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Hexenzauber und die Kleine Eiszeit

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Der Begriff "Kleine Eiszeit" wurde um 1939 vom amerikanischen Glaziologen Francois Matthes (1875-1949)  benutzt um eine  Vorstoßphase  der nordamerikanischen Gletscher ab dem 13. Jahrhundert zu bezeichnen. Zeitgleich sind Gletschervorstöße auch in Skandinavien und den europäischen Alpen überliefert. Der Begriff wurde vom schwedischen Wirtschaftshistoriker Gustaf Utterström (1911-1985) später aufgegriffen, um eine Zeit, die in Mitteleuropa von politischen Unruhen, Völkerwanderungen Hungersnöten und Ausbreitung von Seuchen gekennzeichnet war, in einen klimatischen Zusammenhang zu stellen.
 



Die kleine Eiszeit wurde klimatisch in Europa durch eine generelle phasenweise Abkühlung gekennzeichnet. Die Ursache dieser Klimaverschlechterung ist unklar, sie fällt mit einer Phase verminderter Sonnenaktivität zusammen, ist aber auch von gesteigerten vulkanischen Tätigkeit (mit Höhepunkten um 1250-1500 und 1550-1700) gekennzeichnet.
 
Ab 1601 stößt in den Alpen das Mer de Glace vor und zerstört zwei Dörfer. Der deutsche Autor Martin Zeiller (1589-1661) beschreibt sehr plastisch das Vorrücken des Grindelwald-Gletschers:
 
"Es ist nicht weit davon der Orthen ein Capellen zu St. Petronel gewesen, dahin man vor alten Zeiten gewallfaret: Welchen Orth dieses Bergs Eygenschafft zum Wachsthumb seythero bedecked hat. Gestalt dann die Landleuthe dort herumb observiren und bezeugen, dass dieser Berg dergestalt wachse und seinen Grund oder Erden vor sich her schiebe, dass wo zuvor eine schöne Matten oder Wiesen gewesen, dieselbe davon vergehe und zum rauen wüsten Berg werde;…"
 
Nicht nur in Chroniken, auch in den Mythen der Alpen haben diese Gletschervorstöße ihre Spuren hinterlassen. Die Sage, das Gletscher Frevler und Übermütige unter sich begraben, ist weit verbreitet in den Alpen und lässt sich bis ins Jahr 1700 zurückverfolgen.
 
Besonders wurden die Menschen aber durch eine Häufung von Extremwetterereignissen getroffen. Überflutungen, Muren, Sturm, Hagel und Frost konnten Haus und Hof zerstören, schlimmer noch die Ernte eines gesamten Jahres vernichten, was wiederum zu Teuerung,  Hungersnöte und Seuchen führte.
In dieser schwierigen Zeit beobachtet auch das Aufkommen einer neuen Art des Aberglaubens - im 14. zum 15. Jahrhundert kommt die Idee verstärkt auf, dass Hexen "Hagel machen" und den Kühen die "Milch stehlen". 
In einer Chronik die in der Bayerischen Staatsbibliothek aufbewahrt wird, heißt es wörtlich:
 
"1445 In diesem Jahr war ein sehr großer Hagel und Wind als vor nie gewesen, thät großen Schaden, ihro wegen fing man allhier etliche Weiber, welche den Hagel und Wind gemacht haben sollen, die man auch mit Urthel und Recht verbrennt."
 
Abb.1. Zwei Hexen bei der Zubereitung eines Hexensuds zur Erzeugung von Hagel und Unwetter, Holzschnitt aus "De laniis et phitonicis mulieribus" (1489), ein Pamphlet verfasst vom deutschen Jurist Ulrich Molitor (1442-1508).
 
"Anno 1626 den 27. May ist der Weinwachs im Frankenland im Stift Bamberg und Würzburg aller erfroren wie auch das liebe Korn, das allbereitt verblüett... das bei Manns Gedenken nit geschehen und eine große Theuerung verursacht... Hierauf ein großes Flehen und Bitten unter dem gemeinen Pöffel, warum man solange zusehe, das allbereit die Zauberer und Unholden die Früchten sogar verderben."
Chronik der Familie Langhans, Zeil (Franken)


Schadenszauber was schon in der Antike ein beliebter Anklagepunkt für angebliche Zauberer, allerdings sieht man jetzt darin eine regelrechte Teufels-Verschwörung. Der Historiker Wolfgang Behringer argumentiert, dass die Hexenverfolgung im Mittelalter  indirekt vom Klima beeinflusst wurde. Das gehäufte Vorkommen von Unwettern und Kälteeinbrüche demoralisierte den gemeinen Pöbel, der entschlossenes Handeln von der lokalen Obrigkeit verlangte - eine Antwort war die vermuteten Verursacher der Unwetter - die Hexen - einzufangen und abzuurteilen.
 
In der zweiten Hälfte des 14. Jahrhunderts beginnt die Inquisition Gericht zu halten, zuerst in Südfrankreich, Norditalien und der südwestlichen Schweiz - wobei die Inquisition am Anfang eine Antwort der Kirche auf die Ketzerbewegungen der Katharer und Waldenser war.  Im Laufe des 15. Jahrhunderts breiten sich die Prozesse aus, ab 1430 kommt es zu einem Übergang von der Anklage der allgemeinen Zauberei zu der der Hexerei. Vor allem in den Gebieten der heutigen Schweiz, Österreich, Polen und Deutschland kommt es zu zahlreichen Prozessen von Seiten der weltlichen Gerichte mit anschließenden Todesurteilen. 
Die Anklage des Schadenszaubers und Manipulation des Wetters spielt dabei eine wesentliche Rolle, auch weil es sich um ein "konkretes Verbrechen" handelte, im Unterschied zu anderen Hexenverbrechen, wie Besuch eines Hexensabbat oder Teufelsbuhlschaft, die schwer nachzuweisen waren und außerdem selbst von den meisten Zeitzeugen mehr als Ammenmärchen denn als Tatsachen angesehen wurden.

Teilweise antworteten die Angeklagten selbst mit Galgenhumor auf die ihnen vorgeworfenen Missetaten. Im Jahre 1595 wurde in der Brixner Gegend der Bauer Christoph Gostner der Wettermacherei angeklagt, darauf versuchte er das Gericht zu überzeugen, dass er nur in bester Absicht handelte und die ankommenden Unwetter ablenkte…
 

"Zurück nach hinten getrieben auf das höchste Gebirge, wo kein Hahn kräht, kein Heu gemäht wird, wo kein Ochs liegt und keine Blume blüht, dass es niemanden einen Schaden antue, und wie er glaubte, wurde der Schauer so gleich zu bloßem Wasser"
 

Auf die Gegenfrage, wieso er dann ein kürzlich stattgefundens verheerende Unwetter nicht verhindert hätte, antwortete der Schelm, dass er es wohl verschlafen habe und "betrunken gewesen [sei] dieselbige Nacht".
 

Die Hexenverfolgung nahm während einer milderen Klimaphase zwischen 1520 - 1560 ab, um anschließend zwischen 1560 und 1660 einen Höhepunkt zu erreichen. Die kleine Eiszeit erreicht ihren Höhepunkt um ungefähr 1680 - 1730, in den Alpen kam es zwischen 1550-1560 und 1580-1600 zu kalten Frühjahren und Auflassung von Almen.
 
Abb.2. Die Europäische Hexenverfolgung erfolgte zwischen 1430-1780, mit Höhepunkten zwischen 1560-1580, 1600-1618 und 1626-1630.

Zu vereinzelten Hexenprozesse kommt es noch zwischen 1715-1722 im Königreich Bayern, im Schweizer Kanton Zug (1737-1738) und in Würtenberg und Würzburg (1746-1749). Die letzte deutsche Hexe wurde in 1775 hingerichtet, die letzte europäische Hexe in 1782. 
Die kleine Eiszeit endet dann auch um 1850.
 
Natürlich spielen bei der Hexenverfolgung soziale Faktoren eine wesentlichere Rolle und das Klima war eher ein Schrittmacher als der Auslöser. In Gebieten mit einer zentralistischen Regierung und einheitlichen Gesetzgebung waren Hexenprozesse zum Beispiel weitaus seltener, da der Gesetzgeber überzeugende und daher schwer zu beschaffende Beweise der Hexerei verlangte. Im ländlichen Raum waren die zuständigen Behörden außerdem eher gewillt den Willen des Volkes nach einem Sündenbock in Menschengestalt nachzugeben. Politische und soziale Krisen und Kriegszeiten (so fällt der Höhepunkt der Hexenprozesse in Deutschland mit dem Höhepunkt des Dreißigjährige Krieg von 1618 bis 1648 zusammen) - spielen auch eine Rolle in der Bereitschaft die Hexerei bis zur letzten Konsequenz - der Hinrichtung - nachzugehen, so waren teilweise den Behörden die Hexenprozesse zu teuer und ihr - vermuteter - Nutzen zu gering um überhaupt eine systematische Hexenverfolgung zu initiieren. Ab Mitte des 17. Jahrhunderts verlieren die Hexenprozesse schließlich mehr und mehr an "ideologischem Hintergrund" bis zur vollständigen Einstellung der Verfahren.

Literatur:

BEHRINGER, W. (1998): Hexen: Glaube, Verfolgung, Vermarktung. Beck´sche Reihe Nr. 2082: 115

BEHRINGER, W. (1999): Climatic Change and Witch-hunting: the Impact of the Little Ice Age on Mentalities. Climatic Change, Vol.1(1): 335-351
BEHRINGER, W.; LEHMANN, H. & PFISTER, C. (eds.) (2005): Kulturelle Konsequenzen der "Kleinen Eiszeit" - Cultural consequences of the "Little Ice Age".
Veröffentlichungen des Max-Planck-Institus für Geschichte, Band 212 : 521
BEHRINGER, W. (2007): Kulturgeschichte des Klimas - Von der Eiszeit bis zur globalen Erwärmung. C.H. Beck-Verlag, München: 352
BÜNTGEN, U. et al. (2011): 2500 Years of European Climate Variability and Human Susceptibility. Science Vol. 331: 578-582
FAGAN, B.M. (2000): The Little Ice Age: How Climate Made History, 1300-1850. Basic Books, New-York: 246
GLASER, R. (2008) : Klimageschichte Mitteleuropas - 1200 Jahre Wetter, Klima, Katastrophen. Wissenschaftliche Buchgesellschaft, Darmstadt, 2. Auflage: 264

JÄGER, G. (2008): Fernerluft und Kaaswasser - Hartes Leben auf den Tiroler Almen. Universitätsverlag Wagner, Innsbruck: 240

Über die Eigenschaften der Mineralien

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Die Mineralogie war seit ihren Anfängen eng mit dem Bergbauwesen verbunden. So waren bis ins 18 Jahrhundert hinein nur einige hundert Mineralien bekannt, die zumeist wichtig im Bergbau waren. Es ist daher nicht verwunderlich, das sich viele moderne Namen wichtiger gesteinsbildende Mineralien von alten bergmännischen Begriffen ableiten - so wie Blende, Glanz, Kies und Spat (man denke an die Gruppe der Feldspäte, eine der häufigsten Mineralienarten überhaupt).

Abb.1. Mineralogie-Vorlesung, Miniatur zu Bartholomäus Anglicus´Werk "Über die Eigenschaften der Dinge" (1390-1400).

Das Bergbauwesen beeinflusste auch wesentlich die Bestimmung und Klassifikation der Mineralien.

