Jul17

Der Vulkan Cotopaxi in Ecuador ist wahrscheinlich das grösste Musikinstrument der Erde. Seit den Explosionen im Inneren des Vulkans von 2015 gibt er einzigartige Töne von sich. Erzeugt werden sie durch Infraschall, d. h. durch niederfrequente Wellen, verursacht durch aufsteigende Gase, die den Kraterschlot durchströmen, ähnlich einer Orgelpfeife. Diese Töne verraten etwas über die Beschaffenheit des Vulkanschlots, denn wie bei einer Orgelpfeife sorgt die spezielle Geometrie des Schlotes dafür, dass das Gasgemisch in Schwingung gerät.

Ansichten der Spitze des langen, zylindrischen Kraters des Cotopaxis. Nach einer Reihe von Eruptionen im Jahr 2015 kollabierte der Kraterboden. Bildnachweis: Silvia Vallejo Vargas / Instituto Geofisico, Escuela Politecnica Nacional, Quito, Ecuador

Ansichten der Spitze des langen, zylindrischen Kraters des Cotopaxis. Nach einer Reihe von Eruptionen im Jahr 2015 kollabierte der Kraterboden. Bildnachweis: Silvia Vallejo Vargas / Instituto Geofisico, Escuela Politecnica Nacional, Quito, Ecuador

Die Forscher nennen die Töne Tornillos, das spanische Wort für Schrauben, weil die Schallwellen wie Schraubengewinde aussehen.

Diese “Orgeltöne” werden etwa einmal pro Tag ausgestossen und dauern 90 Sekunden.

Aus der Frequenz und Oszillation der Töne kann man auf das Schlotinnere schliessen, es liefert den Vulkanologen wertvolle Informationen über den Lavastand und die Aktivität. Auf den Cotopaxi bezogen, verrieten seine Töne, dass der Kraterschlot nach der Eruption von 2015 125 Meter breit und zwischen 270 und 320 Meter tief sein muss.

Schwingungsmuster eines Tornillos: ein Phänomen, das etwa 90 Sekunden dauert © Johnson et al./ American Geophysical Union

Schwingungsmuster eines Tornillos: ein Phänomen, das etwa 90 Sekunden dauert © Johnson et al./ American Geophysical Union

Es ist wichtig zu verstehen, wie jeder Vulkan singt, um zu verstehen, was vor sich geht, glauben die Forscher.

→  Vulkanmusik

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Jul10

Seit Anfang Mai fressen sich gewaltige Lavaströme  förmlich durch die Insel Hawaii, die die grösste und östlichste Insel des US-Bundesstaates Hawaii ist. Das wäre ja nichts besonderes, wenn sich hier nicht ein kleines Wunder darböte: es regnet nämlich Edelsteine!

Lavabilder vom "lächelnden" Vulkanausbruch Kilauea Hawaiis © bbc.com

Lavabilder vom “lächelnden” Vulkanausbruch Kilauea Hawaiis © bbc.com

Wie kommt es dazu?

Olivine, die derzeit vom Himmel regnen, sind nicht gross und kommen auch sonst häufig auf der Insel vor, so dass sie kaum einen Wert haben. Auch gibt es einen Strand, der Papakolea- oder Green Sands Strand genannt wird, weil die Olivine dort so massenweise vorkommen.

Eher ungewöhnlich ist allerdings, dass die Olivine in diesem Ereignis nicht von Gestein umhüllt sind, sondern in glasklarer Form auf die Erde fallen. Das geschmolzene Gestein wird mit so grosser Kraft aus dem Vulkan geschleudert, dass  die Brocken zerfetzt werden und die Glasperlen ohne Muttergestein zu Boden fallen. Olivin ist ja ein Mineral des Erdmantels und deshalb in diesem Magma häufig. Dennoch ist Olivin in Edelstein Qualität eher rar.

Hawaii’s Lava flow

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Jul03

Peles Haare (hawaiisch lauoho o Pele,) bezeichnen dünne Fäden oder Stränge vulkanischen Glases, die bei basaltischen Vulkanausbrüchen beim Abkühlen und durch starke Winde langgezogen aus der Lava entstehen.

Das goldene Haar der Pele am Kīlauea auf Hawaii © D.W. Peterson, gemeinfrei

Das goldene Haar der Pele am Kīlauea auf Hawaii © D.W. Peterson, gemeinfrei

Ein einzelner Strang mit einem Durchmesser von weniger als 0,5 mm kann zwei Meter lang sein. Die goldene Farbe erinnert an menschliches Haar und so erstaunt es nicht, dass sie nach Pele benannt sind, der hawaiischen Göttin des Feuers und der Vulkane. In Island werden die Fäden auch als “Nornahár” (Nornenhaar oder Hexenhaar) bezeichnet.

