Sep16

Ausschnitt aus dem Werbeflyer für den Tag der offenen Tür 2014 beim Schweizerischen Erdbebendienst in Zürich.Der Schweizerische Erdbebendienst SED feiert sein 100-jähriges Bestehen. Erdbeben gelten als Naturgefahren mit dem grössten Schadenspotential.

Heute umfasst das nationale Netzwerk über 100 Messstationen, wo Seismometer Erderschütterungen aufzeichnen. 500 bis 800 lokale Beben werden jährlich in der Schweiz gemessen, aber nur etwa 10 davon sind so stark, dass sie von Menschen wahrgenommen werden.

Wie und wo entstehen Erdbeben überhaupt?

Ein Erdbeben ist ein Ereignis, bei dem sich aufgestaute Spannung ruckartig abbaut, was sich in Verschiebungen von Gesteinsblöcken äussert. Dieser Vorgang im Erdbebenherd (Hypozentrum) löst Erschütterungen der Erdkruste aus.

Erdbeben ereignen sich zu rund 90 Prozent entlang der Grenzen von Kontinentalplatten. Durch die Bewegung der Platten bauen sich an den Rändern Spannungen auf, welche sich schleichend oder ruckartig abbauen. Vulkanismus, der Einsturz von Höhlen oder Minen sowie in wenigen Fällen menschliches Handeln vermögen ebenfalls Erdbeben auszulösen. Details können Sie in der Broschüre „erdbeben“ der Nagra nachlesen.

Bis Ende November zeigt focusterra an der ETH Zürich eine Sonderausstellung und am Sonntag 21. September öffnet der SED anlässlich seines Jubiläums von 10 bis 16 Uhr seine Tore. Neben der Sonderausstellung gibt es Experimente, Sie können sich im Erdbebensimulator durchschütteln lassen und einen Blick in die Einsatzzentrale werfen.

Haben Sie schon mal ein Erdbeben erlebt, wenn ja, wo?

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Mai20

Blick von unten nach oben im Felsenmeer im Odenwald. Wollsackverwitterung hat zu den gut gerundeten Felsen geführt.Eine Schneise im Wald – ca. 700m lang, 70 m breit und voll mit mannshohen Steinen – das ist das Felsenmeer bei Reichenbach im Odenwald (Deutschland). Der Quarzdiorit aus dem die Steine bestehen, entstand vor rund 340 Millionen Jahren in 12 bis 15 km Tiefe; bei der Abkühlung entstanden die ersten Risse im Gestein. Diorit ist ein magmatisches Gestein, ähnlich einem Granit, besteht aber aus sehr viel Feldspäten (Plagioklas) und nur wenig Quarz.

Wie kam das Gestein nun an die Oberfläche und wurde so gut gerundet?

Was wir im Felsenmeer sehen ist ein eindrückliches Beispiel für die Wollsackverwitterung von Felsenmeer aus Quarzdiorit bei Reichenbach im Lautertal (Odenwald, Deutschland)kristallinen Gesteinen in tropisch und subtropischen Klimazonen. Zu Beginn des Tertiärs lag Mitteleuropa noch nahe dem Äquator. Das Deckgestein wurde abgetragen, durch die Hebung entstanden im Quarzdiorit zusätzlich Entlastungsrisse. Im feucht-warmen Klima griff die Erosion tief in den Untergrund. An den Kanten und Ecken der Gesteinsblöcke im Boden konnte das Wasser besser angreifen und die Blöcke wurden gerundet – eingebettet in ihren eigenen Erosionsschutt, sogenannten Gesteinsgrus. Viele Millionen Jahre später während der Eiszeiten war die Gegend zwar eisfrei aber der Boden war gefroren (Permafrost). Die Gefrierprozesse im Boden bewegten die Gesteine. Erosion in den Zwischenwarmzeiten schwemmte den Grus weg, die Gerölle traten an die Oberfläche und stürzten in vertiefte Erosionsrinnen – so entstand die Ansammlung im Felsenmeer.

Schon die Römer nutzten die grossen und massiven Felsen als Steinbruch. Zahlreiche angefangene, behauene Steine im Felsenmeer zeugen von dieser aktiven Zeit.

Felsenmeer, Steinernes Meer, solche Orte gibt es an mehreren Orten. Welche kennen Sie?

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Mai06


Die grösseren Erzvorkommen der Schweiz wurden die meisten schon von den Römern abgebaut, das gilt auch für das Eisenerz am Gonzen bei Sargans. Vermutlich wurde hier sogar schon in der Eisenzeit Erz gewonnen.