Die relative Strichhärte ist eine Mineraleigenschaft die relativ einfach bestimmt werden kann. Heute ist die Härteskala nach Mohs die Bekannteste, allerdings gab es einige Vorläufer. Um 1784 behauptete der Chemiker Torbern Bergmann (1735-1784) noch, die Härte sei von der Umgebungsfeuchtigkeit abhängig, da er fälschlicherweise annahm das Ton ein Mineral sei - feuchter Ton war allerdings bedeutend weicher als trockener Ton. Im selben Jahr publizierte der berühmte Geologe A.G. Werner in seinem "Von den äußerlichen Kennzeichen der Fossilien" bereits einen Hinweis auf die Härte der Mineralien. Er Unterschied 6 Härtegrade die durch die Klinge eines Messers, einer Feile und durch Feuerstahl unterschieden werden konnten (Gegenstände die einem Bergmann leicht zugänglich waren und die Werners praktischen Ansatz zur Mineralogie zeigen). Der Mineraloge René-Just Haüy (1743-1822) führte weitere Testminerale ein, nämlich Kalkspat, Glas und Quarz. Mohs führte schließlich die moderne Härteskala ein, wobei er bei den Testmineralien auf eine relativ gleichmäßige Härteabstufung Wert legte und auch auf allgemein vorkommende oder leicht zu beschaffende Minerale zurückgriff.
 
 
Abb.2. Hornblende (Moos in Passeier, Südtirol).

Der  Strich (die Farbe des Pulvers) ist eine weitere wichtige Mineraleigenschaft. Bereits Agricola erwähnt die Farbe von abfärbenden Mineralien in seinem Werk von 1546. Werner, in seinem bereits erwähnten Bestimmungswerk, führt den Strich als eines der wichtigsten Bestimmungsmerkmale überhaupt. Mohs unterscheidet 1822 zwischen Strich und eigentliche Farbe des ganzen Minerals. Haidinger führt 1865 eine Strichtafel ein, einen "weißen, harten Körper, am besten eine Porzellan-Biscuit-Platte", im Gegensatz zu der vorher gebräuchlichen Methode, nämlich einfaches Abfeilen von Pulver von einem Kristall.


 
Abb.3. Flourit, Bleiglanz, Baryt, Kalzit (Deutschnofen, Südtirol).

Viele Farbnamen der Mineralfarben gehen auch auf die Arbeiten von A.G. Werner zurück, der eine allgemein gültige Farbnomenklatur einführen wollte, um die - damals herrschende - Verwirrung aufzulösen. Bezeichnungen, zum Teil auch heute gebräuchlich, wie "stahlgrau, lasurblau, apfelgrün" wurden durch Werner eingeführt.


 
Abb.4. Apatit (Lodner, Südtirol).

Die Dichte ist schon einigermaßen schwieriger zu bestimmen, aber bereits die Araber Albiruni (973-1048) und Alkhazini (um 1137) bestimmten relativ genau die Dichte von Mineralien und Metallen mittels dem Archimedi´schen Prinzips. Sie waren besonders an der Dichte-Unterschiede interessiert um die Echtheit von Edelsteinen zu überprufen.

Literatur:

KORTINIG, S. (1988): Der Strich. Der Aufschluss, Jhg. 39: 221-225
KORTINIG, S. (1988): Die Härte der Minerale. Der Aufschluss, Jhg. 39: 371-378
KORTINIG, S. (1988): Die Farbe und der Glanz der Minerale. Der Aufschluss, Jhg. 39: 295-299
KORTINIG, S. (1988): Die Dichte der Minerale. Der Aufschluss, Jhg. 39: 376-378
MÜCKE, A. (1988): Die Seiten für den Anfänger. Der Aufschluss, Jhg. 39: 35-38

Améthystos - der Unberauschbare

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Der Name Amethyst stammt vom Griechischen "améthystos" ab - "der Unberauschbare" bzw. der vor Trunkenheit schützende. Es gibt zwei Interpretationen um diese seltsame Bezeichnung zu erklären.  Laut Plinius dem Älteren (23-79 n.Chr.) wurde der Kristall nach der Farbe von verdünnten Rotwein (der daher nicht mehr so berauschend wirkt) benannt. Anderseits könnte es auch Sitte gewesen sein, Wasser in Amethyst-Bechern zu reichen, um echten Wein vorzutäuschen, allerdings ohne die lästigen Neben-( & Nach-)wirkungen.


Friedrich Alexander Freiherr von Humboldt – „Philosoph der Erde“

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"Auf das Zusammenwirken der Kräfte, den Einfluss der unbelebten Schöpfung auf die belebte Thier- und Pflanzenwelt, auf diese Harmonie sollen stets meine Augen gerichtet sein."
Humboldt (1799)
 
Friedrich Alexander Freiherr von Humboldt (geboren am 14. September 1769-1859) stammt aus einer angesehenen und reichen Familie. Finanziell unabhängig, konnte er daher sein Leben vollständig der Wissenschaft widmen - besonders angetan hat ihm dabei die "Construktion des Erdkörpers".
 
1787 begann er ein Studium der Staatswirtschaftslehre in Frankfurt, wechselte aber in 1789 zu Physik und Chemie in Göttingen. In 1790 publizierte er seine erste größere Publikation mit dem Titel "Mineralogische Beobachtungen über einige Basalte am Rhein". Neben einigen frühen Forschungsreisen in Europa schloss er ein Studium der Handelsakademie in Hamburg ab. In 1791 besuchte er die Bergakademie in Freiberg, die neben Theorie auch praktische Erfahrung im Bergwerk anbot. Hier erarbeitete er ein Werk über die Pflanzen- die "Florae Fribergensis Specimen" - die im Licht der Grubenlampen wachsen konnten. Zwischen 1792 und 1797 arbeitete er weiter als Bergmeister und Bergassesor in verschiedenen Bergwerken des Fichtelgebirges und Frankenwald. 
Beauftragt die dortigen Bergwerke zu modernisieren, stellte er einen gravierenden Mängel fest. Die Gruben wurden meist von ungelernte Bergleute und Tagelöhner betrieben, es fehlten daher technische Kenntnisse, z.B. um Wasserableitungen für gefluteten Stollen zu bauen oder den Verlauf der Erzgänge im Gebirge abzuschätzen. Er förderte daraufhin die Schaffung von frei zugängliche Bergschulen in Goldkronach, Arzberg und in Steben um die Bergbaukultur wieder aufleben zu lassen, weiteres eine Zusammenlegung und Rationalisierung von verschiedenen Gruben zu größeren Bergwerken.
Die Bergwerke arbeiteten daraufhin wieder mit Gewinn und Humboldt erreichte in 1795 das Amt des Oberbergrats. Neben seiner Arbeit vergaß er nie die Wissenschaft, so entdeckte Humboldt in 1797 die magnetischen Eigenschaften der Serpentinit-Gebirgskuppe am Haidberg bei Zill.
 
In selben Jahr starb auch seine Mutter - Humboldt war nun finanziell komplett unabhängig und frei sich einen großen Kindheitstraum zu erfüllen: eine ausgedehnte Forschungsexpedition
 
Vor der eigentlichen Expedition reiste Humboldt innerhalb Europa um sich in verschiedenen naturwissenschaftlichen Sammlungen zu dokumentieren. Ende April 1798 lernte er dabei den Botaniker Aimé Jacques Alexandre Bonpland (1773-1858) kennen. Zusammen reisten sie weiter nach Spanien, von wo sie sich zuerst nach Afrika, und als dies nicht ging, nach Amerika einschiffen wollten. Da die bürokratischen Formalitäten einige Zeit in Anspruch nahmen, erforschten sie nebenbei die inneren Hochflächen von Spanien. Im Juni 1799 war es soweit und sie schifften sich nach Venezuela ein. Während eines Zwischenstopps auf Teneriffa bestiegen sie den Pico de Teide, der erste Vulkan den Humboldt untersuchte.
In fünf Jahren bereisten sie Venezuela, Kolumbien, Ecuador, Peru, Kuba und Mexiko. In Ecuador bestieg Humboldt zwei der größten Vulkane Südamerikas, den Pichincha und den Chimborazo, außerdem interessierte er sich für dortige Minen- und Salinenbetriebe.

Abb.1. Profil durch di Anden, aus dem Berghaus-Atlas (1845-1862), als Beilage zu Humboldts Lebenswerk "Kosmos" gedacht. In diesem Profil erreicht Humboldts Philosophie ihren Höhepunkt: die Geologie der Vulkane, die Klimata verschiedener Höhenstufen, die Exposition und Neigung der Topographie - alles Faktoren die die Vegetationsgürtel beeinflussen - ihrereseits können die Pflanzen abiotische Faktoren wie Luftfeuchtigkeit und Niederschlag beeinflussen - die Natur als vernetztes "Ganzes".
 
Humboldt hatte unter A.G. Werner Geologie studiert und war zunächst wie dieser Anhänger des Neptunismus. Auch die Vulkane der Anden interpretiert er als lokale Phänomene, möglicherweise durch die dortigen Kohleflötze gespeist. Erst die Arbeiten des Geologen Leopold von Buchüber die erloschenen Vulkane der Auvergne (1809) überzeugen ihn vom Plutonismus. In 1823 tat er sein Umdenken mit dem Vortrag "Ueber den Bau und die Wirkungsart der Vulkane in verschiedenen Erdstrichen" kund.

Humboldt wird an die 50 Jahre lang an seinem Lebenswerk - den "Kosmos" - arbeiten, in dem er die unbelebte Nature mit der belebten in Zusammenhang stellt, eine Philosophie die in einem Satz zusammengefasst werden könnte ... "Im Inneren des Erdballs hausen geheimnisvolle Kräfte, deren Wirkungen an der Oberfläche zutage treten".

Literatur:
 
EGERTON, F.N. (2009): A History of the Ecological Sciences, Part 32: Humboldt, Nature's Geographer. Bulletin of the Ecological Society of America: 253-282
HUBMANN, B. (2009): Die großen Geologen. Marix-Verlag: 192
MAYER, S. (2008): Alexander von Humboldt und die Bergschule im oberfränkischen Steben.

Die kürzeste Genese-Geschichte der Pegmatite

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Pegmatitgänge und Spaltenfüllungen sind die natürlichen Schatztruhen der Alpen, da sie oft durch große Kristalle von seltenen Minerale gekennzeichnet sind.

 
Abb.1. Flouritgang am Naabranken (Bayern) in einem mittelkörnigen Granit eingelagert - dieses allererste Bild eines Flußspatganges wurde 1868 veröffentlicht, in GÜMBEL, von W.: Geognostische Beschreibung des Königreichs Bayern: II. Abt. Ostbayerisches Grenzgebirge. A.G. Werner und J.W. von Goethe besaßen einige Flourit-Kristalle in ihrer Sammlung von dieser Lokalität.

Pegmatite bilden sich in Zusammenhang mit aufdringenden und erstarrenden SiO2-übersättigten Magma-Intrusionen. Bei der Auskristallisation des Magma bildet sich überwiegend Granit (mit Quarz, Feldspat und Glimmer), aufgrund der magmatischen Differentiation sättigen sich Restschmelzen jedoch mit "exotischen" Elementen an (z.B. Bor, Beryllium) und mit Fluiden wie Wasser und Kohlendioxid an. Diese Fluide vermindern die Viskosität der Restschmelze und ermöglichen das Eindringen in noch so enge Spaltensysteme.
Während des Aufstiegs kühlt die Intrusion ab, wird spröde und Spalten reißen im Granit wie auch im Nebengestein auf. In diese Spalten sammeln sich die noch mobilen Restschmelzen an und eine typische Pegmatit-Mineralgesellschaft (Abhängig vom Muttergestein können sich verschiedenen Quarz-Varietäten, Feldspäte, Beryll, Turmalin, Glimmer / Chlorit, Calcit usw. ausbilden) kann auskristallisieren.

Abb.2. Rekonstruktion einer alpinen Kluft aus dem Granit des Zentralmassiv des Mont Blanc, mit Rauchquarz, seltener Fluorit, Chlorit breitet sich am Boden der Kluft aus.

