Kristallographen Keplers Gespür für Schnee

Der deutsche Astronom Johannes Kepler studierte nicht nur die Bewegung der Sterne, sondern interessierte sich auch für die Geometrie von Schneeflocken. 1611 publizierte er ein kleines Büchlein mit dem Titel „Strena seu de Nive sexangula - Über den sechs-zackigen Schnee“ in dem er sich fragt

„Woher kommt es, dass gleich zu Anbeginn die Schneekristalle, bevor sie noch zu größeren Flocken sich zusammenballen, sechszackig fallen stets und mit sechs rauen Strahlen, wie ein Gefieder anzusehen?“. 

Abb.1. Kristalle setzen sich aus regelmäßig angeordneten Teilchen zusammen, aus Kepler´s Abhandlung.

Kepler erkannte das  Wasserdampf regelmäßig auskristallisiert, allerdings konnte er nur auf eine alchemistische geheimnisvolle Kraft zurückgreifen woher diese ursprünglich Symmetrie stammt:

„Es wohnt also eine formbildende Kraft in dem Leib der Erde, die hervorgeht mit dem Dunst, ein Lebensgeist, vergleichbar der menschlichen Seele.“ 

Die sechseckige Form der Schneekristalle beruht auf die Wechselwirkung der einzelnen Wassermoleküle, Feuchtigkeit und Temperatur. Fällt ein wachsender Schneekristall durch die Atmosphäre durchquert er schichten mit leicht unterschiedlichen Temperatur- und Feuchtigkeitsbedingungen, auch der Wind tut sein übriges, da er jeden Fall einer Schneeflocke individuell gestaltet, so ist auch die endgültige Form der Schneekristalls individuell und einzigartig. 

Es gibt Schneekristalle mit drei, zwölf, 18 und 24 Strahlen, da die meisten Kristalle bei ihrem langen Weg zerbrechen oder verschiedene Kristalle miteinander verschmelzen, stets ist der Wert aber ein Vielfaches oder Teil von sechs. Schneekristalle können je nach Temperatur flächenförmig, säulenförmig oder die klassische Schneeflocken-Form annehmen, an den Ecken ist nämlich die Wahrscheinlichkeit das Wassermoleküle auftreffen größer als an eine gerade Kante.

Abb.2. Quarzkristalle, nach “Chrystallographie ou description des formes propres a tous les corps du regne mineral” von Rome de l´Isle (1783). Quarz wurd ein der Antike als ewig gefrorener Schnee gedeutet. So schreibt Plinius der Ältere (23-79 n.Chr.) „Wir können mit Sicherheit angeben, dass man er [der Bergkristall] in den Felsen der Alpen entsteht, oft an so unzugänglichen Orten, dass man ihn an einem Seil hängend herauszieht.“

Kunst & Geologie: Die Pracht der Steine

Ursprünglich bezeichnete eine Daktyliothek eine Sammlung von Fingerringen, diese Bedeutung wurde aber vor allem in der Renaissance auch auf Sammlungen von geschnittenen Steinen, wie Gemmen und Kameen, ausgeweitet. Die Schmucksteine passten bei einigen dieser Sammlungen auch auf speziellen Ringen, die wie ein normaler Ring am Finger getragen werden konnten.

Abb.1. Titelseite der „Dactyliotheca“, um 1601, neben dem Sammler (vielleicht der Autor Abraham Gorlaeus selber?) sieht man die offene Daktyliothek mit den ovalen Vertiefungen für die einzelnen Gesteinsproben.
 

Mit Glyptotheken verstand man eine Sammlung geschnittener Schmucksteine (Glypten).
 

Lithotheken oder Gesteins-Bibliotheken waren Sammlungen geschnittener und polierter Gesteine, die vor allem lehrreich sein sollten. Eine Variante davon sind Tische mit Einlegearbeiten verschiedenster Gesteine (oder versteinerter Dung...), zu denen oft auch ein Katalog der verwendeten Gesteine beigefügt war.

Abb..2. Gesteins-Bibliothek mit polierten Proben aus Tirol, 19. Jahrhundert.

