Monat: Juni 2019

The Dolomites – beautiful Mountains born from the Sea

The French nobleman Diedonnè-Silvain-Guy-Tancrede de Gvalet, born June 23, 1750, in the village of Dolomieu, was a typical naturalist of his time. At the age of 26, de Dolomieu traveled through Europe, got interested in the mines of the Bretagne and the basaltic plateaus in Portugal, visited Italy to study the aftermath of an earthquake and to observe the erupting Mount Etna in Sicily. In 1789 he also visited Tyrol. At the Brenner Pass and between the cities of Bozen and Trento he noted a rock similar to limestone. However, unlike limestone, this rock showed no reaction with acids. He published this observation in July 1791 in a letter to the Journal of Physique.
Nicolas Theodore de Saussure, son of famous Swiss alpinist Horace Benedict de Saussure, requested some samples to analyze the chemical composition of this new kind of rock. In 1792, de Saussure published the Analyse de la Dolomie.

Dolomite the mineral.

The first mention of the Dolomites is found in the 1846 book The Horns of the Dolomite Mountains. Later the two alpinists Josiah Gilbert and G.C. Churchill helped to popularize the new name with their mountain climbing guide The Dolomite Mountains, published in 1864. The name Dolomites became popular after 1876, and was oficially adopted for the region after World War I.

Dolomites the mountains.

The geological genesis of the Dolomite Mountains was one of the great mysteries of the world. Fossils provided clues that the rocks composing the mountains were formed once in the sea, but in these early days of geology, almost nothing was known about the bottom of the sea and sedimentation in oceans.

In June 1770 the British explorer James Cook discovered, not entirely voluntarily as his ship the HMS Endeavour collided with it, the Great Barrier Reef of Australia. Here apparently gigantic mountains of limestone were formed by coral polyps and other marine organisms. But how could these mountains rise from the bottom of the sea and form a landscape on dry land?

Section of fossil corals.
Modern coral reef.

In 1772, during the second voyage of Cook, the German naturalist Georg Forster visited the atolls and volcanic islands of the Pacific Ocean. Forster observed that corals live in the first meters of the sea, but outcrops on land showed that the limestone produced by the coral polyps can be almost 300-600 meters thick. He developed a hypothesis to explain this observation. The corals grow slowly from the bottom of the sea until reaching the surface, where erosion levels the reef to form the plain surface of an atoll, then violent volcanic eruptions push the reef above sea level.

Almost fifty years later, another naturalist became intrigued by the mysterious connection between volcanoes, corals and atolls. During his voyage on board HMS Beagle, a young geologist named Charles R. Darwin studied Lyell’s Principles of Geology and the chapter about reefs in the Pacific stimulated his imagination. In February 1835, Darwin experienced a powerful earthquake in Chile and shortly afterward noted evidence of several meters of uplift in the region. According to Lyell’s view, Darwin imagined that mountains could rise and sink over time. Based only on the description in the book of atolls and assuming slow movements of the surface of the Earth, Darwin developed a preliminary hypothesis to explain the formation of atolls in the middle of the sea.

“No other work of mine was begun in so deductive a spirit as this; for the whole theory was thought out on the west coast of S. America before I had seen a true coral reef. I had therefore only to verify and extend my views by a careful examination of living reefs. But it should be observed that I had during the two previous years been incessantly attending to the effects on the shores of S. America of the intermittent elevation of the land, together with the denudation and deposition of sediment. This necessarily led me to reflect much on the effects of subsidence, and it was easy to replace in imagination the continued deposition of sediment by the upward growth of coral. To do this was to form my theory of the formation of barrier reefs and atolls.”

Darwin recognized that the animals forming the corals needed sunlight, so the corals couldn’t grow on the dark bottom of the sea. He imagined that corals would colonize extinct volcanoes. As the volcanic islands slowly erode they sink into the sea. These movements are slow enough to enable the corals to compensate the subsidence and keep living near the surface of the sea, where plenty of light and nutrients are available. Darwin’s hypothesis was very speculative, based only on superficial observations – there was simply no way to study the shape and base of coral reefs at the time.

American geologist James Dwight Dana, who in 1838-1842 visited the Pacific, confirmed most of the observations of Darwin. Important modifications to the reef-theory were added in 1868, when the German zoologist Carl Semper studied atolls. In 1878 and 1880 the oceanographer John Murray published his observation made during the Challenger-Expedition (1872-1876) on the islands of Palau and the Fijis. He postulated that reefs grow on submarine elevations of any kind if they are high enough, not only volcanoes. This new theory was strongly supported and improved over time by geologists. Atolls grow up from shallow submarine elevations of various origins. Corals in the middle of the reef will die due the reduced circulation of water, then the calcareous skeleton of the reef building organisms is dissolved by the agents of erosion. In the end a lagoon and the characteristic shape of an atoll forms.