  • Phase 1: Entlang den kühleren Hohlraumrändern scheidet sich eine Art "Abschreckungsrand" aus, der aus einer feinkörnige Mineralien-Matrix besteht.
  • Phase 2: Das Umgebungsgestein erwärmt  sich, aus der fluidreicheren Schmelze scheiden sich nun phasenweise grobkörnigere Lagen aus, da die Schmelze langsamer abkühlt und die Kristalle mehr Zeit haben um an Größe zu gewinnen.
  • Phase 3: Bei Temperaturen unter 750-650°C scheidet sich das gelöste Wasser aus der Schmelze aus und bildet ein überkritische Phase (ein intermediärer Zustand zwischen flüssig und gasförmig). Diese Phase ist sehr effektiv in Stofftransport und ein weiterer Faktor der das Kristallwachstum fördert. Es bilden sich daher große Kristalle aus, meist in Form von Verwachsungen von verschiedenen Mineralien (Schriftgranit oder beim Vorherrschen einer einzelnen Mineralienart eine derbe Kristall-Masse) oder seltener als freie und gut ausgebildete Kristalle die in den verbleibenden Klufthohlraum hineinreichen.
Abb.3. Gesteinsprobe eines Pegmatitganges aus dem Brixner Granits, eine Permische Intrusion in den Alpen. Das Muttergestein ist ein mittelkörniger Granit mit Quarz, alterierten Glimmern und Plagioklas / Orthoklas. Schicht/ Phase 1 besteht aus einer groben Quarz-Masse mit seltenen und kleinen Glimmerkristallen. Schicht/Phase 2 aus radial angeordnete, mittelgroßen Quarz- und Glimmer-Kristallen. Schicht/Phase 3 aus einem Übergang einer derben Quarz-Masse in großen, ineinander verwachsenen Quarz-Kristallen (XX).

Bei Temperaturen unter 370-250°C verflüssigt sich das überkritische Wasser, die letzten Kristalle und Minerale kristallisieren schließlich aus (oft handelt es sich dabei um Glimmer oder Tonminerale die die Kluft auffüllen können), eventuelles Restwasser sammelt sich in Resträume - oder Miarolen - an.

Literatur:

RUSTEMEYER, P. (2007): Besonderheiten beim Turmalinwachstum (I) - Turmaline mit "Zahnwurzel". LAPIS 6: 13-18

Geologie im Alten Ägypten

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Am 26. November 1922 öffnete Howard Carter die versiegelte Tür die zum Grab von Tutanchamun - Pharao im alten Ägypten von 1332 – 1323 v.Chr.  -  führte. Das Grab quoll über von kostbarem Schmuck, darunter eine Brustplatte die mit einem Skarabäus, aus einem grünlich-gelblichen Edelstein mit seltsamen Glanz geschnitten, verziert war. 

Abb.1. Brustplatte, Bild von Jon Bodsworth (wikipedia).

Zunächst wurde der Edelstein als Chalcedon identifiziert. Einige Zeit später durchstreifte jedoch der Engländer Patrick Clayton die großen Sandseen der Lybischen Wüste. Am 29. Dezember 1932 entdeckte er dabei einige Glasstücke die aus dem Sand ragten. Zwei Jahre später veröffentlichte er zusammen mit Leonard Spencer vom britischen Museum die Entdeckung. Zunächst wurde vermutet bei dem sogenannten "Lybischen Wüstenglas" handle es sich um Kieselsäureablagerungen eines ehemaligen, heute ausgetrockneten Sees. Allerdings findet man Lechatelierit und Baddeleyit, Quarzvarietäten die sich nur unter hohen Temperaturen oder Druck bilden können, sowie Spuren von Eisen, Nickel, Chrom, Kobalt und Iridium - seltene Spurenelemente in der Erdkruste, die sich aber gehäuft in Meteoriten finden.
Moderne Hypothesen erklären das Wüstenglas als Tektite - aufgeschmolzenes Material (vor allem Sand) eines Meteoriten-Impakt - allerdings wurde bis heute kein sicherer Meteoritenkrater, der zum Streufeld passen würde, entdeckt. 
 

Auch in der Kosmetik der damaligen Zeit spielten Mineralien eine Rolle. In verschiedenen Döschen, die als Grabbeigabe den Toten mitgegeben wurde, entdeckte man fein gemahlenen Bleiglanz. Bleiglanz war der Hauptbestandteil von "kohl" (oder "kajal") der schwarzen Augenschminke, wie sie auch die Figuren in den Fresken oder Statuen der Gräber tragen (außerdem schützte die schwarze Umrandung die Augen vor der gleißend hellen Sonne).  

Abb.2. Der junge Tutanchamun, Bild von Jean-Pierre Dalbéra (wikipedia).

Cerussit, ein natürliches Blei-Karbonat, wurde verwendet um die Schminke nötigenfalls aufzuhellen. Laurionit und Phosgenit sind künstliche Bleiverbindungen, die ebenfalls in einigen Resten von Schminke und Balsam nachgewiesen wurden. Wahrscheinlich wurden diese Mineralien als Heilmittel verwendet.
 
(Edel-)Steine spielten nicht nur als Schmuck des Äußeren, sondern auch für die inneren Werte, in der Religion der alten Ägypter, eine bedeutende Rolle. Obelisken, Steinpylonen die den Eingang von Tempeln zierten, wurden durch den Mythus inspiriert, dass Ra, die Sonne, am Anfang der Welt auf einen großen Stein erschien - daher sind Obelisken immer dem Sonnengott Ra geweiht. Die ältesten erhaltenen Obelisken reichen bis 2.400 v. Chr. zurück, wie eine Inschrift im Gräberfeld von Qubbat-al-Hawa (um 2.300 v. Chr.) bezeugt:
 
"Mein großer Pharao ordnete an, zwei Schiffe zu bauen… um zwei Obelisken nach Norden nach Heliopolis zu transportieren."
 
Der größte bekannte Obelisk, der Obelisk von Assuan, mit einer Länge von 42m und einem geschätzten Gewicht von über 1.000 Tonnen, blieb unvollendet, vielleicht weil das ausgesuchte Gestein sich als zu brüchig erwies (der längste, aufgerichtete Obelisk überhaupt scheint, zumindest nach historischen Beschreibungen, ein 57 Meter langer Obelisk, gewollt von Tuthmosis III. - 1479 - 1425 v.Chr., gewesen zu sein).

Abb.3. Der Tempel von Luxor, Bild von Jerzy Strzeleck (wikipedia).
 
Auch beim Bau der Pyramiden spielte Gesteinsqualität und Geologie eine Rolle. Zunächst einmal ersetzte der Baumeister Imhotep (um 2700 v. Chr.) Holz und Ziegel der ersten Grabmonumente mit Stein, um eine "himmlische Treppe", die die Ewigkeit überstehen konnte,  zu errichten. Die Cheops-Pyramide, als größtes und eindrucksvollstes Grab, wurde hauptsächlich aus Kalkstein errichtet. Einer der antiken Steinbrüche für das Baumaterial liegt unmittelbar östlich der Pyramide. Für die äußere Verkleidung wurde dagegen der hochwertige Kalkstein von Tura verwendet, einige Kilometer südlich gelegen.
 

Für die königliche Grabkammer wurde der rötliche, noble Assuan-Granit verwendet. Für den schnell-härtenden Mörtel, der alles zusammenhielt, wurde außerdem große Mengen von Gips benötigt, der in der Ebene von el-Faiyum, mehr als 120 Kilometer entfernt, aus gipshaltigen Schichten gewonnen wurde. (bei älteren Pyramiden wurde dagegen Ton als Fugenmaterial verwendet).
 

Beim Bau der Pyramiden spielte auch der Baugrund deine Rolle. Die Pyramide von Maidum bei Kairo wurde auf Sanddünen errichtet. In Folge rutschen die schweren Steinplatten der äußeren Verkleidung von der Pyramide und das Bauvorhaben wurde aufgegeben. Besser erging es der Pyramide von Cheops, die auf der stabilen Kalkplattform von Giza (die auch das Baumaterial lieferte) errichtet wurde... und noch heute steht.

Neben der Steinverarbeitung, spielten auch Metall- und Glasverarbeitung eine bedeutende Rolle. Von einem Relief im Grab des Rechmire war bekannt, das die altem Ägypter Metallherstellung in industriellen Maßstab kannten. In 1980 wurde in der archäologischen Stätte von Pi-Ramesse (das "Haus des Ramses, geliebt von Amun groß an Siegen" eine Schmelzbatterien für Bronze entdeckt die tonnenweiße Bronze produzieren konnte.  

Als "sementi" wurden ab 3200 v. Chr. Prospektoren bezeichnet, die hauptsächlich nach Goldlagerstätten suchten. Gold, als Metall der Sonne, war von außergewöhnlicher Bedeutung und mit den Göttern assoziiert, und daher auch mit dem "göttlichen Pharao" - daher standen Bergleute unter dem direkten Schutz des Pharaos. Lagerstätten für Gold waren hauptsächlich im südlichen Ägypten vorhanden, große Lieferungen von Gold stammen aber auch aus Nubien (im 5 Jhd. v. Chr. berichtet der griechische Geschichtsschreiber Herodot von der nubischen Metropole von Meroä, in der Gold - angeblich - häufiger war als Kupfer). Tatsächlich wurden zwischen 1901-1903 im Sudan von britischen Geologen 85 antike Bergwerke entdeckt.
 

Für die Färbung von Glas können  Mineralien verwendet werden. Für rotes Glas wurde Kupfer verwendet. Allerdings gibt es in Ägypten keine Vorkommen für blaues Glas - das berühmte "Ägyptisch-Blau" (Blau war als Farbe des Himmels und der Ewigkeit den Ägyptern heilig) wurde dadurch erzielt, dass das Glas nicht völlig durchgeschmolzen wurde.

Literatur:


HEROLD, A. & PUSCH, E. (1998): Ramses II. - der erste Großindustrielle. Bild der Wissenschaft, Nr. 12: 68-73
PINTER, C. & STEHLIK, H. (2003): Rätsel im brennend heißen Sand: Das lybische Wüstenglas. LAPIS Nr.10: 11-16

Geo-Mythologie: Die Goldameisen des Herodot

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In allen Kulturen spielten - vor allem vor dem Aufkommen des naturwissenschaftlichen Weltbildes - mündliche Überlieferungen eine wichtige Rolle um Naturerscheinungen zu erklären. Es gibt drei Stufen von Erzählungen:
  • Märchen sind reine Fantasiegeschichten, die sich weder zeitlich noch lokal festmachen lassen.
     
  • Legenden beinhalten einen wahren Wert, darüber hinaus enthalten sie aber auch eine religiöse Komponente, klassische Beispiele sind Geschichten von Heiligen, die mit vorbildhaften Lebensläufen oder Wunder der religiösen Bedeutung der Erzählung Nachdruck verleihen.
     
  • Sagen und Mythen enthalten einen höheren Realitätsanspruch, es spielen Menschen, Orte und Gegebenheiten der jeweiligen Zeit eine Rolle. Oft haben sie ihren Ursprung in einer verbürgten historischen Begebenheit.
Die Geo-Mythologie versucht geologischen Phänomene oder Ereignisse, die hinter einem Mythos stehen könnten, zu ergründen und die Geschichte hinter einer Sage zu erforschen.

 "Allemsig müsst ihr sein, ihr Wimmelscharen; nur mit Gold herein! Den Berg lasst fahren!"
- so singt der Chor der goldsammelnden Ameisen im Faust - Der Tragödie zweiter Teil (1825-31). Autor und Geologe Johann Wolfgang von Goethe greift hier in seinem Werk eine sehr alte Sage auf.
 
Bereits der Grieche Herodot (~490-424 v. Chr.) berichtet über goldsammelnde Ameisen, von wo der Mythus rasch in die  griechische und römische Kultur übergeht, z.B. beim römischen Naturforscher Plinius d. Ä. (~23-79 n. Chr.). Laut Herodot gibt es in einem abgelegenen Landstrich von Indien Ameisen, kleiner als Hunde, aber größer als Füchse, die beim Graben ihrer Baue und Nester auch Gold zutage fördern. Während den heißesten Stunden des Tages verkriechen sich die Ameisen in ihren Bauten, die Einheimischen nutzen die Gunst der Stunde und sammeln das goldhaltige Gestein, müssen aber auf der Hut sein, da die Ameisen, falls sie den Diebstahl bemerken, sofort die Verfolgung aufnehmen würden. 
Wahrscheinlich hat Herodot selber diese Erzählung vom griechischen Geografen Hekataiosvon Milet (560-480 v.Chr.) übernommen. Über byzantinische und karolingische Quellen erreicht der Mythus schließlich das Mittelalter und reicht sogar bis in die Neuzeit (z.B. scheint er noch beiGeorgius Agricola, 1494-1555, auf). 

