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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Aug23

Wenn Max Eiselin erzählt, lebt ein Stück Alpingeschichte auf. Der Luzerner Alpinist, Gründer des gleichnamigen Bergsportgeschäfts, hat ein hervorragendes Gedächtnis für Anekdoten, Namen, Episoden und Geschichten aller Art. Das Thema: die Erstbesteigung des zweitletzten noch unbezwungenen 8000er. Die Rede ist vom Dhaulagiri, 8167 Meter hoch, bestiegen am 13. Mai 1960 durch die von Eiselin geleitete Expedition.

Dhaulagiri

Dhaulagiri der spät erklommene 8000er im nepalesischen Himalaya, © Wikimedia

Schweizer in der Pionierrolle

Der Dhaulagiri war bereits Mitte des 19. Jahrhunderts bekannt, doch seine Erforschung war bis 1949 ausgeblieben. Das überrascht, denn nahezu alle anderen Achttausender waren längst erforscht und Erstbesteigung waren voll im Gang.

Der Geologe Arnold Heim machte 1949 erste Flugaufnahmen des Bergs aus der Nähe. Ab 1950 wurde er von Alpinisten angegangen, zuerst von der berühmten französischen Expedition unter Maurice Herzog. Er befand ihn als zu schwierig und wechselte an den Annapurna I, 8091 Meter hoch, dessen Erstbesteigung – der erste Achttausender überhaupt – dann gelang. In den nächsten Jahren kamen zwei argentinische, eine österreichische und drei Schweizer Expeditionen und 1958 kam auch Max Eiselin zum ersten Mal an den Dhaulagiri. Alle Versuche missglückten. Auf der neu gewählten Nordostsporn-Route gelang dann 1960 die Erstbesteigung seiner Expedition. Zu den Gipfel-Erstbesteigern gehörten die Schweizer Albin Schelbert, Peter Diener, Ernst Forrer, der Österreicher Kurt Diemberger und die Sherpas Nima Dorje und Nawang Dorje. Die erfolgreiche Expedition lässt grüssen!

Nepal_ Dhaulagiri_Expedition_Card_1960

Dhaulagiri Expedition und Erstbesteigung vom 13. Mai 1960 geleitet von Max Eiselin

Geologie am Dhaulagiri im Speziellen und Nepals im Allgemeinen

 

Die mächtigen Bergmassive des Annapurna, Dhaulagiri und Nilgiri, die das Kali Gandaki-Tal zu beiden Seiten flankieren, verfügen über einen heterogenen geologischen Aufbau. Gneisse und Marmor unterschiedlicher Zusammensetzung sind Kennzeichen lokaler Temperatur- und Druckunterschiede während der Gesteinsmetamorphose. Charakteristisch ist die Annapurna Yellow Formation (leukokrate Granite) und der Nilgiri- und Kalapani Kalkstein, der einen starken Dolomitcharakter aufweist und grosse Teile der Gipfel westlich und östlich des Tals ausmacht mit Mächtigkeiten bis zu 1600 m, Gansser 1964.

Kali Gandaki Kalkformationen

Gefaltete Kalkschichten, der aus der Tethys stammenden Gesteinssequenz, im Kali Gandaki-Tal, © Wikimedia

Der Kern des Kali Gandaki-Tals, das übrigens das tiefste Tal der Welt sein soll, entspricht einer 5 km mächtigen, metamorph überprägten Sedimentsequenz aus dem Tethysmeer.

Geologie und Tektonik am Dhaulagiri

Geologische Schichten und Tektonik im Gebiet des Dhaulagiri, © Wikimedia

Die Geologie Nepals im weiteren Rahmen wird bestimmt durch die indisch-eurasische Kontinent auf Kontinent Kollision, die seit 65 Millionen Jahren in Gang ist. Diese Kollision führte bis jetzt zu einer Krustenverkürzung von ca. 2500 km, was der gesamten N-S Länge des Staates Indien entspricht! Diese Krustenverkürzung findet sich in den höchsten Erhebungen des Himalaya, die den grössten Teil Nepals ausmachen. Verkürzungen werden von Deformationsprozessen begleitet und so kommt es zu Auffaltungen, Brüchen und Überschiebungen.