Such observations of living reefs in the tropical seas provided new impulses to interpret the geological relationships in the Dolomites. In 1860 the Austrian geologist Baron Ferdinand F. von Richthofen visited and studied the Dolomites. He discovered that the sandstone and tuff deposits, surrounding the isolated peaks of dolostone, contained large limestone boulders, some containing still recognizable fossils of corals. Based on the theory of evolution of a reef as proposed by Darwin, Richthofen suggested that the isolated peaks were the intact remains of an ancient reef, still surrounded by clastic sediments of an ancient basin, in which, from time to time, landslides from the steep slopes of the reef deposited large boulders of corals.

Upper Triassic basinal succession. Notice the gradual transition between the volcanoclastic Wengen Fm (below,darker) and the more carbonatic S. Cassiano Fm. In the background the cliffs of Cassian Dolomite platform.
Clinostratification/Slope -bedding in the outer parts of the carbonate platforms of the Dolomites (after MOJSISOVIC 1879). Scheme of bedding on the flanks of carbonate platforms and examples of flank and basin deposits from the Sciliar/Schlern platform. Note the abundant limestone boulders in the basin sediments.

The young geologists Edmund Mojsisovics von Mojsvar developed further this reef hypothesis, mapping in detail the relationships between the single facies, ranging from the lagoon of the atoll to the open sea. Massive, many thousands of meter thick reefs of dolostone changed suddenly to well-bedded carbonates, deposited in a central shallow lagoon. The former slope of the reef was composed of tongues of reef debris interbedded within sandstones, shale and basalts deposited on the bottom of the sea. Such strong sedimentary facies changes were until then considered impossible. The reconstruction of the Dolomites as an ancient atoll landscape seemed so radical, Mojsisovics was forced to find a private publisher for his revolutionary work.

Settsass and Piccolo Settsass, also known as Richthofen-Riff. Here a Triassic reef with clinostratification into basin sediments (St. Kassian-Fm; Wengen-Fm, brown sandstones/shales/marls) is exposed by erosion.
Geological drawing of the Richthofen-Riff. Figure by MOJSISOVICS 1879.

The origin of the Dolomite Mountains as fossil reefs recalls the birth of Venus. Like the ancient goddess of beauty, the Dolomites were born out from the sea.

The Rosengarten Group by Josiah Gilbert, from Gilbert & Churchill’s “excursions through Tyrol, Carinthia, Carniola, & Friuli in 1861, 1862, & 1863 including a geological chapter, and pictorial illustrations from original drawings on the spot.”

References:

  • DOBBS, D. (2005) Reef Madness: Charles Darwin, Alexander Agassiz and the meaning of coral. Pantheon Books: New York
  • FISCHER, A.G. & GARRISON, R.E. (2009): The role of the Mediterranean region in the development of sedimentary geology: a historical overview. Sedimentology 56: 3-41
  • SCHLAGER, W. & KEIM, L. (2009): Carbonate platforms in the Dolomites area of the Southern Alps – historic perspectives on progress in sedimentology. Sedimentology 56: 191-204

Erzpflanzen in den Alpen

“Denn der Bergmann muß in seiner Kunst die größte Erfahrung besitzen, so daß er erstlich weiß, welcher Berg oder Hügel, welche Stelle im Tal oder Feld nutzbringend beschürft werden könne, oder ob er auf die Schürfung verzichten muß.”

“Zwölf Bücher vom Berg- und Hüttenwesen“, I. Buch

“Die Pflanzenwelt ist das Kleid der Erde, das als lebende und belebende Hülle ihre tote Masse bedeckt, die Starrheit ihrer Formen mildert und jeden Teil der Bergwelt recht eigentlich erst einen Reiz verleiht. Sie ist es, die unsere Matten gleich einen üppigen musterreichen Teppich vor die schroffen Felswände hinbreitet und die uns oft in den steilsten Gesteinsformationen noch mit zierlich prangenden Blüten erfreut – dort, wo jeder Pflanze  des Tieflandes der Standort zu eisig, der Hang zu steil und der Fels zu hart wäre. Mit auffallender Mannigfaltigkeit und mit seltenem Reichtum an Formen tritt die alpine Flora in den Bergen auf und erschließt ihre farbensatte Schönheit jedem, der sich ihr liebevoll naht, jedem, der in den niedlichen Kindern des Blumenreichs seine Aufmerksamkeit zuwendet. Wollen wir doch in Hinkunft nicht allein mit Bewunderung, sondern auch mit verständnisvoller Betrachtung uns mit den Eigenheiten der alpinen Flora beschäftigen, den tausendfältigen Beziehungen zu ihrer engeren und weiteren, zu ihrer toten und lebendigen Umgebung Aufmerksamkeit schenken – geleitet von dem Gedanken, daß die Alpennatur in ihrer ganzen Größe nur der richtig verstehen kann, der dieselbe auch im Kleinen, in ihrer Einzelheiten beachtet und betrachtet!”