Peles Haare kommen natürlich nicht nur auf Hawaii vor. So sind Fundstellen in Nicaragua (Masaya), in Italien (Ätna), Äthiopien (Erta ‘Ale), Réunion (Piton de la Fournaise) und Island bekannt. Es wird normalerweise in Lücken im Boden gefunden, meist in der Nähe von Schloten, Meereseintritten oder in Ecken, wo Peles Haare sich ansammeln können oder sie verfangen sich wie im Bild an einem Antennenmast. Pele-Haar stellt eine natürliche Variante der Mineralwolle dar und ist ein Basaltglas (Sideromelan & Tachylit).

Peles Haare wurden am 22. Juli 2005 auf einer Radioantenne am Südrand von Pu'u'o'o, Hawai'i, aufgefangen © Public Domain

Peles Haare wurden am 22. Juli 2005 auf einer Radioantenne am Südrand von Pu’u’o’o, Hawai’i, aufgefangen © Public Domain

Peles Haare mit blossen Händen anzufassen ist nicht empfehlenswert, da es sehr spröde und scharf ist und kleine Bruchstücke in die Haut eindringen können.

Nebst Haaren werden manchmal auch Tränen gefunden, Peles Tränen also. Die Tränen oder Achnelithe entstehen wie die Haare – durch Auswerfen winziger Lava-Tröpfchen aus einem Lava-Brunnen. Die Auswurfgeschwindigkeit entscheidet, ob sich Haare oder Tränen bilden. Je höher die Geschwindigkeit je haariger wird es! So kann man auch verstehen, dass sich Tränen an den Haarspitzen bilden.

Peles Haar bezeichnet die extrem langen Fäden aus goldig-bräunlichem bis schwarz gefärbtem Basaltglas und bildet sich aus sehr flüssiger Basalt Lava Spray oder Fontäne. Achnelithe (Peles Tränen - die kleinen, schwarzen, glasigen Strukturen) sind oft am Ende einzelner Fäden befestigt © James St. John, CC BY 2.0

Peles Haar bezeichnet die extrem langen Fäden aus goldig-bräunlichem bis schwarz gefärbtem Basaltglas und bildet sich aus sehr flüssiger Basalt Lava Spray oder Fontäne. Achnelithe (Peles Tränen – die kleinen, schwarzen, glasigen Strukturen) sind oft am Ende einzelner Fäden befestigt © James St. John, CC BY 2.0

Peles Tränen liefern dem Vulkanologen zusätzliche wertvolle Informationen über den Ausbruch. Die Gasbläschen und Partikel, die in den Tränen gefangen sind, liefern Informationen über die Zusammensetzung der Magmakammer. Und die Form der Tränen gibt Hinweise auf die Geschwindigkeiten des Auswurfs.

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Jun26

Mikroben bilden Lagerstätten

Die Lehrmeinung ging bis heute davon aus, dass beispielsweise Uranlagerstätten in Sandsteinen hauptsächlich aus einer kristallinen Form von Uran mit der Wertigkeit IV besteht. Demnach sorgten abiotische, chemische Reaktionen des Gesteins in wässriger Umgebung dafür, dass sich das Uran als kristalline Minerale ablagerte, beispielsweise als Uraninit, UO(Pechblende).

Sandsteingebundene Uran-Lagerstätten findet man in mittel- bis grobkörnigen Sandsteinen in kontinental fluvialer oder marin-sedimentärer Umgebung. Solche Uran-Lagerstätten gibt es weltweit; sie umspannen eine grosse Bandbreite geologischer Zeitalter und machen ca. 18% der weltweiten Uran-Reserven aus. Zu den wichtigsten Lagerstätten-Provinzen gehören das Wyoming-Becken und der Grants District in New Mexico in den USA, Lagerstätten in Zentraleuropa und Kasachstan, sehr potentielle Vorkommen in Australien, der Mongolei, Südamerika und in Afrika.

Uraninit: Chestnut Flats Mine, Spruce Pine, Mitchell County, North Carolina © Rob Lavinsky, iRocks.com – CC-BY-SA-3.0

Uraninit: Chestnut Flats Mine, Spruce Pine, Mitchell County, North Carolina © Rob Lavinsky, iRocks.com – CC-BY-SA-3.0

An der Colorado State University wurden nun Kernproben aus einer sandsteingebundenen Uran-Lagerstätte in Wyoming untersucht. Dabei zeigte sich, dass Uran-IV nicht kristallin, jedoch an organisches Material gebunden, vorhanden ist. Zudem ergab die Analyse des Isotopenverhältnisses, dass dieses Uran durch enzymatische Reduktion gebildet worden war. Man fand DNA-Beweise für Uran-reduzierende Bakterien, darunter Geobacter und Pseudomonas, von denen bereits bekannt ist, dass sie Schwermetalle wie Uran reduzieren und so ihre Energie gewinnen. Ob sie zur Zeit der Entstehung der Lagerstätte an der Bildung der organischen Uranverbindungen mitwirkten oder andere, ähnliche Bakterienarten, bleibt vorerst noch ungeklärt.