Die grossen Überschiebungszonen sind zudem verantwortlich für die starke Erdbebentätigkeit, wie das Beben vom 25. April 2015 in Nepal zeigt.

 

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Mai24

Einst kostete eine Reichsmark ein Gramm Bernstein, heute wird bis zu 60 mal mehr bezahlt. Derzeit begehren reiche Chinesen vor allem den honiggelben Bernstein als Zeichen des Glücks und Wohlstands!

Baltischer Bernstein, Ostseeküste Schonen/Südschweden, © Creative Commons Attribution 3.0, Lämpel

Baltischer Bernstein, © Creative Commons Attribution 3.0, Lämpel

Die ältesten Bernsteine sind über 300 Millionen Jahre alt. Die meisten Fundstätten, z. B. die der Ost- und Nordsee, entstanden vor 50 Millionen Jahren. Damals gab es ausgedehnte Urwälder mit Kiefern, Fichten und anderen Nadelbäumen. Diese stellten Harz her, eine klebrige, flüssige Masse zur Verschliessung von Verletzungen.

Die Bezeichnungen Succinit und Baltischer Bernstein werden oft synonym verwendet, da Succinit (lat. succus, dicke Flüssigkeit, Saft) den grössten Teil des Baltischen Bernsteins ausmacht. Die anderen fossilen Harze im Baltischen Bernstein stammen von unterschiedlichen Pflanzenarten,  so die  Bernsteinarten Gedanit, Glessit, Beckerit und Stantienit. Andere fossile Harze verschiedener botanischer Herkunft bilden Lagerstätten unterschiedlichen geologischen Alters, wie z. B. der Dominikanische-Bernstein und der Libanon-Bernstein. Von der grossen Gruppe der Copale gehören nur die fossilen Vertreter, z. B. der Madagaskar-Copal, zu den Bernsteinen.

Bernstein ist ein Polyester und damit eine Art ≪Naturplastik≫

 

Bernstein mit Trauermücke, ©  Creative Commons, Mirella Liszka

Bernstein mit Trauermücke, © Creative Commons, Mirella Liszka

Baumharz ist nicht nur klebrig, er duftet auch intensiv und kann zu einer tödlichen Falle für angelockte Insekten und andere kleine Tiere werden; manchmal bleiben sie darin kleben, können sich nicht mehr befreien und werden bald von einem nachfliessenden Harztropfen überdeckt. So eingeschlossen bleiben die Tiere, oder auch herabfallende Pflanzenteile, Pilze und Flechten, erhalten. Weil keine Umwandlung und kein Zerfall in den Harzeinschlüssen stattfindet, sind sie so wichtig für die Wissenschaft.

Flüsse trugen das Harz ins Meer, wo es mit den Sedimenten auf den Meeresboden fiel. Durch den Druck der sich anhäufenden Sedimentschichten wurden die Klumpen härter und dichter und so entstand Bernstein. Das Harz wurde dabei nicht durch Mineralien ersetzt, wie dies bei Versteinerungen üblich ist, denn Bernstein ist ein organisches Material und gehört chemisch gesehen zu den Polyestern.

Bernsteinfischer Ostsee, Polen, © Creative Commons, Michal Kosior

Bernsteinfischer Ostsee, Polen, © Creative Commons, Michal Kosior

Bernsteinstücke werden heute meistens an Küsten gefunden, beim Fischen mit einem Netz, beim Tauchen oder auch einfach am Strand. Das weltweit berühmteste und grösste Fundgebiet liegt an der Ost- und Nordsee.

