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
>> Motor der Gesellschaft
>> Gasland von Josh Fox

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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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Apr11

Sanddünen singen nur in wenigen Gebieten der Erde und sie singen, wenn der Sand den Hang hinunterrutscht. Über die Entstehung der Klänge – ein tiefes, monotones Brummen – wird seit Jahrhunderten fleissig spekuliert. Schon Marco Polo begegnete diesem Brummen auf seinen Reisen und Charles Darwin beschrieb in seinem Buch “The Voyage of the Beagle” einen klingenden, sandigen Hügel, den die Chilenen “Bellower” (lautes Gebrüll eines Tieres) nannten.

Der Klang des Sandes ist ein Brummen im tieferen Frequenzbereich eines Cellos. Menschen können den Sand in Bewegung versetzen oder der Wind kann Sandrutschungen auslösen und einen plötzlichen, dröhnenden Chor auslösen.

Mystery Of Singing Sand Dunes Solved | Video, Standard YT Lincence

Zwei “singende” Sanddünen in Marokko und Oman. American Geophysical Union / Video von Derek Sollosi und Sean Treacy. Bilder and Ton von Simon Dagois-Bohy.

Wissenschaftler dachten bisher, dass der rutschende Sand in den stabileren, unteren Schichten einer Düne die Klang-Vibrationen erzeugt. Aus Experimenten im Jahr 2009 ergaben sich jedoch Hinweise, dass der Sand bzw. die Sandkörner und nicht die Düne singt. Dasselbe Forschungsteam untersuchte noch ein weiteres Rätsel: Wie entstehen in einer Düne gleichzeitig mehrere Klänge?

Es wird vermutet, dass die Korngrösse die Reinheit der Töne beeinflusst. Wenn die Korngrösse variiert, fliessen die Sandströme mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten und produzieren eine grössere Bandbreite von Tönen. Wenn aber die Sandkörner alle etwa gleich gross sind, bewegen sich die Sandströme innerhalb der Rutschung mit gleichmässigeren Geschwindigkeiten und sorgen dafür, dass der Klang sich auf spezifische Töne beschränkt.

Man nimmt an, dass sich die Vibrationen fliessender Sandkörnchen synchronisieren und im Einklang vibrieren lassen. Die tausenden, schwachen Vibrationen vereinigen sich so wie die Membran eines Lautsprechers, um die Luft zusammenzudrücken. Wieso sich die Sandkörner synchronisieren, bleibt vorerst noch ungeklärt.

Lieder der Dünen; YT Standardlizenz

≪The songs of the dunes≫ von Stéphane Douady. Aufgenommen auf einer singenden Düne in Morokko. © gefilmt von Etienne Chaillou and Mathias Thery.

>> Hier noch die Auflösung des Rätsels von letzter Woche: Es handelt sich um die Rub al-Chali, oder auch Arabia’s Empty Quarter und ist die grösste durchgängige Sandfläche der Welt. Es ist eine Landschaft aus endlosen, wandelbaren Sandgebirgen, die durch den britischen Entdecker Wilfred Thesiger und seine emiratischen und omanischen Begleiter in den 1940er- und 1950er-Jahren berühmt wurden.

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Apr04

Eine geomorphologische Struktur aus dem Weltall gesehen – was könnte dies sein?

Rub' al-Chali @ Gemeinfrei: NASA/GSFC/METI/ERSDAC/JAROS und U.S./Japan ASTER Science Team

Um welche Struktur handelt es sich hier und wo könnte sie liegen?

Die Auflösung erhaltet ihr mit dem nächsten Beitrag. Unterdessen viel Spass beim Rätseln – erdwissen.

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Mrz28

Acht Prozent der Flächen der Schweizer Alpen sind in Bewegung!

In Braunwald ist die permanente Geländebewegung ein geologisches Erbe und dauert – wie wir heute wissen –  schon Zehntausende von Jahren an. Vergleichbare Bewegungen kommen in den Schweizer Alpen häufig vor.

Braunwald

Braunwald: von den Geländebewegungen geformte Landschaft unter dem Hanenbüel

Seit über hundert Jahren werden in Braunwald Kriechbewegungen beobachtet. Erstmals bemerkt wurde der instabile Untergrund beim Bau des grossen Hotels vor dem ersten Weltkrieg. Im alltäglichen Leben merkt die Bevölkerung allerdings nichts davon. Erst über längere Zeit wird das geologische Phänomen wahrgenommen, z. B. an Rissen in Fassaden oder leicht geneigten Fussböden. Bei grösseren Ereignissen, die etwa alle 20 bis 30 Jahre stattfinden können, sind z. B. 1999 in Teilgebieten von Braunwald und auch im Tal grössere Schäden entstanden.

