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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Mrz07

Es ist zwar seit langem bekannt, dass grüne Pflanzen für die Photosynthese Kohlendioxid (CO2) benötigen, doch erst seit den neunziger Jahren beschäftigt sich die Wissenschaft mit der Umwandlung von atmosphärischem in mineralischen Kohlenstoff, der dann im Boden über geologisch lange Zeiträume gebunden bleibt. So wurde erstmals um die Jahrtausendwende von einem interdisziplinären Team aus Geologen und Mikrobiologen der UniNE und UniL ein Baum entdeckt, der die Photosynthese mit Hilfe von Pilzen und Mikroorganismen zur Bildung von Kalkstein nutzt.

Iroko oder Milicia excelsa

Iroko oder Milicia excelsa; Bild: CC3

Der Iroko eine Milicia oder Maulbeerbaum-Art kommt im tropischen, immergrünen und halbimmergrünen Regenwald, sowie im Savannenwald südlich der Sahel von Senegal und Sierra Leone bis Mozambique im südlichen Ostafrika vor und beherrscht genau dieses Phänomen.

Der Treibhauseffekt ist aus heutiger Sicht hauptsächlich auf Kohlendioxid (CO2) zurückzuführen, welches durch menschliche und vulkanische Tätigkeiten der Atmospäre zugeführt wird.

Die Bildung von Kalkstein aus Biomasse

Durch Photosynthese produziert der Baum Biomasse, die er selbst oder über Pilze zum Teil in Oxalat-Ionen umwandelt. Dabei sammeln sich Kalzium-Ionen an, wodurch Kalziumoxalat, ein unlösliches Salz, entsteht. Nun kommen Bodenbakterien ins Spiel, die das Oxalat zuerst zu CO2 abbauen und dieses dann durch die so genannte Biomineralisation in Kalk (Kalziumkarbonat) umwandeln.

Wie der Iroko Kohlendioxid in Form Kalk fixiert

Fixierung von Kohlendioxid in Kalk; Graphik: Horizonte, Schweizerischer Nationalfonds

Auf diese Weise sammelt ein 80-jähriger Iroko pro Jahr 5,7 Kilogramm reinen Kohlenstoff in Form von Kalk an. Ein solcher Transfer in den Boden stellt ein nicht geringer Faktor zur Senkung der Kohlendioxidkonzentration in der Atmosphäre dar. Indem man Bäume anpflanzt, die über diese Eigenschaft verfügen, könnte man also einen Beitrag zur Bekämpfung des Treibhauseffekts leisten, sind die Forscher überzeugt. Leider ist der Iroko oder Semli (Sierra Leone, Liberia), Odoum (Ghana, Elfenbeinküste), Oroko (Nigeria), Abang, Mandji (Kamerun, Gabun), Mereira (Angola), Kambala (Zaire), Mvule (Ostafrika) und African Teak (englisch) schon extrem dezimiert. Das wertvolle Tropenholz wird seit über 100 Jahren raubbaumässig abgeholzt und das Anlegen von Baumplantagen wird bis heute noch nicht mit Erfolg betrieben, so dass die Biomineralisation quantitativ keine signifikante Rolle spielt.

Unterdessen ist allerdings die Liste der Pflanzen, die die Biomineralisation beherrschen, immer grösser geworden. Man muss nur die Klagen der Sägewerkarbeiter hören, die bei der Arbeit mit Afzelia (Afzelia africana) an den im Stamm eingelagerten Kalzitkristallen schnell ihre Sägeblätter verlieren! Auch der Kapokbaum (Bombax costatum), aus der gleichen Familie wie der Baobab, ist ein Meister der Biomineralisation und selbst in der Wüste fand man eine Kakteenart (Carnegiea gigantea), die Biomineralisation betreibt. Deshalb werden nun die Wurzelzonen weiterer Pflanzen akribisch untersucht.

 

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Feb28

Ein Geologe, der im Freien arbeitet, verwendet typischerweise einen Geologenkompass, eine Lupe und einen Geologenhammer. Wie steht es jedoch im Labor?