>> Die Bernsteinstrasse 1/2 –  das magische Siegel
>> Die Bernsteinstrasse 2/2 – die dunkle Karawane

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Apr26

Grünsteingürtel haben, wie ihr Name verrät, einen grünlichen Farbton, den sie dem metamorphen Chlorit, Aktinolith und anderen grünen Amphibolen verdanken. Es sind Muttergesteine vieler wichtiger Lagerstätten von Gold, Silber, PGE, Nickel, Kupfer, Blei, Chrom, Zink, Eisen und weiteren seltenen Metallen, z.B. dem Schwermetall Indium.

Barberton Grünsteingürtel, © Danielle Zentner

Barberton (SA) Grünsteingürtel, © Danielle Zentner

Grünsteingürtel (engl. greenstone belt) sind typischerweise 100 bis einige tausend Kilometer lang. Es sind Zonen unterschiedlich metamorphervulkanischer Gesteine, die zusammen mit Sedimentgesteinen in archaischen und proterozoischen Kratonen zwischen Granit- und Gneis-Komplexen auftreten, siehe untere Grafik links. Grünsteingürtel sind während der ganzen Erdgeschichte entstanden. Hier betrachten wir nur die Ältesten! Sie werden als zusammenhängende stratigraphische Gruppe betrachtet. Der Anteil ultramafischer und basischer Gesteine – sei es als Layered Intrusion oder als Komatiit –  ist in den archaischen Grünsteingürteln sehr hoch.

Barberton Grünsteingürtel Greenstone belts in Simbabwe

Grünsteingürtel in Südafrika links und rechts in Simbabwe

Bekannte Grünsteingürtel in Afrika:

  • Barberton (Südafrika), der bekannteste und best untersuchteste Grünsteingürtel der Welt!
  • Pietersberg (Südafrika)
  • Gwanda (Simbabwe)
  • Lake Victoria (Ostafrika)
  • Boromo-Goren (Westafrika)

Die archaische Kruste

Die archaische Kruste besteht im wesentlichen aus niedrig metamorphem Granit-Grünsteingürtel und hochgradig metamorphem Granulit-Terran.

Barberton Grünsteingürtel - Kissen Lava, © Eugene Grosch  Komatiite Lava, South Africa, ©CSIRO

Barberton Grünsteingürtel: Kissen Lava mit einem Rand aus Glas, was auf Kontakt mit Wasser hinweist, © Eugene Grosch; Komatiite, Südafrika, ©CSIRO

Typisch sind basaltische Laven (z.B. Kissen-Laven), die vor 3.5 Milliarden Jahren auf dem ehemaligen Ozeanboden ausbrachen und die aus dem Erdmantel stammenden, ultramafisch vulkanischen Komatiite.

Es sind die Komatiite, die sehr viel über das Archaikum verraten.

Komatiite entstanden nur während des Archaikums, was darauf zurückgeführt wird, dass der Erdmantel langsam abkühlte und aufgrund der höheren Häufigkeit radioaktiver Elemente im frühen Erdmantel von 4,5 bis 2,6 Milliarden Jahre um bis zu 500 °C heisser war als heute. Komatiite besitzen sehr niedrige SiO2-, K2O- und Al2O3-Gehalte, aber einen hohen bis sehr hohen Anteil an MgO.

Komatiitische Lava besass bei der Eruption Eigenschaften eines überkritischen Fluids, nämlich die Viskosität eines Gases, aber die Dichte eines Gesteins. Im Vergleich zu dem Basaltlaven von Hawaii, die mit einer Temperatur von ~1200 °C und der Zähigkeit von Sirup oder Honig austreten, flossen sie mit grosser Geschwindigkeit über die Oberfläche und haben extrem dünne, bis 10 mm dicke Lavaschichten hinterlassen.

Die Thematik findet ihre Fortsetzung. Schöne Woche!

