31. Dezember 2014

Achat-Geode - Abstraktion in Quarz

Die Bezeichnung Chalcedon leitet sich von der antiken griechischen Handelsstadt Kalzedon ab, alte Synonyme wie Jasponyx, Quarzin und volkstümlich Milchstein lassen schon auf die Zusammensetzung (Kieselsäure in Form von mikrokristallinem Quarz) als das Aussehen dieses beliebten Halbedelsteins schließen.
 
Chalcedon entsteht durch Absatz aus kieselsäurereichen Thermalwässern in Blasenhohlräumen oder Spalten. Charakteristisch sind die Bänderungen, die von Braun zu Grau reichen können, ein solches kugelförmiges Handstück wird auch einfach als Achat-Geode bezeichnet. 

Abb.1. "Adlersteine von Mutzschen darin weise durchsichtige viereckichte Flüsse" (unter "flüsse" sind Quarz und Calcit zu verstehen, Aetiten oder Adlersteine sind Geoden). Erste bildliche Darstellung einer Achatdruse mit Quarzkristallen aus sächsischen Rhyolithen, aus dem Werk " Memorabilia Saxoniae Subterraneae i.c. Des Unterirdischen Sachsens seltsame Wunder der Natur", von Gottlob Friedrich Mylius (1675-1726).

Die Bänderungen können den Konturen des Hohlraums folgen, oder aber auch waagrecht verlaufen. Es gibt keine einheitliche Bezeichnung für diese Textur - Uruguay-Struktur (da viele Achate in den Paraná-Flutbasalten, verbreitet in Südbrasilien und Uruguay, gefunden werden), Lagen-Achat, gebänderter Achat sind allerdings gebräuchliche Beschreibungen. PETRÀNEK 2006 schlägt eine vereinheitlichte Nomenklatur mit zwei  grundlegende Typen vor - Gravitationsbänderung und Adhäsionsbänderung.

- Gravitationsbänderung verläuft waagrecht und bildet sich durch die Sedimentation am Hohlraumboden der ausgeflockten Kieselsäure.  Der Schwerkraft folgend, umfasst diese Bänderung deshalb oft den unteren Bereich von Geoden.

- Adhäsionsbänderung folgt den Konturen des Hohlraums. Bei  Lösungen, die wenig Kieselsäure gelöst haben, bilden sich keine großen Kieselsäureflocken, sondern der Quarz scheidet sich lagenweise als eine dünne Tapete aus. Zumeist tritt diese Bänderung spät in der Bildung einer Geode auf.

Beide Typen von Bänderungen können in einem Handstück vorkommen, oft durch eine scharfe Grenze getrennt.

Abb.2. Querschnitt durch Achat-Geode mit zwei Phasen von Bänderung.

Abb.3. Ausschnitt mit Achat-Keim-Spärolith, der Beginn der Achatgenese. Typischerweise folgt auf eine homogene Wandauskleidung des Hohlraums der gebänderte Chalcedon. Von Keim-Punkten aus wachsen lagenweise zunächst halbkugelförmige Sphärolithe in den Hohlraum hinein.

Literatur:

PETRÀNEK, von J. (2006): Entstehung von gravitations- und adhäsionsgebänderten Achaten in Raum und Zeit und in Abhängigkeit von Klima. der Aufschluss Jg.57, Mai-Juni: 129-150

PRÜFER, P. (2005): Gedanken zur Achat-Genese. der Aufschluss Jg.56, Mai-Juni: 159-171

28. Dezember 2014

Der "Serapistempel" in der Geschichte der Geologie

Drei Säulen, am Eingang zu einem ehemaligen römischen Markt im italienischen Städtchen von Pozzuoli, spielten eine wichtige Rolle in der Geschichte der Geologie. Es sind eher unscheinbare Ruinen,  wären da nicht bis in über 7m Höhe seltsame Fraßspuren im Stein - Spuren von Bohrmuscheln. Bohrmuscheln leben im nahen Mittelmeer, doch wie ist es möglich das sie ihre Bohrgänge in die Säulen frästen - dazu müssten die Säulen zunächst auf dem Festland gebaut worden sein, dann untergetaucht und anschließend wieder emporgehoben worden sein.

Die Säulen von Pozzuoli, fälschlicherweise auch als Säulen des Serapistempels bezeichnet, sind insgesamt 48, die höchste noch erhaltene Säule ist 12m hoch, die Bohrgänge erstrecken sich in einem Gürtel zwischen 3,6 und 6,3m. Die Markthalle stand bis ins Jahre 205 n. Chr., verfiel danach und wurde bis in einer Höhe von dreieinhalb Meter von Schutt bedeckt. Sie wurde zumindest einmal von Meerwasser bedeckt, danach angehoben und steht heute wieder teilweise unter Wasser.
 
Abb.1. Grundriss der römischen Markthalle von Pozzuoli, Schema einer Säule und veraltete Rekonstruktion der Absenkung und Hebung in den letzten 2.000 Jahren, aus MEDWENITSCH 1967. 

Zwischen 1830-33 publizierte der schottische Geologe Charles Lyell sein Werk "Principles of Geology", in dem er argumentierte, das die Oberfläche der Erde nicht durch plötzliche (zumeist unbekannte) katastrophalen Ereignisse geformt worden war, sondern durch die graduelle Wirkung von auch heute beobachtbaren Phänomenen. Die Säulen von Pozzuoli waren ein wichtiges Argument für die Theorie des "Aktualismus" - so wichtig, dass sie in Lyell´s Werk sogar auf den Innenumschlag abgebildet wurden, die erste Abbildung im gesamten 3-bändigen, Werk. Die Bohrmuschelgänge bewiesen nicht nur gewaltige vertikale Erdbewegungen in der Vergangenheit (mindestens bis zu 7m), sondern das die Säulen dabei aufrecht stehen blieben wies darauf hin, dass diese Bewegungen langsam, aber konstant, abliefen. Lyell konnte sogar die Ursachen dieser tellurischen Bewegungen in Pozzuoli erklären. Erst um 1538 war bei einer Eruption der 123m hohe Schlackenkegel des Monte Nuovo entstanden, die Gegend war eindeutig vulkanisch noch aktiv und durch Aufstieg von unterirdischem Magma angehoben worden. 

Allerdings war dies nicht die einzige Arbeitshypothese.

In 1786 hatte Johann Wolfgang von Goethe Pozzuoli besucht und als überzeugter Anhänger des Neptunismus, für den vulkanische Aktivität nur ein unbedeutendes lokales Phänomen war, war die Rolle die Lyell dem Magma bei der Bewegung der Erdkruste - vielleicht gar bei der Entstehung von Bergen - zubilligte ein rechter Dorn im Auge. Er schlug daher eine alternative Erklärung vor. Die Bohrmuscheln hatten demnach in Lagunen gelebt, die zeitweise durch Schutt aufgestaut worden waren, wobei auch die Ruinen des Serapistempels überflutet worden waren. 

 
Abb.2. aus J.W. von Goethe "Tagebuch der italienischen Reise 1786".

Allerdings verlor der Neptunismus zunehmend an Bedeutung, da immer mehr Hinweise darauf schließen ließen das vulkanische Aktivität eines der wichtigsten Elemente der Erddynamik waren.
 