Über den eigentlichen Ursprung dieser Sage wurde lange gerätselt. In 1799 formulierte Graf von Veltheim eine erste Theorie um den seltsamen Vergleich zwischen Ameisen und Füchse zu erklären. Im ehemaligen Tartarenreich (Grenzgebiet von Tibet und China) wuschen Gefangene das Gold nicht mit den üblichen Gamsfell, sondern mit Fuchsfellen aus dem Schlamm. Die Füchse wurden nahe der Minen regelrecht gezüchtet und ihre zahlreichen Baue hätten einem Beobachter wahrscheinlich an die zahlreichen Zugänge eines Ameisennest erinnert.
 
Eine andere Erklärung liegt möglicherweise in einem Übersetzungsfehler. In Der altaischen Sprache, die in goldhöffigen Gebieten des Himalaya gesprochen wird, klingt die Bezeichnung für Murmeltier ähnlich dem Sanskrit für Ameise bzw. Gold (!). Die Beschreibung von grabenden Murmeltieren, die vielleicht goldhaltigen Sand zutage brachten, könnte so zum Bild von der goldgrabenden Ameise geführt haben. Auch wird im Persischen das Murmeltier als "Bergameise" bezeichnet, und Herodot könnte einfach diese Bezeichnung übernommen haben.
Tastächlich konnte der französische Ethnologe Michel Peissel, unterwegs im Hindus-Gebiet, in den 90' Jahren beobachten wie Murmeltiere (Marmota borak) in goldhaltigen Sand ihre Grabtunnel anlegten und die Einheimischen versicherten ihm, dass man im Auswurfsmaterials Gold finden konnte.
 
Doch es scheint, dass im Mythos von goldgrabenden Ameisen doch noch ein Körnchen Wahrheit steckt.
 

"Ant Hill Garnets" sind nach der Fundmethode benannt und stammen vorwiegend aus Arizona. Die Ameisen dort transportieren die Granate, die sie beim Graben ihres Baues im Sediment vorfinden, außerhalb ihres Baus und so an die Oberfläche, wo Regen sie am Fuß des Ameisenhügels zusammenschwemmt. Auch wenn Ameisen in der Lage sind große Lasten zu transportieren, umgraben sie größere Steine und selektieren Körner die ungefähr bei einem Gewicht um 1 Karat (0,2g) liegen. Ameisen als Prospektoren wurden auch dazu benutzt um Lagerstätten von Diamanten und Olivin (interessant als Indikator für Kimberlit-Gänge, die Diamanten-führend sein können) aufzufinden - und anscheinend können sich die emsigen Arbeiter auch für Goldnuggets interessieren.


 

Literatur: 

OKROSTSVARIDZE, A.; GAGNIDZE, N. & AKIMIDZE, K. (2014): A modern field investigation of the mythical “gold sands”of the ancient Colchis Kingdom and “Golden Fleece” phenomena. Quaternary International, In Press: 9
REIMER, T. (2005): Kleiner als Hunde, aber größer als Füchse. Die Goldameisen des Herodot. Nodus Publikationen, Münster : 292

Der "Serapistempel" in der Geschichte der Geologie

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Drei Säulen, am Eingang zu einem ehemaligen römischen Markt im italienischen Städtchen von Pozzuoli, spielten eine wichtige Rolle in der Geschichte der Geologie. Es sind eher unscheinbare Ruinen,  wären da nicht bis in über 7m Höhe seltsame Fraßspuren im Stein - Spuren von Bohrmuscheln. Bohrmuscheln leben im nahen Mittelmeer, doch wie ist es möglich das sie ihre Bohrgänge in die Säulen frästen - dazu müssten die Säulen zunächst auf dem Festland gebaut worden sein, dann untergetaucht und anschließend wieder emporgehoben worden sein.

Die Säulen von Pozzuoli, fälschlicherweise auch als Säulen des Serapistempels bezeichnet, sind insgesamt 48, die höchste noch erhaltene Säule ist 12m hoch, die Bohrgänge erstrecken sich in einem Gürtel zwischen 3,6 und 6,3m. Die Markthalle stand bis ins Jahre 205 n. Chr., verfiel danach und wurde bis in einer Höhe von dreieinhalb Meter von Schutt bedeckt. Sie wurde zumindest einmal von Meerwasser bedeckt, danach angehoben und steht heute wieder teilweise unter Wasser.
 
Abb.1. Grundriss der römischen Markthalle von Pozzuoli, Schema einer Säule und veraltete Rekonstruktion der Absenkung und Hebung in den letzten 2.000 Jahren, aus MEDWENITSCH 1967. 

Zwischen 1830-33 publizierte der schottische Geologe Charles Lyell sein Werk "Principles of Geology", in dem er argumentierte, das die Oberfläche der Erde nicht durch plötzliche (zumeist unbekannte) katastrophalen Ereignisse geformt worden war, sondern durch die graduelle Wirkung von auch heute beobachtbaren Phänomenen. Die Säulen von Pozzuoli waren ein wichtiges Argument für die Theorie des "Aktualismus" - so wichtig, dass sie in Lyell´s Werk sogar auf den Innenumschlag abgebildet wurden, die erste Abbildung im gesamten 3-bändigen, Werk. Die Bohrmuschelgänge bewiesen nicht nur gewaltige vertikale Erdbewegungen in der Vergangenheit (mindestens bis zu 7m), sondern das die Säulen dabei aufrecht stehen blieben wies darauf hin, dass diese Bewegungen langsam, aber konstant, abliefen. Lyell konnte sogar die Ursachen dieser tellurischen Bewegungen in Pozzuoli erklären. Erst um 1538 war bei einer Eruption der 123m hohe Schlackenkegel des Monte Nuovo entstanden, die Gegend war eindeutig vulkanisch noch aktiv und durch Aufstieg von unterirdischem Magma angehoben worden. 

Allerdings war dies nicht die einzige Arbeitshypothese.

In 1786 hatte Johann Wolfgang von Goethe Pozzuoli besucht und als überzeugter Anhänger des Neptunismus, für den vulkanische Aktivität nur ein unbedeutendes lokales Phänomen war, war die Rolle die Lyell dem Magma bei der Bewegung der Erdkruste - vielleicht gar bei der Entstehung von Bergen - zubilligte ein rechter Dorn im Auge. Er schlug daher eine alternative Erklärung vor. Die Bohrmuscheln hatten demnach in Lagunen gelebt, die zeitweise durch Schutt aufgestaut worden waren, wobei auch die Ruinen des Serapistempels überflutet worden waren. 

 
Abb.2. aus J.W. von Goethe "Tagebuch der italienischen Reise 1786".

Allerdings verlor der Neptunismus zunehmend an Bedeutung, da immer mehr Hinweise darauf schließen ließen das vulkanische Aktivität eines der wichtigsten Elemente der Erddynamik waren.
 

Was Lyell noch nicht wissen konnte, die Bewegungen die durch aufsteigendes Magma verursacht werden sind überraschend schnell und erfolgen unregelmäßig. Neueste Datierungen deuten hin, dass die Säulen zwischen dem 5. und 15. Jahrhundert dreimal (nicht nur einmal wie in den älteren Rekonstruktionen) für einige Jahrzehnte ins Wasser tauchten und dann wieder emporgehoben wurden. Auch der Mechanismus der Bewegungen ist komplizierter als gedacht. Austeigendes Magma hebt  nicht etwa den Boden an, sondern Fluide aus dem Magma erhitzen das Grundwasser, das sich daraufhin ausdehnt und den Boden anhebt. Da die Grundwasserleiter sich über eine große Fläche erstrecken, kann das Wasser aber auch rasch wieder abströmen und der Grund senkt sich (geologisch gesehen) rasch wieder.

Literatur:

MEDWENITSCH, W.(1967): Zur Geologie der süditalienischen Vulkane Exkusionsführer. Mitteilungen der Geologischen Gesellschaft in Wien. Band 59, Heft 1: 120 +Farbtafeln
RUDWICK, M.J.S. (2008): Worlds before Adam - The Reconstruction of Geohistory in the Age of Reform. The University of Chicago Press: 614.

Achat-Geode - Abstraktion in Quarz

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Die Bezeichnung Chalcedon leitet sich von der antiken griechischen Handelsstadt Kalzedon ab, alte Synonyme wie Jasponyx, Quarzin und volkstümlich Milchstein lassen schon auf die Zusammensetzung (Kieselsäure in Form von mikrokristallinem Quarz) als das Aussehen dieses beliebten Halbedelsteins schließen.
 
Chalcedon entsteht durch Absatz aus kieselsäurereichen Thermalwässern in Blasenhohlräumen oder Spalten. Charakteristisch sind die Bänderungen, die von Braun zu Grau reichen können, ein solches kugelförmiges Handstück wird auch einfach als Achat bezeichnet. 

Die Bänderungen können den Konturen des Hohlraums folgen, oder aber auch waagrecht verlaufen. Es gibt keine einheitliche Bezeichnung für diese Textur - Uruguay-Struktur, Lagen-Achat, gebänderter Achat sind allerdings gebräuchliche Beschreibungen. PETRÀNEK 2006 schlägt zwei  grundlegende Typen vor - Gravitationsbänderung und Adhäsionsbänderung.

- Gravitationsbänderung verläuft waagrecht und bildet sich durch die Sedimentation am Hohlraumboden der ausgeflockten Kieselsäure.  Der Schwerkraft folgend, umfasst diese Bänderung deshalb oft den unteren Bereich von Geoden.

- Adhäsionsbänderung folgt den Konturen des Hohlraums. Bei  Lösungen, die wenig Kieselsäure gelöst haben, bilden sich keine großen Kieselsäureflocken, sondern der Quarz scheidet sich lagenweise als eine dünne Tapete aus. Zumeist tritt diese Bänderung spät in der Bildung einer Geode auf.

Beide Typen von Bänderungen können in einem Handstück vorkommen, oft durch eine scharfe Grenze getrennt.

Abb.1. Querschnitt durch Achat-Geode mit zwei Phasen von Bänderung.

Abb.2. Ausschnitt mit Achat-Keim-Spärolith, der Beginn der Achatgenese. Typischerweise folgt auf eine homogene Wandauskleidung des Hohlraums der gebänderte Chalcedon. Von Keim-Punkten aus wachsen lagenweise zunächst halbkugelförmige Sphärolithe in den Hohlraum hinein.

Literatur:

PETRÀNEK, von J. (2006): Entstehung von gravitations- und adhäsionsgebänderten Achaten in Raum und Zeit und in Abhängigkeit von Klima. der Aufschluss Jg.57, Mai-Juni: 129-150

PRÜFER, P. (2005): Gedanken zur Achat-Genese. der Aufschluss Jg.56, Mai-Juni: 159-171

Jscht der Sindfluß g´wößen!

