Wassergeochemie im Bozhi‑Dabei‑Gebiet, Tarim‑Becken, und ihre Auswirkungen auf die Ansammlung von Erdgas in tiefen Becken

Warum das Wasser unter einem Gasfeld wichtig ist

Tief unter Wüsten und Gebirgsgürteln sind riesige Vorräte an Erdgas in Gesteinen mehrere Kilometer unter unseren Füßen eingeschlossen. Meist denken wir nur an das Gas selbst, doch diese Studie zeigt, dass das mit dem Gas geförderte Wasser wie ein geheimes Archiv wirken kann. Durch das Lesen der chemischen und isotopischen Fingerabdrücke dieser Wässer im Bozhi–Dabei‑Gasfeld des chinesischen Tarim‑Beckens rekonstruieren die Autoren, wie Regen, urzeitliche Meere und vergrabene organische Substanz über Millionen Jahre zusammenwirkten, um ein riesiges tiefes Reservoir mit Gas zu füllen.

Zwei sehr unterschiedliche Arten von Untergrundwasser

Die Forscher entnahmen Wasserproben aus Bohrungen, die 4 bis 7 Kilometer tief in kreidezeitliche Sandsteinschichten reichen. Sie stellten fest, dass nicht alles geförderte Wasser gleich ist. Ein Teil ist „Bildungswasser“, das geologisch lange Zeit in den Gesteinen verblieben ist und eine hohe Ladung gelöster Salze und anderer Ionen trägt. Der andere Teil ist „kondensiertes Wasser“, das entsteht, wenn heißes Gas beim Aufstieg abkühlt und ein deutlich frischeres, stärker verdünntes Wasser bildet. Durch den Vergleich von Gesamtgehalt gelöster Feststoffe, Hauptanionen/-kationen und Wasserstoff‑Sauerstoff‑Isotopen konnten die Forschenden das salzige, langverweilte Bildungswasser von dem leichteren kondensierten Wasser trennen und Bohrungen identifizieren, in denen beide gemischt waren.

Von Regen und Salzlagerstätten zu einer tiefen Sole

Die Chemie des Bildungswassers weist auf zwei Hauptherkünfte hin. Der Großteil begann als gewöhnliches Regen‑ und Flusswasser, das von der Oberfläche einsickerte und später durch mächtige Schichten von Steinsalz floss. Beim Auflösen des Salzes nahm es große Mengen Natrium und Chlorid auf und wurde zu einer konzentrierten Sole. Ein kleinerer, aber entscheidender Anteil stammte von Meerwasser, das das Gebiet während der Trias‑ und Jura‑Zeiten überflutete. Dieses Meerwasser verdunstete später und wurde in organisch reichen Schlammschichten eingeschlossen. Dort nahm das Porenwasser beim „Kochen“ von Pflanzenmaterial zu Öl und Gas hohe Iod‑Gehalte auf, ein Spurenelement, das eng mit organischer Substanz verbunden ist. Schließlich wanderte diese iodreiche Sole zusammen mit dem Erdgas nach oben in die Sandsteinlagerstätten.

Iod folgen, um die Gasmigration zu verfolgen

Weil Iod eine langlebige radioaktive Form, Iod‑129, besitzt, kann es als natürliche Uhr dienen. Die Autoren maßen Iod‑129 in den Bildungswässern und bauten ein Modell, um abzuschätzen, wann die iodreiche Sole und das mit ihr aufgestiegene Gas verschiedene Teile des Feldes erreicht haben. Die absoluten Altersangaben sind zwar ungenau, doch das relative Muster ist klar: Einige Bohrungen im östlichen Feldteil wurden früher geladen und weisen weniger reifes Gas auf, während andere später Pulsationen von trockenerem, methanreicherem Gas erhielten. Diese Abfolge stimmt mit der Geschichte großer Überschiebungsstörungen überein, die das Gebiet durchziehen; als einzelne Verwerfungen sich im Lauf der Zeit öffneten, boten sie neue Wege, auf denen gasführende Solen aus tiefen Wirtsgesteinen ins Reservoir aufsteigen konnten.

Eine sich verändernde Mischung, geformt durch tiefe Geologie

Die Studie zeigt außerdem, dass die Chemie des eingeschlossenen Wassers weiterhin evolvierte. Beim Durchströmen von Sandsteinen, die reich an verschiedenen Mineralen sind, tauschte die Sole Elemente mit dem Gestein aus und reicherte sich an Komponenten wie Lithium und Kalium an. Gleichzeitig verdrängten wiederholte Episoden von Öl‑ und später Gaszuflüssen frühere Flüssigkeiten und vermischten sie mit neu eintreffenden Solen und, jüngst während der Förderung, mit kondensiertem Wasser. Das Ergebnis ist eine komplexe, aber interpretierbare Mischung, die sowohl die Bewegung der Fluide als auch die sich verändernde Struktur des Beckens über zig Millionen Jahre aufzeichnet.

Was das für die Erkundung tiefer Gaslager bedeutet

Für Nicht‑Spezialisten lautet die Kernbotschaft, dass Wasser in tiefen Gasfeldern weit mehr ist als ein lästiges Nebenprodukt. Im Bozhi–Dabei‑Feld zeigen gelöste Salze und Isotope, dass Regenwasser, urzeitliche Meere und organisch reiche Gesteine alle zu den heutigen Reservoirs beigetragen haben und dass Gas in mehreren deutlichen Wellen, gelenkt von wachsenden Verwerfungen und mächtigen Salzdichtungen, eintraf. Behandelt man Bildungswasser als geologischen Erzähler – insbesondere mit Tracern wie Iod‑129 – können Wissenschaftler genauer bestimmen, woher das Gas stammt, wie und wann es sich bewegt hat und warum manche tiefe Strukturen große Gasakkumulationen halten, andere jedoch nicht.

Zitation: Chen, J., Fan, Y., Jia, W. et al. Water geochemistry in the Bozhi-Dabei area, Tarim Basin and its implications for natural gas accumulation in deep basin. Sci Rep 16, 11039 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-38393-y

Schlüsselwörter: Bildungswasser, tiefes Erdgas, Tarim‑Becken, Iod‑Isotope, Flüssigkeitsmigration