Was Lyell noch nicht wissen konnte, die Bewegungen die durch aufsteigendes Magma verursacht werden sind überraschend schnell und erfolgen unregelmäßig. Neueste Datierungen deuten hin, dass die Säulen zwischen dem 5. und 15. Jahrhundert dreimal (nicht nur einmal wie in den älteren Rekonstruktionen) für einige Jahrzehnte ins Wasser tauchten und dann wieder emporgehoben wurden. Auch der Mechanismus der Bewegungen ist komplizierter als gedacht. Austeigendes Magma hebt  nicht etwa den Boden an, sondern Fluide aus dem Magma erhitzen das Grundwasser, das sich daraufhin ausdehnt und den Boden anhebt. Da die Grundwasserleiter sich über eine große Fläche erstrecken, kann das Wasser aber auch rasch wieder abströmen und der Grund senkt sich (geologisch gesehen) rasch wieder.

Literatur:

MEDWENITSCH, W.(1967): Zur Geologie der süditalienischen Vulkane Exkusionsführer. Mitteilungen der Geologischen Gesellschaft in Wien. Band 59, Heft 1: 120 +Farbtafeln
RUDWICK, M.J.S. (2008): Worlds before Adam - The Reconstruction of Geohistory in the Age of Reform. The University of Chicago Press: 614.

20. Dezember 2014

Geo-Mythologie: Die Goldameisen des Herodot

In allen Kulturen spielten - vor allem vor dem Aufkommen des naturwissenschaftlichen Weltbildes - mündliche Überlieferungen eine wichtige Rolle um Naturerscheinungen zu erklären. Es gibt drei Stufen von Erzählungen:
  • Märchen sind reine Fantasiegeschichten, die sich weder zeitlich noch lokal festmachen lassen.
     
  • Legenden beinhalten einen wahren Wert, darüber hinaus enthalten sie aber auch eine religiöse Komponente, klassische Beispiele sind Geschichten von Heiligen, die mit vorbildhaften Lebensläufen oder Wunder der religiösen Bedeutung der Erzählung Nachdruck verleihen.
     
  • Sagen und Mythen enthalten einen höheren Realitätsanspruch, es spielen Menschen, Orte und Gegebenheiten der jeweiligen Zeit eine Rolle. Oft haben sie ihren Ursprung in einer verbürgten historischen Begebenheit.
Die Geo-Mythologie versucht geologischen Phänomene oder Ereignisse, die hinter einem Mythos stehen könnten, zu ergründen und die Geschichte hinter einer Sage zu erforschen.

 "Allemsig müsst ihr sein, ihr Wimmelscharen; nur mit Gold herein! Den Berg lasst fahren!"
- so singt der Chor der goldsammelnden Ameisen im Faust - Der Tragödie zweiter Teil (1825-31). Autor und Geologe Johann Wolfgang von Goethe greift hier in seinem Werk eine sehr alte Sage auf.
 
Bereits der Grieche Herodot (~490-424 v. Chr.) berichtet über goldsammelnde Ameisen, von wo der Mythus rasch in die  griechische und römische Kultur übergeht, z.B. beim römischen Naturforscher Plinius d. Ä. (~23-79 n. Chr.). Laut Herodot gibt es in einem abgelegenen Landstrich von Indien Ameisen, kleiner als Hunde, aber größer als Füchse, die beim Graben ihrer Baue und Nester auch Gold zutage fördern. Während den heißesten Stunden des Tages verkriechen sich die Ameisen in ihren Bauten, die Einheimischen nutzen die Gunst der Stunde und sammeln das goldhaltige Gestein, müssen aber auf der Hut sein, da die Ameisen, falls sie den Diebstahl bemerken, sofort die Verfolgung aufnehmen würden. 
Wahrscheinlich hat Herodot selber diese Erzählung vom griechischen Geografen Hekataios von Milet (560-480 v.Chr.) übernommen. Über byzantinische und karolingische Quellen erreicht der Mythus schließlich das Mittelalter und reicht sogar bis in die Neuzeit (z.B. scheint er noch bei Georgius Agricola, 1494-1555, auf). 

Über den eigentlichen Ursprung dieser Sage wurde lange gerätselt. In 1799 formulierte Graf von Veltheim eine erste Theorie um den seltsamen Vergleich zwischen Ameisen und Füchse zu erklären. Im ehemaligen Tartarenreich (Grenzgebiet von Tibet und China) wuschen Gefangene das Gold nicht mit den üblichen Gamsfell, sondern mit Fuchsfellen aus dem Schlamm. Die Füchse wurden nahe der Minen regelrecht gezüchtet und ihre zahlreichen Baue hätten einem Beobachter wahrscheinlich an die zahlreichen Zugänge eines Ameisennest erinnert.
 
Eine andere Erklärung liegt möglicherweise in einem Übersetzungsfehler. In Der altaischen Sprache, die in goldhöffigen Gebieten des Himalaya gesprochen wird, klingt die Bezeichnung für Murmeltier ähnlich dem Sanskrit für Ameise bzw. Gold (!). Die Beschreibung von grabenden Murmeltieren, die vielleicht goldhaltigen Sand zutage brachten, könnte so zum Bild von der goldgrabenden Ameise geführt haben. Auch wird im Persischen das Murmeltier als "Bergameise" bezeichnet, und Herodot könnte einfach diese Bezeichnung übernommen haben.
Tastächlich konnte der französische Ethnologe Michel Peissel, unterwegs im Hindus-Gebiet, in den 90' Jahren beobachten wie Murmeltiere (Marmota borak) in goldhaltigen Sand ihre Grabtunnel anlegten und die Einheimischen versicherten ihm, dass man im Auswurfsmaterials Gold finden konnte.
 
Doch es scheint, dass im Mythos von goldgrabenden Ameisen doch noch ein Körnchen Wahrheit steckt.
 

"Ant Hill Garnets" sind nach der Fundmethode benannt und stammen vorwiegend aus Arizona. Die Ameisen dort transportieren die Granate, die sie beim Graben ihres Baues im Sediment vorfinden, außerhalb ihres Baus und so an die Oberfläche, wo Regen sie am Fuß des Ameisenhügels zusammenschwemmt. Auch wenn Ameisen in der Lage sind große Lasten zu transportieren, umgraben sie größere Steine und selektieren Körner die ungefähr bei einem Gewicht um 1 Karat (0,2g) liegen. Ameisen als Prospektoren wurden auch dazu benutzt um Lagerstätten von Diamanten und Olivin (interessant als Indikator für Kimberlit-Gänge, die Diamanten-führend sein können) aufzufinden - und anscheinend können sich die emsigen Arbeiter auch für Goldnuggets interessieren.


 

Nicht nur Geologen, auch Archäologen können von grabenden Tiere profitieren. Maulwürfe graben bis zu 200 m lange Gänge und erreichen eine Tiefe unter der Erdoberfläche von bis zu 1m. Als 2008 der deutsche Archäologe Günther Wieland im Grösseltal (Baden-Würtemberg) Maulwurfshügel untersuchte, fand er im Auswurf Schlacken von Eisenerzen. Eine anschließende Grabung konnte keltische Verhüttungsöfen, um die 2.500 Jahre alt, nachweißen. Von Maulwürfen zutage gebrachte rotgefärbte Erde kann durch Hitzewirkung von Feuer und Öfen stammen, Holzkohlestücke können auf eine Kulturschicht hinweisen.
Allerdings gilt eine Einschränkung - Maulwürfe bevorzugen nicht zu feuchte und zu trockene Böden.