Aktuelle Forschungen liefern immer mehr Hinweise, dass Mikroben häufiger an der Entstehung von Erzvorkommen beteiligt sind als lange angenommen. Denn auch für Goldlagerstätten postulieren Forscher inzwischen eine mikrobielle Mithilfe.

Das Bakterium C. metallidurans bildt winzig kleine Gold-Nuggets © American Society for Microbiology

Das Bakterium C. metallidurans fällt winzig kleine Gold-Nuggets aus © American Society for Microbiology

Goldnuggets zum Beispiel beherbergen Bakterien, die biochemische Tricks anwenden, um die Toxizität des Metalls zu umgehen. Mithilfe biochemischer und Genomanalysen entdeckten die Forscher eine Reihe von Genen und einen chemischen Metaboliten, die für die Ausfällung des Goldes verantwortlich waren. Es wurde auch eine Chemikalie isoliert, die das Bakterium dazu braucht, Goldpartikel auszufällen. Die Chemikalie wird Delfibactin genannt.

Die Forscher vermuten, dass die von ihnen identifizierten Gene an der Produktion von Delftibactin beteiligt sind und es ausserhalb der Zelle ableiten. Durch Fällung von Gold kann D. acidovarans das Eindringen des Metalls in seine Zellen in Lösung verhindern. Es ist auch möglich, dass Bakterien andere Mechanismen verwenden um Gold zu entgiften, das seine Zellwände durchbricht.

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Jun19

Was auf den ersten Blick wie ein chemisch-ökologisches Inferno erscheint, ist ein Paradies für Spezialisten. Chemolithoautotrophe Bakterien lieben den Giftcocktail und fühlen sich in Bergbauhalden richtig wohl. Hier verwittert das erzhaltige Gestein und bildet hochtoxische, saure Grubenwässer mit einem hohen Metallgehalt.

Rio Tinto, Spanien: Saurer Bergbauausfluss © gemeinfrei

Rio Tinto, Spanien: Saurer Bergbauausfluss © gemeinfrei

Seit 150 Jahren wird das Verfahren der Flotation eingesetzt um Metalle zu extrahieren. Dazu wird fein gemahlenes Erzgestein mit Wasser vermischt und unter Zusatz von Chemikalien werden die Erzpartikel unterschiedlich benetzbar gemacht. Diese Brühe wird dann aufgeschäumt, so dass sich die Partikel an den Schaumblasen anlagern. Der Kupfergehalt von Roherz z. B. wird so auf etwa 30 % angereichert.

Organismen wie z. B. Thiobacillus ferrooxidans nutzen anorganische Schwefelverbindungen in Gesteinen als Nahrung, mit denen sonst kein Organismus etwas anzufangen weiss, und die zudem hoch toxisch sind.

Bei der Biolaugung oder dem Bioleaching werden unlösliche Metallsulfide biologisch in lösliche Sulfate umgewandelt, wobei das Metall danach aus der Lösung extrahiert wird. Bei der Biooxidation lösen Mikroben das Mineral auf, setzen das Metall frei und bilden Säuren.

Mikroben einzusetzen hat zwei Vorteile: Man saniert die Halde und gewinnt wertvolle Rohstoffe, denn das Metall wird den toxischen Lösungen entzogen. Und was die Ökologen am meisten fürchten, saure Bergbauwässer werden entgiftet.

Mikrobielle Extraktionsmethoden

 

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Jun12

Eine Tageswanderung mit tollem Panorama führt von Rougemont aus zur Bergstation Videmanette, erreichbar auch mit der Seilbahn, dann um die Alp La Pierreuse nach Chateau-d’Oex.

Die Wanderung vom Panoramaberg Videmanette hoch über Rougement hinunter nach Château-d’Oex  © transpiree.com

Die Wanderung vom Panoramaberg Videmanette hoch über Rougement hinunter nach Château-d’Oex  © transpiree.com

La Pierreuse heisst die Alp im Talkessel, die im Westen vom Rocher du Midi, im Süden von den weissen Kalkwänden der Gummfluh und im Osten vom Le Rubli eingegrenzt wird. Die Alp ist so steinig wie die umgebenden Berge und wurde nach den grossen Geröllkegeln benannt, die sich am Fusse der hohen Felswände finden.

Einst, so weiss eine Sage zu berichten, sei diese Alp besonders reich und grün gewesen, bis ein Bergsturz nach einer Untat des Jungsenns sie verwüstete. Heute ist La Pierreuse das grösste Naturschutzgebiet der Romandie und eine Landschaft von nationaler Bedeutung mit typischem Voralpen-Charakter: Felsengebiete, alpine Rasen mit reicher Flora, Flachmoore, Tannen, Fichten und vereinzelt Laubwald.