Kunst & Geologie: Klimawandel in der Kunst

Seit den 1960er Jahren wird versucht Gemälde als Klimaarchive zu verwenden. Bilder können zwar keine quantitativen Klimadaten liefern, sie liefern aber eine Übersicht über vergangene Klimaveränderungen. So zeigen urzeitliche Felsbilder in der Sahara Tiere die nur in einer Savannen-ähnliche Landschaft vorkommen können, sowie schwimmende Menschen, ein Hinweis darauf das in der Vergangenheit dort feuchtere Zeiten geherrscht haben müssen.
 

Lange Zeit waren Malerei und Kunst mehr auf den Menschen als seine Umwelt bedacht. Erst mit der holländischen Landschaftsmalerei im 17. Jahrhundert wurde die realitätsnahe Darstellung der Landschaft und Natur üblich. Es ist daher verlockend diese Bilder herzuziehen um die Umwelt und Landschaft  in diesen Zeitepochen zu rekonstruieren. Allerdings werden in diesen Bilder oft Bildkompositionen verwendet - auch wenn einzelne Elemente real sind, werden diese in eine idealisierte Landschaft zusammengestellt. Die Gemälde, bei aller Liebe zum Detail, ist den künstlerischen und gesellschaftlichen Formen unterworfen.
 

So sind auch viele Gemälde die Schnee und Eis in der britischen und niederländischen Landschaft zeigen oft als Hinweis für die mitteleuropäische Kleine Eiszeit gedeutet worden. Diese Periode ungünstiger Klimaverhältnisse, ungefähr vom 13. zum 18. Jahrhundert, ist mittels paläoklimatischer Daten relativ gut gesichert, allerdings können die Klimadaten nicht direkt auf das gesellschaftliche Leben und Kunst zur damaligen Zeit übertragen werden. Künstler wie Pieter Bruegel der Ältere (1525-1569) und Caspar David Friedrich (1774-1840) stellen tatsächlich in ihren Bildern Eislandschaften dar, allerdings sind diese oft nicht auf bestimmte Jahre festzumachen und neben diesen Bildern existieren auch zahlreiche die nichts mit Kälte zu tun haben. 

Abb.1. Die Jäger im Schnee, um 1565, als Monatsbild stellt es eine idealisierte Winterlandschaft dar und ist ein Teil einer Serie die verschiedene Jahreszeiten darstellen soll.

Vor allem Pieter Bruegel  scheint die Winterlandschaft erst in seinen späten Jahren, ab 1560, entdeckt zu haben.
 

Der italienische Künstler Giuseppe Arcimboldo (1527–1593) war Hofmaler von Kaiser Rudolf II, berühmt geworden durch seine eigentümlichen Porträts, wo der Monarch als heidnischer Fruchtbarkeitsgott, zusammengesetzt aus den Gaben der Natur, dargestellt wird. Wollte der Auftraggeber mit diesen seltsamen Bildern die Unfruchtbarkeit des Landes, verursacht durch das kalte und nasse Wetter, symbolhaft vertreiben? 

Abb.2. "Die Erde" von Giuseppe Arcimboldo, um 1570. Verursachte die Kleine Eiszeit Mangel durch das kalte Wetter und Depressionen wegen den trüben Tagen und stellte sich Rudolf II. deshalb so gerne als strahlender Fruchtbarkeitsgott dar? Eine etwas gewagte These.

Auch hier kann das Bild nicht auf kalte, harte (Klima-)Daten reduziert werden, die Gesellschaft und Interessen des Auftraggebers, die Erfahrung und Weltanschauung  des Künstlers, spielten bei weitem die bedeutendere Rolle bei der Auswahl der darzustellenden Objekte.

Literatur:

BEHRINGER, W. (2007): Kulturgeschichte des Klimas - Von der Eiszeit bis zur globalen Erwärmung. C.H. Beck-Verlag, München: 352
HÜTTL, R. (ed.) (2011): Ein Planet voller Überraschungen / Our Surprising Planet - Neue Einblicke in das System Erde / New Insights into System Earth. Springer Verlag: 316

Die Geologische Eroberung der Alpen: II. - Vom Gamsgebirg zu erforschter Wildnis

Bis weit ins Mittelalter wurden Gebirge als schreckliche und gefährliche Orte – mit Steinschlag, Lawinen, Unwetter – angesehen. 

