Mai30

Das Ural-Gebirge zusammen mit dem Ural-Fluss bilden die, auf die Antike zurückgehende, politisch-kulturelle Grenze zwischen Europa und Asien. Eurasien ist ein geographisch-geologischer Begriff für Europa und Asien als ein Kontinent, der seit der Trias vor 250 MJ eine zusammenhängende Landmasse bildet. Zuerst waren Europa und Asien Teile des Superkontinents Pangaea, später Laurasias und heute Eurasiens.

Ural: View of the Earth; © Christoph Hormann Ural-Gebirge & Ural-Fluss; © Google-Earth
v.l.n.r.: Ural-Gebirge: Views of the Earth © 2012 Christoph Hormann http://earth.imagico.de; Ural-Gebirge und Ural-Fluss trennen Europa von Asien © Google Earth

Der Ural ist ein bis 1895 m hohes und 2400 km langes Gebirge, das sich in Nord-Süd-Richtung durch den Westen Russlands erstreckt. Er durchzieht drei Klimazonen und ist trotz seiner Länge bei durchschnittlichen 50 km Breite recht schmal. Der Ural ist eines der ältesten Gebirge der Welt und für sein “hohes Alter” sind die Erhebungen beachtlich.

Wie der Ural entstand

Die geologische Geschichte reicht bis ins späte Präkambrium (vor ca. 1 Milliarde Jahren) als das Gebiet noch ein Ozean war. Westlich lag der europäische Kraton, Teile davon sind in Skandinavien, der Kola-Halbinsel und Timan aufgeschlossen. Im Osten befand sich der sibirische Kraton. An dessen Westrand soll es eine Subduktionszone gegeben haben, an der ozeanische Kruste unter den Kontinentalblock Europa abtauchte. Im Hinterland der Subduktionszone kam es zu Krustendehnung, in deren Folge ein Grabenbruchsystem entstand. Durch anhaltende Dehnung bildete sich im Zentrum ein schmales Ozeanbecken, welches  von einem schmalen Streifen kontinentaler Kruste vom sibirischen Kraton getrennt war; ma spricht von einem Inselbogen. Die paläogeographische Situation im Mittel-Silur kann grob verglichen werden mit dem heutigen Alëuten-Kommandeur-Bogen.

Aleutian Islands; ©Von edited by M.Minderhoud - own work based on PD map, Gemeinfrei, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=1012020
Alëuten-Kommandeur-Bogen (rot eingerahmt) am Nordrand des Pazifischen Ozeans und sein Backarc-Becken, das Alëuten-Becken, im Südwesten des Beringmeeres; © M.Minderhoud, Gemeinfrei, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=1012020

Über die Jahrmillionen wuchs das Krustenvolumen des Inselbogens kontinuierlich an, sowohl durch magmatische Aktivitäten als auch durch Angliederung (Akkretion) von ozeanischen Sedimenten und anderen Krustenteilen der abtauchenden Platte. Im frühen Devon kam es zur Schliessung des Ozeanbeckens und im Perm, ab 290 MJ fand die letzte Gebirgsbildung (Orogenese) statt. Die Ural-Orogenese steht somit mit der finalen Phase der Bildung des Superkontinentes Pangaea zusammen.

Verschiedene Formen von Magmatismus sind verantwortlich für den Erzreichtum der Region. So kommen etwa 48 Arten ökonomisch interessanter Erze vor: Gold, Platin, Chromit und Magnetit Erze, nebst Edelsteinen wie Smaragd, Diamanten, Aquamarin und andere. Aber auch Kohle, Erdöl und Erdgas sind reichlich vorhanden.

Das heutige Uralgebirge, d. h. die heutige Bergkette, entstand erst im Laufe der letzten Millionen Jahre ab dem Pliozän durch die Heraushebung der alten, gefalteten Gesteine aus dem Untergrund. Ursache für die Hebung war wahrscheinlich die Alpidische Gebirgsbildung am Südrand Eurasiens.