Seit dem ausgehenden 19. Jahrhundert wird das Lichtmikroskop in den geologischen Wissenschaften eingesetzt. Mit einem Mikroskop können Objekte unter einem grösseren Sehwinkel betrachtet werden, als dies mit blossem Auge oder einer Lupe der Fall wäre. So werden feinkörnige Substanzen zur optischen Untersuchung auf Glasobjektträgern in Flüssigkeiten bekannter Brechungsquotienten eingebettet und so bestimmt. Wenn jedoch aus Kristallen, Mineralen, Gesteinen oder technischen Produkten Dünnschliffe hergestellt werden, welche zwischen 20 bis 30 μm (Mikrometer) dünn sind, kann mit Hilfe der Polarisationsmikroskopie, das heisst unter Verwendung von polarisiertem Licht die optischen Eigenschaften der Kristalle bestimmt werden.

Polarisationsmikroskop mit Dünnschliff  Polarisationsmikroskop

v.l.n.r.: Polarisationsmikroskop mit Dünnschliffpräparat, Polarisationsmikroskop, 

Gemessen werden dabei fast ausschliesslich vektorielle Grössen wie Lichtbrechung, Reflexion, Absorption, Pleochroismus. Da die optischen Eigenschaften der Kristalle in einem engen Zusammenhang mit ihrem strukturellen Aufbau stehen, lassen sich aus polarisationsoptischen Messungen kristallographische Zuordnungen ableiten.

In vielen Fällen ersetzt die polarisationsmikroskopische Untersuchung teure und zeitraubende chemische Analysen, ganz abgesehen von dem Vorteil, dass es sich um eine meist direkte und zerstörungsfreie Methode handelt.

In den beiden Fotos sehen wir links im polarisierten Durchlicht die Mineralgemeinschaft Granat (gräulich), Biotit-Glimmer (rotbraun) und Feldspat und Quarz (hell); rechts bei gekreuzten Polfiltern Granat (schwarz), Biotit (rot, orange, grün), Feldspat und Quarz (Graufärbung hell bis dunkel).

Granat Glimmerschiefer Granat Glimmerschiefer mit Polarisationsfilter

v.l.n.r.: Dünnschliff eines Granat-Glimmerschiefers unter dem Mikroskop bei linear polarisiertem Licht (entspricht normaler Durchlichtmikroskopie); gleicher Dünnschliffbildausschnitt bei gekreuzten Polarisatoren.

Andere Anwendungsgebiete sind z. B. Texturuntersuchungen von Flüssigkristallen, Untersuchung des Kristallwachstums, Visualisierung von mechanischen Spannungen über die Spannungsdoppelbrechung.

 

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Feb14

Auf Spitzbergen zwischen dem 76. und 81. Breitengrad liegt ein berühmtes Geotop. Es liegt nördlicher als Alaska und als die meisten kanadischen Nordpolarinseln und wäre nicht der milde Golfstrom, wäre das Gebiet permanent unter Eis.

Die Südküste des Isfjords zwischen Kapp Linné und dem Grønfjord ist geologisch sehr interessant und unter der Bezeichnung “Festningen-Profil” bekannt. Auf einer Strecke von weniger als 10 km steht eine vom Grundgebirge bis ins Alttertiär reichende Schichtfolge an. Die Sedimentschichten wurden während der alpidischen Phase im Alttertiär hochgestellt, so dass sie hier mehr oder weniger senkrecht stehen, was einen Spaziergang durch 300 Millionen Jahre Erdgeschichte in wenigen Stunden möglich macht.

Kapp Linné selbst befindet sich im Bereich des metamorphen Grundgebirges, mit Phylliten und Quarziten. Weiter östlich überschreitet man dann die Grenze Grund- Deckengebirge und kommt in die karbonischen Konglomerate. Auffällig ist ein N-S verlaufender Gebirgszug weiter östlich, der aus steilstehenden, sehr harten permischen Karbonaten besteht. Diese bilden das Kapp Starostin, eine in den Isfjord hineinlaufende Landspitze. Die Karbonate sind sehr fossilreich. Östlich des Kapps Starostin beginnt das Mesozoikum. Die Gesteinsformationen decken fast lückenlos einen Sedimentationszeitraum von der Kreide bis in die Neuzeit ab, die Ablagerungen stammen aus ehemaligen Fluss- und Delta Landschaften, ähnlich dem Mississippi-Delta. So sind sie denn fossilienreich und konservierten auch Dinosaurier Abdrücke, die unterdessen wieder durch Erosion im Meer verschwunden sind. Den Geologen dient diese fast lückenlose Gesteinsabfolge als Referenzprofil. Bemerkenswert ist der Festningen-Sandstein, eine senkrecht stehende Schicht, die der Küste als kleine, langezogene Insel vorgelagert ist. Nicht umsonst wird diese Insel Festningen oder die Festung genannt (siehe Foto).

