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Wie Kalkgesteine CO₂ speichern: Korallenoolith im Wesergebirge als natürlicher Kohlenstoffspeicher

Kalkgesteine spielen eine wichtige Rolle im globalen Kohlenstoffkreislauf. Am Beispiel des Korallenooliths im Wesergebirge zeigt Dr. Dietmar Meier, wie vor Millionen Jahren entstandene Kalkablagerungen bis heute zur langfristigen Bindung von CO₂ beitragen und warum die Ozeane als größte Kohlenstoffspeicher der Erde gelten.
Kalksteinwände im Steinbruch Wülker Egge. Foto: Dietmar Meier
Kalksteinwände im Steinbruch Wülker Egge. Foto: Dietmar Meier

Von Dr. Dietmar Meier

In der letzten Folge unserer Reihe haben wir einen ersten Blick auf die Bindung von CO2 in Kalkgesteinen geworfen. Den Einstieg dazu bildeten die grauen Kiesgerölle aus Kalkstein im Wesertal, die dafür verantwortlich sind, dass das hier geförderte Trinkwasser einen vergleichsweise hohen Kalkgehalt aufweist.

Diese Gerölle aus der geologischen Epoche des Muschelkalk, die die Weser während der letzten Kaltzeit aus dem südniedersächsischen Bergland herantransportiert hat, sind nicht die einzigen Kalkgesteine, die uns in der Region begegnen. Ein Spaziergang auf dem Kamm des Wesergebirges führt uns im Bereich der Wülpker Egge zu Felswänden, die eine besondere Form von Kalkgesteinen mit dem Namen Korallenoolith anschneiden (siehe Foto). Entstanden sind diese Ablagerungen vor etwa 160 Millionen Jahren, damals unter völlig anderen klimatischen Verhältnissen als heute, im bewegten Flachwasser eines tropischen Meeres, ähnlich dem Umfeld der Bahamas heute. Der Name Oolith stammt aus dem Griechischen. Oon steht für Ei und Lithos bedeutet Stein. Der Korallenoolith besteht dementsprechend aus vielen, meist nur millimetergroßen Kügelchen, die aufgrund von starken Strömungen am Meeresboden kontinuierlich hin und her bewegt und miteinander verklebt wurden. Die lagenweise Rotfärbung ist durch hohe Eisengehalte im Gestein bedingt, die wahrscheinlich in Form von Lösungen vom nahen Festland ins Wasser geschwemmt und im Kalkschlamm abgesetzt wurden. Nach dem Krieg wurden solche Schichten als Eisenerz abgebaut.

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Geowissenschaftler schätzen, dass Kalksteine insgesamt etwa 10-15 % aller Sedimentgesteine auf der Erde ausmachen. Daraus lässt sich auch ablesen, dass die Meere als gigantischer Kohlenstoffspeicher fungieren. Das gilt nicht nur für die geologische Vergangenheit, sondern nach wie vor auch für heute. Berechnungen gehen davon aus, dass in den Weltmeeren derzeit 40 Gigatonnen (40 Milliarden Tonnen) Kohlenstoff gebunden sind und damit der geschätzte Kohlenstoffgehalt der Erdatmosphäre von 3 Gigatonnen um ein Vielfaches übertroffen wird.
Die CO2-Aufnahme von der Atmosphäre in den Ozean erfolgt größtenteils an der Wasseroberfläche durch Lösung als Hydrogencarbonat, anders ausgedrückt durch die Bildung einer schwachen Kohlensäure. Strömungen verteilen diese dann auch in die Tiefe. Hinzu kommt, dass CO2 vom Plankton im Meerwasser über die Fotosynthese aufgenommen wird.
Schwer abzuschätzen ist die Frage, wie viel CO2 den Meeren zusätzlich „von unten“, durch die Entgasung von Erdkruste und Erdmantel sowie durch vulkanische Aktivitäten zugeführt wird.
Wird das Meerwasser in der Folge örtlich durch Calcium- oder Magnesium-Ionen übersättigt, setzen sich am Meeresboden durch chemische Ausfällung Kalkschlämme ab. Und auch durch die biologische Aktivität von Korallen, Muscheln, etc. kann Kalk aus dem Meerwasser entzogen und „neuer Platz“ für die weitere Aufnahme von CO2 aus der Atmosphäre geschaffen werden.
Mit Blick auf die CO2-Bilanz stellt sich dann auch die Frage, was passiert eigentlich mit dem CO2, wenn Kalkgesteine verwittern? Dazu mehr im nächsten Beitrag.

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