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Mai23

Kurz nach dem Zusammenbruch der Sowjetunion (1991) wurde Russlands geographischer Mittelpunkt errechnet. Er soll am Südufer des Wiwi- oder auch Vivi-Sees liegen, der sich zudem wenige Kilometer nördlich des nördlichen Polarkreises befindet. Der Wiwi-See ist ein 230 km² grosser See im Südteil des Putorana-Gebirges, im Nordwestteil des Mittelsibirischen Berglands in der Region Krasnojarsk. Das Einzugsgebiet umfasst etwa 3300 km². Der Wiwi-See ist eine eigene Welt – die Welt des Wassers, der flachen “Tafelberge”, der Krummwälder, der unendlichen Tundra, der Vögel, Tiere und Fische. Weder am See noch in seiner Umgebung gibt es Siedlungen.

Seeenlandschaft, Putorana Gebiet, Sibirien; © Krashevsky Location lake Vivi, Google Maps
v.l.n.r.: Seeenlandschaft, Putorana Gebiet, Sibirien; © Krashevsky; Google Map Region Krasnojarsk, Sibirien

Putorana Plateau

Das Putorana Plateau ist eine der ältesten Hochebenen vulkanischer Herkunft und wird “Land der zehntausend Seen und tausend Wasserfälle” genannt. Seine Fläche beträgt etwa 30’000 km². Die Hochebene liegt südlich der Halbinsel Taimyr und östlich der grössten Polarstadt, Norilsk. Das Plateau wird durch die Flüsse Jenissei, Cheta, Kotuj und Tungusska eingegrenzt. Das Gebirge besteht aus Basalten und verwandten Gesteinen, die zum Vulkanismus des sibirischen Trapp gehören. Im Nordwesten gibt es grosse Vorkommen an Kupfer und Nickel.

Vor Hunderttausenden von Jahren war das Plateau vergletschert und so wurde die Hochebene in Schluchten mit steilen Wänden zergliedert. Dabei ist die höchste Bergspitze 1700 m hoch: Kamen (Stein) ist damit auch der höchste Berg im Mittelsibirischen Bergland. Das Putorana Plateau befindet sich in der Permafrost-Zone. Der Winter ist hier sehr kalt mit Temperaturen bis zu -44 Grad Celsius. Deshalb ist der Sommer für eine Reise die beste Zeit, ganz besonders in der Periode des polaren Tages (vom 11. Juli bis 2. August). Zu dieser Zeit erreichen die Temperaturen das absolute Maximum vom +30 Grad.

Das Gebirge, in dem das 1988 gegründete Staatliche Naturschutzgebiet Putorana (19’000 km²) liegt, wurde 2010 von der UNESCO zum Weltnaturerbe erklärt. Leider hat aber auch hier der Mensch tiefe Spuren gesetzt.

Umweltverschmutzung

Die Industrie-Anlagen des Konzerns MMC Norilsk Nickel, dem Weltmarktführer von Nickel und Palladium, hat – mit in den Nordwestausläufern des Putorana-Gebirges befindlichen Tagebauen – eine starke Umweltverschmutzung zu verantworten. Das Falschfarbenfoto des Gebirges im Nordwesten zeigt eine mit Schwermetallen und diversen Umweltgiften stark belastete Umwelt.

Auswirkungen des Tagebaus von Nickel und Kupfer
Falschfarbenfoto: Aus der Produktion des Konzerns MMC Norilsk Nickel resultierende Umweltverschmutzung; © Jesse Allen, NASA Earth Observatory, using data obtained from the University of Maryland’s Global Land Cover Facility.

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Mai16

Die Türkei ist ein gebirgiges Land, mehr als die Hälfte der Fläche liegt über 1000 m und zwei Drittel des Geländes ist steiler als 15 % . Das Land wird von Karadeniz im Norden (dem Schwarzen Meer), Akdeniz im Süden (dem Mittelmeer) und Ege, der Ägäis im Westen eingegrenzt.