 

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Apr19

Gravitationsdifferentiation nennt sich der Prozess, der dem Bushveld-Komplex, dem Great Dyke und anderen Layered Intrusions zu Anreicherung von Edelmetallen (Platin/PGE, Gold, Silber, Chrom, Nickel, Zinn) verhalf. Er beruht auf Akkumulierung von Mineralen, die während einer fraktionierten Kristallisation aus einem Magma/Schmelze entstehen. In der Grafik sehen wir schematisch eine solche Kristallisationsabfolge.

Das Prinzip der Fraktionierung, © 1999 John Wiley & Sons. Inc.

Das Prinzip der Fraktionierung, © 1999 John Wiley & Sons. Inc.

Je nach Mineral, welches entsteht, spricht man von diskontinuierlicher oder kontinuierlicher Kristallisation. Wenn im Laufe der Kristallisation eine Abfolge verschiedener Minerale entstehen, wie links in obiger Grafik, spricht man von diskontinuierlicher Kristallisation. Anders bei der kontinuierlichen Kristallisation, obige Grafik rechts, und typisch für die Ca-Na Feldspatreihe. Hier reagiert das Mineral kontinuierlich mit der Schmelze und weist – weil die Prozesse nicht vollständig ablaufen – eine chemische Zonierung auf.

Zonierter Plagioklas aus der Ca-Na Feldspatmischreihe

Zonierter Plagioklas aus der Ca-Na Feldspatmischreihe

Die Gravitationsdifferentiation

Bereits im schmelzflüssigen Zustand trennen sich häufig schon die unmischbaren sulfidischen und oxidischen Komponenten von der Schmelze, wie bei einer Salatsauce Öl und Essig. Häufiger ist jedoch die Trennung von frühzeitig auskristallisierten Mineralen. Da die Kristalle üblicherweise schwerer sind als die koexistierende Schmelze, können sie unter dem eigenen spezifischen Gewicht auf den Boden der Magmakammer sinken und bewirken dadurch eine Änderung der chemischen Zusammensetzung der Restschmelze.

Das Prinzip der Gravitationskristallisation, © Woudloper, Creative Commons

Das Prinzip der Gravitationskristallisation: die fraktionierte Kristallisation beginnt mit Abkühlung eines Magmas und akkumuliert das Kristallisat auf dem Magmakammerboden. Kristallisationsabfolge: 1: Olivin –> 2: Olivin und Pyroxen –> 3: Pyroxen und Plagioklas –> 4: Plagioklas. © Woudloper, Creative Commons

Die fraktionierte Kristallisation

Die magmatische Differentiation durch fraktionierte Kristallisation ist eine Folge davon, dass Magmen Mehrstoffsysteme sind, deren einzelne Komponenten verschiedene Schmelzpunkte besitzen. Die Grafik zeigt das Prinzip der fraktionierten Kristallisation eines Zweistoffsystems.

Schmelzdiagramm eines Zweistoffsystems

Ein Beispiel des Schmelzdiagramms eines binären Systems: 1. Schmelze I –> 2. Kristallart A und Schmelze II; 3. Kristallart B und Schmelze III; 4. Einsprenglinge A und 5. Einsprenglinge B.

Beim Abkühlen eines Magmas kristallisiert zuerst die Komponente mit dem höchsten Schmelzpunkt aus und sinkt wegen der höheren Dichte nach unten. Aus der restlichen Teilschmelze kristallisiert unter fortschreitender Abkühlen immer jene Komponente mit dem nächst höheren Schmelzpunkt aus und sinkt ihrerseits nach unten. So ändert sich der Chemismus der Schmelze von basisch (Mg-reich) nach sauer (SiO2-reich).

Natürlich ist die Natur kein Zweistoffsystem, lässt sich aber streckenweise auf wenige Komponenten reduzieren und erlaubt so eine Vereinfachung eines recht komplexen Systems.

Das Prinzip der fraktionierten Kristallisation lässt sich auf alle magmatischen Gesteine anwenden auch auf die Vulkanologie, wo noch eine Gasphase dazu kommt :-)!

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Die Lösung

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