 Alles das über der Wald- und Almgrenze lag wurde als "Eisgebirge" oder „Gamsgebirg´“ angesehen und einer „Müßt´… schon a narreter Teufel sein, dass er da umasteigat“ (Mitt. DÖAV, 1917). Wenn es nicht sein musste wurden große Höhen daher nicht aufgesucht, auch wenn sie nicht unberührt waren – Hirten, Händler, Kräutersammler, Mineraliensucher und Jäger suchten immer wieder Pässe und vielleicht auch Gipfel auf.
 

Abb.1. Auf der Gemsjagd, aus "Die Alpen in Natur- und Lebensbilder" (1861).

Als geistiger Vater des Alpinismus gilt der Italienische Dichter Francesco Petrarca (1304-1374), der in 1336 anscheinend den Mont Ventoux bestieg und das Vorhaben mit den Worten „Nicht die Berge wollt ihr kennen lernen, sondern auch selbst..[]“ begründete.
 

Der Berg als interessanter und harmonischer Ort wurde durch das Gedicht „Die Alpen“ (1729) des Schweizer Dichter und Naturforschers Albrecht von Haller (1708-1777) populär. Erste Spekulationen über die Naturgeschichte der Berge wurden schon um 1561 mit dem Werk "De montium origine", des Valerius Faventies, veröffentlicht. Aber erst Zeitgenossen Hallers, wie Sebastian Münster (1489-1552), Johannes Stumpf (1500-1566),  Konrad Gessner (1516-1565)  und Johann Jakob Scheuchzer (1672-1733) beschreiben Gebirge naturwissenschaftlich, besonders die Tierwelt und im Fall von Scheuchzer auch die Geologie.  Konrad Gessner war begeisterter Botaniker der Berge, in 1551 veröffentlicht er "Historiae Animalium" (4 Bände 1551-58 und 5 Band 1587). In 1555 ersteigt er den Pilatus (2.128m) und veröffentlicht seine Erfahrung im Werk "Descriptio Montis Fracti Juxta Lucernam".
Horace-Bénédict de Saussure (1740-1799) fasst seine naturwissenschaftliche Beobachtungen die er während der Besteigung des Mont Blanc im Juli 1789 gesammelt hat in seinem „Voyages dans le Alpes“ zusammen.
 

Abb.2. Anonymer Druck  der Saussure´s Abstieg vom Mont Blanc zeigt.

Louis Agassiz (1807-1873), Édouard Desor (1811-1882) und Karl Vogt (1817-1895) betreiben naturwissenschaftliche Forschung auf und um Gletschern, wobei Desor in 1839 den Gletscherfloh entdeckt und Moränenlandschaften untersuchte. Oswald Heer (1809-1883) publiziert verschiedene Arbeiten und beschäftigt sich auch als einer der Ersten mit der höhenabhängigen Verbreitung der Tierarten ( „Geographische Verbreitung der Käfer in den Schweizer Alpen, besonders nach ihren Höhenverhältnissen“).

Die Alpen waren von den Naturwissenschaftlern erobert worden...

Tunnel und Stollen - Der lange Weg zum Sieg über den Berg

„Jeder, der in den Hochlagen unserer Gebirge vor der Aufgabe gestanden hat, frisches Material für wissenschaftliche Bearbeitung zu gewinnen, kennt die großen Schwierigkeiten, die ihm der oft viele Meter dicke Verwitterungsgürtel entgegensetzt. In tieferen Lagen des Hochgebirges und in den Mittelgebirgen überall bedeckt Almboden und Waldvegetation das Land, den anstehenden Felsuntergrund verhüllend; der aufnehmende Geologe wird an spärliche Aufschlüsse gewiesen sein und mit Freude jede Gelegenheit wahrnehmen , die ihm neue und wertvolle Einblicke in den Erdkörper ermöglicht. Solche Gelegenheit werden für ihn diejenigen sein, wo große technische Eingriffe in das Innere der Erde vorgenommen werden: Tunnelbauten, Stollenanlagen, Straßen- und Eisenbahneinschnitte; doch auch alle anderen kleineren Unternehmungen, wie Steinbrüche und dergleichen werden ihm hochwillkommene Gelegenheiten zur Gewinnung tiefer Einblicke sein, die er um so lieber nutzen wird, je seltener in dem betreffenden Gebiete natürliche Aufschlüsse zur Verfügung stehen.“
Hradil, G. „Ueber kristalline Gesteine und Gesteinstechnik“

Abb.1. Der Bau des Mont-Cenis-Tunnels zwischen Italien und Frankreich.