Zwischen der nordanatolischen Gebirgsschwelle im Norden und dem Taurus-Gebirge im Süden liegt das abgeschlossene, inneranatolische Hochland, gegliedert durch Becken und Täler.

Tektonische-Karte-Türkei; © USGS Seismische Aktivitäten Türkei © unisonius.com

v.l.n.r.: Tektonische Karte der Türkei; © USGS; Seismische Aktivitäten in der Türkei © unisonius.com

Im Osten im Grenzgebiet zum Iran und Irak kollidieren die Eurasische – und die Arabische Platte und erzeugen regelmässig Erdbeben. Die Kollision hat durch Verwerfungen und Bruchsysteme ein Mosaik von Bergen hervorgebracht. Auch in der zentralen und westlichen Türkei hat sich ein ausgedehntes Bruchsystem entwickelt.

Der Anatolische Block oder Mikroplatte wird durch die gegensätzliche Bewegungsrichtung der Eurasischen – und Arabischen Platte nach Westen getrieben und durch die konvergierenden Gesteinsplatten unter grossen Druck gesetzt. Diese Art von Plattenkollision wird als Transformstörung bezeichnet.

Bei einer Transformstörung gleiten zwei Lithosphärenplatten entlang ihrer Grenzen horizontal aneinander vorbei. Es ist ein materialneutraler Vorgang, da kein Krustenmaterial gebildet oder vernichtet wird. Solche Bewegungen verlaufen natürlich nicht reibungsfrei. Die Platten verhaken sich ineinander, bis zu dem Zeitpunkt, an dem der aufgestaute Druck zu gross wird und sich die angesammelte Energie schlagartig in einem flachen Erdbeben entlädt. Aus diesem Grund sind Gebiete in der Nähe von Transformstörungen stark erdbebengefährdet. Ein berühmtes Beispiel ist die amerikanische San-Andreas Verwerfung oder eben die nordanatolische Verwerfung.

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Mai09

Damals fegten glühend heisse, pyroklastische Wolken über die Region und ausgedehnte Lavamassen ergossen sich entlang der Bergrücken.

Heute ist Kappadozien eine einzigartige  Erosionslandschaft im Herzen der Türkei mit weiten Landschaften, engen Schluchten, antiken Höhlensiedlungen und unzähligen in den Fels gehauenen Kirchen und Klöster der ersten Christen.

Cappadocia_Chimneys; © Wikimedia Commons

Zipfelmützenberge in der Felslandschaft bei Göreme, Kappadozien; © Wikimedia Commons, Benh Lieu Song

Im Neogen kam es zu bedeutenden Eruptionen, die neben Lava auch grosse Mengen vulkanischer Asche in ein etwa 10’000 km² grosses Gebiet zwischen den beiden Vulkanen Erciyes Dagi und Hasan Dagi eintrugen und eine über 100 m dicke Ascheschicht legte sich auf eine Sumpf- und Seenlandschaft. Aus der Luft sieht man heute noch viele kleine Krater und trockene Maare, es sind Zeugen der einstigen geologischen Ereignisse.

Als dann die vulkanische Tätigkeit nachliess und die Erosion vor ca. 100’000 Jahren einsetzte, begannen Wind und Wasser den weichen Fels zu modellieren.

Das markanteste Markenzeichen sind die Feenkamine oder Erdpyramiden. Wenn zwischen den einzelnen Tuffsteinschichten härtere vulkanische Ablagerungsschichten vorhanden sind, entstehen die für die Region so typischen Erosionsformen. Die obere und härtere Lage erodiert wesentlich langsamer als die untere, weichere und es bildet sich ein schützender Hut über den schlanken Türmen. Irgendwann einmal wird die Auflage für den Deckstein zu klein und er fällt herunter. Dies ist dann das schnelle Ende eines Feenkamines oder des “Zipfelmützenbergs”. Innerhalb geologisch gesehen kürzester Zeit wird der schlanke Turm von Wind und Regen dann restlos abgetragen sein.