 
Literatur: 

OKROSTSVARIDZE, A.; GAGNIDZE, N. & AKIMIDZE, K. (2014): A modern field investigation of the mythical “gold sands”of the ancient Colchis Kingdom and “Golden Fleece” phenomena. Quaternary International, In Press: 9
REIMER, T. (2005): Kleiner als Hunde, aber größer als Füchse. Die Goldameisen des Herodot. Nodus Publikationen, Münster : 292

10. November 2014

Geologie im Alten Ägypten

Am 26. November 1922 öffnete Howard Carter die versiegelte Tür die zum Grab von Tutanchamun - Pharao im alten Ägypten von 1332 – 1323 v.Chr.  -  führte. Das Grab quoll über von kostbarem Schmuck, darunter eine Brustplatte die mit einem Skarabäus, aus einem grünlich-gelblichen Edelstein mit seltsamen Glanz geschnitten, verziert war. 

Abb.1. Brustplatte, Bild von Jon Bodsworth (wikipedia).

Zunächst wurde der Edelstein als Chalcedon identifiziert. Einige Zeit später durchstreifte jedoch der Engländer Patrick Clayton die großen Sandseen der Lybischen Wüste. Am 29. Dezember 1932 entdeckte er dabei einige Glasstücke die aus dem Sand ragten. Zwei Jahre später veröffentlichte er zusammen mit Leonard Spencer vom britischen Museum die Entdeckung. Zunächst wurde vermutet bei dem sogenannten "Lybischen Wüstenglas" handle es sich um Kieselsäureablagerungen eines ehemaligen, heute ausgetrockneten Sees. Allerdings findet man Lechatelierit und Baddeleyit, Quarzvarietäten die sich nur unter hohen Temperaturen oder Druck bilden können, sowie Spuren von Eisen, Nickel, Chrom, Kobalt und Iridium - seltene Spurenelemente in der Erdkruste, die sich aber gehäuft in Meteoriten finden.
Moderne Hypothesen erklären das Wüstenglas als Tektite - aufgeschmolzenes Material (vor allem Sand) eines Meteoriten-Impakt - allerdings wurde bis heute kein sicherer Meteoritenkrater, der zum Streufeld passen würde, entdeckt. 
 


Auch in der Kosmetik der damaligen Zeit spielten Mineralien eine Rolle. In verschiedenen Döschen, die als Grabbeigabe den Toten mitgegeben wurde, entdeckte man fein gemahlenen Bleiglanz. Bleiglanz war der Hauptbestandteil von "kohl" (oder "kajal") der schwarzen Augenschminke, wie sie auch die Figuren in den Fresken oder Statuen der Gräber tragen (außerdem schützte die schwarze Umrandung die Augen vor der gleißend hellen Sonne).  

Abb.2. Der junge Tutanchamun, Bild von Jean-Pierre Dalbéra (wikipedia).

Cerussit, ein natürliches Blei-Karbonat, wurde verwendet um die Schminke nötigenfalls aufzuhellen. Laurionit und Phosgenit sind künstliche Bleiverbindungen, die ebenfalls in einigen Resten von Schminke und Balsam nachgewiesen wurden. Wahrscheinlich wurden diese Mineralien als Heilmittel verwendet.
 
(Edel-)Steine spielten nicht nur als Schmuck des Äußeren, sondern auch für die inneren Werte, in der Religion der alten Ägypter, eine bedeutende Rolle. Obelisken, Steinpylonen die den Eingang von Tempeln zierten, wurden durch den Mythus inspiriert, dass Ra, die Sonne, am Anfang der Welt auf einen großen Stein erschien - daher sind Obelisken immer dem Sonnengott Ra geweiht. Die ältesten erhaltenen Obelisken reichen bis 2.400 v. Chr. zurück, wie eine Inschrift im Gräberfeld von Qubbat-al-Hawa (um 2.300 v. Chr.) bezeugt:
 
"Mein großer Pharao ordnete an, zwei Schiffe zu bauen… um zwei Obelisken nach Norden nach Heliopolis zu transportieren."
 
Der größte bekannte Obelisk, der Obelisk von Assuan, mit einer Länge von 42m und einem geschätzten Gewicht von über 1.000 Tonnen, blieb unvollendet, vielleicht weil das ausgesuchte Gestein sich als zu brüchig erwies (der längste, aufgerichtete Obelisk überhaupt scheint, zumindest nach historischen Beschreibungen, ein 57 Meter langer Obelisk, gewollt von Tuthmosis III. - 1479 - 1425 v.Chr., gewesen zu sein).

Abb.3. Der Tempel von Luxor, Bild von Jerzy Strzeleck (wikipedia).
 
Auch beim Bau der Pyramiden spielte Gesteinsqualität und Geologie eine Rolle. Zunächst einmal ersetzte der Baumeister Imhotep (um 2700 v. Chr.) Holz und Ziegel der ersten Grabmonumente mit Stein, um eine "himmlische Treppe", die die Ewigkeit überstehen konnte,  zu errichten. Die Cheops-Pyramide, als größtes und eindrucksvollstes Grab, wurde hauptsächlich aus Kalkstein errichtet. Einer der antiken Steinbrüche für das Baumaterial liegt unmittelbar östlich der Pyramide. Für die äußere Verkleidung wurde dagegen der hochwertige Kalkstein von Tura verwendet, einige Kilometer südlich gelegen.
 

Für die königliche Grabkammer wurde der rötliche, noble Assuan-Granit verwendet. Für den schnell-härtenden Mörtel, der alles zusammenhielt, wurde außerdem große Mengen von Gips benötigt, der in der Ebene von el-Faiyum, mehr als 120 Kilometer entfernt, aus gipshaltigen Schichten gewonnen wurde. (bei älteren Pyramiden wurde dagegen Ton als Fugenmaterial verwendet).
 

Beim Bau der Pyramiden spielte auch der Baugrund deine Rolle. Die Pyramide von Maidum bei Kairo wurde auf Sanddünen errichtet. In Folge rutschen die schweren Steinplatten der äußeren Verkleidung von der Pyramide und das Bauvorhaben wurde aufgegeben. Besser erging es der Pyramide von Cheops, die auf der stabilen Kalkplattform von Giza (die auch das Baumaterial lieferte) errichtet wurde... und noch heute steht.

Neben der Steinverarbeitung, spielten auch Metall- und Glasverarbeitung eine bedeutende Rolle. Von einem Relief im Grab des Rechmire war bekannt, das die altem Ägypter Metallherstellung in industriellen Maßstab kannten. In 1980 wurde in der archäologischen Stätte von Pi-Ramesse (das "Haus des Ramses, geliebt von Amun groß an Siegen" eine Schmelzbatterien für Bronze entdeckt die tonnenweiße Bronze produzieren konnte.  

Als "sementi" wurden ab 3200 v. Chr. Prospektoren bezeichnet, die hauptsächlich nach Goldlagerstätten suchten. Gold, als Metall der Sonne, war von außergewöhnlicher Bedeutung und mit den Göttern assoziiert, und daher auch mit dem "göttlichen Pharao" - daher standen Bergleute unter dem direkten Schutz des Pharaos. Lagerstätten für Gold waren hauptsächlich im südlichen Ägypten vorhanden, große Lieferungen von Gold stammen aber auch aus Nubien (im 5 Jhd. v. Chr. berichtet der griechische Geschichtsschreiber Herodot von der nubischen Metropole von Meroä, in der Gold - angeblich - häufiger war als Kupfer). Tatsächlich wurden zwischen 1901-1903 im Sudan von britischen Geologen 85 antike Bergwerke entdeckt.
 

Für die Färbung von Glas können Mineralien verwendet werden. Für rotes Glas wurden Goldsalze verwendet, Eisen - je nach Wertigkeit - ergibt braunes und grünes Glas, Kupfer färbt blau und Kobalt wird für ein tiefblaues Glas verwendet. Allerdings verwendeten die Ägypter eine besondere Verarbeitungsmethode für das berühmte "Ägyptisch-Blau" (Blau war als Farbe des Himmels und der Ewigkeit den Ägyptern heilig), die Farbe wurde dadurch erzielt, dass das Glas nicht völlig durchgeschmolzen wurde.

