Jul08

Tektonik – Die Alpen

gepostet von drea in Allgemein, Geologie

Die Alpen wie man sie sich vorstellt - hohe, verschneite, schroffe Berggipfel. Wetterhorn (links), Finsteraarhorn (rechts)Die Schweizer Alpen bilden den zentralen Teil des gesamten Alpenbogens, der sich von Nizza am Mittelmeer bis nach Wien erstreckt. Hier liegen auch die höchsten Erhebungen des Kollisionsgebirges. Die Alpenbildung setzte am Ende der Kreidezeit vor rund 80 Millionen Jahren ein als Folge der beginnenden Kollision des Afrikanischen mit dem Europäischen Kontinent und erfuhr ihren Höhepunkt vor etwa 30 Millionen Jahren. Die Ecken und Kanten zeugen vom noch relativ jungen Alter. Während die „Wurzeln“ bis in Tiefen von 70km reichen und damit hier die Kontinentaldicke sehr gross ist, sind die Gipfel noch spitz und scharfkantig, weil sie selbst während der Eiszeiten nicht bedeckt und abgeschliffen waren. Noch heute heben sich die Alpen jährlich um 1-2 mm. Die Abtragung bewegt sich allerdings im selben Rahmen, so dass die Alpen nicht mehr an weiterer Höhe gewinnen.

Felsen und Geröll am PizolIn den Alpen wurden viele geologische Phänomene erstmals beobachtet und beschrieben und auch verstanden. Die komplexe Situation mit mehrphasigen Verfaltungen, grossflächigen Überschiebungen ganzer Gesteinseinheiten, die ursprünglich nebeneinander abgelagert worden waren, einschliesslich Reste von Ozeanboden, gibt viel zu entdecken und erforschen. Granitische Gesteine bilden zentralen Massive, wie beispielsweise das Gotthard- und Aarmassiv oder das Mont Blanc-Massiv im Südwesten unseres Landes. Diese Massive sind von Sedimenten umgeben, die verschiedentlich metamorph überprägt wurden. Für manch einen Geologie-Anfänger ist die Komplexität anfangs ein Graus, mit der Zeit erschliessen sich einem aber all die eindrücklichen Phänomene. Nicht zuletzt bilden die Alpen einen einmaligen Lebensraum, den man auch ohne geologische Kenntnisse einfach geniessen kann.

Eine unterhaltsame Version der Alpenfaltung bietet der Comic von Mike van Audenhove.

Welche Beziehung haben Sie zu den Alpen?

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Jun10

Granatperidotit - ein Gestein aus der tiefsten Erdkruste, heute im Tessin nördlich von Bellinzona auf der Alpe Arami aufgeschlossen.Am nächsten Samstag startet die Tour de Suisse 2014 in Bellinzona. Nur unweit nördlich liegt mit der Alpe Arami ein Ort mit einzigartiger Geologie – hier treten in einer Linse Gesteine an die Oberfläche, die einst extrem tief in der Erdkruste versenkt waren. Die Rede ist von Granat-Peridotit. Das ultrabasische Gestein besteht vor allem aus Olivinen mit wenig Pyroxen, Amphibol, Plagioklas, Spinell, Glimmer und gut sichtbaren, blutroten, magnesiumreichen Granaten (Pyrop). Vor rund 40 Millionen Jahren befand sich das Gestein als Folge der Alpenfaltung in einer Tiefe von etwa 100 km im Übergangsbereich von der untersten Erdkruste zum obersten Erdmantel.

Wie kam es dahin? Bei der Kollision des europäischen mit dem adriatisch-afrikanischen Kontinent wurde anfänglich die Europäische Platte subduziert, d.h. unter Afrika geschoben. Am Rande von Europa war ein Saum von schwerer ozeanischer Kruste; diese sank unter Afrika. Erst als die leichteren kontinentalen Gesteine aufeinander trafen, kam es zur eigentlichen Kollision und zur Hauptphase der Alpenfaltung. Die Gesteine auf der Nordseite der Kollisionszone (Insubrischen Linie) wurden tief versenkt und dabei stark metamorph verändert. Welche Werte Temperatur und Druck in der Tiefe von 100 km annehmen, darüber streiten sich die Wissenschafter immer wieder. Je nach Analyse reichen die Werte für den Granat-Peridotit der Alpe Arami von 800 bis über 1000 °C und 2-5 GPa.

Nach dem Rundkurs in Bellinzona geht’s am Sonntag 15.6. über Gotthard und Grimsel bis nach Sarnen.

Geben Sie vor Tourstart einen Tipp ab – wer gewinnt 2014 die Tour de Suisse?

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Feb25

Briefmarke aus Nepal mit dem höchsten Berg der Welt, dem Mount EverestDa es bei uns im Mittelland schon keinen Schnee gibt, möchte ich Sie hier ins „Land des Schnees“ mitnehmen – in den Himalaya. Wer kennt diese Bilder nicht – riesige, verschneite Felsmonumente mit viel Platz für Fantasie und Sehnsucht. Alle 8000er der Welt liegen in dieser gigantischen Bergkette, die sich über 3000 km von Pakistan bis nach Burma erstreckt.