Neben rein geologischen Aspekten, haben Tunnel und Stollen auch sehr praktische Anwendungen. Bereits in der frühen Bronzezeit wurden Stollen und Schächte angelegt für den Abbau von Kupfererz. In Nordtirol wurde ein 25m langer Schacht auf ein Alter von 2.800 datiert. Die aufwendigen Anlagen für Erzabbau und –schmelze weisen darauf hin, das hier professionelle Minenarbeiter am Werk waren. Knochenreste zeigen weites an, das die Bergleute gut versorgt wurden, mit Fleisch von Schwein, Schaf, Ziege und Rind (wobei Ochsen auch als Zugtiere verwendet werden konnten).
 

Im Altertum wurden neben Minen auch Stollen für die Wasserversorgung angelegt, so in Mykene um 1.200 v. Chr. Und in Jerusalem um 1.000 v. Chr. 

Überraschenderweise war der konventionelle Vortrieb, mit Hammer, Meißel und Muskelkraft noch weit bis ins 17.Jahrhundert gängig. Erste Versuchssprengungen wurden erst 1627 durchgeführt. Der 1679-1681 ausgeführte Malpas-Tunnel in Frankreich war der erste durch Sprengungen aufgefahrene Verkehrstunnel. 

Hydraulische Bohrer und Tunelbaumaschinen kamen um 1860-70 auf. 

Abb.2. Tunnelbohrmaschine um 1881.

Erste große Tunnel in Lockergestein, wie die Unterfahrung der Themse in London, wurden um 1850 in Angriff genommen. 

 
Franz von Rziha verfasste in 1872 das umfassende „Lehrbuch der gesammten Tunnelbaukunst“ und führte mit der „Gesteinsclassification für Tunnelbauten“ die sieben Gesteinsklassen ein die auch heute noch oft im Tunnelbau zur Anwendung kommen, um das Gebirge nach geotechnischen Gesichtspunkten hin einzuteilen – denn mineralogisches Gestein ist nicht gleich geotechnisches Gestein.
 

„Es giebt, um thatsächliche Beispiele anzuführen, Kalk- und Sandsteine, die vom Mineralogen mit einem und demselben Härtegrad belegt und von ihm in ein und dieselben Klasse gereiht werden, welche aber der Gewinnungsarbeit so verschiedenartige Aufwand abringen, dass jene Fälle nicht selten sind, wo die Gewinnungskosten in einem Falle noch einmal so viel, als in dem anderen betragen.“
 

1857 wurde am Mont-Cenis-Tunnel zwischen Frankreich und Italien zum ersten Mal hydraulische Bohgeräte eingesetzt und in 1867 erfand Alfred Nobel das Dynamit, das sicheren Sprengstofftransport und Sprengungen im Berg ermöglichte.
 

 
Literatur:
 

RZIHA (1872): Lehrbuch der gesammten Tunnelbaukunst.

Kunst & Geologie: Der Bergbau - Reichtum eines Landes

Tirol war im Mittelalter eine bedeutende Bergbauregion, wie auch eindrucksvoll eine Tirolkarte in der Form eines Adlers zeigt, an deren Ecken allegorisch die Reichtümer des Landes präsentiert werden: Wein- und Bergbau. Die erste Ausgabe dieser Karte erschien 1609, als Kupferstich von David Zigl, eine zweite Ausgabe um 1620 wurde von Andreas Spängler angefertigt, als Begleitkarte zum Werk „Aquila Tirolensis“ des Matthias Burgklechner.

Abb.1. Aquila Tirolensis.

Abb.2. Vergrößerter Abschnitt mit Darstellungen des Tiroler Bergbaus und Münzprägung. Der Steinbock stellt vermutlich die Schweizer Kantone dar, da es Handel und (Bergbau-)technologischer Austausch mit diesen gab.