Literatur:


HEROLD, A. & PUSCH, E. (1998): Ramses II. - der erste Großindustrielle. Bild der Wissenschaft, Nr. 12: 68-73
PINTER, C. & STEHLIK, H. (2003): Rätsel im brennend heißen Sand: Das lybische Wüstenglas. LAPIS Nr.10: 11-16

13. Oktober 2014

Die kürzeste Genese-Geschichte der Pegmatite

Pegmatitgänge und Spaltenfüllungen sind die natürlichen Schatztruhen der Alpen, da sie oft durch große Kristalle von seltenen Minerale gekennzeichnet sind.

 
Abb.1. Flouritgang am Naabranken (Bayern) in einem mittelkörnigen Granit eingelagert - dieses allererste Bild eines Flußspatganges wurde 1868 veröffentlicht, in GÜMBEL, von W.: Geognostische Beschreibung des Königreichs Bayern: II. Abt. Ostbayerisches Grenzgebirge. A.G. Werner und J.W. von Goethe besaßen einige Flourit-Kristalle in ihrer Sammlung von dieser Lokalität.

Pegmatite bilden sich in Zusammenhang mit aufdringenden und erstarrenden SiO2-übersättigten Magma-Intrusionen. Bei der Auskristallisation des Magma bildet sich überwiegend Granit (mit Quarz, Feldspat und Glimmer), aufgrund der magmatischen Differentiation sättigen sich Restschmelzen jedoch mit "exotischen" Elementen an (z.B. Bor, Beryllium) und mit Fluiden wie Wasser und Kohlendioxid an. Diese Fluide vermindern die Viskosität der Restschmelze und ermöglichen das Eindringen in noch so enge Spaltensysteme.
Während des Aufstiegs kühlt die Intrusion ab, wird spröde und Spalten reißen im Granit wie auch im Nebengestein auf. In diese Spalten sammeln sich die noch mobilen Restschmelzen an und eine typische Pegmatit-Mineralgesellschaft (Abhängig vom Muttergestein können sich verschiedenen Quarz-Varietäten, Feldspäte, Beryll, Turmalin, Glimmer / Chlorit, Calcit usw. ausbilden) kann auskristallisieren.

Abb.2. Rekonstruktion einer alpinen Kluft aus dem Granit des Zentralmassiv des Mont Blanc, mit Rauchquarz, seltener Fluorit, Chlorit breitet sich am Boden der Kluft aus.

  • Phase 1: Entlang den kühleren Hohlraumrändern scheidet sich eine Art "Abschreckungsrand" aus, der aus einer feinkörnige Mineralien-Matrix besteht.
  • Phase 2: Das Umgebungsgestein erwärmt  sich, aus der fluidreicheren Schmelze scheiden sich nun phasenweise grobkörnigere Lagen aus, da die Schmelze langsamer abkühlt und die Kristalle mehr Zeit haben um an Größe zu gewinnen.
  • Phase 3: Bei Temperaturen unter 750-650°C scheidet sich das gelöste Wasser aus der Schmelze aus und bildet ein überkritische Phase (ein intermediärer Zustand zwischen flüssig und gasförmig). Diese Phase ist sehr effektiv in Stofftransport und ein weiterer Faktor der das Kristallwachstum fördert. Es bilden sich daher große Kristalle aus, meist in Form von Verwachsungen von verschiedenen Mineralien (Schriftgranit oder beim Vorherrschen einer einzelnen Mineralienart eine derbe Kristall-Masse) oder seltener als freie und gut ausgebildete Kristalle die in den verbleibenden Klufthohlraum hineinreichen.
Abb.3. Gesteinsprobe eines Pegmatitganges aus dem Brixner Granits, eine Permische Intrusion in den Alpen. Das Muttergestein ist ein mittelkörniger Granit mit Quarz, alterierten Glimmern und Plagioklas / Orthoklas. Schicht/ Phase 1 besteht aus einer groben Quarz-Masse mit seltenen und kleinen Glimmerkristallen. Schicht/Phase 2 aus radial angeordnete, mittelgroßen Quarz- und Glimmer-Kristallen. Schicht/Phase 3 aus einem Übergang einer derben Quarz-Masse in großen, ineinander verwachsenen Quarz-Kristallen (XX).

Bei Temperaturen unter 370-250°C verflüssigt sich das überkritische Wasser, die letzten Kristalle und Minerale kristallisieren schließlich aus (oft handelt es sich dabei um Glimmer oder Tonminerale die die Kluft auffüllen können), eventuelles Restwasser sammelt sich in Resträume - oder Miarolen - an.

Literatur:

RUSTEMEYER, P. (2007): Besonderheiten beim Turmalinwachstum (I) - Turmaline mit "Zahnwurzel". LAPIS 6: 13-18

7. September 2014

Améthystos - der Unberauschbare

Der Name Amethyst stammt vom Griechischen "améthystos" ab - "der Unberauschbare" bzw. der vor Trunkenheit schützende. Es gibt zwei Interpretationen um diese seltsame Bezeichnung zu erklären.  Laut Plinius dem Älteren (23-79 n.Chr.) wurde der Kristall nach der Farbe von verdünnten Rotwein (der daher nicht mehr so berauschend wirkt) benannt. Anderseits könnte es auch Sitte gewesen sein, Wasser in Amethyst-Bechern zu reichen, um echten Wein vorzutäuschen, allerdings ohne die lästigen Neben-( & Nach-)wirkungen.


17. August 2014

Über die Eigenschaften der Mineralien

Die Mineralogie war seit ihren Anfängen eng mit dem Bergbauwesen verbunden. So waren bis ins 18 Jahrhundert hinein nur einige hundert Mineralien bekannt, die zumeist wichtig im Bergbau waren. Es ist daher nicht verwunderlich, das sich viele moderne Namen wichtiger gesteinsbildende Mineralien von alten bergmännischen Begriffen ableiten - so wie Blende, Glanz, Kies und Spat (man denke an die Gruppe der Feldspäte, eine der häufigsten Mineralienarten überhaupt).

Abb.1. Mineralogie-Vorlesung, Miniatur zu Bartholomäus Anglicus´Werk "Über die Eigenschaften der Dinge" (1390-1400).

Das Bergbauwesen beeinflusste auch wesentlich die Bestimmung und Klassifikation der Mineralien.

Die relative Strichhärte ist eine Mineraleigenschaft die relativ einfach bestimmt werden kann. Heute ist die Härteskala nach Mohs die Bekannteste, allerdings gab es einige Vorläufer. Um 1784 behauptete der Chemiker Torbern Bergmann (1735-1784) noch, die Härte sei von der Umgebungsfeuchtigkeit abhängig, da er fälschlicherweise annahm das Ton ein Mineral sei - feuchter Ton war allerdings bedeutend weicher als trockener Ton. Im selben Jahr publizierte der berühmte Geologe A.G. Werner in seinem "Von den äußerlichen Kennzeichen der Fossilien" bereits einen Hinweis auf die Härte der Mineralien. Er Unterschied 6 Härtegrade die durch die Klinge eines Messers, einer Feile und durch Feuerstahl unterschieden werden konnten (Gegenstände die einem Bergmann leicht zugänglich waren und die Werners praktischen Ansatz zur Mineralogie zeigen). Der Mineraloge René-Just Haüy (1743-1822) führte weitere Testminerale ein, nämlich Kalkspat, Glas und Quarz. Mohs führte schließlich die moderne Härteskala ein, wobei er bei den Testmineralien auf eine relativ gleichmäßige Härteabstufung Wert legte und auch auf allgemein vorkommende oder leicht zu beschaffende Minerale zurückgriff.
 
