Die Geschichte der Geologischen Karte: I. - Aller Anfang ist schwer...

Vor 200 Jahren – 1815 - veröffentlichte der Landvermesser und Autodidakt-Geologe William Smith die erste brauchbare geologische Karte – zur Feier beginnt heute eine Serie von Blog-Einträgen, die von den Ursprüngen beginnend über Bergbaukarten zur geologische Kartierung mittels Satelliten führen soll...

 "Der wahre Bergmann benutzt, da wir wollen, daß er ein frommer und ernster Mann ist, den Zauberstab nicht, und da e ferner der Natur der Dinge kundig und verständig sein soll, sieht er ein, daß ihm die Wünschelrute nichts nutzen kann, sondern er beachtet, wie ich oben ausgeführt habe, die natürlichen Kennzeichen der Gänge."Georgius Agricola (1556) : Zwölf Bücher vom Berg- und Hüttenwese, II. Buch
 

Eine geologische Karte zeigt die Verteilung von bestimmten Gesteinsarten auf einer topographischen Karte an. Was so einfach klingt, hat in Wahrheit eine lange Entwicklungsgeschichte hinter sich.

Der Turiner Papyrus ist eine ägyptische topografische Karte aus der Zeit um 1.160 v.Chr. die ein Wadi-Tal und ein Dorf, mit umliegendem Steinbruch und Goldminen zeigt. Außerdem wurden anscheinend die wirtschaftlich interessanten Gesteinsarten unterschieden. Die Karte zeigt eine Hügelkette, wobei ein Teil der Hügel dunkel, ein anderer hellrosa gehalten wurde. Außerdem wurde der Flussverlauf bzw. Flussbett mit einer gepunkteten, verschiedenfarbigen Signatur versehen. Auch wenn es im alten Ägypten wahrscheinlich keine Wissenschaft der Geologie im modernen Sinne gab, so gab es sicher empirische Erfahrungen mit Gesteinen und großes Interesse an Bergbau. Es ist dieses empirische Wissen das auch das Mittelalter prägt, als der europäische Bergbau eine Blütezeit erlebte.
 
Den Werken von Georgius Agricola (1494-1555)  verdanken wir eine der vollständigsten Darstellung vom Bergbau des späten Mittelalters. Agricola beschreibt nicht nur Abbaumethoden, sondern in den Einführungskapitel zu seinem "De re metallica" (1556) beschreibt er auch wie Erzgänge im Berg verlaufen können und wie sie einzumessen sind. 

Abb.1. Grubenkompass für das Einmessen des Verlaufs von Erzgängen aus dem 19. Jahrhundert.

Die begleitenden Darstellungen zum Text verbinden eine Art von zweidimensionalem Profil mit einer topographischen Karte, wie auch die eingezeichneten Himmelsrichtungen erkennen lassen.

 

Abb.2. Darstellung von Erzgängen im Berg durch Agricola, aus "De re metallica" (1556).

Den Verlauf von Erzgängen im Gebirge zu erfassen hatte wichtige Gründe - vor allem wirtschaftliche: Man konnte den zukünftigen Verlauf erahnen und in die entsprechende Richtung weitergraben, zusätzliche Stollen konnten von anderen Punkten aus bis zum Verlauf des Erzkörpers getrieben werden und die Abbauleistung der Knappen konnte abgeschätzt werden.
 
Auf einigen Grubenriss-Karten wurden neben den vermessenen Stollen auch schon geologische Informationen eingetragen - wie Erzkörper oder Bereiche mit tauben Gestein. Allerdings stellen diese Karten nicht die Erdoberfläche dar, sondern beschränken sich zumeist nur auf den Verlauf der Stollen oder das Bergbaugelände.

 

Abb.3. Grubenplan aus der Vogelperspektive des Prettauer Kupfererzgruben aus dem Jahre 1584, mit Stolleneingängen, Zugangswegen und Bergbaugebäuden - eine typische Darstellung für die damalige Zeit durch den Kartographen Johannes Isidor Prixner. Man beachte auch den Grubenkompass am linken Kartenrand.