Ab dem späten 15. Jahrhundert erlebte der Tiroler Bergbau einen Aufschwung und in wenigen Jahrzehnten erlangte er europäische Bedeutung (besonders um 1560/1570).
Der Bedarf an Metallen zu dieser Zeit war erheblich  – einerseits um die Armeen mit Waffen aus Eisen auszustatten, andererseits um den Handel mit dem Orient zu bezahlen. Die wichtigsten Bergbaugebiete lagen in Tirol, Erzgebirge und Ungarn. 

Ein Nürnberger Metallhändler schreibt in 1523:
 

„Silber findt man die Menge in keinem anderen Land denn im Heiligen Reich, sondern alle umbliegenden christliche und unchristliche Land müssen aus Teutschen Landen mit Silber gespeist und versehen werden.“
 

Um die Erzvorkommen ausbeuten zu können waren gewaltige Investitionen notwendig, für die die Knappen allein nicht aufkommen konnten. Die ersten Querfinanzierungen kamen auf – Kaufleute und Handwerker finanzierten die Bergwerke nun mit (die jeweiligen Anteile wurden als Kuxen bezeichnet). Mit der Zeit übernahmen einzelne finanzstarke Geldgeber immer mehr Anteile an Bergwerken, bis sie praktisch das Monopol innehatten.
So stiegen im 16. Jahrhundert die Fugger auch in das Bergbaugeschäft ein, monopolisierten es  und dank ihrer zahlreichen Niederlassungen wurde das Erz von Tirol europaweit verteilt. Von den eigentlichen Bergbaugebieten in Tirol ging das Kupfer und Silber südwärts zum Mittelmeer, nordwärts über Stettin und Danzig nach Russland und nach Antwerpen, Amsterdam und Spanien.

Literatur: 

FRANZ, A. (2012): Sonntagsbraten für die Kumpel. Bild der Wissenschaft Nr.6: 94-95
HEILFURTH, G. (1968):  Südtiroler Sagen aus der Welt des Bergbaus. An der Etsch und im Gebirge, Band 25: 75
TASSER, R. (ed.) (2004): Der Tiroler Bergbau und die Depression der europäischen Montanwirtschaft im 14. und 15. Jahrhundert: Akten der internationalen bergbaugeschichtlichen Tagung Steinhaus. Studien Verlag: 324

Die Geologische Eroberung der Alpen: I. - Weil er da ist...

„Ich dachte über den rastlosen Eifer nach, welcher Männer auch die schrecklichsten Widerstände aushalten lässt. Keine Gefahr kann sie abhalten ... denn ein Gipfel kann die gleiche unausweichliche Anziehung wie ein Abgrund ausüben.“
Théophile Gautier, 1868

Am 6. Juni 1924, gegen Mittag, suchte der Geologe Noel Ewart Odell nach Fossilien, auf 8.100 m Seehöhe, in der Nähe des letzten Lagers auf dem höchsten Berg der Erde – Mount Everest - am selben Tag versuchten die beiden Bergsteiger Sandy Irvine und George Mallory den Gipfel zu erreichen. Mallory, der bei dem Versuch der Erstbesteigung zusammen mit Irvine umkam, soll auf die Frage des "Warum?" man unbedingt den Gipfel eines Berges bezwingen müsse, mit seiner berühmten "Weil er da ist..." geantwortet haben. Und weil er da ist... der Berg, faszinierte bereits Geologen.

Der Everest ist nicht der einzige Berg der aus fossilienführenden Gesteine besteht, auch viele berühmte Gipfel in den Alpen bestehen aus ehemaligen Meeresablagerungen. 

Abb.1. Geologisches Profil der Schweizer Alpen nach Albert Heim (1919). Die Gipfel bestehen aus Karbonatgestein und anderen Meeresablagerungen, wie auch die berühmte Eiger-Nordwand. Rot: Autochthones Kristallin des Aarmassiv, Blau: Decken des Helvetikum und Penninikum.