 
Abb.2. Hornblende (Moos in Passeier, Südtirol).

Der  Strich (die Farbe des Pulvers) ist eine weitere wichtige Mineraleigenschaft. Bereits Agricola erwähnt die Farbe von abfärbenden Mineralien in seinem Werk von 1546. Werner, in seinem bereits erwähnten Bestimmungswerk, führt den Strich als eines der wichtigsten Bestimmungsmerkmale überhaupt. Mohs unterscheidet 1822 zwischen Strich und eigentliche Farbe des ganzen Minerals. Haidinger führt 1865 eine Strichtafel ein, einen "weißen, harten Körper, am besten eine Porzellan-Biscuit-Platte", im Gegensatz zu der vorher gebräuchlichen Methode, nämlich einfaches Abfeilen von Pulver von einem Kristall.


 
Abb.3. Flourit, Bleiglanz, Baryt, Kalzit (Deutschnofen, Südtirol).

Viele Farbnamen der Mineralfarben gehen auch auf die Arbeiten von A.G. Werner zurück, der eine allgemein gültige Farbnomenklatur einführen wollte, um die - damals herrschende - Verwirrung aufzulösen. Bezeichnungen, zum Teil auch heute gebräuchlich, wie "stahlgrau, lasurblau, apfelgrün" wurden durch Werner eingeführt.


 
Abb.4. Apatit (Lodner, Südtirol).

Die Dichte ist schon einigermaßen schwieriger zu bestimmen, aber bereits die Araber Albiruni (973-1048) und Alkhazini (um 1137) bestimmten relativ genau die Dichte von Mineralien und Metallen mittels dem Archimedi´schen Prinzips. Sie waren besonders an der Dichte-Unterschiede interessiert um die Echtheit von Edelsteinen zu überprufen.

Literatur:

KORTINIG, S. (1988): Der Strich. Der Aufschluss, Jhg. 39: 221-225
KORTINIG, S. (1988): Die Härte der Minerale. Der Aufschluss, Jhg. 39: 371-378
KORTINIG, S. (1988): Die Farbe und der Glanz der Minerale. Der Aufschluss, Jhg. 39: 295-299
KORTINIG, S. (1988): Die Dichte der Minerale. Der Aufschluss, Jhg. 39: 376-378
MÜCKE, A. (1988): Die Seiten für den Anfänger. Der Aufschluss, Jhg. 39: 35-38

30. Mai 2014

Hexenzauber und die Kleine Eiszeit

Der Begriff "Kleine Eiszeit" wurde um 1939 vom amerikanischen Glaziologen Francois Matthes (1875-1949)  benutzt um eine  Vorstoßphase  der nordamerikanischen Gletscher ab dem 13. Jahrhundert zu bezeichnen. Zeitgleich sind Gletschervorstöße auch in Skandinavien und den europäischen Alpen überliefert. Der Begriff wurde vom schwedischen Wirtschaftshistoriker Gustaf Utterström (1911-1985) später aufgegriffen, um eine Zeit, die in Mitteleuropa von politischen Unruhen, Völkerwanderungen Hungersnöten und Ausbreitung von Seuchen gekennzeichnet war, in einen klimatischen Zusammenhang zu stellen.
 



Die kleine Eiszeit wurde klimatisch in Europa durch eine generelle phasenweise Abkühlung gekennzeichnet. Die Ursache dieser Klimaverschlechterung ist unklar, sie fällt mit einer Phase verminderter Sonnenaktivität zusammen, ist aber auch von gesteigerten vulkanischen Tätigkeit (mit Höhepunkten um 1250-1500 und 1550-1700) gekennzeichnet.
 
Ab 1601 stößt in den Alpen das Mer de Glace vor und zerstört zwei Dörfer. Der deutsche Autor Martin Zeiller (1589-1661) beschreibt sehr plastisch das Vorrücken des Grindelwald-Gletschers:
 
"Es ist nicht weit davon der Orthen ein Capellen zu St. Petronel gewesen, dahin man vor alten Zeiten gewallfaret: Welchen Orth dieses Bergs Eygenschafft zum Wachsthumb seythero bedecked hat. Gestalt dann die Landleuthe dort herumb observiren und bezeugen, dass dieser Berg dergestalt wachse und seinen Grund oder Erden vor sich her schiebe, dass wo zuvor eine schöne Matten oder Wiesen gewesen, dieselbe davon vergehe und zum rauen wüsten Berg werde;…"
 
Nicht nur in Chroniken, auch in den Mythen der Alpen haben diese Gletschervorstöße ihre Spuren hinterlassen. Die Sage, das Gletscher Frevler und Übermütige unter sich begraben, ist weit verbreitet in den Alpen und lässt sich bis ins Jahr 1700 zurückverfolgen.
 
Besonders wurden die Menschen aber durch eine Häufung von Extremwetterereignissen getroffen. Überflutungen, Muren, Sturm, Hagel und Frost konnten Haus und Hof zerstören, schlimmer noch die Ernte eines gesamten Jahres vernichten, was wiederum zu Teuerung,  Hungersnöte und Seuchen führte.
In dieser schwierigen Zeit beobachtet auch das Aufkommen einer neuen Art des Aberglaubens - im 14. zum 15. Jahrhundert kommt die Idee verstärkt auf, dass Hexen "Hagel machen" und den Kühen die "Milch stehlen". 
In einer Chronik die in der Bayerischen Staatsbibliothek aufbewahrt wird, heißt es wörtlich:
 
"1445 In diesem Jahr war ein sehr großer Hagel und Wind als vor nie gewesen, thät großen Schaden, ihro wegen fing man allhier etliche Weiber, welche den Hagel und Wind gemacht haben sollen, die man auch mit Urthel und Recht verbrennt."
 
Abb.1. Zwei Hexen bei der Zubereitung eines Hexensuds zur Erzeugung von Hagel und Unwetter, Holzschnitt aus "De laniis et phitonicis mulieribus" (1489), ein Pamphlet verfasst vom deutschen Jurist Ulrich Molitor (1442-1508).
 
"Anno 1626 den 27. May ist der Weinwachs im Frankenland im Stift Bamberg und Würzburg aller erfroren wie auch das liebe Korn, das allbereitt verblüett... das bei Manns Gedenken nit geschehen und eine große Theuerung verursacht... Hierauf ein großes Flehen und Bitten unter dem gemeinen Pöffel, warum man solange zusehe, das allbereit die Zauberer und Unholden die Früchten sogar verderben."
Chronik der Familie Langhans, Zeil (Franken)


Schadenszauber was schon in der Antike ein beliebter Anklagepunkt für angebliche Zauberer, allerdings sieht man jetzt darin eine regelrechte Teufels-Verschwörung. Der Historiker Wolfgang Behringer argumentiert, dass die Hexenverfolgung im Mittelalter  indirekt vom Klima beeinflusst wurde. Das gehäufte Vorkommen von Unwettern und Kälteeinbrüche demoralisierte den gemeinen Pöbel, der entschlossenes Handeln von der lokalen Obrigkeit verlangte - eine Antwort war die vermuteten Verursacher der Unwetter - die Hexen - einzufangen und abzuurteilen.