Abb.4. Grubenriss (mit Pseudo-Perspektive, da Lageplan und Profil vereint) einer Silbermine - "Mappa metalographica…[]" des Italienischen Feldherren und Naturforscher Luigi Ferdinando Marsili (1658-1730), man beachte den Grubenkompass und die Detailzeichnung mit einem geologischen Schnitt des Stollens, mit in der Stollenfirste  hangendes "Gestein", "Kluft", "Erz" und liegendes "Quarz" -gestein.

Literatur:

BAUMGARTEN B., KURT, F. & STEDINGK, K. (1998): Auf den Spuren der Knappen (Bergbau in Südtirol und seine Mineralien). Tappeiner-Verlag, Bozen: 224
OLDROYD, D. (2013): Maps as pictures or diagrams: The early development of geological maps. In BAKER, V.R. ed, Rethinking the fabric of geology: Geological Society of America Special Paper 502: 41-101

Jscht der Sindfluß g´wößen!

"Jscht der Sindfluß g´wößen!" (Ötztaler Dialekt)

Der Inn - größter Fluss Tirols - überschwemmte im Laufe der Jahrhunderte immer wieder den Talboden des Inntales, und alpine Fließgewässer führten immer wieder zu Schäden (z.B. im Ötztal). Aus den frühesten Zeiten der Besiedelung Tirols gibt es keine schriftlichen Belege für Innüberschwemmungen; allerdings verursachten sie wahrscheinlich  zu dieser Zeit auch keinen Schaden, denn der Talboden wurde zunächst nur sehr wenig genutzt. In der ,,Hochwassergeschichte Tirols" (SCHORN) wird erwähnt, dass für das 14. und 15. Jahrhundert gleich viele, für das 16. Jahrhundert doppelt so viele Überschwemmungen in Nord- und Südtirol dokumentiert sind. Auffallend ist das Abnehmen von Hochwässern im 17. Jahrhundert. Dass das 19. Jahrhundert in Aufzeichnungen die meisten Überschwemmungen aufweist, dürfte wohl auf die größere Beachtung dieser Ereignisse zurückzuführen sein.  Am häufigsten treten Überschwemmungen zwischen August bis Ende September auf. In diesen Monaten ist die Gletscherschmelze noch beträchtlich und es setzen häufig anhaltende Regen ein, so dass sich die Wassermengen addieren.
 

Gletscher können aber im alpinen Raum auch direkt zu Überschwemmungen führen, nämlich durch Aufstauung von Gletscherseen.

Die Ötztaler Alpen, als besiedeltes und von Naturkatastrophen gefährdetes Gebiet, wurden schon früh von Gelehrten  bereist, beschrieben und kartografisiert. Die starke Vergletscherung entlang des Alpenhauptkammes, vor allem nördlich davon, führte zu Bedrohung von Siedlungen und Weilern in Form von Gletschervorstößen und Gletscherseeausbrüche. Dementsprechend war die Beobachtung der Gletscher auch von politischen und wirtschaftlichen Interesse, und stark gefördert. Dank der Ausbildung des Rofener Eissees, eines Gletschersees, der zwischen 1600 und 1850 mehrmals ausbrach, existieren aus dem Gebiet des Ventertales zahlreiche Berichte und Karten.

 

Abb.1. Darstellung des Rofener Eissee im Juli 1601 nach Abraham Jäger

Die drohende Überschwemmungsgefahr, die vom aufgestauten See ausging, zog das Interesse der Behörden auf sich. Akten des Innsbrucker Archivs wiesen vier Gletschervorstöße mit Stauseeausbildung nach, nämlich 1600, 1680, 1770 und 1845. Die ersten Urkunden tauchen 1599 auf, vorherige Gletschervorstöße werden somit wenigstens schriftlich nicht belegt, auch wenn sie nicht ausgeschlossen werden können. Im Winter 1599 dringt der Vernagtferner bis ins Rofental vor und bildet einen 400m breiten und 200m dicken Eisdamm aus. Am 16 Juli 1600 kommt es zu einem Ausbruch der große Schäden im Ötztal verursacht (Abb.1.). Im darauf folgenden Jahr stößt der Gletscher weiter vor und staut einen See mit einer Länge von 1.200m, einer Breite von 330m und eine Tiefe von 110m auf. Diesmal jedoch entleert sich der See ruhig über eine natürlich gebildeten Kanal zwischen dem 12. Juli und 9. September.

