Feb17

Ein nur 3 mm grosser, unregelmäßig geformter und trüber Diamant aus Minas Gerais, Brasilien, verbirgt in seinem Innern einen wahren Schatz – einen winzigen, ca. 40 Mikrometer kleinen, grünlichen Kristall, Ringwoodit. Zum ersten Mal haben die Forscher damit ein Mineral in der Hand, das aus der Übergangszone des Erdmantels stammen muss – aus einer Tiefe zwischen 520 bis 660 km. Dies ist die Zone, die den oberen vom unteren Mantel trennt. Das winzige Körnchen ist wahrscheinlich durch vulkanische Aktivität in höhere Schichten gelangt, wo es von “unserem” Diamanten eingeschlossen wurde und so an die Oberfläche gelangte. Dies ist ein Sensationsfund, kennt man Ringwoodit doch ausschliesslich aus Meteoriten, denn auf dem Weg an die Oberfläche wandelt es sich normalerweise wieder in Olivin zurück. Es speichert zudem bis zu 1.5 Gewichtsprozent Wasser ganz im Gegensatz zu seinem trockenen “Vetter” Olivin.

Diamant mit Ringwoodit         Modell Erdmantel © Kathy Mather

Links: Der in Brasilien gefundene Diamant JUc29 stammt aus der Mantel-Übergangszone mit dem Hochdruckmineral Ringwoodit aus der Gruppe der Olivine. Bild: Richard Siemens/University of Alberta. Rechts: Schematischer Aufbau des Erdmantels – Entlang einer Subduktionszone kann Wasser in die Übergangszone oberer-unterer Erdmantel gelangen. Bild: K. Mather. 

Unsere Erde kennen wir heute als wasserreichen Planeten. In seiner Anfangszeit war es an der Erdoberfläche glühend heiss und trocken und auch die Uratmosphäre enthielt kaum Wasserdampf. Woher stammt nun aber das kostbare Nass? Aus wasserreichen Kometen und Asteroide oder aus dem Erdmantel? Sowohl Theorie als auch Experimente haben gezeigt, dass die Übergangszone ein wesentlicher Speicher für Wasser sein könnte, doch geophysikalische Untersuchungen haben bislang widersprüchliche Ergebnisse geliefert. Das wasserhaltige Hochdruckmineral, Ringwoodit ist deshalb so wertvoll, weil wir zum ersten Mal ein klares Indiz für Wasservorräte im Erdmantel erhalten und sich Vorräte grösser als alle Ozeane der Erde zusammen errechnen lassen.

In mancher Beziehung ist es ein Ozean im Innern der Erde, wie es Jules Verne in seinem Roman ‘Reise zum Mittelpunkt der Erde’ beschrieb. Ich bin gespannt, was Ihr, liebe Leserinnen und Leser dazu findet.

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Dez16
Der Kleine Prinz auf seinem Asteroiden B612. Foto aus Buch.

Der Kleine Prinz auf seinem Asteroiden B612. Foto aus Buch.

Welche Rolle spielen Steine und Geologie in Märchen? Die Geschichte der Brüder Grimm vom Wolf und den 7 Geisslein kennt wohl jeder, wo am Ende der Bauch des Wolfes mit Steinen gefüllt wird und der Wolf im Brunnen ertrinkt, genauso ergeht es auch dem Wolf im Rotkäppchen. Hans im Glück tauscht seinen Goldklumpen so lange um bis er einen Schleif- und einen Feldstein hat, die ihm auch noch in einen Brunnen fallen. Frei von aller Last fühlt Hans sich endlich glücklich. Hänsel und Gretel streuen anfangs kleine Steine, die ihnen den Heimweg weisen; und der Stein des Weisen kommt in mehreren Erzählungen vor.

Ein bezauberndes Märchen ist der Kleine Prinz von Antoine de Saint-Exupéry. Der Kleine Prinz wohnt auf Asteroid B612. Ein Asteroid ist ein Himmelskörper, der ebenfalls die Sonne umkreist, jedoch viel kleiner ist als ein Planet. Den lediglich Haus grossen Asteroiden B612 gibt es nicht, er wurde aber Namensgeber für einen wirklichen Asteroiden.