Wenn ihre Teufelskunst und Zauberei nicht an den Tag gekommen wäre, hätten sie vier Jahre kein Wein und Getreide wachsen lassen, wodurch viele Menschen und Vieh an Hunger gestorben wären und ein Mensch den anderen hätte fressen müssen. Gott, der Herr, hat dies nicht geschehen lassen wollen und an den Tag gebracht, so daß über 1.200 sind verbrannt worden und werden noch täglich viele verhaftet und verbrannt. Auch haben sie gestanden, da sie giftige Nebel gemacht haben, so daß viele Menschen und Tiere haben sterben müssen. Durch ihre Teufelskunst haben sie den Menschen auch große Krankheiten gebracht und Apfel, Birnen und das Gras auf den Wiesen verdorben....[]… (Zwei Bürgermeister) haben bekannt, daß sie viel schreckliche Wetter und große Wunder gemacht, so daß viele Häuser und Gebäude eingeworfen und viele Bäume im Wald und Feld aus der Erde gerissen wurden... 
Es sind auch etliche Mädchen von sieben, acht, neun und zehn Jahren unter diesen Zauberinnen gewesen. Zwanzig sind hingerichtet und verbrannt worden...[]... Besonders verwunderlich ist, daß solche kleinen Kinder Donner und Blitz zuwege bringen können.“
Aus den Chroniken der Hochstifte Bamberg und Würzburg, 1626-30
 
In der zweiten Hälfte des 14. Jahrhunderts beginnt die Inquisition Gericht zu halten, zuerst in Südfrankreich, Norditalien und der südwestlichen Schweiz - wobei die Inquisition am Anfang eine Antwort der Kirche auf die Ketzerbewegungen der Katharer und Waldenser war.  Im Laufe des 15. Jahrhunderts breiten sich die Prozesse aus, ab 1430 kommt es zu einem Übergang von der Anklage der allgemeinen Zauberei zu der der Hexerei. Vor allem in den Gebieten der heutigen Schweiz, Österreich, Polen und Deutschland kommt es zu zahlreichen Prozessen von Seiten der weltlichen Gerichte mit anschließenden Todesurteilen. 
Die Anklage des Schadenszaubers und Manipulation des Wetters spielt dabei eine wesentliche Rolle, auch weil es sich um ein "konkretes Verbrechen" handelte, im Unterschied zu anderen Hexenverbrechen, wie Besuch eines Hexensabbat oder Teufelsbuhlschaft, die schwer nachzuweisen waren und außerdem selbst von den meisten Zeitzeugen mehr als Ammenmärchen denn als Tatsachen angesehen wurden.

Teilweise antworteten die Angeklagten selbst mit Galgenhumor auf die ihnen vorgeworfenen Missetaten. Im Jahre 1595 wurde in der Brixner Gegend der Bauer Christoph Gostner der Wettermacherei angeklagt, darauf versuchte er das Gericht zu überzeugen, dass er nur in bester Absicht handelte und die ankommenden Unwetter ablenkte…
 

"Zurück nach hinten getrieben auf das höchste Gebirge, wo kein Hahn kräht, kein Heu gemäht wird, wo kein Ochs liegt und keine Blume blüht, dass es niemanden einen Schaden antue, und wie er glaubte, wurde der Schauer so gleich zu bloßem Wasser"
 

Auf die Gegenfrage, wieso er dann ein kürzlich stattgefundens verheerende Unwetter nicht verhindert hätte, antwortete der Schelm, dass er es wohl verschlafen habe und "betrunken gewesen [sei] dieselbige Nacht".
 

Die Hexenverfolgung nahm während einer milderen Klimaphase zwischen 1520 - 1560 ab, um anschließend zwischen 1560 und 1660 einen Höhepunkt zu erreichen. Die kleine Eiszeit erreicht ihren Höhepunkt um ungefähr 1680 - 1730, in den Alpen kam es zwischen 1550-1560 und 1580-1600 zu kalten Frühjahren und Auflassung von Almen.
 
Abb.2. Die Europäische Hexenverfolgung erfolgte zwischen 1430-1780, mit Höhepunkten zwischen 1560-1580, 1600-1618 und 1626-1630.

Zu vereinzelten Hexenprozesse kommt es noch zwischen 1715-1722 im Königreich Bayern, im Schweizer Kanton Zug (1737-1738) und in Würtenberg und Würzburg (1746-1749). Die letzte deutsche Hexe wurde in 1775 hingerichtet, die letzte europäische Hexe in 1782. 
Die kleine Eiszeit endet dann auch um 1850.
 
Natürlich spielen bei der Hexenverfolgung soziale Faktoren eine wesentlichere Rolle und das Klima war eher ein Schrittmacher als der Auslöser. In Gebieten mit einer zentralistischen Regierung und einheitlichen Gesetzgebung waren Hexenprozesse zum Beispiel weitaus seltener, da der Gesetzgeber überzeugende und daher schwer zu beschaffende Beweise der Hexerei verlangte. Im ländlichen Raum waren die zuständigen Behörden außerdem eher gewillt den Willen des Volkes nach einem Sündenbock in Menschengestalt nachzugeben. Politische und soziale Krisen und Kriegszeiten (so fällt der Höhepunkt der Hexenprozesse in Deutschland mit dem Höhepunkt des Dreißigjährige Krieg von 1618 bis 1648 zusammen) - spielen auch eine Rolle in der Bereitschaft die Hexerei bis zur letzten Konsequenz - der Hinrichtung - nachzugehen, so waren teilweise den Behörden die Hexenprozesse zu teuer und ihr - vermuteter - Nutzen zu gering um überhaupt eine systematische Hexenverfolgung zu initiieren. Ab Mitte des 17. Jahrhunderts verlieren die Hexenprozesse schließlich mehr und mehr an "ideologischem Hintergrund" bis zur vollständigen Einstellung der Verfahren.

Literatur:

BEHRINGER, W. (1998): Hexen: Glaube, Verfolgung, Vermarktung. Beck´sche Reihe Nr. 2082: 115

BEHRINGER, W. (1999): Climatic Change and Witch-hunting: the Impact of the Little Ice Age on Mentalities. Climatic Change, Vol.1(1): 335-351
BEHRINGER, W.; LEHMANN, H. & PFISTER, C. (eds.) (2005): Kulturelle Konsequenzen der "Kleinen Eiszeit" - Cultural consequences of the "Little Ice Age".
Veröffentlichungen des Max-Planck-Institus für Geschichte, Band 212 : 521
BEHRINGER, W. (2007): Kulturgeschichte des Klimas - Von der Eiszeit bis zur globalen Erwärmung. C.H. Beck-Verlag, München: 352
BÜNTGEN, U. et al. (2011): 2500 Years of European Climate Variability and Human Susceptibility. Science Vol. 331: 578-582
FAGAN, B.M. (2000): The Little Ice Age: How Climate Made History, 1300-1850. Basic Books, New-York: 246
GLASER, R. (2008) : Klimageschichte Mitteleuropas - 1200 Jahre Wetter, Klima, Katastrophen. Wissenschaftliche Buchgesellschaft, Darmstadt, 2. Auflage: 264

JÄGER, G. (2008): Fernerluft und Kaaswasser - Hartes Leben auf den Tiroler Almen. Universitätsverlag Wagner, Innsbruck: 240

18. Mai 2014

Mount St. Helens - Der Vulkan lebt

Der Ausbruch des Mount St. Helens am 18. Mai 1980 war durch eine überrasschende Varietät von vulkanischen Phänomenen begleitet - eine Stein- und Glutlawine überdeckte mehr als 60 Quadratkilomter und verbrannte fünfzehn. Mehr als 550 Quadratkilomter von dichten Douglas-Tannen Wald wurden durch die Druckwelle der Eruption niedergemäht und die äusseren Zonen durch heißen Gase, Schlammströme und Aschefall beeinflusst.
 
