Erforschung von seismisch bedingter Gasfreisetzung in Störungszonen Bakterien lieben Erdbeben? - scinexx | Das Wissensmagazin
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Erforschung von seismisch bedingter Gasfreisetzung in Störungszonen

Bakterien lieben Erdbeben?

Forscher im Bergwerkstollen © J.Lippmann-Pipke, IIF Leipzig

Das weltweit tiefste Gasanalytiklabor liegt rund 3,6 Kilometer tief unter der Erdoberfläche in einer südafrikanischen Goldmine. Dort sollen schon bald die Gasemissionsraten aus dem Gestein vor, während und nach Erdbeben gemessen werden. Die Forscher wollen wissen, ob geologische Störungszonen ein bevorzugter Lebensraum für bestimmte Bakterien sein könnten. Denn diese Spezialisten benötigen für ihren Stoffwechsel keine Sonnenenergie sondern gelösten Wasserstoff, der an erdbebenreichen Stellen gehäuft auftreten könnte.

In Südafrika wurde vor einigen Monaten eine Bakteriengemeinschaft entdeckt, die sich ausschließlich von Schwefelverbindungen und Wasserstoff ernährt – allerdings in fast drei Kilometern Tiefe. Sie reduzieren Sulfat zu Sulfid und beziehen ihre Energie aus radiolytisch produziertem Wasserstoff. Dieser entsteht bei der Zersetzung des Wassers durch natürliche radioaktive Strahlung der Elemente Uran, Thorium, und Kalium. Festgestellt wurde diese isolierte Lebensgemeinschaft an ultra-tiefen Kluftwasserzutritten in der Mponeng Goldmine im Witwatersrand-Becken in Südafrika.

Experiment in der Tiefe

Nun will ein internationales Wissenschaftlerteam klären, ob es einen Bezug gibt zwischen Überlebensstrategien der Tiefen Biosphäre und Berggasen, die während Erdbeben freigesetzt werden. Dazu wurde in 3,6 Kilometern Tiefe ein 40 Meter langes Bohrloch in einer Störungszone angelegt, mit dessen Hilfe Wissenschaftler des GeoForschungsZentrums (GFZ) Potsdam die aus dem Gestein austretenden Gase einfangen und kontinuierlich analysieren können.

„Während und nach seismischen Ereignissen wird sich die Zusammensetzung der Gebirgsgase in der Störungszone ändern“, erläutert Projektleiterin Johanna Lippmann-Pipke vom Institut für Interdisziplinäre Isotopenforschung in Leipzig. „Ziel unserer Arbeit ist die Quantifizierung dieser Gasfreisetzung aus den Gesteinen in das angebohrte Kluftsystem. Die Gasmengen und deren Zusammensetzung sollen uns dann Aufschluss geben über Transportparameter der Formation, sich verändernde Transportwege und Quellstärken während und nach einem Erdbeben.“

Erste Daten liegen vor

Die ersten Daten aus dem Gasanalytiklabor zeigen zunächst die Hintergrundkonzentrationen an, also Mischungen aus Grubenluft (vorwiegend N2, O2 und Ar) sowie den Kluftgasen (CH4, CO2, H2, He und 222Rn-Aktivität). Bis zum Auftreten eines seismischen Ereignisses kann zwar noch einige Zeit vergehen, aber die Forscher hoffen, nicht länger als einige Monate warten zu müssen. „Aber diese Zeit benötigen wir auch noch“, so Lippmann-Pipke. „Denn das präzise Vermessen der Hintergrundkonzentrationen ist ebenso von Bedeutung wie die Bestimmung der erwarteten Konzentrationsvariationen der Gebirgsgase infolge eines bergbaubedingten seismischen Ereignisses.“

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In zweiwöchigen Abständen wird nun das untertägige Gasanalytiklabor aufgesucht und die neuen Daten nach Deutschland geschickt. Nur so kann unter realen Bedingungen getestet und eine Messgeräteoptimierung durchgeführt werden. Die Forscher sind gespannt, ob und wie sich die Gaszusammensetzung während eines Erdbebens verändern wird. Denn dies wäre ein erster Anhaltspunkt, ob solche Gasaustritte den Bakterien in der Tiefen Biosphäre überhaupt als zusätzliche sporadische Energiezufuhr dienen könnten.

(Johanna Lippmann-Pipke, Institut für Interdisziplinäre Isotopenforschung Leipzig, 27.04.2007 – AHE)

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