Unterwegs im Schaubergwerk Gonzen. Foto: www.bergwerk-gonzen.chBis zum Mittelalter wurde oberirdisch im Tagbau abgebaut, danach in Stollen. Der Abbau wurde 1966 aus wirtschaftlichen Gründen eingestellt. Bis dahin wurden insgesamt 2,7 Millionen Tonnen Erz abgebaut; der grösste Teil davon, nämlich 2,55 Millionen Tonnen, in der letzten Abbauperiode von 1921 bis 1966. Weitere 2,3 Millionen Tonnen Erzreserven gelten als sicher und 2 Millionen Tonnen als wahrscheinlich.

Das Erzvorkommen besteht aus drei Flözen, wobei das Hauptflöz eine Mächtigkeit von 2 m aufweist auf einer Ausdehnung von 3000 x 300 m. Der Eisengehalt mit 52-54 Prozent ist relativ hoch.

Entstanden sein dürfte das Erz untermeerisch. Am Meeresboden strömten vulkanische, metallhaltige Dämpfe aus, wobei sich die Metalle mit dem Kalkschlamm ablagerten und ansammelten. So liegen die Flöze schichtparallel im rund 150 Millionen Jahre alten Malmkalk. Im Verlauf der Alpenfaltung wurden die Kalke und Erzflöze stark verfaltet.

Am Samstag 10. Mai haben Sie die Möglichkeit, das ehemalige Bergwerk zu besichtigen. Weitere Besichtigungstermine finden Sie hier.

Erzählen Sie mir von Ihrem Bergwerk-Erlebnis!

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Apr08

Unterschiedliche Bohrkronen. Zuvorderst ein Kernbohrer mit Steinkern, direkt dahinter ein Meisselbohrer.Ausgestellt im Erdölmuseum in Stavanger (N).Eine Bohrung ist ein winziger Nadelstich in die Erdkruste. Und doch ermöglichen uns Bohrungen wichtige Einblicke ins „Erdinnere“. Je nach Ziel und Zweck werden verschiedene Methoden und Bohrköpfe eingesetzt.

Für übertiefe (tiefer als 5000m) Bohrungen z.B. zur Erdölförderung werden im oberflächennahen Bereich mit Rollenmeisseln besetzte Bohrköpfe mit bis zu 90 cm Durchmesser eingesetzt. Wo das Bohrloch offen bleiben und nach Gesteinsentnahme nicht sofort in sich zusammenstürzen sollte, wird es fortlaufend verrohrt. Dadurch werden die Bohrdurchmesser nach unten immer kleiner.

Grosser Bohrmeissel. Man beachte den Marker als Grössenvergleich.Brauchen Sie ein Loch im Garten für eine Wärmepumpe, können Sie eine kleinere Bohrung abteufen, ebenfalls mit einem Rollenmeissel. Bei Bohrungen mit Rollenmeisseln am Bohrkopf wird das durchbohrte Gestein in Stücken – sogenannten Chips – zu Tage gefördert.

Zu wissenschaftlichen Zwecken werden häufig Kernbohrungen durchgeführt. Hier ist die Bohrkrone ringförmig, damit im Innern des Bohrkopfes ein Steinkern übrig bleibt, der hochgezogen wird. An diesem Bohrkern lässt sich das Gestein genau untersuchen, aber auch Strukturen und Störungen lassen sich erkennen und mittels folgender Bohrlochuntersuchung genau orientieren. Bohrungen helfen zudem, seismische Profile besser interpretieren zu können.

 Zahnarzt oder Wärmepumpe?

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Jan21

Haupttafel des Bergaltars aus Annaberg-Buchholz im Erzgebirge. Foto der Kopie in der Marienkirche in Röbel/Müritz.Geologie in Kirchen heisst nicht nur bunte Sandsteine, glänzende Marmore etc. Im letzten Sommer bin ich auf eine geologische Darstellung auf einem Altarbild gestossen, die ich Ihnen nicht vorenthalten möchte. Auf den Bildtafeln auf der Rückseite des 1521 geweihten Bergaltars in Annaberg-Buchholz (Erzgebirge), der von Bergleuten gestiftet wurde, sind die wesentlichen Aspekte der Silbergewinnung dargestellt; das Hauptbild zeigt die Erschliessung eines Bergwerkes, die drei Nebenbilder zeigen die Weiterverarbeitung des Silbers vom Schmelzen bis zur Münzprägung.

Die Bilder werden dem Maler Hans Hesse zugeordnet. Durch genaues Beobachten der Vorgänge liefert er ein eindrückliches Zeugnis über die schwere Arbeit damals unter und über Tage in den Silberminen im Erzgebirge. Im Kopie des Bergaltars in Annaberg-Buchholz in der Marienkirche in Röbel/MüritzHauptbild ist neben dem eigentlichen Bergbau vom Schlagen der Stollen, dem Einfahren der Bergleute und dem Abtransport des Erzes auch die Entdeckung der Silbervorkommen dargestellt. So soll Daniel Knappe 1491 ein Engel erschienen sein, der ihn anwies, im Geäst eines grossen Baumes am Schreckenberg nach einem Schatz zu suchen. Der Mann kletterte auf den Baum – und fand nichts. In der nächsten Nacht erschien der Engel wieder und machte den Mann darauf aufmerksam, dass der Baum auch in der Erde Äste habe. Beim Graben zwischen dem Wurzelwerk entdeckte der Mann dann die Klumpen von gediegenem Silber. Die Nachricht (das „Berggeschrey“) über die reichen Erzfunde verbreitete sich rasch und zog viele Menschen an, die sich in der Umgebung nieder liessen und im Silberbergbau ihr Glück suchten.