Vor der Eruption wurden in den Lebensräumen rund um den Krater 286 Pflanzenarten gezählt, danach war nur noch eine graue Mondlandschaft übrig.
 
Die vulkanischen Ablagerungen wiesen völlig unterschiedliche geologische Eigenschaften als die vorherigen Böden auf - stark wasserdurchlässig mit einem sauren pH, schutzlos der gleissennden Sonne ausgesetzt - und doch, bereits ein Monat später wurden di ersten Pflanzen auf den Vulkanablagerungen entdeckt. 
Die Beobachtungen am St. Helens stellten einige Ansichten der klassischen Pflanzen-Sukzession, wie sie bei Besiedelung von Ödland erwartet wurde, in Frage: die theoretische langsame Abfolge von Pionierarten zu Arten einer Klimax-Gesellschaft fand so nicht statt. Zufällig eingebrachte Samen konnten sich rasch entwickeln. Anspruchsvollere Arten kamen so früher auf, anspruchslos Arten wie Moose spielten dagegen eine geringere Rolle. Arten verschiedener Pflanzengemeinschaften traten daher zusammen auf. 
Überlebende Individuen, Wurzeln und Samen in der Erde, und Überbleibsel der vorherigen Vegetation, wie die zahlreichen Baumstämme, spielten eine entscheidende Rolle, die Natur musste nicht komplett neu beginnen sondern konnte auf diese „legacies“ zurückgreifen. Um die 20 Pflanzenarten allein hatten in der verwüsteten Zone überlebt und von der weiteren, unbeeinflussten Umgebung wanderten schon bald weitere Pionierarten hinzu. So entwickelte sich die Vegetation in den Zonen in denen die Stämme liegen gelassen worden waren schneller und wies auch eine höhere Artenzusammensetzung auf. .



Literatur:
 
DALE, V.H. & ADAMS, W.M. (2003): Plant reestablishment 15 years after the debris avalanche at Mount St.Helens, Washington. The Science of the Total Environment 313: 101-113

24. März 2014

Georg Pawer - Vom Wesen des Ausgegrabenen

Georg Pawer, besser bekannt als Georgius Agricola, wurde am 24 März 1494 in der sächsischen Stadt Glauchau geboren. Als Sohn einer wohlhabenden Kaufmannsfamilie konnte er es sich leisten zwischen 1514-1518 ein Theologie-Studium an der Universität  Leipzig zu absolvieren. Nach dem ersten Studienabschluss unterrichtete er eine Zeitlang in Zwickau, um nach 1522 in Leipzig, Bologna und Padua Medizin und Philosophie zu studieren. 

Zwischen 1524 und 1526 kümmerte er sich in Venedig um die Herausgabe von antiken griechischer Schriften zur Medizin und begann sich auch um die beschriebenen Medizinrezepturen, die teils auf mineralischer Basis beruhen, zu interessieren.
 

Im Jahre 1527 fand er eine Stelle als Stadtarzt im heute tschechischen Jàchymov, eine Stadt die in einem Gebiet mit bedeutenden Silbervorkommen lag - hier konnte Agricola seine mineralogischen Interessen vertiefen. In 1530 publiziert er "Bermannus sive de re metallica" in dem er die damalige Bergbautechnik und Erzgewinnung beschreibt - und auch "moderne" medizinische Rezepturen mit Mineralien.
 
In einem seiner wichtigsten Werke, "De natura fossilium" (1546)  - vom Wesen des Ausgegrabenen -  fasst er das gesamte Wissen zur damaligen Zeit über Mineralien und andere, aus der Erde gegrabenen Artefakte, zusammen.
 
Aber erst in 1556, kurz nach seinem Tod, erschien sein bedeutendsten Werk, "De re metallica libri XII":

 Abb.1. De Re Metallica Libri XII, in einer Ausgabe von 1657

"Der einfache Bergmann glaubt deshalb an die Brauchbarkeit der Wünschelrute, weil die Rutengänger manchmal Gänge durch Zufall finden. Aber viel öfter wenden sie die Mühe vergeblich auf.. Der wahre Bergmann benutzt … den Zauberstab nicht.. sondern er beachtet ... die natürlichen Kennzeichen der Gänge"

Das Buch reicht weit über die Beschreibung des Verlaufs und Erkennens von mineralienführenden Gesteinen hinaus und galt über 200 Jahre lang als eine der vollständigsten Darstellungen des Mittelalterlichen Hüttenwesen und Bergbautechnik die je verfasst wurden.

23. März 2014

William Smith und der Versteinerte Code

"Ich spreche mit Dankbarkeit über die praktische Lektionen, die mir Mr. Smith erteilt hat. Als ich in seinen Fußstapfen, seine Karten in der Hand, durch Wiltshire und die Nachbar-Counties ging, wo er fast 30 Jahre zuvor unterwegs gewesen war, lernte ich die Anordnungen unserer oolothischen Schichten kennen … Ich appelliere an jene klugen Männer, die Kraft und die Zierde dieser Gesellschaft bilden, .. zunächst, ehe wir über die Leistung irgendeines anderen Mannes nachdenken, den Vater der englischen Geologie zu ehren."
Professor Adam Sedgwick 1831 in einer Rede vor der Geological Society of London anlässlich der erstmaligen Verleihung der Wollaston-Medaille an William Smith.




William Smith wurde am 23. März 1769 im Dorf Churchill (Oxfordshire) geboren.  Aus einfachen Verhältnissen stammend, interessierte er sich bereits früh für Fossilien und erlernte später den Beruf des Landvermessers. In dieser Rolle kümmerte er sich auch viel um baugeologische Probleme - Verlauf und Profilierung von Kanälen und Straßen, Entwässerung von Land und Stollen in Bergbaugebieten. In den Kohleminen bemerkte er, dass die wertvollen Kohleflöze immer in einer charakteristischen Gesteinsabfolge angetroffen wurden - unter der Kohle findet man einen grauen Lehm (der ehemalige Boden des Karbon-Sumpfes),  über der Kohle marine Ablagerungen (wenn der Karbon-Sumpf überflutet und von jüngeren Sedimenten überdeckt wurde).
 
Seine große Leidenschaft für Fossilien ließ ihn auch einen charakteristischen "Code" der versteinerten Überreste ehemaliger Tiere und Pflanzen in den Gesteinen erkennen - ein wichtiger Schritt um auf geologischen Karten die Gesteine anhand ihrer relativen Alter zu unterscheiden.

In 1815 publizierte er die erste großmaßstäbliche geologische Karte und im darauffolgenden Jahr "Strata - Identified by organized Fossils", sein Buch wo er das Prinzip der Faunenabfolge vorschlug - ähnliche Gesteinsarten können durch ihren Fossiliengehalt unterschieden bzw. Gesteinsaufschlüsse über weite Strecken miteinander in Bezug gebracht werden.

Literatur:

SMITH, W. (1816-1819). Strata identified by organized fossils, containing prints on coloured paper of the most characteristic specimens in each stratum. London: W. Arding.
WINCHESTER, W. (2001). The Map that Changed the World: William Smith and the Birth of Modern Geology. New York: Harper Collins.

3. Januar 2014

Das Geheimnis der Erdbebenlichter - Gelöst ?