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"Jscht der Sindfluß g´wößen!" (Ötztaler Dialekt)

DerInn - größter Fluss Tirols - überschwemmte im Laufe der Jahrhunderte immer wieder den Talboden des Inntales, und alpine Fließgewässer führten immer wieder zu Schäden (z.B. im Ötztal). Aus den frühesten Zeiten der Besiedelung Tirols gibt es keine schriftlichen Belege für Innüberschwemmungen; allerdings verursachten sie wahrscheinlich  zu dieser Zeit auch keinen Schaden, denn der Talboden wurde zunächst nur sehr wenig genutzt. In der ,,Hochwassergeschichte Tirols" (SCHORN) wird erwähnt, dass für das 14. und 15. Jahrhundert gleich viele, für das 16. Jahrhundert doppelt so viele Überschwemmungen in Nord- und Südtirol dokumentiert sind. Auffallend ist das Abnehmen von Hochwässern im 17. Jahrhundert. Dass das 19. Jahrhundert in Aufzeichnungen die meisten Überschwemmungen aufweist, dürfte wohl auf die größere Beachtung dieser Ereignisse zurückzuführen sein.  Am häufigsten treten Überschwemmungen zwischen August bis Ende September auf. In diesen Monaten ist die Gletscherschmelze noch beträchtlich und es setzen häufig anhaltende Regen ein, so dass sich die Wassermengen addieren.
 
Gletscher können aber im alpinen Raum auch direkt zu Überschwemmungen führen, nämlich durch Aufstauung von Gletscherseen.

Die Ötztaler Alpen, als besiedeltes und von Naturkatastrophen gefährdetes Gebiet, wurden schon früh von Gelehrten  bereist, beschrieben und kartografisiert. Die starke Vergletscherung entlang des Alpenhauptkammes, vor allem nördlich davon, führte zu Bedrohung von Siedlungen und Weilern in Form von Gletschervorstößen und Gletscherseeausbrüche. Dementsprechend war die Beobachtung der Gletscher auch von politischen und wirtschaftlichen Interesse, und stark gefördert. Dank der Ausbildung des Rofener Eissees, eines Gletschersees, der zwischen 1600 und 1850 mehrmals ausbrach, existieren aus dem Gebiet des Ventertales zahlreiche Berichte und Karten.
 
Abb.1. Darstellung des Rofener Eissee im Juli 1601 nach Abraham Jäger

Die drohende Überschwemmungsgefahr, die vom aufgestauten See ausging, zog das Interesse der Behörden auf sich. Akten des Innsbrucker Archivs wiesen vier Gletschervorstöße mit Stauseeausbildung nach, nämlich 1600, 1680, 1770 und 1845. Die ersten Urkunden tauchen 1599 auf, vorherige Gletschervorstöße werden somit wenigstens schriftlich nicht belegt, auch wenn sie nicht ausgeschlossen werden können. Im Winter 1599 dringt der Vernagtferner bis ins Rofental vor und bildet einen 400m breiten und 200m dicken Eisdamm aus. Am 16 Juli 1600 kommt es zu einem Ausbruch der große Schäden im Ötztal verursacht (Abb.1.). Im darauf folgenden Jahr stößt der Gletscher weiter vor und staut einen See mit einer Länge von 1.200m, einer Breite von 330m und eine Tiefe von 110m auf. Diesmal jedoch entleert sich der See ruhig über eine natürlich gebildeten Kanal zwischen dem 12. Juli und 9. September.

Von einem Geistlichen aus Brixen, ins Ötztal geschickt um die dortige Bevölkerung zu beruhigen, stammt der Bericht über Gletschervorstöße zwischen 1676 bis 1681, die aber zumindest von der Eisdammbildung geringer waren als die Ausdehnungen von 1600. 

Der Vorstoß zwischen 1677 bis 1678 wurde von behördlich angestellten Wächtern  beobachtet. Am 24. Mai 1678 brach der Eistausee innerhalb 4 Stunden aus, ohne jedoch größeren Schaden zu verursachen. Ende Juni begann er sich wieder zu füllen, bis er am 6. Juli 1.110m lang, 300m breit und bis zu 200m tief war. Am 16. Juli kam es zum katastrophalsten Ausbruch des Sees. Weitere Ausbrüche fanden 1679 und am 14. Juni 1680 statt. Im Jahre 1681 wurde die Anstrengung unternommen den Eisstausse durch einen ins Eis gegrabenen Kanal abzuleiten, was bis 1683 auch tatsächlich gelang. 

Seit 1678 war der Vernagtferner bereits im Rückzug betroffen, letzte Eisreste im Rofental überdauerten jedoch bis 1712.Über den dritten Vorstoß des Vernagtferners gibt uns eines der ersten wissenschaftlichen Werke über Gletscher Auskunft, das Buch "Nachrichten von den Eisbergen in Tirol" von Josef Walcher. Im Jahre 1770 begannen die Ötztaler Gletscher wieder vorzustoßen, es kam sogar zur Ausbildung eines kleineren Eisstausees beim Gurglerferner im nahen Gurgltal. Die vordringende Zunge im Rofental wurde 1771 noch mit Menschenkraft abgetragen, aber bereits 1772 sah man die Hoffnungslosigkeit der Bestrebungen ein. Im Sommer 1772 bildete sich erneut der See, floss aber gegen Ende des Jahres über natürliche Kanäle im Eis wieder ab. Dies wiederholte sich 1773 und 1774, wobei die Entleerung 1773 zwar schnell erfolgte, durch die kalte Witterung aber die Wasserführung der Rofener Ache sowieso schon gering war und das Flussbett dank behördlicher Maßnahmen in guten Zustand und gefährdete Brücken abgetragen oder überhöht worden waren.

 
Abb.2. Ausschnitt des "Atlas Tyrolensis" von ANICH und  HUEBER  1774, das innere Schnalstal und das innere Ventertal zeigend, sowie die Gletscherausdehnung des Hintereis- (links) und Hochjochferners (rechts). Die Inschrift am Rofener Eissee lautet "…gewester See so Ano 1678, 1679 und 1681 völlig ausgebrochen und sich 1771 wieder gesammelt"

Durch das Kartenwerk von HAUSLAB 1817 wissen wir das das Ende des Vernagtferners 1.400m weit von der Rofener Ache entfernt war. Ein erneutes anwachsen des Vernagtferners wird in der Periode 1820 bis 1850 beobachtet. 1822 erreiche die Zunge das Rofental, es kommt aber zu keiner Absperrung des Tales, der Gletscher zieht sich wieder zurück.


 
Abb.3. Der Rofener Eissee am 16.8.1772, Darstellung in Joseph Walchers "Nachrichten von den Eisbergen in Tyrol" von 1773, der ersten wissenschaftlichen Abhandlung über Gletscher. Titel: Menschen beobachten die chaotische Zunge des Vernagtferners. Darstellung des Gurgler Stausees um 1772, ebenfalls vom Walcher 1773.

Zwischen 13. November 1843 und 1. Juni 1845 kommt es zu einem raschen Vorstoß, mit zuletzt fast 12m am Tag, ein so genannter "Surge". Eine am 14. Juni ausgesendete Kommission findet einen 850m langen, 334m breiten und 29m tiefen Stausee vor. Bei der Rückkehr der Kommission nach Vent kommt es zum Ausbruch (um 16:30), um 17:18 erreichen die Wassermassen Vent (6km entfernt), um 19:00 Sölden (21km), 20:15 Längenfeld (35km) und um 01:30 Innsbruck (102km). Der See bildet sich nach diesem Ereignis wiederholt in 1846 (31. Januar; 8. und 9. Februar; 6. Juli; 6. und 9. Oktober). Vom 18. Dezember 1846 bis 28. Mai 1847 staut sich der Wasserkörper bis auf eine Länge von 1.210m, Breite 260m und Tiefe von 85m auf. Diesmal verläuft der Ausbruch verheerend. Auch der nächste Ausbruch am 13. Juni 1848 (Aufstauung seit 11. September 1847) richtet große Schäden an. 1852 liegt nur noch Toteis im Rofental. 1883 ist das letzte Eis im Tal verschwunden.


 
Abb.4. Der Eisstausee des Vernagt um 1850, in der Kartendarstellung von SONKLAR 1861 der Ötztaler Alpen mit dem letzten neuzeitlichen Hochstand der Gletscher.

Um 1900 kam es am Vernagtferner zu einem sehr schnellen Vorstoß mit Geschwindigkeiten der Zungenbewegung um die 300m/Jahr. Die Zunge stieß innerhalb relativ kurzer Zeit über einen Kilometer vor, vermutlich in Form einer kinematischen Welle (AMBACH, 1963). Allerdings entstand diesmal kein Gletschersee, und seit 1920 hat sich der Vernagtferner stark zurückgezogen, wie fast alle Gletscher in den Alpen.
 

Trotz der Verwüstungen die die Ausbrüche waren kaum Menschenleben zu beklagen, die Chroniken berichten nur von zwei Personen, wobei ein Tagelöhner der Hexerei und des Ausbruch des Sees bezichtigt, zum Tode verurteilt wurde.
 

Mehrmals wurden Maßnahmen vorgeschlagen, die Gefahr zu bannen, meist wurde versucht ein Kanal durch den Felsen oder das Eis zu graben. Am besten bewährte sich in all den Jahren die Beobachtung des Aufstaus des Sees, die Befestigung der Ötztaler Ache in den Tallagen und die Ausweisung von Risikozonen die nicht bebaut werden durften.

Literatur:

BLÜMCKE, A. & HESS, H. (1897): Die Nachmessungen am Vernagtferner in den Jahren 1891, 1893 und 1895 (mit einer Karte und Textfiguren). Wissenschaftliche Ergänzungshefte zur Zeitschrift des Deutschen und Österreichischen Alpenvereins, Bd.1, Heft 1
BRAUN, L.N. & WEBER, M. (2001): Wasserspende aus hochalpinen Gebieten. Die Alpen - ein kostbares Wasserschloss; Fachtagung 26.-28. Nov. 2001 Bad Reichenhall
BRAUN, L.N. & WEBER, M. (2002): Droht im nächsten Sommer Hochwasser vom Gletscher? Rundgespräche der Kommission für Ökologie der BAdW
FINSTERWALDER, S. (1897): Der Vernagtferner, seine Geschichte und seine Vermessung in den Jahren 1888 und 1889 (mit einer Karte des Ferners in 1:10.000, zwei Tafeln und vielen Textfiguren). Wissenschaftliche Ergänzungshefte zur Zeitschrift des Deutschen und Österreichischen Alpenvereins, Bd.1, Heft 1, 112
KUHN, M. (2004): Die Reaktion der österreichischen Gletscher
und ihres Abflusses auf Änderungen von Temperatur und Niederschlag. ÖWAW 56. Jahrgang 56 Heft1-2 Jänner/Februar
VONDERMÜHLL, D. & KÄÄB, A. (1999): 6- Selected glaciological research project. Investigations and safety measures in the area of the Gruben Glacier, Valais. The Swiss Glaciers 1993/94 and 1994/95 - Glaciological Report 115/116. Glaciological Comission of the Swiss Academy of Science and VAW/ETH Zürich.
WEBER, M. (2003): Gletscherschwund und Klimawandel an der Zugspitze und am Vernagtferner (Ötztaler Alpen). Informationen zum Gletscherschwund - Kommission für Glaziologie der Bayerischen Akademie der Wissenschaften, 1-10

Die Geschichte der Geologischen Karte: I. - Aller Anfang ist schwer...

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Vor 200 Jahren – 1815 - veröffentlichte der Landvermesser und Autodidakt-Geologe William Smith die erste brauchbare geologische Karte – zur Feier beginnt heute eine Serie von Blog-Einträgen, die von den Ursprüngen beginnend über Bergbaukarten zur geologische Kartierung mittels Satelliten führen soll...

 "Der wahre Bergmann benutzt, da wir wollen, daß er ein frommer und ernster Mann ist, den Zauberstab nicht, und da e ferner der Natur der Dinge kundig und verständig sein soll, sieht er ein, daß ihm die Wünschelrute nichts nutzen kann, sondern er beachtet, wie ich oben ausgeführt habe, die natürlichen Kennzeichen der Gänge."Georgius Agricola (1556) : Zwölf Bücher vom Berg- und Hüttenwese, II. Buch
 
Eine geologische Karte zeigt die Verteilung von bestimmten Gesteinsarten auf einer topographischen Karte an. Was so einfach klingt, hat in Wahrheit eine lange Entwicklungsgeschichte hinter sich.