 
Bereits Leonardo da Vinci (1452-1519) beschreibt Fossilien aus den Bergen der Toskana und merkt an das sie dorthin nicht mittels der Sintflut transportiert worden sein konnten, da sie in Lebensstellung gefunden wurden. Auch fossile Haifischzähne wurden um 1600 als Reste von ehemaligen Meeresgetier erkannt, aber niemand konnte erklären wie die Versteinerungen aus dem Meer auf die Berge gehoben wurden.

In 1667 publizierte der Dänische Anatom und Naturwissenschaftler Niels Stensen (1638-1686) eine Geo-Theorie die diesen Widerspruch erklären konnte. Sedimente, mit ihren Fossilien, wurden im Meer abgelagert, durch Störungen der Erdkruste – verursacht durch Einbrüche von unterirdischen Hohlräumen – werden diese Schichten regelrecht herauskatapultiert. In den eingebrochenen Gräben sammelt sich Wasser und es kann sich neues Material ablagern - der Zyklus beginnt von vorne. Leider wurde Stensen Arbeit lange Zeit vernachlässigt und die Erklärung das Gesteine und Fossilien durch die biblische Sintflut entstanden und abgelagert wurde blieb populär bis ins frühe 19. Jahrhundert.

Der Geistliche Thomas Burnet (1635-1715) durchreiste während einer Studienreise auch die Alpen und blieb von den Bergen so tief beeindruckt, das er sie "wissenschaftlich" zu erklären versuchte. Zwischen 1680 und 1690 publizierte er “The Sacred theory of the earth...[]“, das eine allgemeine Abhandlung der Geschichte der Erde ist, aber auch einige "geologische" Erklärungen liefert.

 

Nach Burnet bildeten Berge sich als die Erdkruste durch die gewaltige Wucht der biblischen Fluten regelrecht zertrümmert wurde. Noch heute ragen die Reste, gleich Ruinen, in den Himmel. Kurioserweise beobachtet Burnet auch die frischen, wenig erodierten, Formen der Berggipfel und schließt daraus das die biblische Sintflut in historischen Zeiten stattgefunden hat.

Diese Idee wird auch vom großen Schweizer Naturforscher Johann Jakob Scheuchzer (1672-1733), der als einer der Ersten seine umfangreichen naturwissenschaftlichen Beobachtungen der Alpen publiziert, aufgegriffen. Große Falten, die in den Schweizer Alpen beobachtet werden können, erklärte Scheuchzer durch die gewaltigen Kräfte der biblischen Wasserfluten, die ganze Gesteinspakete verformten. Die Sintflut konnte somit nicht nur Fossilien, sondern auch Struktur und Aussehen der Berge erklären! 

Abb.3. Darstellung der Umgebung  des Urnersee aus Scheuchzer´s "Helvetiae Stoicheiographia" (1716).

Der naive Glauben in dieser doch im Grunde nichtssagenden Erklärung (von wo kam das Wasser, wo ging es hin... konnte nur durch ein göttliches Wunder erklärt werden) mag heute überraschen, man muss sich aber der damaligen (Un-)Kenntnisse im Klaren sein. Sedimentgesteine waren weit verbreitet in den Ebenen und dort schien eine Ablagerung durch Wasserfluten plausibel. Aber beinahe nichts war bekannt über die Gesteine der Gipfelregionen. Einer der ersten Naturkundler der geologische Beobachtungen in situ sammelte, war der Schweizer Alpinist Horace Benedict de Saussure (1740-1799). Als er  1787 den Gipfel des Mont Blanc erklomm, beobachtete er das dieser seltsamerweise aus granitischem Felsen bestand... Berge schienen komplizierter zu sein als angenommen 

Abb.4. Im 16-18. Jahrhundert werden die Alpen langsam von technischen und wissenschaftlichen Neuerungen erobert, in diesem Bild des Holländischen Künstlers C.D.Van der Hech sieht man einen Bergbau als Zeichen der Zivilisation, der fast schon im Widerspruch mit der unberührten Berglandschaft erscheint.
 