Von einem Geistlichen aus Brixen, ins Ötztal geschickt um die dortige Bevölkerung zu beruhigen, stammt der Bericht über Gletschervorstöße zwischen 1676 bis 1681, die aber zumindest von der Eisdammbildung geringer waren als die Ausdehnungen von 1600. 
Der Vorstoß zwischen 1677 bis 1678 wurde von behördlich angestellten Wächtern  beobachtet. Am 24. Mai 1678 brach der Eistausee innerhalb 4 Stunden aus, ohne jedoch größeren Schaden zu verursachen. Ende Juni begann er sich wieder zu füllen, bis er am 6. Juli 1.110m lang, 300m breit und bis zu 200m tief war. Am 16. Juli kam es zum katastrophalsten Ausbruch des Sees. Weitere Ausbrüche fanden 1679 und am 14. Juni 1680 statt. Im Jahre 1681 wurde die Anstrengung unternommen den Eisstausse durch einen ins Eis gegrabenen Kanal abzuleiten, was bis 1683 auch tatsächlich gelang. 

Seit 1678 war der Vernagtferner bereits im Rückzug betroffen, letzte Eisreste im Rofental überdauerten jedoch bis 1712.Über den dritten Vorstoß des Vernagtferners gibt uns eines der ersten wissenschaftlichen Werke über Gletscher Auskunft, das Buch "Nachrichten von den Eisbergen in Tirol" von Josef Walcher. Im Jahre 1770 begannen die Ötztaler Gletscher wieder vorzustoßen, es kam sogar zur Ausbildung eines kleineren Eisstausees beim Gurglerferner im nahen Gurgltal. Die vordringende Zunge im Rofental wurde 1771 noch mit Menschenkraft abgetragen, aber bereits 1772 sah man die Hoffnungslosigkeit der Bestrebungen ein. Im Sommer 1772 bildete sich erneut der See, floss aber gegen Ende des Jahres über natürliche Kanäle im Eis wieder ab. Dies wiederholte sich 1773 und 1774, wobei die Entleerung 1773 zwar schnell erfolgte, durch die kalte Witterung aber die Wasserführung der Rofener Ache sowieso schon gering war und das Flussbett dank behördlicher Maßnahmen in guten Zustand und gefährdete Brücken abgetragen oder überhöht worden waren.

 

Abb.2. Ausschnitt des "Atlas Tyrolensis" von ANICH und  HUEBER  1774, das innere Schnalstal und das innere Ventertal zeigend, sowie die Gletscherausdehnung des Hintereis- (links) und Hochjochferners (rechts). Die Inschrift am Rofener Eissee lautet "…gewester See so Ano 1678, 1679 und 1681 völlig ausgebrochen und sich 1771 wieder gesammelt"

Durch das Kartenwerk von HAUSLAB 1817 wissen wir das das Ende des Vernagtferners 1.400m weit von der Rofener Ache entfernt war. Ein erneutes anwachsen des Vernagtferners wird in der Periode 1820 bis 1850 beobachtet. 1822 erreiche die Zunge das Rofental, es kommt aber zu keiner Absperrung des Tales, der Gletscher zieht sich wieder zurück.

 

Abb.3. Der Rofener Eissee am 16.8.1772, Darstellung in Joseph Walchers "Nachrichten von den Eisbergen in Tyrol" von 1773, der ersten wissenschaftlichen Abhandlung über Gletscher. Titel: Menschen beobachten die chaotische Zunge des Vernagtferners. Darstellung des Gurgler Stausees um 1772, ebenfalls vom Walcher 1773.