Wo sind Sie schon „Geologie“ begegnet, wo Sie es eigentlich gar nicht erwartet hätten?

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Jun25

Flüssigkeitseinschluss. schwarz-rund: Gasblase; klar-viereckig: Kristall. Bild-Quelle: USGSKein Kristall ist perfekt. Jeder Kristall enthält Wachstumsfehler. Solche Fehler können Flüssigkeitseinschlüsse sein, die 0,1 bis 1 mm gross sind und fast nur unter dem Mikroskop erkennbar sind. Die mikroskopisch kleinen Einschlüsse enthalten meist zwei oder mehr Phasen, d.h. neben einer Flüssigkeit sind häufig auch eine Gasblase und/oder ein kleiner Salzkristall zu erkennen.

Für die Wissenschaft sind solche Einschlüsse – auch Flincs (engl. Fluid inclusions) genannt – sehr interessant. Die Einschlüsse enthalten Informationen über die Bildungstemperatur oder sogar über die Zusammensetzung des ursprünglichen Fluids, aus dem sich der Hauptkristall bildete. Das ist besonders im Zusammenhang mit Erzvorkommen von grossem Interesse. Man will die Bedingungen (besser) verstehen unter denen sich grosse Erzvorkommen gebildet haben.

Primäre, sekundäre und pseudosekundäre FlincsWird ein Fluid-Gaseinschluss in einem Mineral aufgeheizt, mischt sich irgendwann die Gasblase mit dem Fluid. Diese Homogenisierungstemperatur entspricht der ursprünglichen Kristallbildungstemperatur in der Erdkruste.

Man unterscheidet primäre (a) Flincs, die während des Kristallwachstums parallel zu den Kristallflächen entstehen und sekundäre (b) Flincs, welche sich bei einem tektonischen Ereignis in heilenden Rissen bilden. Pseudosekundäre (c) Flincs enthalten ebenfalls Flüssigkeit aus der Zeit des Kristallwachstums.

Kennen Sie andere Beispiele für spannende Imperfektionen?

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Mai07

Blick in die Ausstellung im Bergwerk Herznach. Lebensbild mit Jura-Ammoniten.Am letzten Sonntag war die neue Ausstellung im Bergwerk Herznach erstmals öffentlich zugänglich. Jetzt haben die Ammoniten ein neues schönes Zuhause erhalten und auch für die lokale Geologie und die Bergwerksgeschichte ist Platz.

Das Eisenerzvorkommen war schon in spätrömischer Zeit bekannt und wurde genutzt. Zwischen 1200 und 1750 bauten Bauern das Erz im Fricktal ab. 1932 wurde ein Bergwerk eröffnet, das 1967 aus wirtschaftlichen Gründen wieder geschlossen wurde. Der verhältnismässig hohe Gehalt an Schwefel und Phosphor machte eine weitere Verhüttung in der Schweiz unrentabel. In dieser letzten, gut 30-jährigen Abbauphase wurden im Bergwerk insgesamt 1,7 Millionen Tonnen Erz abgebaut; aus dem daraus resultierenden Eisen hätte man 67 Eiffeltürme bauen können. Das markante Betonsilo hatte ein Fassungsvermögen von 1000 Tonnen Erzgestein.

Wandprofil mit Eisenerzschicht von Herznach.Die 2 bis 7 m mächtige Erzschicht besteht aus Eisenoolith – 0.5 bis 1mm grosse Kalk-Kügelchen mit einem Eisengehalt von 25 bis 30%, die ihren Ursprung vor 160 Millionen Jahren im Meer der Jurazeit hatten. Ooide entstehen im wellenbewegten Strandbereich. Das Eisen stammt vom Festland, wo es aus Gesteinen herausgewaschen wurde und im Meer in Form winziger Limonit-Kristalle wieder auskristallisierte und sich an den Kalk-Kügelchen anlagerte. Wie viele andere Jura-Schichten ist auch die Erzschicht reich an Fossilien – die „rostigen“ Ammoniten sind auf jeden Fall schön anzusehen.

Das Bergwerksmuseum hat immer am ersten Sonntag im Monat geöffnet.

Kennen Sie ein Bergwerk, das Sie beeindruckt hat?

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Die Lösung

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