Der Kleine Prinz putzt seine Vulkane, damit sie gleichmässig ausfliessen und nicht verstopfen. Foto aus Buch.

Der Kleine Prinz putzt seine Vulkane, damit sie gleichmässig ausfliessen und nicht verstopfen. Foto aus Buch.

Auf B612 gibt es drei Vulkane, einer davon ist erloschen. Der Kleine Prinz putzt seine Vulkane regelmässig, damit sie friedlich ausfliessen und nicht verstopfen. Dass bei uns auf der Erde hie und da ein Vulkan explosionsartig ausbricht, hängt also damit zusammen, dass wir die Schlote nicht regelmässig putzen :-)

Der Kleine Prinz landete auf der Erde in der Wüste, wo er erst mal viel Sand, Felsen und wie er sagt Schnee vorfand, welcher aber salzig ist.

Welche weiteren Märchen kennen Sie, wo Steine eine Rolle spielen?

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Dez09

Alter der Erdkruste. Rote Bereiche sind sehr jung, die dunkelblauen zeigen die alten Krustenbereiche. Excerpted from http://www.ngdc.noaa.gov/mgg/image/crustageposter.gifDas Alter des Meeresboden lässt sich mittels Geomagnetik relativ genau bestimmen. So wissen wir, dass kein Stück Meeresboden älter ist als ca. 190 Millionen Jahre; also sehr viel jünger als viele kontinentale Gesteine.

An Mittelozeanischen Rücken (MOR) öffnet sich die Erdkruste, die tektonischen Platten gleiten auseinander und es bildet sich fortlaufend neue ozeanische Kruste; diesen Vorgang nennt man Spreading. Beim Erkalten der austretenden Lava regeln sich gewisse Mineralien entsprechend dem gerade vorherrschenden irdischen Magnetfeld aus. Die Polarität dieses Magnetfeldes ändert aber in unregelmässigen Abständen, was sich in den Mineralorientierungen im Meeresboden messen lässt. Misst man die Magnetisierung des Ozeanbodens rechtwinklig vom MOR weg und das über eine gewisse Fläche, entsteht eine Art Streifenmuster, das am MOR gespiegelt wird. Die Streifen bestehen aus Zonen mit normaler und inverser Polarität. Schneidet man auf einer Karte diese Streifen stückweise weg, erhielte man die Kontinentanordnung über die vergangenen 180 Millionen Jahren.

Von vulkanischen Laven auf dem Festland kennt man die Paläomagnetische Zeitskala, mit dieser verglichen, lässt sich das Alter des Meeresboden relativ genau bestimmen. So wissen wir heute, dass das älteste Stück Ozeanboden im Nordatlantik etwa 160 Millionen Jahre alt ist und sich unmittelbar vor der Ostküste der USA erstreckt. Mit rund 190 Millionen Jahren befindet sich das älteste Stück Meeresboden südwestlich von Japan im Pazifik. Der Grossteil des Pazifiks bildete sich allerdings während der Kreidezeit.

„Streifen“ können wichtige Altershinweise sein, kenne Sie noch andere Beispiele, wo Streifen uns das Alter des Trägers verraten?

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Nov11

Mit Travertin ausgekleidete Wand im Bahnhof Milano Centrale.Vielleicht planen Sie dieses Jahr Christmas-Shopping in Mailand? Dann werfen Sie einen Blick auf die Gesteine im Hauptbahnhof Milano Centrale. Die Wände sind mit Travertin ausgekleidet. Travertin ist ein poröser Kalkstein, der sich als chemische Ausfällung an Süsswasserquellen bildet, welche an CO2 übersättigt sind. Dabei spielt die Quellwassertemperatur keine Rolle; Travertin oder Kalktuff kann sich sowohl an kalten wie auch an heissen Quellen bilden.