Die Geschichte des Himalayas beginnt vor etwa 130 Millionen Jahren, als sich der indische Subkontinent aus Gondwana herauslöste und mit 9cm pro Jahr nach Norden raste. Am Eurasischen Südrand wurde der Meeresboden verschluckt und über der Subduktionszone entstand eine aktive Vulkanzone. Das Tethysmeer wurde zusehends kleiner bis vor 50–40 Millionen Jahren die Kontinentalschelfe aufeinander trafen. Die Subduktion kam zum Erliegen und die Kontinentalmassen kollidierten miteinander. Seit 30 bis 25 Millionen Jahren wächst der Himalaya ununterbrochen. Der Hebung wirkt die Erosion entgegen, formt tiefe Täler; einige der mächtigsten Flüsse der Welt haben hier ihren Ursprung.

Geografisch lässt sich der Himalaya in drei Einheiten gliedern: Die Siwaliks bilden die südliche Vorgebirgskette, welche das Hochgebirge gegen die Ebenen Indiens abgrenzt; der Vordere Himalaya besteht aus verfalteten und überschobenen Tethyssedimenten; und der Hochhimalaya über 5500 m Höhe hat einen kristallinen Kern aus Granit und Gneis und eine Bedeckung aus Sedimenten auf den Gipfeln.

Auch der höchste Berg der Welt, der 8848 m hohe Mount Everest lässt sich geologisch dreiteilen. Die Basis bilden stark gefaltete und metamorphe Schiefer und Gneise. Darüber folgt eine Einheit aus zerklüfteten und dunklen metamorphen Tonschiefern und Sandsteinen – Reste des einstigen Meeres zwischen Eurasien und Indien einschliesslich Fossilien – mit Einsprenglingen von Granit. Über einem Band aus gelbem Kalkstein folgt der Gipfel aus grauem Kalkstein.

Da wurden also Sedimente aus vielleicht 2000 m Meerestiefe auf fast 9000 m Höhe gehoben – was da für Kräfte herrschen müssen, können wir uns kaum vorstellen.

Hat ein Bergsteiger eigentlich Zeit, sich die Gesteine anzusehen?

P.S. Der Titel ist die Antwort von George Mallory auf die Frage, warum diese grosse Gipfelsehnsucht da sei.

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Dez31

Matterhorn-Relief bei dem die Schichten entsprechend der Geologie bemalt sind. Relief fotografiert an der ETHZürich im NO-Gebäude (Erdwissenschaften).Vielleicht feiern Sie Silvester grad in Zermatt? …

Eine Wanderung von Europa nach Afrika dauert geologisch gesehen nicht besonders lange, wenn man durchs Mattertal im Wallis wandert; trockenen Fusses passiert man sogar die ozeanischen Überbleibsel.

Das Matterhorn ist mit Abstand der markanteste Alpengipfel, ein Berg, den man auf der ganzen Welt kennt – wenn schon nicht als Erosionsrest einer afrikanischen Gesteinsdecke, dann zumindest als Schokospitze ;-)

Die berühmte Pyramide besteht aus Gneisen der Dent-Blanche-Decke die afrikanischen Ursprungs sind. Die steilen Flanken, Geologische Karte Matterhorn. Quelle: map.geo.admin.chwelche dem Berg die charakteristische Form verleihen wurden durch Gletscher und Wasser geformt. So war es auch die Erosion, die mit dem Gipfel eine isolierte Decken-Klippe übrig liess – vorübergehend. Unter der Dent-Blanche-Decke liegen Sedimente und Gesteine des ehemaligen Jura-zeitlichen Meeresbodens des Piemonttroges, der zwischen Europa und Afrika lag. Gegen Ende der Kreidezeit vor rund 80 Millionen Jahren setzte die frühe Alpenfaltung ein und die Meeresablagerungen wurden zwischen den granitischen Gesteinen der Kontinentteile eingeklemmt und mit fortschreitender Kollision“verschmiert“. Die afrikanischen Kontinentteile kamen damit über die ozeanischen Reste auf die europäische Platte zu liegen wie wir es heute beobachten.

Ist das Matterhorn für Sie typisch Schweiz oder verbinden Sie damit andere Assoziationen?

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Sep24

Blick in die Sonderausstellung "Die Erde im Visier" bei focusTerra an der ETH in Zürich. im Vordergrund ein Modell des Satelliten CHAMP.Für geologische Erkundungsarbeiten ist es heute zum Teil nicht mehr zwingend nötig, in aufwändig geplanten Kampagnen an ein Ende der Welt zu reisen. Aufwändige Planung braucht es zwar heute auch noch, aber die Reise übernehmen Satelliten und den Rest der Arbeit kann man vor dem Computer erledigen.

Aus dem All lassen sich eher kurzfristige Ereignisse überwachen; dazu gehören Vulkanausbrüche, Waldbrände, Ölteppiche und deren Ausbreitung, aber auch ganz langsame Bewegungen wie die Kontinentalverschiebung. Mittels ausgeklügelter Bildanalysen lassen sich sogar Rohstoffvorkommen auffinden und selbst der Ozeanboden bleibt nicht mehr verborgen.

