Benutzerspezifische Werkzeuge
Sie sind hier: Startseite Archiv Aktuell Tauchfahrt in die Erdkruste

Tauchfahrt in die Erdkruste

erstellt von timo_meyer zuletzt verändert: 17.11.2016 13:36 — abgelaufen

Am 24. Mai 1970 startete auf der russischen Halbinsel Kola eine aufsehenerregende Reise – nicht ins All, sondern ins Erdinnere. Abgeschirmt von der Öffentlichkeit fraßen sich die Bohrer des Projekts Kola SG-3 bis in eine Rekordtiefe von über 12 Kilometern und förderten einige Überraschungen zutage.

„Wir beginnen unsere Reise in das Herz des Kosmos, in den Kern unseres Planeten.“ Mit diesen Worten beginnt im Hollywoodstreifen „The Core“ eine Expedition von Geoforschern  in die Tiefen des Erdkörpers, voller Abenteuer, fantastischer Entdeckungen und manchmal auch entgegen aller physikalischen Gesetze. Mit der Realität hat der Film nicht viel zu tun. Aber immerhin: Weite Reisen in den Untergrund haben Wissenschaftler schon unternommen – zwar nicht persönlich wie die Protagonisten des Films, wohl aber mithilfe von Bohrköpfen. Der Rekordhalter unter den Tiefbohrungen startete vor genau 40 Jahren, auf der am Polarkreis gelegenen russischen Halbinsel Kola.

Halbinsel Kola

Halbinsel Kola. Das 'X' markiert den Ort der supertiefen Bohrung SG-3. (Grafik: ius)

 

Ende der 1960er Jahre – in den USA liefen die ersten Testflüge des Apollo-Mondprogramms – begannen in Russland die Vorbereitungen für die supertiefe Bohrung auf Kola, knapp 160 Kilometer nördlich von Murmansk. Nicht der Erdkern war das Ziel, sondern jene Grenzschicht des Schalenaufbaus unseres Planeten, an der die Erdkruste auf dem Erdmantel aufliegt. Für dieses schwierige Vorhaben schien Kola, überirdisch in weiten Teilen eher eine trostlose Bergbauregion, geradezu perfekt: Hier hatte man eine seismisch relativ ruhige Gegend mit uralten Gesteinsschichten, die seit mehr als zwei Milliarden Jahren weder durch die Auffaltung von Gebirgen aufgewühlt noch durch das Recycling der Erdkruste, also das an Kontinentalrändern übliche Abtauchen ganzer Erdplatten angetastet worden waren. Hier bot sich den Forschern die Gelegenheit, möglichst weit im geologischen Geschichtsbuch der Erde zurückzublättern.

Wie weit, das hing ganz allein davon ab, wie tief man bohren konnte, bis die für die Erdölindustrie konzipierten Bohrmaschinen den Bedingungen im Bohrloch nicht mehr gewachsen waren. Schnell nach Beginn der Arbeiten am 24. Mai 1970 war klar, dass man die „Mohorovicic-Diskontinuität“, kurz Moho genannte Grenze zum oberen Erdmantel wohl nicht erreichen würde. Im Bereich der Kontinentalplatten liegt diese ganze 30, unter schweren Gebirgsketten, die mit ihrem Gewicht wie Eisberge im Ozean förmlich in den Mantel eintauchen, sogar mehr als 50 Kilometer tief. Unerreichbar für die Kola-Bohrköpfe. Für sie war bei der Marke von 12.262 Metern Schluss – mehr als einen Kilometer unterhalb des tiefsten Punkts der Erde im pazifischen Marianengraben.

Bohrturm über dem tiefsten Loch der Erde

Dieser Turm, so hoch wie ein 27stöckiges Gebäude, schützte über Jahrzehnte die Bohranlagen von Kola SG-3 vor der Unbill des rauen Polarklimas. Heute ist das Bauwerk größtenteils abgerissen. (Bild: Andre Belozeroff)

 

Gestoppt wurden die SG-3-Bohrer von unerwartet hohen Temperaturen – nur eine von vielen Überraschungen. Auf dem Weg nach unten traf man in fünf bis neun Kilometern Tiefe auf zerklüftetes Gestein, freies Wasser und Gase. Damit hatten die Geologen genauso wenig gerechnet wie mit den versteinerten Überresten uralter Organismen bei Kilometer zehn. Dieser Fund versetzte den Startpunkt des Lebens auf der Erde um einige hundert Millionen Jahre in die Vergangenheit. Auch zeigte die Rekordbohrung auf Kola, dass die damaligen Interpretationen der seismischen Untersuchungen des Erdkörpers in dieser Region weniger verlässlich waren als gedacht. Das Auslösen von Mikrobeben mit anschließender Analyse der empfangenen Echos und Brechungen des Schalls an den Erdschichten hatte in neun Kilometern Tiefe den Übergang von Granit zu Basalt angezeigt. Die Rollenmeißel des Bohrers stießen hier aber nur auf unterschiedliche Granitschichten.