Der Turiner Papyrus ist eine ägyptische topografische Karte aus der Zeit um 1.160 v.Chr. die ein Wadi-Tal und ein Dorf, mit umliegendem Steinbruch und Goldminen zeigt. Außerdem wurden anscheinend die wirtschaftlich interessanten Gesteinsarten unterschieden. Die Karte zeigt eine Hügelkette, wobei ein Teil der Hügel dunkel, ein anderer hellrosa gehalten wurde. Außerdem wurde der Flussverlauf bzw. Flussbett mit einer gepunkteten, verschiedenfarbigen Signatur versehen. Auch wenn es im alten Ägypten wahrscheinlich keine Wissenschaft der Geologie im modernen Sinne gab, so gab es sicher empirische Erfahrungen mit Gesteinen und großes Interesse an Bergbau. Es ist dieses empirische Wissen das auch das Mittelalter prägt, als der europäische Bergbau eine Blütezeit erlebte.
 

Den Werken von Georgius Agricola (1494-1555)  verdanken wir eine der vollständigsten Darstellung vom Bergbau des späten Mittelalters. Agricola beschreibt nicht nur Abbaumethoden, sondern in den Einführungskapitel zu seinem "De re metallica" (1556) beschreibt er auch wie Erzgänge im Berg verlaufen können und wie sie einzumessen sind. 

Abb.1. Grubenkompass für das Einmessen des Verlaufs von Erzgängen aus dem 13. Jahrhundert.

Die begleitenden Darstellungen zum Text verbinden eine Art von zweidimensionalem Profil mit einer topographischen Karte, wie auch die eingezeichneten Himmelsrichtungen erkennen lassen.


 
Abb.2. Darstellung von Erzgängen im Berg durch Agricola, aus "De re metallica" (1556).

Den Verlauf von Erzgängen im Gebirge zu erfassen hatte wichtige Gründe - vor allem wirtschaftliche: Man konnte den zukünftigen Verlauf erahnen und in die entsprechende Richtung weitergraben, zusätzliche Stollen konnten von anderen Punkten aus bis zum Verlauf des Erzkörpers getrieben werden und die Abbauleistung der Knappen konnte abgeschätzt werden.
 

Auf einigen Grubenriss-Karten wurden neben den vermessenen Stollen auch schon geologische Informationen eingetragen - wie Erzkörper oder Bereiche mit tauben Gestein. Allerdings stellen diese Karten nicht die Erdoberfläche dar, sondern beschränken sich zumeist nur auf den Verlauf der Stollen oder das Bergbaugelände.

 
Abb.3. Grubenplan aus der Vogelperspektive des Prettauer Kupfererzgruben aus dem Jahre 1584, mit Stolleneingängen, Zugangswegen und Bergbaugebäuden - eine typische Darstellung für die damalige Zeit durch den Kartographen Johannes Isidor Prixner. Man beachte auch den Grubenkompass am linken Kartenrand.

Abb.4. Grubenriss (mit Pseudo-Perspektive, da Lageplan und Profil vereint) einer Silbermine - "Mappa metalographica…[]" des Italienischen Feldherren und Naturforscher Luigi Ferdinando Marsili (1658-1730), man beachte den Grubenkompass und die Detailzeichnung mit einem geologischen Schnitt des Stollens, mit in der Stollenfirste  hangendes "Gestein", "Kluft", "Erz" und liegendes "Quarz" -gestein.

Literatur:

BAUMGARTEN B., KURT, F. & STEDINGK, K. (1998): Auf den Spuren der Knappen (Bergbau in Südtirol und seine Mineralien). Tappeiner-Verlag, Bozen: 224

OLDROYD, D. (2013): Maps as pictures or diagrams: The early development of geological maps. In BAKER, V.R. ed, Rethinking the fabric of geology: Geological Society of America Special Paper 502: 41-101

Geologen sind Menschen, die Steine verstehen...

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Letzte Woche konnte ich mit Karl Urban (den ich hier nochmals für die Gelegenheit danken möchte), Betreiber des AstroGeo Podcast und dazugehörigen Blog, ein ausführliches Gespräch über die Geschichte der Geologie führen – mit all ihren Irrungen und Wirrungen. Das Gespräch kann online gehört oder am besten als Podcast für zwischendurch heruntergeladen werden – Viel Spaß (Podcasts mit geologischen Hintergrund sind leider noch viel zu selten).

Abb.1. Der Geologe im Gespräch? Selenit (Fasergips) in einer Abbildunge aus dem "Hortus Sanitatis", ein Leitfaden zu den angeblichen Heilwirkungen von Tieren, Pflanzen und Steinen aus dem Jahre 1483.

Kunst & Geologie: Carl Spitzwegs skurrile Typen

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Der deutsche Maler Carl Spitzweg (1808-1885) wurde am 5. Februar 1808 geboren. Bekannt wurde er durch seine Vorliebe „skurrile Typen“ - wie Bücherwürmer, Insekten- und Pflanzenfreunde - in seinen Porträts darzustellen, darunter auch Steinesammler. 

Von Spitzweg sind 4-5 Bilder mit geologischen Bezug, alle entstanden nach dem Jahre 1854, bekannt. Das Bild mit dem eigentlichen Titel „Der Geologe“ (1863) stellt einen knienden Feldforscher, vertieft in seinen Stein und mit Feld- oder Bestimmungsbuch in der rechten Hand, dar. Spitzweg gelingt es in seinem Gemälde, neben dem seltsamen Verhalten des Steineklaubers, auch die typische "Arbeitskleidung" des Geologen darzustellen.


Das weniger bekannte Bild „Mineraloge in der Grotte“ (1880) dagegen zeigt eine stehende Figur, etwas weiter entfernt vom Betrachter. Dank des Geologenhammers in der Handerkennt man jedoch das Interesse dieser Figur an die unbelebte Natur. Er scheint selber von der seltsamen Grotte, die er anscheinend erst gerade entdeckt hat, erstaunt zu sein – da sie sich doch etwas romantisch-verklärt, von Kalkwucherungen bedeckt, präsentiert.


Interessanterweise konnte LANG (1974) nachweisen das der Hintergrund beim Geologen schon eher von geologischen Tatsachen inspiriert wurde. So stellt der Hintergrund mit hoher Wahrscheinlichkeit eine Schlucht mit Stollenmundloch im Peißenberger Glanzkohlenrevier (in der Nähe des Geburtsortes von Spitzweg gelegen) dar.

Literatur:

LANG, H.D. (1974): Der Geologe bzw. der Mineraloge des Malers CARL SPITZWEG. Zeitschrift der Deutschen Geologischen Gesellschaft Band 125: 5 - 10

Reise zum Mittelpunkt der Erde mit Jules Verne

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Am 8. Februar 1828 wurde der Autor Jules Gabriel Verne im französischen Nantes geboren. Bekannt wurde er mit fantastischen Reiseromanen, in denen er Elemente der Science-Fiction einarbeitet – so queren seine Helden die Ozeane in einem U-Boot mit einer unbekannte Energiequelle, umrunden die Erde in nur 80 Tagen und dringen schließlich in das unzugänglichste Reich der Erde ein – ins Innere.

In seinem "Reise zum Mittelpunkt der Erde" (1864) gelingt es  Professor Otto Lidenbrock durch den Krater des Isländischen Snæfellsjökull ins Erdinnere vorzudringen. Verne nutzte dabei die geologischen Theorien seiner Zeit. Vulkane wurden – so die Theorie – durch Schlote mit der Magmakammer und dem Erdinneren verbunden. Bei einer Eruption entleeren sich diese, der Vulkan erlöscht und zurück bleiben die Stollen und Schächte – die als Zugang genutzt werden können. Natürlich sind solche Hohlräume weit zu instabil um tatsächlich stehen zu bleiben und Magmakammern entleeren sich nicht einfach wie eine große Blase, sondern werden vom Erdmantel gespeist.

Abb.1. Geologischer Schnitt durch den Ätna, aus August Sieberg "Einführung in die Erdbeben- und Vulkankunde Süditaliens" (1914). Der Schnitt zeigt große Verbindungstunnel und vulkanische Gänge zischen den einzelnen Magmenkammern an – anscheinend hervorragende Einlässe ins Erdinnere...

Verne nutzt auch paläontologische Theorien, so entdeckt die Expedition während ihres Abstiegs Fossilien in der Reihenfolge wie sich auch tatsächlich in den Sedimentschichten gefunden werden. In den ältesten Schichten des Silurs entdeckt der Wissenschaftler primitive Pflanzen wie "fucus" und Bärlappgewächse - Fucus ist allerdings ein Spurenfossilien, also eine Lebenspur eines unbekannten Organismus, was allerdings erst 1881 durch den Schwedischen Paläontologen Alfred Nathorst erkannt wurde. Schließlich entdecken sie sogar lebende Saurier – wahrscheinlich das erste mal das prähistorische Monster in einen Roman eine Rolle spielen.

Reise zum Mittelpunkt der Erde wurde 1959 verfilmt, kurioserweise wurde aus dem deutschen Geologen Otto Lidenbrock im Film der Schottische Oliver Lindenbrook und aus den Assistenten Alex wird Alec– der Film sollte die historischen Tastachen widerspiegeln - tatsächlich wurde die praktische Geologie im späten 19 Jahrhundert mehr von Britischen Geologen beeinflusst, während sich deutsche Geologen eher auf theoretische Aspekte konzentrierten.



 

Literatur:

SCHICK, R. (2002): The Little Book of Earthquakes and Volcanoes. Springer/Copernicus Books, New York: 164

Die Geologische Eroberung der Alpen: I. - Weil er da ist...

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Ich dachte über den rastlosen Eifer nach, welcher Männer auch die schrecklichsten Widerstände aushalten lässt. Keine Gefahr kann sie abhalten ... denn ein Gipfel kann die gleiche unausweichliche Anziehung wie ein Abgrund ausüben.“
Théophile Gautier, 1868

Am 6. Juni 1924, gegen Mittag, suchte der Geologe Noel Ewart Odell nach Fossilien, auf 8.100 m Seehöhe, in der Nähe des letzten Lagers auf dem höchsten Berg der ErdeMount Everest- am selben Tag versuchten die beiden Bergsteiger
Sandy Irvine und George Mallory den Gipfel zu erreichen. Mallory, der bei dem Versuch der Erstbesteigung zusammen mit Irvine umkam, soll auf die Frage des "Warum?" man unbedingt den Gipfel eines Berges bezwingen müsse, mit seiner berühmten "Weil er da ist..." geantwortet haben. Und weil er da ist... der Berg, faszinierte bereits Geologen.

Der Everest ist nicht der einzige Berg der aus fossilienführenden Gesteine besteht, auch viele berühmte Gipfel in den Alpen bestehen aus ehemaligen Meeresablagerungen. 

Abb.1. Geologisches Profil der Schweizer Alpen nach Albert Heim (1919). Die Gipfel bestehen aus Karbonatgestein und anderen Meeresablagerungen, wie auch die berühmte Eiger-Nordwand.
 
Bereits Leonardo da Vinci (1452-1519) beschreibt Fossilien aus den Bergen der Toskana und merkt an das sie dorthin nicht mittels der Sintflut transportiert worden sein konnten, da sie in Lebensstellung gefunden wurden. Auch fossile Haifischzähne wurden um 1600 als Reste von ehemaligen Meeresgetier erkannt, aber niemand konnte erklären wie die Versteinerungen aus dem Meer auf die Berge gehoben wurden.

In 1667 publizierte der Dänische Anatom und Naturwissenschaftler Niels Stensen (1638-1686)eine Geo-Theorie die diesen Widerspruch erklären konnte. Sedimente, mit ihren Fossilien, wurden im Meer abgelagert, durch Störungen der Erdkruste – verursacht durch Einbrüche von unterirdischen Hohlräumen – werden diese Schichten regelrecht herauskatapultiert. In den eingebrochenen Gräben sammelt sich Wasser und es kann sich neues Material ablagern - der Zyklus beginnt von vorne. Leider wurde Stensen Arbeit lange Zeit vernachlässigt und die Erklärung das Gesteine und Fossilien durch die biblische Sintflut entstanden und abgelagert wurde blieb populär bis ins frühe 19. Jahrhundert.

