen heraus. Um Druck- und Temperaturverhältnisse im Erdinneren zu simulieren, setzten die Forscher ein Gemisch aus Eisenoxid, Kalkspat und Wasser in einer Diamantstempelzelle unter hohen Druck. Die Probe ist nur ein paar Millimeter groß und sitzt zwischen zwei Diamantspitzen, die zusammengedrückt werden. Zugleich heizte eingestrahltes Laserlicht das Material auf. Zuvor hatten russische und andere US-Forscher aus den gleichen Stoffen Methan und weitere Kohlenwasserstoffe synthetisiert. Sie erhitzten das Gemisch in einer Art Dampfkochtopf, der als Katalysator das Edelmetall Platin enthielt.

Wahrscheinlich treffen beide Theorien zu

Diese Experimente deuten laut Scott darauf hin, dass es in über 150 Kilometer Tiefe eine Quelle für anorganische Kohlenwasserstoffe geben könnte – also im oberen Erdmantel, der in etwa 30 Kilometer Tiefe beginnt. „Obwohl es gut etabliert ist, dass kommerzielles Erdöl von Zerfall einst lebendiger Organismen stammt, stützen diese Ergebnisse die Möglichkeit, dass die Erde in der Tiefe eine eigene Klasse abiotischer Kohlenwasserstoffe hervorbringt“, urteilt Scott. Offenbar sei die Methanbildung in einem gewaltigen Bereich unseres Planeten möglich – etwa in den Subduktionszonen, wo Platten der Erdkruste in den Mantel abtauchen und dabei Kalkstein und Wasser in die Tiefe transportieren. Unklar ist aber, wie viel von dem Gas dort entsteht.

Einen Hinweis geben jetzt brandneue Daten, die italienische Geophysiker in der aktuellen Ausgabe des Wissenschaftsjournals „Science“ veröffentlichen. Sie untersuchten an 238 Orten der Erde – etwa bei Schlammvulkanen, Subduktionszonen oder tektonischen Rissen in der Erdkruste – die Konzentration von Ethan und Propan in der Atmosphäre. Wie sich zeigte, strömen dort große Mengen dieser Gase aus, die nur durch geothermische Prozesse entstanden sein können. Alljährlich gelangen weltweit über 9,5 Millionen Tonnen davon in die Luft, wobei der natürliche Entgasungsvorgang etwa 17 Prozent des Ethans beisteuert, und zehn Prozent des Propans (der größere Rest stammt aus Feuchtgebieten und von Bakterien). Die Italiener schätzen, dass es über 10 000 solcher Quellen in 80 Ländern gibt. Bereits im Februar 2008 hatten Schweizer und US-Forscher berichtet, sie hätten im Wasser von Thermalquellen leichte Kohlenwasserstoffmoleküle gefunden, die ausweislich ihrer Isotopen-Zusammensetzung nur im Erdmantel entstanden sein konnten.

Vermutlich treffen also beide Theorien zu – die biotische wie die abiotische. Was dies für die Versorgung der Welt mit Brennstoffen bedeutet, lassen die Geologen aber offen. Manche glauben, dass sich die Weltvorräte an Erdöl und Erdgas, die nach Prognosen der Lagerstättenkundler noch rund 40 Jahre reichen, deutlich strecken lassen. Nur: Wie sich dies bewerkstelligen lassen könnte, weiß niemand. Denn es gibt keine Bohrtechnik, die in die erforderlichen Tiefen vorstoßen könnte. Die bisher tiefsten Bohrungen drangen kaum mehr als zwölf Kilometer tief in die Erdkruste ein und kosteten Hunderte von Millionen Euro.

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