Siehe auch den Beitrag: Ein Ausflug zu den Schweizer Pyramiden

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Mai02

Der sowjetische Geologe Nikolai Kudrjawzew entwickelte um 1950 die These vom abiotischen, also nicht-biologischen Erdöl/Erdgas. Er gewann eine Reihe Anhänger darunter den Erdölgeologen Wladimir Porfirjew, der Professor in Lemberg und Kiew war. Im Westen war Thomas Gold der bekannteste Vertreter.

Bei einer abiotischen Entstehung wären die Ölreserven der Erde sehr viel grösser und nur durch die Menge an Kohlenstoffverbindungen begrenzt, die zur Zeit ihrer Entstehung existierten.

Erdöl © Nils Kruthoff

Erdöl © Nils Kruthoff

Methanhydrate als Stütze für die abiotische Theorie

Die Russen glaubten, Erdgas und -öl werden tief im Erdmantel, bei hohen Drücken und Temperaturen gebildet und als flüssige Einschlüsse im Gestein gespeichert. Tektonische Prozesse setzen dann diese Einschlüsse frei und transportieren sie in die Erdkruste, wo sie die bekannten Lagerstätten füllen.

Manche Geologen führen die ausgedehnten Methanhydrat-Lagerstätten am Meeresgrund und in Permafrostgebieten sowie die Existenz Methan-speiender Schlammvulkane als Argument für die abiotische Theorie an. Die Methanhydrate enthalten etwa 10’000 Milliarden Tonnen Kohlenstoff. Aus Schlammvulkanen entweichen jährlich sechs bis neun Millionen Tonnen Methan und im Atlantik vor der brasilianischen Küste in 5000 Metern Tiefe wurde ein riesiges Ölfeld entdeckt, das es nach konventioneller Theorie so tief unten nicht geben dürfte.

Im Erdinnern erwartet man also riesige Mengen Kohlenwasserstoffe. Einige Geologen betrachten auch selbstauffrischende Ölfelder, d. h. Ölfelder, die sich nach der Förderung wieder auffüllen, als Beleg für den Zustrom von Öl aus der Tiefe.

Wahrscheinlich treffen beide Theorien zu

Scott, ein westlicher Wissenschaftler weist darauf hin, dass es im Erdmantel in über 150 Kilometer Tiefe eine Quelle für anorganische Kohlenwasserstoffe gibt. Wenn auch nach gängiger Ansicht Erdöl/Erdgas biotischen Ursprungs ist, ist es dennoch möglich, dass die Erde in der Tiefe eine eigene Klasse abiotischer Kohlenwasserstoffe hervorbringt.

Einen Hinweis geben neue Daten italienischer Geophysiker. Sie untersuchten an 238 Orten bei Schlammvulkanen, Subduktionszonen oder tektonischen Rissen in der Erdkruste die Ethan- und Propan Konzentration in der Atmosphäre. Wie sich zeigte, strömen dort grosse Mengen dieser Gase aus, die nur durch geothermische Prozesse entstehen können. Alljährlich gelangen so über 9 Millionen Tonnen in die Luft.

Vermutlich treffen also beide Theorien zu – die biotische wie die abiotische.

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Apr25

In den Tiefen der Meere und Seen gelangt an totes, organisches Material kaum Sauerstoff. Als Folge davon können abgestorbene Pflanzen und Organismen nicht verwesen. Sand und Ton, welche sich dazu mischen lassen Faulschlamm entstehen. Mit fortschreitender Sedimentation gelangt das Erdöl-Muttergestein in die Tiefe, wobei Druck und Temperatur zunehmen. In 1500 bis 4000 Metern Tiefe, bei Temperaturen zwischen 80 und 150 ℃ herrschen dann ideale Bedingungen für die Entstehung von Erdöl und Erdgas. Die Bindungen der grossen Kohlenwassterstoff-Moleküle brechen auf und es entstehen kleinere Moleküle, die Erdöl-Kohlenwasserstoffe. So wird aus fester Substanz zähflüssiges Öl.