Der Geistliche Thomas Burnet (1635-1715) durchreiste während einer Studienreise auch die Alpen und blieb von den Bergen so tief beeindruckt, das er sie "wissenschaftlich" zu erklären versuchte. Zwischen 1680 und 1690 publizierte er “The Sacred theory of the earth...[]“, das eine allgemeine Abhandlung der Geschichte der Erde ist, aber auch einige "geologische" Erklärungen liefert.
 
Nach Burnet bildeten Berge sich als die Erdkruste durch die gewaltige Wucht der biblischen Fluten regelrecht zertrümmert wurde. Noch heute ragen die Reste, gleich Ruinen, in den Himmel. Kurioserweise beobachtet Burnet auch die frischen, wenig erodierten, Formen der Berggipfel und schließt daraus das die biblische Sintflut in historischen Zeiten stattgefunden hat.

Diese Idee wird auch vom großen Schweizer Naturforscher Johann Jakob Scheuchzer (1672-1733), der als einer der Ersten seine umfangreichen naturwissenschaftlichen Beobachtungen der Alpen publiziert, aufgegriffen. Große Falten, die in den Schweizer Alpen beobachtet werden können, erklärte Scheuchzer durch die gewaltigen Kräfte der biblischen Wasserfluten, die ganze Gesteinspakete verformten. Die Sintflut konnte somit nicht nur Fossilien, sondern auch Struktur und Aussehen der Berge erklären! 

Abb.3. Darstellung der Umgebung  des Urnersee aus Scheuchzer´s "Helvetiae Stoicheiographia" (1716).

Der naive Glauben in dieser doch im Grunde nichtssagenden Erklärung (von wo kam das Wasser, wo ging es hin... konnte nur durch ein göttliches Wunder erklärt werden) mag heute überraschen, man muss sich aber der damaligen (Un-)Kenntnisse im Klaren sein. Sedimentgesteine waren weit verbreitet in den Ebenen und dort schien eine Ablagerung durch Wasserfluten plausibel. Aber beinahe nichts war bekannt über die Gesteine der Gipfelregionen. Einer der ersten Naturkundler der geologische Beobachtungen in situ sammelte, war der Schweizer Alpinist Horace Benedict de Saussure (1740-1799). Als er  1787 den Gipfel des Mont Blanc erklomm, beobachtete er das dieser seltsamerweise aus granitischem Felsen bestand... Berge schienen komplizierter zu sein als angenommen (Fortsetzung folgt...).

Literatur:

MacFARLANE, R. (2003): Mountains of the Mind - Adevntures in Reaching the Summit. Random House Publishing, New York: 324

Kunst & Geologie: Die Kunst im Stein

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In jedem Block aus Marmor sehe ich eine Statue als würde sie vor mir stehen, geformt und perfekt in Gestalt und Pose. Ich habe nur das Überflüssige zu entfernen das die Erscheinung verdeckt, um es anderen Augen als den meinen zu enthüllen.“

Bereits der große italienische Künstler und Bildhauer Michelangelo Buonarroti (1475-1564) wusste das ein Kunstwerk  sich nach dem Stein richten muss, nicht umgekehrt. Auch der geschickteste Steinmetz kann einem Stein nicht jede beliebige Form aufdrängen, da möglichen Schwachstellen ausgewichen oder der bevorzugten Spaltbarkeit des Gesteins gefolgt werden muss. Bevor überhaupt mit der Arbeit begonnen wird, muss der Steinmetz daher durch vorsichtiges Abklopfen des Blocks die Qualität, vor allem das Vorhandensein von mit bloßen Auge nicht sichtbaren Rissen oder Klüften, beurteilen.

Neben der Qualität, spielen bei der Auswahl des zu bearbeitenden Gesteins auch Faktoren wie Wirtschaftlichkeit, Schönheit, Exotik, Seltenheit und nicht zuletzt der Geschmack des Kunden eine Rolle.

Granit, als langsam auskristallisiertes Tiefengestein mit einer homogenen Textur, eignet sich für rechteckige Quader und wird aufgrund seiner Härte und Ästhetik gerne in der Architektur verwendet. Basalt, eine erkaltetet Lava, zeigt oft säulenförmige Absonderungen durch Schrumpfungsrisse, er eignet sich daher eher für unregelmäßige Blöcke. 
Abb.1. Basaltsäulen als "Mauerziegel", Frankreich.

Sand- und Kalkstein, aufgrund natürlich auftretender Schwachstellen von Ablagerungsgesteinen, liefert eher platten-förmige Blöcke und sind einfach zu bearbeiten. Schiefergestein zerbricht zu dünne Platten, Ton- und Schieferplatten werden daher bevorzugt für Verkleidung von Fassaden oder Abdeckung von Dächern verwendet. Bei der Metamorphose werden interne Schwachstellen meistens durch Neukristallisation ausgeheilt. Durch ihre nun homogene Struktur sind solche Marmore sensu geologicus gefragte Gesteine bei Bildhauern, unglücklicherweise werden generell (und geologisch inkorrekt) alle intern homogenen Sedimentgesteine – ob metamorph oder nicht - als Marmore bezeichnet.

Der Transport von Blöcken für Bildhauerei und Architektur war in der Vergangenheit eine teure Angelegenheit – exotische Gesteine waren daher auch ein Statussymbol, wobei manchmal auch etwas gemogelt wurde. Der bayerische König Ludwig I nutze Laaser-Marmor aus dem Etschtal  als Ersatz für den noch begehrteren und vor allem kostspieligeren Carrara-Marmor. Bei beiden handelt es sich um echte metamorphe Marmore, allerdings ist der Laaser Marmor stärker verunreinigt durch klastische Sedimente und daher mit Schlieren durchzogen, während der reinere Carrara-Marmor sich durchgehend blendend weiß präsentiert.
Abb.2. Der bekannte und begehrte Carrara-Marmor in einer LIEBIG-Sammelkarte von 1900.

Mit der Industrialisierung wurde der Transport einfacher und auch um einiges wirtschaftlicher. Seit 1850-1880 und vor allem mit der weltweiten Globalisierung im 20. Jahrhundert beobachtet man zum Beispiel das selbst bei einfachen Grabsteinen das lokale durch exotisches Gestein (meist von höherer Qualität und Ästhetik) ersetzt wird. 

  

Die Porosität des Gesteins spielt eine entscheidende Rolle in der Verwitterung eines Kunstwerks. Dichte Gesteine sind generell verwitterungsanfälliger, da gefrierendes Wasser (das einen Druck von bis zu 2.000kg/cm^2 ausüben kann) direkt an den Korngrenzen ansetzten und diese lockern kann. Bei größeren Poren kann das Wasser zwar eher eindringen und die Kontaktfläche zwischen Gestein und Wasser/Gas ist ebenfalls größer, allerdings kann das Wasser auch schneller abfließen und die innere Feuchtigkeit des Gesteins kann nach außen dringen bzw. sich bildende Kristalle können ungestört in den Poren wachsen. 
So ist Sandstein, als sehr beliebter Dekorstein, eher verwitterungsanfällig aufgrund des Fehlens von Poren und das Vorhandensein von karbonatischen Zement zwischen den einzelnen Sandkörnern. Dieser Zement kann durch Wasser und Säuren aus der Luft angegriffen und aufgelöst werden, es kommt zur Vergrusung und Zerfall des Sandsteins. Gefrierendes Wasser oder auskristallisierende Salze sprengen dagegen einzelne „Scherben“ aus dem Block heraus. 
Auch bei Kalkstein kommt es zu ähnlichen Verwitterungs-Phänomenen. Einerseits führt direkte chemische Verwitterung zur Lösung des Karbonats und zu chemischen Reaktionen die zur Bildung von neuen Mineralien, darunter Gips, führen. Die Neubildung dieser quellfähigen Minerale bzw. Minerale mit einem größeren Volumen führt anschließend zu einer starken mechanische Verwitterung und Abgrusung der Gesteinsoberfläche. 
Auch bestimmte und weitverbreitet Bakterien, die in den Gesteinsporen leben, können indirekt zur Verwitterung beitragen. Indem sie Stickstoff aus der Luft binden, bildet sich nämlich Salpetersäure, die wiederum direkt das Gestein angreift.

Man sieht also, um ein richtiges Meisterwerk zu schaffen, braucht es zunächst mal das richtige Gestein...

Literatur:

BIDNER, T. (2000): Mineralogisch-materialkundliche Aspekte der Erhaltung von Baudenkmälern. Ver. des Tiroler Landesmuseum Ferdinandeum, Nr.80: 5-12
SIEGESMUND, S. & SNETHLAGE, R. (2011): Stone in Architecture - Properties, Durability. Springer-Publisher:  564

Quellen als einzigartige Lebensräume

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Quellen gelten seit Urzeiten als besondere Stätten. Sie wurden als Sitz von Göttern verehrt und als heilige Bezirke geschützt. In späteren Zeiten waren Mineralwasser- und Thermalquellen hoch in Kurs, allein in Südtirol wurden vor über 100 Jahren noch 80 Mineralwasserquellen für Badezwecke genutzt.
Heutzutage werden viele Quellen zur Trinkwasserversorgung genutzt, Quellschutz ist somit auch Trinkwasserschutz. Quellen sind der Ursprung unserer Bäche und Flüsse, sie zu schützen ist Gewässerschutz von Anfang an.

 
Abb.1. Franziskus lässt für einen Mann, der ihn begleitet und großen Durst hat, aus einem Felsen eine Quelle sprudeln, Fresko von Giotto (1266-1337).

Die Alpen sind der quellreichste Raum in Mitteleuropa. Vor allem in den höheren Lagen finden sich noch natürliche Quellaustritte und auch intakte Quellbäche. In den Bergwäldern entspringen reliefbedingt hauptsächlich Fließquellen. In Hangverebnungen können jedoch auch Sickerquellen (Quellmoor, Hangquellmoor) bzw. Tümpelquellen in beträchtlichen Flächenausdehnungen ausgebildet sein. Auch in den offenen Almbereichen findet sich eine Vielzahl von naturnahen Quellaustritten, wobei hier speziell die sehr artenreichen Sickerquellen zu nennen sind, die sich durch ihre reiche botanische Ausstattung und auch eine vielfältige Fauna (v.a. Insekten) hervorheben. Die Sickerquellen bilden in der Regel größere Komplexe mit Fließquellen und deren Abflüssen, die die Sickerquellflächen oft in einem reich verästelten System durchziehen. 

Quellen sind aber auch einzigartige Lebensräume für viele hochspezialisierte Arten (bis zu 1.500 Arten wurden in europäischen Quellen nachgewiesen) der Pflanzen- und Tierwelt. In ihnen sind aquatische und terrestrische Bereiche mosaikartig eng miteinander verzahnt.
Bei ökologischen Fragestellungen etablierte sich bisher die Typologie von THIENEMANN (1925), die nach Art des Grundwasseraustrittes in Fließquelle (Rheokrene), Sicker-/Sumpfquelle (Helokrene) und Tümpelquelle (Limnokrene) untergliedert. Die Substratstrukturen wird stark von der vorherrschenden Abflussdynamik geprägt - die Substratstrukturen wiederum prägen zusammen mit der Abflussdynamik die Besiedelungsmöglichkeiten für Quellfauna und -flora in entscheidendem Maße. 


Typische Pflanzen für Quellbereiche sind die Brunnenkresse (Nasturtium officinale), das Bittere Schaumkraut (Cardamine amara), Milzkraut (Chrysosplenium oppositifolium und alternifolium) und der aufrechte Merk (Sium erectum). Bei einer Tümpelquelle können im stehenden Wasser auch seltene Pflanzengesellschaften, vom Armleuchteralgen-Gesellschaft (Charetea) bis zum Laichkraut-Gesellschaft (Potamogetonetea), vorkommen.