Je nach Aufgabe fliegen Satelliten auf unterschiedlichen Bahnen. Forschungssatelliten fliegen meist relativ tief in 250 bis 2000 km Höhe. Für Wetterbeobachtung und Rundfunk werden geostationäre Satelliten eingesetzt, welche in rund 36000 km Höhe immer über dem selben Punkt über dem Äquator „stehen“. Umweltveränderungen wiederum erkennt man aus aufeinanderfolgenden Bildern, wenn ein Satellit täglich zur selben Ortszeit denselben Ort überfliegt.

Bis 23. Februar 2014 zeigt die Sonderausstellung „Die Erde im Visier“ bei focusTerra an der ETH Zürich solche Satellitenbilder und die zugehörigen Erklärungen. Eine Vortragsreihe ergänzt das Ausstellungsangebot.

Welche Ecke würden Sie sich aussuchen, wenn Sie einmal „von Aussen“ auf die Erde blicken könnten – warum?

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Sep03

Schematische Darstellung von Kontinentalplattengrenzen. Am Mittelozeanischen Rücken bewegen sich Platten auseinander und es entsteht neuer Ozeanboden.Am Freitag spielt die Schweizer Fussballnati ein WM-Qualifikationsspiel gegen Island in Bern. Ein Grund, Island auch von der geologischen Seite her zu betrachten. Der Inselstaat im Nordatlantik ist etwa 2,5 mal so gross wie die Schweiz und ist die grösste Vulkaninsel der Erde.

Island liegt auf dem Mittelatlantischen Rücken, der Nahtstelle, wo sich die Nordamerikanische und die Eurasische Kontinentalplatte jährlich rund 2 Zentimeter auseinander bewegen. Die Mittelozeanischen Rücken sind in der Regel von Meer bedeckt und verlaufen wie ihr Name sagt, in mitten der Ozeane. An ihnen driften Kontinentalplatten auseinander und es entsteht laufend neuer Meeresboden; diesen Vorgang nennt man auch „Spreading“. Island ist eine der wenigen Stellen, wo sich der Mittelatlantische Rücken über den Meeresspiegel erhebt und von Südwesten nach Nordosten quer über die Insel verläuft, erkennbar an Grabenbrüchen und Störungen sowie den Vulkanen.

Durch Island verläuft ein ozeanischer Rücken, wo sich die Kontinentalplatten trennen. Im Bild Thingvellir. Foto:www.iceland.deDa die Erdkruste an dieser Stelle nicht besonders dick ist und es im Untergrund schnell ziemlich warm wird, verfügt Island über viel Wärme aus dem Boden. Die Geothermie wird u.a. auch genutzt für die Beheizung von Gewächshäusern und wo Leitungen im Boden verlaufen, gefrieren im Winter die Strassen nicht. Die Nähe des heissen Untergrunds zeigt sich aber auch in Form der vielen Vulkane, die manchmal für die Einwohner lebensbedrohlich werden können und immer wieder auch weltweit für Schlagzeilen sorgen.

Haben Sie auf Island schon mal die Grabenbrüche gesehen – mit einem Bein in Europa mit dem anderen in Nordamerika?

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Apr02

Die Torres del Paine - eine markante Berggruppe im gleichnamigen Nationalpark im Süden Chiles (Patagonien)Die Torres del Paine in Patagonien sind geologisch einmalig. Die Torres (Türme) bestehen aus hellen, kristallinen Tiefengesteinen mit einer Haube aus dunklen Sedimenten. Auch Trekking-Freunde finden in diesem Nationalpark im Süden Chiles viele Möglichkeiten. Am Südende der Anden liegen die bis zu 3000 m hohen Torres del Paine über einer Subduktionszone. Hier taucht die Nazca-Platte unter die Südamerikanische Kontinentalplatte.

Bei der Subduktion in der Tiefe frei gesetztes Wasser aus den abtauchenden Meeressedimenten schmilzt überlagerndes Gestein partiell auf. Im Falle der Torres del Paine blieb das Magma während seines Aufstiegs in der Erdkruste stecken und erstarrte. Andernorts entlang der Andenkette bildeten sich zahlreiche Vulkane in denen das Magma in Form von Lava austritt.

Torres del Paine, Chile. Granitintrusion in SchwarzschieferErosion hat die in der Tiefe erstarrten magmatischen Gesteine im Laufe der Jahrmillionen an die Oberfläche gebracht; rundherum noch von Schwarzschiefer-Resten umgeben, ursprünglich ein marines, feinkörniges Sedimentgestein, in welches das Magma intrudierte, d.h. eindrang. Mit genügend Vorstellungskraft lässt sich die dreidimensionale Form erahnen. Die Intrusionsgesteine sind mit 13 Millionen Jahren relativ jung und heben sich farblich sehr gut vom dunklen Umgebungsgestein ab. Wissenschaftler konnten fünf Generationen von Magmen ausmachen, die sich chemisch unterscheiden und die über einen Zeitraum von lediglich 150’000 Jahren eindrangen.

Waren Sie schon mal im Torres del Paine Nationalpark – ich würde diese Berge gerne mal selber sehen…

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