Braunwald Hauptabriss des Rutschgebiets

Übersichtskarte Braunwald: orange Umgrenzung des Rutschgebiets mit alter Hauptabrisslinie in Rot

Die geologische Situation

Verschiedene Schichten aus der letzten Eiszeit liegen wie bei einer Cremeschnitte übereinander auf hartem Fels. Diese ≪Cremeschnitte≫ umfasst eine 10 bis 100 m mächtige, kriechende Masse von etwa 3,5 Quadratkilometern; ein Gebiet, das vom Seblengrat zum Brummbach respektive bis zum Schwettiberg / Höcheli (siehe Übersichtskarte) reicht. Sie besteht aus verwittertem und von mehreren Eiszeiten überprägtem Felsmaterial, Kalken und Sandkalken aus dem Gebiet der Eggstöcke. Darin eingeschlossen sind Schichten von sogenanntem ≪blauem Lehm≫, der für die Bewegung am meisten verantwortlich ist. Das Gemisch aus dunkelgrauen Schieferplättchen und graubläulich schillerndem Lehm ist durch die Jahrtausendelange Beanspruchung aus alpinem Opalinuston entstanden. Aufgeschlossen ist der Opalinuston bei der Bergstation der Sesselbahn am Seblengrat.

Geologisches Profil Braunwald

Geologisches Übersichtsprofil Vorder Eggberg – Teufrus (Schindler 1982)

Die Braunwalder begegnen den Problemen mit dem unruhigen Untergrund, seit sie die ersten Bauten auf der Terrasse errichteten. Die spezielle Rolle des Grundwassers wurde früh erkannt wie die zahlreichen, mit Steinpackungen verfüllten Stollensysteme zeigen.

Umfangreiche Untersuchungen nach den Ereignissen 1979/80 unter dem Hotel Bellevue / Feuerwehrdepot zeigten, dass die Geländebewegung nur mit einer möglichst vollständigen Abdrainierung des Grundwassers bis hinab zur Basisgleitfläche in rund 16 Meter Tiefe den Kriechprozess wesentlich verlangsamen kann. Zudem wurde klar, dass der Gleithorizont aus einer Lehmschicht besteht, die sehr schlechte Reibungseigenschaften hat. Dies und das Grundwasser machen es erst möglich, dass sich eine derart grosse Lockergesteinsmasse auf der erstaunlich flachen Ebene (12 bis 15 Grad) überhaupt bewegen kann.

 

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Mrz21

Ein geheimer Fluss der Unterwelt soll etwa 4000 Meter unter der Oberfläche existieren und entleert zusammen mit dem schnelleren Bruder, dem Amazonas an der Oberfläche, das riesige Amazonasbecken. Die Brasilianer nennen ihn Rio Hamza nach dem Entdecker Valiya Hamza.

Amazonas National Park mit Amazonas Fluss

Amazonas National-Park mit Amazonas Fluss © randomlynew.com

Der Hamza “fliesst” als bis zu 400 km breiter Grundwasseraquifer fünftausend mal langsamer als der Bruder salzig in den Atlantik. Sein Entstehungsgebiet liegt wie der Amazonas in den Peruanischen Anden.

Eine Forschergruppe um Prof. Hamza untersuchte 241 inaktive Öl-Borlöcher, die zwischen 1970 und 1980 von Petrobas gebohrt wurden. Die seismischen Daten und die anomalen Bohrlochtemperaturen in Abhängigkeit der Bohrtiefe legen die Existenz eines Aquifers nahe. Ganz unumstritten ist die Hypothese jedoch nicht.

Entstehung

Verschiedene geologische Faktoren müssen eine Rolle gespielt haben. Es wird vermutet, dass tektonische Bewegungen dafür verantwortlich waren, da Tiefenwasser normalerweise nach oben entweichen würde. Als sich die pazifische, ozeanische Platte unter die Kontinentalplatte schob, muss dies dazu geführt haben, dass Wasser nicht aus der Grundwasserschicht entweichen konnte. Eine Aquiferschicht findet sich dort, wo das Wasser auf undurchdringliche Schichten stösst. Sodann erlahmt die vertikale Fliessbewegung und das Wasser beginnt seinem Gefälle gemäss abzufliessen, im Falle des Hamza Richtung Atlantik. Zusätzlich haben Ost-West ausgerichtete Brüche und die Karsttopografie im nördlichen Gebiet des Amazonas-Beckens dazu geführt den Grundwasseraquifer weiter zu speisen. Nicht erwiesen ist, ob es sich beim Hamza um eine durchgehende Grundwasserschicht handelt.