Quellhabitate werden vor allem in den Tallagen gefährdet durch:
  • Entwässerung von Auen und landwirtschaftlich geprägter Flächen. Bachbegleitende natürliche Grundaustritte versiegen.
     
  • Grundwassersystem wird verändert bzw. der Grundwasserspiegel gesenkt was zum versiegen der Quellen führt.
     
  • Quellfassungen und Quellverbauungen.
     
  • Landwirtschaft und Zerstörung der natürlichen Umgebung einer Quelle (z.B. Entfernung der beschattenden Vegetation), oft fehlt eine entsprechende Pufferzone (10-40m) um die Auswirkungen der modernen Landwirtschaft auf die Quelle abzuschwächen.
     
  • Quelltobel die als Deponie missbraucht werden.
Untersuchungen zeigten, dass sich eine extensive Beweidung positiv auf diese Bestände auswirkt, jedoch kann erhöhter Besatz zu irreversiblen Trittschäden führen. Ebenso geht mancherorts eine Gefahr vom Wintersport aus oder auch vom Sommertourismus. Die sehr sensiblen Quellmoorpflanzengesellschaften degenerieren dann meist zu artenarmen Hochstaudenbeständen.

Literatur:

BÜTTNER, G.; FETZ, R.; HOTZY, R.; RÖMHELD, J. (2004): Aktionsprogramm Quellen in Bayern - Bayerischer Quelltypenkatalog. Bayerisches Landesamt für Wasserwirtschaft
HAHN, H.J. (2000): Studies on classifying of undisturbed spring in Southwestern Germany by macrobenthic communities. Limnologica - Ecology and Management of Inland Waters, Volume 30, Issue 3: 247-259
ZÖLLHOFER, J.M. (1997): Quellen – die unbekannten Biotope: erfassen, bewerten, schützen. Bristol-Stiftung, Zürich: 153
ZÖLLHOFER, J.M. (1999): Quellen – die vergessenen Lebensräume. EAWAG-News, 48

Kunst & Geologie: Albrecht Dürers Landschaftsbilder

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Während der Renaissance (ungefähr 1450-1600) erfuhren die verschiedensten Wissenschaften und Künste ein regelrechte Wiedergeburt - große Fortschritte wurden in der Astronomie, Physik und Medizin erzielt, aber was war bloß mit der Geologie los? 

Tatsächlich gibt es zunächst nur wenige einschneidende Erkenntnisse. Der Italienische Universalgelehrte Leonardo da Vinci (1452-1519) erkannte Fossilien als Überreste ehemals lebender Tiere die zwischen den Schichtungen der Gesteine eingebettet wurden, allerdings behielt er diese Beobachtungen für sich, so dass sie keine Auswirkungen auf den weiteren Verlauf der Geschichte hatten. 
Allerdings beeinflusste Leonardo indirekt die Geologie. Leonardo nutze seine naturwissenschaftlichen Beobachtungen in seinen Kunstwerken. So wie bei einem Menschen alle Organe zusammenarbeiten (Leonardo war Einer der Wenigen zu seiner Zeit der Leichen sezierte) und die Proportionen der Glieder aufeinander abgestimmt sind, so sind die Proportionen und Elemente einer Landschaft aufeinander aufgebaut und hängen zusammen. Weiter entfernte Berge verschwimmen und erscheinen dem Beobachter zu schrumpfen, allerdings – so Leonardo - folgen diese optischen Effekte klar definierten Fluchtlinien und Gesetze.
 
Abb.1."Hügel in der Toskana" ist eines der ältesten bekannten Werke von Leonardo da Vinci, skizziert um 1473. Leonardo spielt hier geschickt mit den Landschaftselementen um eine Perspektive zu erhalten. So nutzt er die Schichtung der Sedimentgesteine über den Wasserfall als Konstruktionslinien um dem Bild, zusammen mit dem weiter hinten liegenden Horizont und Feldern in der Schwemmlandebene, Tiefe zu geben. Wasser verbindet den Berg mit dem Tal, den Vorder- mit dem Hintergrund - für Leonardo waren Flüsse ähnlich wie Arterien der Erde, sie transportierten Stoffe von der Oberfläche in die Tiefe in einer Art von Kreislauf.
 
Leonardos Herangehensweise inspirierte auch andere italienische Künstler, die wiederum europaweit  Künstler und Maler inspirierten. Albrecht Dürer (1471-1528) bereiste zweimal Italien, wo er die Grundlagen der Perspektive studierte. Doch es zeigt sich die Neuartigkeit dieser Malweise, da selbst ein großer Künstler wie Dürer in seiner Lebenszeit nie vollständig die Perspektive-Malerei beherrschen wird.

Auf seiner Rückreise übte er und skizzierte verschiedene Steinbrüche in den Alpen, wahrscheinlich in der Umgebung seiner Heimatstadt Nürnberg, Süddeutschland und in Teilen Österreichs. Die Bilder sind drei-dimensionale Darstellungen der Felswände, wobei die horizontale Schichtung (Wahrscheinlich Sandstein-Formation mit dünnen Mergel-Zwischenlagen) oder Klüftung in die Perspektive mit-eingearbeitet worden sind.
 
Abb.2. Landschaftsstudie „Steinbruch“ oder „Felswand“, um 1495-1500.
 
In einem seiner Bilder versteckt Dürer ein menschliches Antlitz in einer der Felswände, wahrscheinlich eine Anspielung auf das Konzept das die Proportionen der Natur die Proportionen  des menschlichen Körpers widerspiegeln. Noch deutlicher wird dies in seinem Landschaftsbild „Ansicht von Arco“, wo in der Mitte des Berges ein menschliches Gesicht nach Links blickt.
 
Abb.3.„Ansicht von Arco“, um 1495.
 
Die Künstler wenden die Kenntnisse der Darstellung des menschlichen Körpers auf die Landschaft an und dies hatte auch große Auswirkungen auf die Darstellungen von naturwissenschaftlichen Konzepten. Es mag kein Zufall sein das der Däne Niels Stensen (1638-1686), Begründer der modernen Stratigraphie, von der Ausbildung her Anatom war.  In den damaligen Textbüchern tauchen die ersten detailgetreuen Darstellungen des menschlichen Körpers auf. Steno wendet diese exakte und genaue Darstellungsweise auch auf die innere Anatomie der Erde an. Die verschiedenen Elemente der Erde arbeiten zusammen und dürfen nicht unabhängig voneinander betrachtet werden. Auf Erosion erfolgt Sedimentablagerungen, es entstehen die durchgehenden Schichten. Erneute Erosion legt die Schichten frei, die nun von einem aufmerksamen Beobachter in der Landschaft gefunden werden können.
 
Literatur:
 
ROSENBERG, G.D. (2009): The measure of man and landscape in the Renaissance and Scientific Revolution, in Rosenberg, G.D., ed., The Revolution in Geology from the Renaissance to the Enlightenment: Geological Society of America Memoir 203: 13-40

Kunst & Geologie: Der Bergbau - Reichtum eines Landes

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Tirol war im Mittelalter eine bedeutende Bergbauregion, wie auch eindrucksvoll eine Tirolkarte in der Form eines Adlers zeigt, an deren Ecken allegorisch die Reichtümer des Landes präsentiert werden: Wein- und Bergbau. Die erste Ausgabe dieser Karte erschien 1609, als Kupferstich von David Zigl, eine zweite Ausgabe um 1620 wurde von Andreas Spängler angefertigt, als Begleitkarte zum Werk „Aquila Tirolensis“ des Matthias Burgklechner.
Abb.1. Aquila Tirolensis.
Abb.2. Vergrößerter Abschnitt mit Darstellungen des Tiroler Bergbaus und Münzprägung.

Ab dem späten 15. Jahrhundert erlebte der Tiroler Bergbau einen Aufschwung und in wenigen Jahrzehnten erlangte er europäische Bedeutung (besonders um 1560/1570).
Der Bedarf an Metallen zu dieser Zeit war erheblich  – einerseits um die Armeen mit Waffen aus Eisen auszustatten, andererseits um den Handel mit dem Orient zu bezahlen. Die wichtigsten Bergbaugebiete lagen in Tirol, Erzgebirge und Ungarn. 
Ein Nürnberger Metallhändler schreibt in 1523:
 
Silber findt man die Menge in keinem anderen Land denn im Heiligen Reich, sondern alle umbliegenden christliche und unchristliche Land müssen aus Teutschen Landen mit Silber gespeist und versehen werden.“
 
Um die Erzvorkommen ausbeuten zu können waren gewaltige Investitionen notwendig, für die die Knappen allein nicht aufkommen konnten. Die ersten Querfinanzierungen kamen auf – Kaufleute und Handwerker finanzierten die Bergwerke nun mit (die jeweiligen Anteile wurden als Kuxen bezeichnet). Mit der Zeit übernahmen einzelne finanzstarke Geldgeber immer mehr Anteile an Bergwerken, bis sie praktisch das Monopol innehatten.
So stiegen im 16. Jahrhundert die Fugger auch in das Bergbaugeschäft ein, monopolisierten es  und dank ihrer zahlreichen Niederlassungen wurde das Erz von Tirol europaweit verteilt. Von den eigentlichen Bergbaugebieten in Tirol ging das Kupfer und Silber südwärts zum Mittelmeer, nordwärts über Stettin und Danzig nach Russland und nach Antwerpen, Amsterdam und Spanien.

Literatur: 

FRANZ, A. (2012): Sonntagsbraten für die Kumpel. Bild der Wissenschaft Nr.6: 94-95
HEILFURTH, G. (1968):  Südtiroler Sagen aus der Welt des Bergbaus. An der Etsch und im Gebirge, Band 25: 75
TASSER, R. (ed.) (2004): Der Tiroler Bergbau und die Depression der europäischen Montanwirtschaft im 14. und 15. Jahrhundert: Akten der internationalen bergbaugeschichtlichen Tagung Steinhaus. Studien Verlag: 324

Alpine Mineralklüfte

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Die Klüfte der Alpen sind berühmt für ihren Kristallreichtum. Meist handelt es sich um offene Zerrklüfte, die durch die tektonische Beanspruchung während der späten Phase der Alpenfaltung (von 20 bis 15 Millionen Jahre) entstanden sind. Durch die Dehnung des abgekühlten und daher spröden Gesteins kam es zur Bildung von Kluftspalten und Zerrklüften.
Abb.1. Rekonstruktion einer alpinen Kluft aus dem Granit des Zentralmassiv des Mont Blanc, mit Rauchquarz, seltener Fluorit, Chlorit breitet sich am Boden der Kluft aus.

Die Klüfte verlaufen meist senkrecht zur Schieferung und sind meist einige Meter bis Zehnermeter lang und maximal zwei Meter breit. Meist sind Klüfte mit  derben Quarz aufgefüllt, sind sie allerdings breit genug kann ein Restraum offen bleiben, in denen Kristalle hineinwachsen können. Die Ausbildung der Klüfte und die anzutreffende Mineral-Paragenese sind stark vom Nebengestein abhängig. 

Abb.2. Rekonstruktion einer alpine Zerrkluft in Chloritschiefer mit typischer Mineral-Paragenese von Adular, Quarz und Chlorit.

Während der alpinen Metamorphose kam es zu Stofftransport mittels heißen Lösungen, bei Temperaturen um 600-100°C kristallisierten in den Hohlräumen die Lösungen zu neuen Kristallen aus. Adular, Albit, Calcit, Chlorit und Quarz kommen in vielen Klüften, auch unabhängig vom umgebenen Gesteinschemismus, vor – sie mache fast 80% der in einer Kluft zu findenden Mineralien aus. Charakteristische Kluftminerale sind weiters Aktinolith, Apatit, Ankerit, Dolomit, Epidot, Flourit, Hämatit, Titanit, Rutil und verschiedene Zeolithe (mehr als 140 verschiedene Mineralarten wurden in den Ostalpen nachgewiesen).
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