Mulder: Sie glauben so fest an ihr Wissenschaft, Scully. Aber die Dinge, die ich gesehen habe gibt es in ihrer Wissenschaft gar nicht.
Scully: Nichts kann im Widerspruch zur Natur existieren, sonder nur im Widerspruch zu dem, was wir darüber wissen. Und an dem Punkt werden wir anfangen. Dort gibt es Hoffnung.
Akte X,
1996

Erdbebenlichter sind seltsame Leuchterscheinungen die kurz oder während eines Erdbebens auftreten sollen und unterschiedlich beschrieben werden - von weiß-rötlich-blauen diffusem Licht zu Wolken oder Streifen an Himmel zu konkreten "Lichtkugeln"  mit rötlich-weißer Farbe. 

Dokumentiere Augenzeugenberichte reichen mehrere hundert Jahre zurück. Der Irische Ingenieur Robert Mallet (der die seismischen Zonen im Mittelmeer erkannte) publizierte zwischen 1851 und 1855 einen Katalog in dem er solche Leuchtphänomene sogar bis zurück ins Jahr 1606 vor Christus datierte (wobei er Beschreibungen von "Feuersäulen" als Erdbebenleuchten interpretierte). Der frühe Geologe James Hutton berichtet von einem Erdbeben um 1888 bei Christchurch (Neuseeland), wo verschiedene "Leuchterscheinungen" beobachtet wurden - wobei Hutton allerdings keinen Zusammenhang zwischen beiden Phänomene  sieht. 
Der Italienische Naturforscher Ignazio Galli verfasst um 1910 schließlich eine erste Klassifizierungsmethode für Erdbebenlichter.
 
Da lange Zeit jedoch nur Geschichten vorlagen, wurden Erdbebenlichter von Seismologen mehr als Folklore denn als reales Phänomen angesehen.
 
Im Jahre 1973 präsentierte der japanische Geologe Yutaka Yasui neben einer Sammlung von Augenzeugenberichten allerdings erstmals Fotos, die rote und blaue Farbstreifen am Himmel über der japanischen Stadt von Matsushiro zeigten und die zeitgleich mit einem Schwarm kleinerer Beben auftraten. Weitere Fotos folgten, so dass zumindest die Existenz von Erdbebenlichtern heutzutage als gesichert angenommen werden kann. 
Abb.1. Einige der seltenen Fotografien die als echt angesehen werden, Erdbebenlichter beim japanischen Vulkan Kimyo, aufgenommen im September 1966 und die erste publizierte Fotografie des japanischen Geologen Y. Yasui - die Bilder wurden während einer Serie von Erdbeben zwischen 1965-1967, die die japanische Präfektur Nagano trafen, aufgenommen.

Allerdings scheinen Erdbebenlichter nicht unbedingt mit einzelnen Erdbebenereignissen zusammenzuhängen. Leuchtphänomene wurden hunderte Kilometer entfernt vom Epizentrum des Erdbebens und auch Monate vor dem eigentlichen Ereignis beobachtet. 
Bereits sieben Monate vor dem Erdbeben von L´Aquila (6. April 2009) wurden seltsame Lichterscheinungen am nächtlichen Himmel beobachtet bzw. sogar fotografiert, wobei eine große Anzahl sich allerdings im Nachhinein als Planet Venus entpuppten. Als wahrscheinliche "echte" Erdbebenlichter blieben immerhin Berichte von diffusen Wolken, Flammen und Blitze, sowie "Feuersäulen" während des eigentlichen Erdbebens, übrig.

Abb.2. Angebliches Erdbebenlicht das 30 Kilometer südlich von L´Aquila aufgenommen wurde, beinahe ein Jahr (!) vor dem eigentlichen Erdbeben. Das Bild zeigt die andere tyische Erscheinungsform die Erdbebenlichter annehmen können, als "schwebende Feuerkugeln", aus FIDANI 2010.
 

Zurzeit gibt es noch keine befriedigende Erklärung wie es zu diesen Erscheinungen kommen könnte. Die plausibelste klingende Arbeitshypothese nimmt an, dass es sich um einen elektromagnetischen Effekt handelt. Dazu würde passen, dass Augenzeugen von Störgeräuschen bei Funkverbindungen berichten und sogar elektrische Glocken von Telefonen bei Erdstößen zu läuten beginnen bzw. ein Knistern in der Luft zu hören ist. Elektrische Felder oder geladene Teilchen regen - so die Theorie - Luftmoleküle an, das resultierende Plasma erscheint dem Augenzeugen als Leuchterscheinung.
 
Eine jetzt veröffentlichte Studie (THERIAULT et al. 2013) hat die wesentlichen Beobachtungen und Theorien zu diesen Erdbebenlichtern nochmals zusammengefasst und das Verhältnis tektonische Störungen - Leuchterscheinungen untersucht.
 
Gesteine sind normalerweise Isolatoren und leiten keinen elektrischen Strom der nötig ist um ein Feld aufzubauen oder Ionen zu erzeugen. Werden Gesteine unter Druck gesetzt, bzw. bei tektonischen Bewegungen verformt, kommt es zu einem piezoelektrischen Effekt der einen schwachen Stromfluss erzeugen kann. Allerdings ist dieser Stromfluss vernachlässigbar klein.
 
Der deutschstämmige Physiker Friedemann T. Freund publizierte in 1993 die "p-Hole-Theory" die eine effektivere (wenn auch hypothetische) Möglichkeit beschreibt.
Durch tektonische Verformung kommt es zu Gitterfehlstellen in den Quarzkristallen von Gesteinen. Diese Fehlstellen konzentrieren sich entlang der Kristalloberfläche, wo diese "elektrischen Löcher" vorbeiziehende Atome ionisieren. Diese so gebildeten freien Ionen wandern entlang von Störungszonen zu Oberfläche, wo sie aufsteigen und letztendlich die Luftmoleküle ionisieren können - ein Plasma entsteht.
Dazu würde passen das Leuchterscheinungen - so die neue Studie - eher an steilstehenden Störungssysteme (die vielleicht die vertikalen Bewegung der Ionen erleichtert) und an kristallinen (quarzreichen) Gesteinen gebunden zu sein scheinen. Die Leuchterscheinungen treten bevorzugt entlang von Störungssystemen auf, wie sie in Grabenbrüchen und bei Seitenverschiebungen zu finden sind. Im Jahre 1911 wurde zum Beispiel ein Erdbeben bei Ebingen von Leuchterscheinungen begleitet, die sich entlang des östlichen Abhangs des Rheingrabens und im kleineren Hohenzollern Graben konzentrierten.
 
Die Studie scheint einige Punkte früherer Theorien zu bestätigen, ist aber bei weitem nicht eindeutig. 
Wie die Autoren selbst einräumen, ist es schwer von mündlichen Beschreibungen allein eindeutig zu bestimmen, ob es sich um ein "echtes" Erdbebenlicht handelt oder um etwaige Fehlinterpretationen durch den Augenzeugen (z.B. Sterne, Brände, gewöhnliche UFO). Erdbebenlichter werden auch sehr (zu sehr?) unterschiedlich beschrieben, von einfachen diffusen Verfärbungen zu Kugelblitzen zu Feuersäulen, möglicherweise werden hier unterschiedlichste Phänomene, die nichts mit seismischer Aktivität zu tun haben, in einen Topf geworfen. 
Weiteres scheint es seltsam, das ein Phänomen das in Zusammenhang mit Zusammenpressen von Gesteinen steht, gerade in tektonischen Regimes auftreten soll, die durch divergente Kräfte gekennzeichnet werden.
 
Literatur:
 
FIDANI, C. (2010): The earthquake lights (EQL) of the 6 April 2009 Aquila earthquake, in Central Italy. Nat. Hazards Earth Syst. Sci. 10: 967-978
TRAUFETTER, G. (2003): Blitze aus dem Boden. Der Spiegel 42: 204-207