Texas: Wird der Untergrund instabil?

Forscher schlagen Alarm: Im Westen von Texas bewegt sich der Untergrund ungewöhnlich stark auf und ab. In einem gut 10.000 Quadratkilometer großen Gebiet registrierten Radarmessungen Bodenhebungen von teilweise einem Meter in nur zweieinhalb Jahren, zudem brechen an immer mehr Orten Senklöcher auf. Die Ursache dafür ist wahrscheinlich der Mensch: Ölbohrungen und die Injektion von Wasser und CO2 haben den Untergrund destabilisiert, so die Forscher.

Das Phänomen ist nicht neu: Dort, wo der Mensch große Mengen an Wasser, Kohle, Gas oder Öl aus dem Untergrund fördert, verändert er damit die Geologie und Stabilität des Gesteins. Druckveränderungen und entstehende Hohlräume können im Extremfall dazu führen, dass der Boden nachgibt und ganze Gebiete plötzlich absinken oder von Einsturzdolinen verschlungen werden. Auch im Ruhrgebiet haben sich in den letzten Jahren bereits mehrere solcher Senklöcher gebildet.

„Gespickt wie ein Nadelkissen“

In ganz großem Maßstab scheint sich nun jedoch der Untergrund in Texas zu verändern. Im Westen des US-Bundesstaats wird seit Jahrzehnten intensiv Erdöl und Erdgas gefördert. „Diese Region ist seit den 1940ern wie ein Nadelkissen mit Ölbohranlagen und Injektionspumpen gespickt“, sagt Jin-Woo Kim von der Southern Methodist University in Dallas. Lange schien dies kaum geologische Folgen zu haben.

Doch in den letzten Jahren hat sich dies geändert. In einigen Gebieten sind inzwischen enorme Senklöcher aufgetreten, die immer weiter wachsen. Aber sind dies nur Einzelfälle oder Vorwarnzeichen für größere Veränderungen im Untergrund? Um das herauszufinden, haben Kim und seine Kollegen Radaraufnahmen der Sentinel-1 A/B-Satelliten der ESA ausgewertet. Mittels Radarinterferometrie analysierten sie die Bodenbewegungen eines gut 10.00 Quadratkilometer großen Gebiets in West-Texas.

Großflächige Bewegungen

Das Ergebnis: Im gesamten Gebiet gibt es ungewöhnlich starke Bodenhebungen und -senkungen. Stellenweise hat sich der Untergrund um bis zu einen Meter bewegt – in nur zweieinhalb Jahren. „Dieses Ausmaß der Bodenbewegung ist nicht normal. Der Untergrund bewegt sich nicht so stark ohne konkrete Auslöser“, sagt Kims Kollege Zhong Lu.

Anatomie eines Senklochs: Querschnitt durch den Untergrund unter dem Senkloch im Winkler County in Texas. © Jin-woo Kim/ SMU

Hinweise auf die Ursachen fanden die Wissenschaftler, als sie die Bodenbewegungen mit den Standorten von Bohranlagen und Injektionspumpen für Wasser und CO2 verglichen. Es zeigte sich: In der Umgebung dieser Anlagen verändert sich der Untergrund besonders stark. „Das Ausmaß der Veränderungen ist dort ein Risiko für Anwohner, Straßen, Bahnstrecken, Dämme und Pipelines“, betont Lu. „Auch das Grundwasser könnte durch brechende Leitungen kontaminiert werden.“

Salz- und Kalkformationen aufgelöst

Besonders alarmierend jedoch: An vielen Stellen sind große Mengen Wasser aus alten Förderanlagen und Injektionspumpen in die Kalkstein- und Salzformationen im Untergrund gesickert. Großräumiges Absinken der Erdoberfläche in diesen Gebieten spricht dafür, dass das eingedrungene Wasser schon zahlreiche Hohlräume in diese wasserlöslichen Formationen gefressen hat, so die Forscher. Stellenweise drohe dort ein Kollaps des Untergrunds.

„Die Bodenbewegungen vor allem südwestlich von Imperial sollten gründlich überwacht werden, um potenzielle Katastrophe zu vermeiden“, sagen die Wissenschaftler. Ihrer Ansicht nach ist es zudem sehr wahrscheinlich, dass auch andere Regionen in Texas betroffen sind. „Wir sind ziemlich sicher, dass wir weitere Gebiete mit solchen Bodenveränderungen finden würden, wenn wir über unser jetziges Untersuchungsgebiet hinausschauen“, sagt Kim.

Nach Ansicht der Forscher sind die in einigen Gebieten aufgetretenen Senklöcher nur die Spitze eines ganzen Eisbergs von Untergrundveränderungen, die durch die jahrzehntelangen Aktivitäten der Öl- und Gasindustrie verursacht wurden. Ob und welche davon eine potenzielle Gefahr darstellen, müsse nun genau untersucht werden. (Scientific Reports, 2018; doi: 10.1038/s41598-018-23143-6)

(Southern Methodist University, 22.03.2018 – NPO)