Festningen: steilgestellte Schichten aus quarzitischen Sandsteinen Die steilgestellten Mesozoischen Schichten ziehen vom Festland auf die Insel

Die Festningen Klippe: sie besteht aus einer Sequenz harten Quarzsandsteins

Karte des Spitzbergen Archipels
Der Spitzbergen Archipel, ein Mekka für Geologen.

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Nov01

Die «Chöpfi» ist ein Aufschluss von Sandstein aus der Oberen Süsswassermolasse. Sie besteht aus verschiedenen Ausgangsgesteinen wie Mergel, vereinzelten Nagelfluhbändern und Sandstein. Der Sandstein bei der Chöpfi entstand vor rund 15 Millionen Jahre aus tertiären Ablagerungen. Das Besondere an dieser Stelle sind die auffälligen Sandknauer, die wie Köpfe aus dem Boden herausragen. Bei der Ablagerung wurden die einzelnen Sandkörner mit kalkigem Ton oder mit härterem Kalk verbunden. Im Laufe der Jahrmillione verwitterte der Sandstein; die weicheren Stellen erodierten und wurden ausgeschwemmt, die härteren bildeten die Köpfe, die dem Ort den Namen gaben.

Chöpfi in Winterthur © wintipix.com

Seit Generationen ist die Chöpfi ein beliebtes Ausflugsziel am Stadtrand von Winterthur. Die Chöpfi erreicht man z.B. vom Ausgangspunkt Schützenweiher auf einem gemütlichen 1 1/2 stündigen Spaziergang oder direkter vom Strickhof Wülflingen.

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Okt25

Die Topografie der Demokratischen Republik Kongo (DR Kongo) weist Besonderheiten auf. Von einem grossen Äquatorialwald bedeckt und umgeben von einem Gebirgsrand, besteht das Land aus einer zentralen Ebene, die durch den Kongo-Fluss und seine Nebenflüsse entwässert wird. Wir  sprechen hier von einem Becken, welches auf etwa 400 m liegt. Im Südwesten des Beckens überlebten der Tumba- und Inongo-See, Überreste eines früheren inneren Meeres. Im Westen ist das Becken von sandigen Gebirgstälern eingegrenzt, die weniger als 1000 m hoch sind und deren Breite nicht mehr als 200 km beträgt, ausgenommen im Süden, wo sich das Becken bis nach Angola fortsetzt.

Satellitenaufnahme des Kongo Beckens @ NASA  Google Map der Demokratische Republik Kongo

v.l.n.r.: Satellitenaufnahme des Kongo Beckens, @ NASA; DR Kongo – Ausschnitt aus Google Map

Im Osten des Kongos, in den Provinzen Orientale, Kivu und Katanga befinden sich die ältesten geologischen Formationen.

Geologische Übersichtskarte der DR Kongo  afrikanisch-kratone

v.l.n.r.: Geologische Übersichtskarte der DR Kongo; kontinentale Schilde oder Kratone im Archaikum vor 3600-3200 Millionen Jahre

Das, was vor der Kontinentalverschiebung zu Zentralafrika zählte, bildete zusammen mit dem südlichen Afrika, Süd Amerika, Indien und Madagaskar “Gondwanaland”. Die Trennung der afrikanischen, südamerikanischen und indischen Kontinente ereignete sich während der Kreidezeit vor 135 – 65 Millionen Jahren und erreichten zum Ende des Tertiärs vor 65 – 1,6 Millionen Jahren ihre jetzige Position.