Wanderkarte für das Gebiet d'Enhaut

Wanderkarte für das Gebiet d’Enhaut

Diese Voralpen-Landschaft erstreckt sich auf mittlerer Höhe von der Bergkette der Gummfluh bis zu jener des Pic Chaussy und umfasst ein Schutzgebiet von 34 km². Die Landschaft ist von wilder Natur. Hier gibt es sie noch die seltenen Wildtierarten wie Steinbock, Gämse, Murmeltier, Königsadler, Luchs und Birkhuhn.

Château-d’Oex ist ein charmantes Dorf und begeistert mit seiner 1883 erbauten Eisenbrücke, die älteste Hängebrücke der Westschweiz.

Weitere ungeahnte Wandermöglichkeiten bietet der Regionale Naturpark Gruyère Pays-d’Enhaut ein 500 km² grosses Gebiet zwischen den Städten Bulle, Montreux und Gstaad.

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Jun05

Einmalig, eindrücklich und unglaublich schön: Der Aletschgletscher ist der grösste Eisstrom der Alpen und eine berühmte Landschaft. Wie ein erstarrter Fluss erstreckt er sich vom Weiss der Viertausender hinunter ins Oberwallis. Der Faszination des riesigen Eisstromes, der sich von seinem Einzugsgebiet in der Jungfrauregion in 4000 m Höhe hinunterzieht bis auf die 2500 m tiefer gelegene Massaschlucht, kann man sich nicht entziehen. Besonders eindrucksvoll erlebt man das gigantische Eismeer auf einer geführten Gletschertour. Seiner Einmaligkeit wegen wurde der Aletschgletscher mit seiner Umgebung als erste Naturlandschaft des Alpenraums  2001 ins UNESCO-Welterbe aufgenommen.

Der grosse Aletschgletscher im Kanton Wallis von der Aussichtsterasse Bettmerhorn aus gesehen, © Pick83, CC BY-SA 3.0

Der grosse Aletschgletscher im Kanton Wallis von der Aussichtsterasse Bettmerhorn aus gesehen, © Pick83, CC BY-SA 3.0

Der Gletscher prägte die ansässige Bevölkerung wie kein anderes Naturelement: er war gleichsam ihre Freude und Mühsal, spendete ihnen das überlebenswichtige Wasser und bescherte ihnen tödliche Unglücke.

Den Grundstein zur hochalpinen Landschaft legen zwei besonders harte Gesteine, der quarzreiche Aaregranit und ein kristalliner Amphibolit. Der höchste Gipfel des Aletschgebietes, das 4274 m hohe Finsteraarhorn, ist aus diesem verwitterungsresistenten, grünen Amphibolitgestein gebaut.

Weniger verwitterungsresistent sind die Gneise und Glimmerschiefer. Sie wurden vor 400 – 450 Millionen Jahren während der kaledonischen Gebirgsbildung durch hohen Druck und Wärme metamorph überprägt. Aus diesen Gesteinen bestehen die Jungfrau, der Mönch und das Aletschhorn, ihr Unterbau hingegen ist harter Granit.
Im Erdmittelalter, lag das Aarmassiv unter einem tropischen Meer. Die kalkigen Sedimente bildeten kilometermächtige, fossilhaltige Schichten, die über dem kristallinen Zentralmassiv lagen. In der alpinen Gebirgsbildung wurden sie nach Norden geschoben und abgetragen. Davon zeugen am Rand des Aletschgebietes nur noch die steilen Flanken von Eiger und Wetterhorn.
Das emporgehobene Aarmassiv ist grösstenteils vergletschert. Der Aletschgletscher, der längste der Alpen, ist heute 24 km lang. Am Ende der kleinen Eiszeit um 1870 war er 2,5 km länger. Die totale Mächtigkeit des Eises wird am Konkordiaplatz auf 900 m geschätzt.
Das Schmelzwasser rauscht durch die enge Massaschlucht ins Rhonetal. Die Abflüsse schwanken extrem entsprechend der Jahreszeit. Die Entwässerung des Aletschgebietes ist manchmal problematisch, weil der Märjelensee am Rand des Gletschers während der Schmelze hoch ansteigen kann. So ist es nicht erstaunlich, dass der See mindestens 31 Mal ausbrach und das Gletschervorfeld und die Gebiete unterhalb der Massaschlucht überflutete.

Aletsch. Der grösste Gletscher der Alpen: ein grossartiger Bildband von Marco Volken. AS-Verlag, Zürich 2016
→ Ausführliche Informationen: Ausstellung Gletscherwelt Bettmerhorn und Pro Natura Zentrum Aletsch.

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Die Lösung

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