Das gebänderte Gestein besteht fast ausschliesslich aus Calciumcarbonat CaCO3. Kleine Mineralbeimengungen sorgen für die gelb-rötlich-braune Farbe.

Eck-Detail aus Travertin am Bahnhof von Mailand.Travertin kommt weltweit vor; die Vorkommen sind aber meist eher bescheiden. Voraussetzung ist zudem das Vorhandensein von Kalken oder Marmoren in der Nähe, welche dem Wasser als Calcium- und Carbonatquelle dienen können. Die meisten Kalktuffe entstanden im Quartär. Bei der Kalkbildung werden häufig Pflanzenteile eingeschlossen, welche sich zersetzen und so für Hohlräume sorgen. Die Hohlräume können nachträglich ebenfalls mit Kalk gefüllt werden. Das poröse Gestein ist frostfest und sowohl als Baustein wie auch Dekostein beliebt und wird vor allem da eingesetzt, wo lokale Travertinvorkommen existieren.

Eindrückliche Sinterbildungen liegen heute in der Türkei bei Pamukkale oder im Yellowstone National Park in den USA.

Wohin geht Ihr Weihnachtsshopping dieses Jahr?

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Sep30

Lehmhaus in den Merian Gärten in Basel.Lehmbauten kennt man traditionell in bäuerlichen Gesellschaften in trockenen Gebieten, wo die Bauten sehr dauerhaft sind. Lehmbauten werden aber auch in unseren Gefilden wieder vermehrt gebaut.

Als Lehm wird eine Mischung aus Ton, Schluff und Sand bezeichnet; er besteht also aus verschieden grossen Gesteinskornfraktionen.

Ein Lehmhaus wird entweder aus ungebrannten Lehmziegeln gebaut, oder ein Holzgerüst wird mit Lehm verfüllt. Für Lehmziegel wird Lehm mit Füllstoffen (Sand, Pflanzenfasern, Stroh, etc.) in Holzrahmen gepresst und dann an der Luft trocknen gelassen. Die Füllstoffe sorgen für Stabilität und eine geringere Dichte. Ziegel aus reinem Ton würden beim Trocknen schnell Risse erhalten, wären sehr schwer und langfristig nicht sehr stabil. Werden Tonziegel gebrannt, erhält man Backsteine – das wäre ein anderes Kapitel.

Detailaufnahme einer Lehmwand. Der Lehm wird mit Füllstoffen wie Sand und Kies gestreckt und stabilisiert.In der Region Basel gibt es gleich zwei Lehmhäuser zu bewundern. 2012 eröffnete das Lehmhaus im Merian Park, das aus gestampftem Lehm besteht und von einer Holzkonstruktion getragen wird. Anfang Mai 2014 nahm Ricola das neue Kräuterzentrum in Betrieb, welches als grösster Lehmbau Europas gilt. Der Lehm stammt aus nächster Umgebung, was zahlreiche Materialtransporte einsparte.

Lehmbauten bieten zudem ein ausgeglichenes Raumklima. Lehm speichert Wärme und gleicht die Luftfeuchtigkeit aus.

Wo gibt es noch weitere Lehmbauten in der Schweiz?

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Jul01

Abguss eines Ceresiosaurus umgeben von kleinen Neusticosauriern aus der Meride-Formation. Das Original wurde 1937 in den Cava-inferiore-Schichten gefunden.Zurück in die Südalpen. Der Monte San Giorgio im Südtessin gehört weltweit zu den bedeutendsten Fossillagerstätten. Unzählige Fischsaurier, Fische, Ammoniten und andere Lebewesen wurden hier seit Mitte des 19. Jahrhunderts entdeckt, darunter auch der vom Festland eingeschwemmte Archosaurier Ticinosuchus Ferox, der die Besucher im 2012 neu eröffneten Museo dei Fossili in Meride als lebensgrosses Modell begrüsst. Das Museum befindet sich mitten im Dorf, von Aussen eher unscheinbar in ein altes, von Stararchitekt Mario Botta umgebautes, Haus eingegliedert. Das Haus widerspiegelt die Geologie vom Monte San Giorgio. Die Stockwerke entsprechen der Stratigraphie; im ersten Stock befinden sich die Funde aus der tiefer gelegenen Besano-Formation, im zweiten Stock die Fossilien aus der Meride-Formation. Der dritte Stock zeigt auch noch als Erweiterung die marinen Ablagerungen aus der Jurazeit von Arzo.