Die Rohstoffe in der DR Kongo

Die Rohstoffe in der DR Kongo

Die Zinn- und Wolfram-Vorkommen von Maniema und Nordost-Katanga gehen zurück auf das Kalahari-System, als sich Sedimente in Senken ablagerten, die durch das Aufbrechen von Gondwana nach der Kreidezeit entstanden und ungeheure Ausdehnung annahmen. Die Cu-, Co- und U-Erze von Hoch-Katanga lagern in späten präkambrischen Sedimenten. Es handelt sich um bis zu zwölf Meter dicke Erzhorizonte in Folgen von Sandstein, Konglomeraten, bituminösen Tonschiefern und Dolomiten. Man weiss, dass sich die Kupfervorkommen von Katanga auf 320 km Länge und 60 km Breite zwischen Hoch-Katanga und Sambia  im Copperbelt erstrecken. Die Diamantvorkommen von Kasai, entstanden in sogenannten Kimberliten und die Kohlevorkommen von Katanga befinden sich in Schichten, die sich zur selben Zeit bildeten, wie das Karroo im südlichen Afrika, nämlich vom Karbon (355 – 290 Millionen Jahre) bis in die Jura Zeit (205 – 140 Millionen Jahre).

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Okt04

Im sprichwörtlichen Sinn die Nadel im Heuhaufen gefunden haben 2006 die Berufsstrahler Franz von Arx, der Urner und Paul von Känel, der Berner Oberländer. Als der Fund gehoben wurde war auch Elio Müller, der Göttibub von Franz von Arx im Team dabei. Dem voraus gingen 20 Jahre harte Arbeit in meist unwirtlichem Gelände. So spürten sie Kluft um Kluft am Planggenstock auf. Ein weisses Quarzband im Felsen oder kleine, rötliche Fluorite auf der Oberfläche haben die Suche geleitet und wo genügend Anzeichen vorhanden waren, da wurde gegraben.

Schatzsuche  am Planggenstock, © kristallkeller.ch

Schatzsuche am Planggenstock, © kristallkeller.ch

Der grösste Fund seit 400 Jahren ist heute im Naturhistorischen Museum Bern zu bewundern. Der Schatz vom Planggenstock ist eine der bedeutendsten Kristallfunde des Alpenraums. Dort liegen fast zwei Tonnen Bergkristalle von seltener Schönheit. Das Kernstück ist eine 300 Kilogramm schwere Kristallgruppe mit einem 107 Zentimeter langen zentralen Kristall.

Groesste Kristallgruppe vom Planggenstock © NMBE

Grösste Kristallgruppe vom Planggenstock mit einer 107 cm langen Spitze © NMBE

Tiefengletscher, Planggenstock, Sandbalm, Pfaffensprung, an diesen vier Orten wurden in den vergangenen 400 Jahren sensationelle Kristallfunde gemacht. Sie alle liegen im Kanton Uri. Sie liegen auf einer von Südwesten nach Nordosten verlaufenden Linie im zentralen Aaregranit des Aarmassivs. Dieser Granit ist bekannt für grosse Klüfte und eine Vielfalt an Mineralien.

Die Funde der drei Kristallsucher am Planggenstock beim Göscheneralpsee sind historisch. Die drei Strahler haben seitdem rund 80 Tonnen Material aus der steilen Wand geholt. Der Stollen, der den Quarzadern und grossen Hohlräumen folgt, ist sehr ausgedehnt und dringt heute über 50 Meter tief in den Fels ein. So gross sind keine 10 Kluftsysteme in den Alpen zusammen mit der längsten Quarz-Kristallspitze von 107 cm. Solche Riesen findet man in den Alpen äusserst selten. Was die Kristalle vom Planggenstock aber definitiv zu Schätzen macht, ist die Grösse kombiniert mit der perfekten Form und einem bemerkenswerten Glanz bei absoluter Durchsichtigkeit.

Strahlerglueck am Planggenstock    Von Arx und von Känel am Planggenstock © NMBE

v.l.n.r.: Strahlerglück am Planggenstock, © rauchquarz.ch; die Strahler Franz von Arx und Paul von Känel bergen einen Riesenkristall, © NMBE

 

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