Literatur:

MacFARLANE, R. (2003): Mountains of the Mind - Adventures in Reaching the Summit. Random House Publishing, New York: 324

Steno und die Anfänge der Stratigraphie

Einzelne Philosophen und Gelehrte hatten schon in der Antike die Schichtung von bestimmten Gesteinen bemerkt und Spekulationen darüber angestellt: für griechische Philosophen war klar das Land und Meer im Laufe der Zeit kamen und gingen und Spuren in Form von Fossilien in den Schichten hinterließen. Arabische Gelehrten erklärten die Schichtung sogar als Ergebnisse der Erosion und Ablagerung von Bruchstücken von Gesteinen.
Aber diese Ideen wurden nur von einigen wenigen Personen vertreten oder in kleinen Gruppen diskutierte - eine eigen Wissenschaft die sich mit den Schichten der Erde beschäftige entstand daraus nicht. 

Auch der Renaissance -Gelehrte und Künstler Leonardo da Vinci (1452-1519) studierte Fossilien und Schichten. Er erkannte die organische Natur der Fossilien und erklärte folgerichtig dass die Schichtflächen Zeiträume mit unterbrochener Sedimentation darstellen. Allerdings behielt da Vinci diese Wissen für sich und wendete es nur in seinen Bildern an (z.B. im Hintergrund der Felsgrottenmadonna, in der die Klippen doch relativ natürlich  wirken und auch ein die Sedimentationsebene eines Flusses zu erkennen ist).
 
Der Arzt und Gelehrte Georgius Agricola, oder Georg Bauer (1494-1555), war der erste der eine frühe Schichtenkunde in seinem "De Re Metallica" (1556) beschrieb - er führte an wie Vererzungen im Gebirge verlaufen und auch wie man das Erz abbauen kann. Allerdings konnte er nicht erklären wie diese "Schichtung" entstanden war.

Abb.1. Alles gute Niels Stensen - 11. Januar 2012.

Erst der dänische Anatom Niels Stensen (1638-1686), auch Nicholaus Steno, erstellte eine Theorie der Schichtenkunde auf. Er verfasste eine Reihe von Regeln mit denen die Abfolge der Schichten beschrieben und erklärt werden konnte - vor allem führte er das Konzept von Zeit in eine stratigraphische Abfolge ein.

-    Fossilien sind die Überreste von einst lebendigen Wesen.

-    Ungestörte Gesteinsschichten sind in einer bestimmten Reihenfolge angeordnet, mit der ältesten Schicht zuunterst und der jüngsten Schicht obenauf.

-    Gesteinsschichten lagern sich stets horizontal ab, erst durch spätere Störungen können sie  verlagert oder steil gestellt werden.

-    Eine Schicht erstreckt sich unbeschränkt in horizontaler Richtung, fall sich nicht ein Hindernis im Weg befindet. Dieses Gesetz ermöglicht es Schichten an verschiedenen Seiten eines Tales miteinander zu korrelieren.

-    Falls ein Körper oder eine Diskontinuität die Schichtung quert, muss diese Schicht älter sein bzw. der Körper oder Diskontinuität jünger.

Steno erklärt geneigten Schichten (die im Widerspruch zu seinem Prinzip der ursprünglichen Horizontalität liegen) als Ergebnis von Einbrüchen von großen unteririschen Erosionshohlräumen. In seiner ursprünglichen Beschreibung stellt er diese Phasen nebeneinander in einem großen Zyklus dar - Ablagerung und Erosion sind wiederkehrende Ereignisse die sich immer und immer wieder abspielen - ein erster Hinweis auf die "Tiefenzeit der Geologie."

Abb.2. Die Erosions- und Ablagerungsphasen erklären die Schichten der Erde, nach Niels Stensen "Prodromus" (1669).

Literatur:

GOULD, S.J. (1988): Time´s arrow Time´s cycle Myth and Metaphor in the Discovery of geological Time. Harvard University Press: 240
KOUTSOUKOS, E.A.M. (2005): Applied Stratigraphy. Topics in Geobiology Vol.23.: 488
LAZZARI, C. (2000): Le Scienze della Terra nel Veneto dalle origini ai giorni nostri – 8 secoli di studi, scoperte, progressi e leggende. Società Veneziana di Scienze Naturali: 171
VAI, G.B. (2007): A history of chronostratigraphy. Stratigraphy, Vol.4. (2/3): 83-97