Zwischen 13. November 1843 und 1. Juni 1845 kommt es zu einem raschen Vorstoß, mit zuletzt fast 12m am Tag, ein so genannter "Surge". Eine am 14. Juni ausgesendete Kommission findet einen 850m langen, 334m breiten und 29m tiefen Stausee vor. Bei der Rückkehr der Kommission nach Vent kommt es zum Ausbruch (um 16:30), um 17:18 erreichen die Wassermassen Vent (6km entfernt), um 19:00 Sölden (21km), 20:15 Längenfeld (35km) und um 01:30 Innsbruck (102km). Der See bildet sich nach diesem Ereignis wiederholt in 1846 (31. Januar; 8. und 9. Februar; 6. Juli; 6. und 9. Oktober). Vom 18. Dezember 1846 bis 28. Mai 1847 staut sich der Wasserkörper bis auf eine Länge von 1.210m, Breite 260m und Tiefe von 85m auf. Diesmal verläuft der Ausbruch verheerend. Auch der nächste Ausbruch am 13. Juni 1848 (Aufstauung seit 11. September 1847) richtet große Schäden an. 1852 liegt nur noch Toteis im Rofental. 1883 ist das letzte Eis im Tal verschwunden.

 

Abb.4. Der Eisstausee des Vernagt um 1850, in der Kartendarstellung von SONKLAR 1861 der Ötztaler Alpen mit dem letzten neuzeitlichen Hochstand der Gletscher.

Um 1900 kam es am Vernagtferner zu einem sehr schnellen Vorstoß mit Geschwindigkeiten der Zungenbewegung um die 300m/Jahr. Die Zunge stieß innerhalb relativ kurzer Zeit über einen Kilometer vor, vermutlich in Form einer kinematischen Welle (AMBACH, 1963). Allerdings entstand diesmal kein Gletschersee, und seit 1920 hat sich der Vernagtferner stark zurückgezogen, wie fast alle Gletscher in den Alpen.
 
Trotz der Verwüstungen die die Ausbrüche waren kaum Menschenleben zu beklagen, die Chroniken berichten nur von zwei Personen, wobei ein Tagelöhner der Hexerei und des Ausbruch des Sees bezichtigt, zum Tode verurteilt wurde.
 
Mehrmals wurden Maßnahmen vorgeschlagen, die Gefahr zu bannen, meist wurde versucht ein Kanal durch den Felsen oder das Eis zu graben. Am besten bewährte sich in all den Jahren die Beobachtung des Aufstaus des Sees, die Befestigung der Ötztaler Ache in den Tallagen und die Ausweisung von Risikozonen die nicht bebaut werden durften.

Literatur:

BLÜMCKE, A. & HESS, H. (1897): Die Nachmessungen am Vernagtferner in den Jahren 1891, 1893 und 1895 (mit einer Karte und Textfiguren). Wissenschaftliche Ergänzungshefte zur Zeitschrift des Deutschen und Österreichischen Alpenvereins, Bd.1, Heft 1
BRAUN, L.N. & WEBER, M. (2001): Wasserspende aus hochalpinen Gebieten. Die Alpen - ein kostbares Wasserschloss; Fachtagung 26.-28. Nov. 2001 Bad Reichenhall
BRAUN, L.N. & WEBER, M. (2002): Droht im nächsten Sommer Hochwasser vom Gletscher? Rundgespräche der Kommission für Ökologie der BAdW
FINSTERWALDER, S. (1897): Der Vernagtferner, seine Geschichte und seine Vermessung in den Jahren 1888 und 1889 (mit einer Karte des Ferners in 1:10.000, zwei Tafeln und vielen Textfiguren). Wissenschaftliche Ergänzungshefte zur Zeitschrift des Deutschen und Österreichischen Alpenvereins, Bd.1, Heft 1, 112
KUHN, M. (2004): Die Reaktion der österreichischen Gletscher
und ihres Abflusses auf Änderungen von Temperatur und Niederschlag. ÖWAW 56. Jahrgang 56 Heft1-2 Jänner/Februar
VONDERMÜHLL, D. & KÄÄB, A. (1999): 6- Selected glaciological research project. Investigations and safety measures in the area of the Gruben Glacier, Valais. The Swiss Glaciers 1993/94 and 1994/95 - Glaciological Report 115/116. Glaciological Comission of the Swiss Academy of Science and VAW/ETH Zürich.
WEBER, M. (2003): Gletscherschwund und Klimawandel an der Zugspitze und am Vernagtferner (Ötztaler Alpen). Informationen zum Gletscherschwund - Kommission für Glaziologie der Bayerischen Akademie der Wissenschaften, 1-10

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

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.

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

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

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