Die Kola-Bohrung förderte neue Erkenntnisse über die Vergangenheit und den Aufbau der Erde zutage. Und sie war nicht die einzige ihrer Art. Im deutschen Windischeschenbach in der Oberpfalz erreichte die KTB, die Kontinentale Tiefbohrung, 1994 stolze 9.101 Meter. Beiden Projekten gleich ist der enorme technische Aufwand. Das kontrollierte Vorantreiben eines kilometerlangen, hunderte von Tonnen schweren, aber nicht einmal 20 Zentimeter dicken Bohrgestänges durch uraltes Gestein, der Jahre, wenn nicht Jahrzehnte dauernde Abstieg in die Tiefe – all das bedeutet einen hohen Materialaufwand und ist dementsprechend teuer. 

Mittlerweile ist die Forschung rund um die Erkundung der Erdkruste ein ganzes Stück weiter als zu Zeiten der Kola-Bohrung. Neue Methoden und Sensoren stehen den Geologen heute zur Verfügung, um fast berührungslos in den Untergrund „hineinsehen“ zu können – etwa in dem man künstliche seismische Wellen durch den Untergrund schickt,  den natürlichen Geomagnetismus vermisst oder mittels elektromagentischer  Felder die unterschiedliche Leitfähigkeit des Bodens für dessen genaue Erkundung nutzt. Und in Zukunft könnte der Blick in den Untergrund sogar noch schärfer werden: Ein neuer Schwerpunkt unter dem Dach des Forschungs- und Entwicklungsprogramms GEOTECHNOLOGIEN mit dem Titel "Tomographie der Erdkruste" zielt genau darauf ab. Im Rahmen des ab Sommer dieses Jahres vom Bundesministerium für Bildung und Forschung geförderten Schwerpunkts sollen Technologien und neue, integrative Methoden entwickelt werden, die eine hochgenaue Analyse und Interpretation des strukturellen Aufbaus der Erdkruste und des oberen Erdmantels ermöglichen.

Zur Erkundung dieses Bereichs wird man trotz aller modernen Verfahren wohl auch in Zukunft nicht auf Tiefbohrungen verzichten. Während die Reste der teilweise bereits abgerissenen Anlagen der Kola-Bohrung langsam verfallen, laufen einige tausend Kilometer entfernt bereits die Planungen für die nächste supertiefe Bohrung. Im antarktischen Pazifik soll im Rahmen des „Integrated Ocean Drilling Program” (IODP) von einem Tiefsee-Bohrschiff aus ein 6000 Meter tiefes Loch in den Meeresgrund gebohrt werden, direkt an der Grenze zweier tektonischer Platten. Wissenschaftler aus aller Welt erhoffen sich einen Blick in die geologische Vergangenheit des Planeten und in die Prozesse, die für die Entstehung von Erdbeben und Tsunamis an Subduktionszonen verantwortlich sind.

TM, iserundschmidt 05/2010


Angaben und weiterführende Informationen zum neuen Förderschwerpunkt „Tomographie des nutzbaren Untergrundes“ finden Sie hier.

Mehr zum „Integrated Ocean Drilling Program” (IODP) finden Sie auf dessen Homepage. Das IODP ist übrigens nicht das erste Projekt, das eine Bohrung in eine Verwerfungszone zum Ziel hat. Im Rahmen des 2002 gestarteten Projekts SAFOD haben Wissenschaftler an zwei Stellen den San-Andreas-Graben im US-Bundesstaat Kalifornien angebohrt, um mehr über die Entstehung von Erdbeben und die Bewegungsprozesse an Verwerfungszonen zu erfahren. Am San-Andreas-Graben treffen Pazifische und Nordamerikanische Platte aufeinander und bauen dabei Spannungen auf, die sich immer wieder in Erdbeben entladen.

Verweise
Bild(er)