Ausschnitt aus der Stratigrafie des Monte San Giorgio. Das Museum widerspiegelt die Abfolge der Gesteinsschichten in den einzelnen Stockwerken.In einer 600 m mächtigen Abfolge aus Kalk-, Dolomit- und bituminösem Tongestein befinden sich fünf fossilreiche Horizonte. Entstanden sind die Lagerstätten vor 243-239 Millionen Jahren in der Mittleren Trias in einem subtropischen Flachmeer, das Teil einer grossen Karbonatplattform war. Die Gesteine der Grenzbitumenzone und der Meride-Kalke entstanden in 50-100 m Tiefe.

Entdeckt wurden die Fossilien eher zufällig beim Abbau der Ölschiefer. Aus dem bituminösen Gestein wurde „Saurol“ hergestellt, eine Salbe gegen Hautkrankheiten.

Seit 2003 gehört das Gebiet in der Schweiz zum UNESCO-Weltnaturerbe, der italienische Teil kam 2010 dazu.

Würden Sie im Meer schwimmen gehen, wenn Sie wüssten, dass heute noch immer solche Fischsaurier umherschwimmen?

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Apr29

Tafelberg in Kapstadt - ein kleiner Rest einer einst mächtigen Sedimentfläche. Foto: Hilton Teper in WikipediaEr ist quasi der Mittelpunkt der Stadt – rund um den Tafelberg im Süden Afrikas erstreckt sich Kapstadt. Der bis zu 1000 m hohe Tafelberg besteht im obersten Teil aus Sandstein, welcher auf einem Sockel aus Quarzit und Granit liegt.

Der Quarzit entstand als Sandstein vor rund 800 Millionen Jahren im Meer und wurde vor 475 bis 400 Millionen Jahren im mittleren Paläozoikum metamorph verändert. Vor etwa 630 Millionen Jahren drang in der Tiefe Magma in den Sandstein, kristallisierte zu einem grobkörnigen Granit aus mit grossen, gut ausgebildeten Feldspatkristallen. Daraufhin folgte eine Zeit der Erosion, so dass der Granit an die Oberfläche gelangte. Als das Gebiet wieder unter den Meeresspiegel gelangte, wurden die höher gelegenen Sandsteine auf der Erosionsoberfläche des Granits und des Quarzits abgelagert.

Tafelberg in Kapstadt aus der Vogelperspektive. Screenshot von Google-Maps.Ganz zuoberst finden sich noch Tillite – versteinerte Gletscherablagerungen aus einer Zeit, als ganz Afrika noch näher am Südpol lag. Ohne die grossen Eismassen, hob sich der Afrikanische Kontinent und damit gelangte auch die heutige Kap-Region wieder über den Meeresspiegel.

Einst waren weite Gebiete mit Sandstein bedeckt; der Tafelberg ist heute nur noch ein kümmerlicher Überrest, den Wind und Wasser nach 180 Millionen Jahren Erosion haben stehen lassen.

Der Tafelberg in Kapstadt ist eine der meistbesuchten Touristenattraktionen in Südafrika und Heimat für viele endemische Pflanzen. Zahlreiche Wanderwege führen hinauf und wer es lieber etwas bequemer mag, kann die Seilbahn nehmen. Die Erosion steht nicht still, es ist also nur eine Frage der Zeit, bis auch dieser kleine Rest geologische Vergangenheit ist.

Konnten Sie schon mal die Aussicht von einem Tafelberg geniessen – wo?

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