Entstehung des Aquifers Hamza Illustration Entstehung Hamza
2 Schemata zur Entstehung des Aquifers Hamza 

Mächtige Grundwasseraquifere sind nicht selten, mit dem Hamza, der etwa 6000 km lang ist, können sie allerdings nicht mithalten. Beispiele sind das 153 km lange, unterirdische Flusssystem des Rio Secreto auf der Halbinsel Yucatán in Mexiko und der 8,2 km lange Cabayugan Fluss im Puerto Princesa Subterranean River National Park in den Philippinen. Ihre Entstehung, im Gegensatz zum Hamza, geht darauf zurück, dass Wasser das Karbonatgestein partiell auflöste und sich dabei eine Karsttopografie ausbildete. Das Regenwasser sickerte sodann durch die permeablen Schichten und liess ein Flusssystem im Untergrund entstehen.

>> Rio Hamza: YT-Video auf Brasilianisch

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Mrz14

Das Ruwenzori- oder heute Rwenzori-Gebirge ist ein aussergewöhnlicher Anziehungspunkt sowohl geografisch, botanisch wie geologisch. Die Wege zu den Gipfeln sind durch eine bemerkenswerte Flora und Fauna geprägt und belohnt diejenen mit atemberaubender Aussicht, die die Ausdauer besitzten, die enormen Strapazen zu meistern.

Rwenzori-Gebirge

Das höchste Gebirge Afrikas: das Rwenzori-Gebirge, liegt zwischen der DRK und Uganda;  copyrighted by CC3

Im Rwenzori-Gebirge, auch unter dem Namen “Mondberge” bekannt, kommt man auf seine Kosten. Die von zahlreichen Riesenlobelien und -senezien geprägte Berglandschaft mit ihren Gipfeln, Gletschern, Flussläufen, Seen, Mooren und moosbehangenen Wäldern ist eine der beeindruckendsten und fremdartigsten der Welt. Mit seinen Viertausendern und dem höchsten Gipfel etwas über 5000 Meter ist der Rwenzori nicht nur das dritthöchste Gebirge Afrikas, sondern zugleich das vegetationsdichteste Gebiet der Erde. 70 Säugetierarten und mehr als 170 Vogelarten leben in einer Fabelwelt der Pflanzen. Der Name Rwenzori bedeutet in der Sprache des hier lebenden Bakonjo-Stammes “Regenmacher” oder “Wolkenkönig”, da der Jahresniederschlag relativ hoch und das Gebirge meistens in Wolken gehüllt ist.

Rwenzori: Riesensenezien; CC3 Rwenzori: Riesenlobelien; CC3 Rwenzori: 3-hörniges Chamäleon by Christian Rommel

v.l.n.r.: Rwenzori: Riesensenezien, Riesenlobelien, Chamäleon (CC3 & Rommel)

Das Rwenzori-Gebirge, das aus sechs Massiven besteht (Mount Stanley, Mount Speke, Mount Baker, Mount Emin, Mount Gessi und Mount Luigi di Savoia – sie alle wurden nach berühmten Entdeckern oder Bergsteigern benannt), dehnt sich etwa 120 km aus und bildet die nördliche Flanke des Albert-Grabens. Im Gegensatz zu den berühmten Vulkan-Massiven Kilimanjaro und Mount Kenya,  die an der östlichen Grabenflanke liegen, und den 8 Virunga Vulkanen weiter im südlichen Teil des westlichen Grabens, ist das Rwenzori-Gebirge das Resultat eines hochgehobenen Krustenblocks. Die Krustengesteine sind Metamorphite und stammen aus der frühesten Erdzeit. Man findet hier Gneise, Amphibolite, Granite und Quarzite.

Ostafrikanischer Graben

Ostafrikanisches Grabensystem; copyrighted by CC3

Das Gebirge ist relativ “jung”. Zum letzten Mal, vor ca. 3 Millionen Jahren, gab es im afrikanischen Grabenbruch starke vulkanische Aktivitäten einhergehend mit kräftigen Hebungsprozessen. Am Fusse dieser Berge driftet nun der Kontinent Afrika jährlich ca. 2 cm auseinander. Die sagenumwobenen Mondberge rühmen sich auch eine der vielen Nilquellen aus ihren Gletschern zu speisen. Und noch eine Besonderheit: 1958 fanden die ersten und einzigen ugandischen Ski-Meisterschaften auf dem Stanley Plateau statt. Mitten im wildesten und einsamsten Hochgebirge Afrikas in über 4000 Meter Höhe. Der Weg zur Piste dauert mindestens 4 Tage! ☺

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Die Lösung

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