Entstehung von Erdöl und Erdgas; © EnBW Energie Baden-Württemberg

Entstehung von Erdöl und Erdgas; © EnBW Energie Baden-Württemberg

Erdöl/Erdgas entsteht

Der hohe Druck in der Tiefe drückt das Öl aus dem Muttergestein heraus. Es gelangt in die nächste, poröse Gesteinsschicht. Weil es leichter ist als Wasser, wandert es in den Porengängen, zum Beispiel in Sandstein nach oben, bis es in einer “Erdöl-Falle” gefangen wird. Eine undurchlässige Schicht, zum Beispiel Ton oder Salz, verhindert ein weiteres Aufsteigen. Dabei sammeln sich in einer Art Kuppel immer mehr Erdöltröpfchen – eine Lagerstätte entsteht.

Erdöl-Lagerstätten

Konventionelles- und unkonventionelles Erdöl/Erdgas

Auf Grund des Lagerstättentyps und Reifegrades der entstandenen Kohlenwasserstoffe wird zwischen konventionellem – und unkonventionellem Erdöl oder Erdgas unterschieden.

Konventionelle und unkonventionelle Erdöl/Erdgas Vorkommen; © BGR-Studie

Konventionelle und unkonventionelle Erdöl/Erdgas Vorkommen; © BGR-Studie

Konventionelles Erdöl/Erdgas

Der grösste Teil des z. Z. geförderten Erdöls wird konventionell gefördert. Kennzeichnend ist eine geographisch günstige Lage bei geringer Viskosität, was die Förderung verhältnismässig einfach, rasch und billig macht.

Diese Art der Erdölgewinnung ist nicht umweltfreundlich, da grosse Mengen Treibhausgasemissionen entstehen.

Unkonventionelles Erdöl/Erdgas

Der Begriff unkonventionelles Erdöl oder Erdgas bezieht sich auf nicht herkömmliche Förder-Verfahren, denn unkonventionelle Lagerstätten befinden sich in geringporösen und undurchlässigen Gesteinen und enthalten zähes, bitumenartiges Öl. Die Förderung erfolgt unter hohem technischem und energetischem Aufwand. Wenn die Sande oder Schiefergestein in grosser Tiefe sind und nicht im Tagebau abgebaut werden können, nutzt man die Hydraulic Fracturing oder “Fracking” Methode.

Diese Methode ist sehr umstritten, da zur Lösung des Erdöls oder Erdgases, Wasser mit Chemikalien unter hohen Drücken in die Gesteinsschichten eingeschossen werden um sie zu “Cracken”. Die Lösungskomponenten sind biologisch nicht abbaubar und verschmutzen für immer die Grundwasserschichten.

Zum unkonventionellen Erdöl oder Erdgas werden verschiedene Lagerstättentypen gezählt:

  • Ölschiefer: Es ist ein tonhaltiges, mit organischem Material angereichertes Sedimentgestein, bei dem es sich um Kerogen, dem Vorstufenprodukt von Erdöl, handelt. Man spricht deshalb von unausgereiftem Erdölmuttergestein.

    Ölschiefer in Kimmeridge Bay; ©CC BY-SA 2.0

    Ölschiefer in Kimmeridge Bay; © CC BY-SA 2.0

  • Öl- oder Teersand: Sandstein angereichert mit zähflüssigen Schwerölen, die im Tagbau gefördert werden. Der Abbau und die Verarbeitung zu synthetischem Rohöl ist aufwändig in Bezug auf Zeit, Technik und Energie, zudem verbraucht und belastet es viel Land.

    Teersand California; © CC BY 2.0

    Teersand California; © CC BY 2.0

  • Tiefseeöl: Wo grosse Deltas ins Meer mündeten, konnte sich unter geologisch günstigen Bedingungen in etwa 200 – 600 m Tiefe Erdöl bilden. Die Vorkommen beschränken sich auf wenige Standorte, von denen die grössten vor den Küsten von Brasilien, Angola, Indonesien, Nigeria und am Mississipi-Delta liegen.
  • Polares Öl: Klimatische Bedingungen machen die Erdölförderung nördlich und südlich des 66 Breitengrades, v. a. in Alaska und Sibirien sehr teuer und aufwändig und zudem ist es ökologisch problematisch.
  • Erdöl aus Kohle: Kohle wird viel länger zur Verfügung stehen als Erdöl und die Vorkommen sind weltweit besser verteilt. So erscheint es verlockend, daraus synthetisches Erdöl herzustellen. Dies geschieht mittels Hochdruckhydrierung und Kohleverflüssigung nach dem Fischer-Tropsch Verfahren, welche seit dem frühen 20. Jahrhundert bekannt.
  • Flüssiggas und Kondensat: Beide bestehen aus kurzen Kohlenwasserstoffketten im Übergangsbereich zu Erdgas wie z. B. Butan und Propan. Da die Zustandsform druckabhängig ist, ist eine Abgrenzung zum Erdgas nicht eindeutig und die Fördercharakteristik sehr ähnlich.

>> Entstehung von Erdöl
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Apr18

In vielen Religionen symbolisiert das Ei neues Leben oder Wiedergeburt. Im alten Ägypten, in Phönizien und in Persien galt das Ei als Ursprung der Welt; alles Leben schlüpfte aus dem mystischen Ei, das vom Himmel fiel. Im alten Rom und in Griechenland wurden während der Frühlingsfeste Eier bemalt oder gefärbt und als Geschenke an Freunde übergeben. Griechische und ägyptische Tempel wurden während der Frühlingsfesttage mit Eiern geschmückt und die Tag- und Nachtgleiche im Frühling markierte den Beginn des neuen Jahres.

Ostereier, © Gytha69 / CC BY 2.0 Lebacher Ei, © LoKiLeCh / CC BY-SA 3.0

v.l.n.r.: Ostereier; “Lebacher Ei”

In der Geologie ist das “Lebacher Ei” weltberühmt geworden. Es sind Geoden aus Toneisen, die bis zu 40 auf 15 cm gross sein können und sich in den Schichtfolgen des Perms finden. Sie enthalten Versteinerungen von Tieren und Pflanzenm, die vor zirka 290 Millionen Jahren am Ende des Erdaltertums in einem grossen Süsswassersee lebten, der auf Grund der einstigen Ausdehnung als Rümmelbach-Humberg-See bezeichnet wird. Der 2010 angelegte Rümmelbach-Humberg Wanderweg geht über eine Strecke von 3,5 Kilometern durch diese Ablagerungen.

Der Ursprung dieser Toneisensteine bildet immer eine organische Substanz wie Kot, Krebse, Fische, Amphibien und Pflanzen oder die Zweige der ersten Koniferen. Diese fielen damals in den weichen Schlamm des Meeresbodens, der mit den Mineralien des durch Regen angespülten Magmas der permischen Vulkane angereichert war und bildeten dort die Toneisensteine. So wuchs z. B. um einen Koprolithen (Kotballen) ein Eisenkern aus Siderit, der zum Rand hin mit Ton ersetzt wurde; daher der Name Toneisenstein.

Die “Lebacher Eier” erfreuen sich unter Paläonthologen und Sammlern grosser Beliebtheit, weil darin häufig Fische, kleine Saurier oder grössere Pflanzenteile konserviert sind.

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Die Lösung

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