“Klimatisch-geologische Abhängigkeit der alpinen Flora”, Franz Tursky

Bereits prähistorische Prospektoren müssen gewisse Hinweise an der Oberfläche, die auf verborgene Schätze in der Tiefe hinweisen können, aufgefallen sein. Verwitterungsresistente Gesteine die Erz enthalten, wie z.B. Dolomit, konnten als Härtlinge in der Landschaft auffällige Formen bilden. Die Stelle, an der eine Erzader an die Oberfläche kommt, nennt der Bergmann Ausbiss oder aufgrund der rostigen Färbung auch Eiserner Hut. Ausbisse in einem Bachbett, in einer Erosionsrinne oder durch einen Hangrutsch freigelegt, Lesesteinkartierung im Hangschutt unter Felswänden, chemische Ausfällungen in Bächen, der metallische Geschmack von Quellen sowie Wachstumsanomalien oder bestimmte Pflanzenarten im Gelände können auf Erzadern hinweisen. 

Der metallische Geschmack des Wassers, aber vor allem der (Rost-)rote Schlamm und die Eisenoxid-Krusten weißen auf einen hohen Metallgehalt im Gestein hin.

Das Lesen dieser Hinweise schien Unkundigen oft geheimnisvoll. Dieses Wissen wurde im Mythos oft als Hexerei, oder zumindest Wissen das nur mit der Hilfe von zauberhaften Gegenständen zu erreichen war, verklärt.

Im Alpenraum spielen Sagen um die geheimnisvollen Venedigermandl eine große Rolle. Diese anscheinend italienischen Erzsucher besaßen große Kenntnisse, aber auch zauberhafte Utensilien wie den Bergspiegel, mit denen sie sozusagen in den Berg hineinschauen konnten. Der Ursprung dieses sagenhaften Werkzeugs ist nicht ganz geklärt. Vielleicht beruht es auf die Fähigkeiten der Prospektoren aufgrund Verfärbungen oder Strukturen an einer (glatten) Fels- oder Bergwand die Erzadern zu finden.

Georgius Agricola erklärt in seinem Textbuch “De re metallica“ wie die natürlichen Hinweise auf Erzadern im Gelände zu finden und zu beurteilen sind – darunter auch bestimmte Pflanzen.

„Schließlich muß man auf die Bäume achten, deren Blätter im Frühling bläulich oder bleifarben sind, deren Zweigspitzen vornehmlich schwärzlich oder sonst unnatürlich gefärbt sind … auch wächst auf einer Linie, in der sich ein Gang erstreckt, ein gewisses Kraut oder eine gewisse Pilzart … dies sind die Hilfsmittel der Natur, durch die Gänge gefunden werden“

Kümmerwuchs von Pflanzen, verursacht durch die Toxizität bestimmter Schwermetalle und Erze im Boden, wurde auch von anderen Gelehrten beschrieben. So listet Georg Grandtegger um 1731 bei der Beschreibung des Prettauer Kupfer-Bergwerks auf, dass:

„Wenn das Gras oder die Kräuter auf der Erde nicht die rechte Farbe haben oder vor der Zeit verdorren und wenn die Erde kein Gras trägt, so ist das ein Zeichen, daß darunter Erz zu finden ist.“

„Findet man Bäume in einem Wald, die ihr Laub vor der rechten Zeit färben oder Mißbildungen in den Wipfeln aufweißen, so ist das ein Zeichen, daß darunter Erz zu suchen ist.“

„Findet man alte Baumstöcke in der Erde, die ganz dürr und noch frisch sind, so ist das ein Zeichen von Erz.”

„Wenn eine Wassergisse ein Gebirge abbläst, soll man schauen, ob ein Baum samt der Wurzel umgefallen ist. Er deckt oft Erz ab.“

Der deutsche Arzt und Botaniker Johannes Thal (1542-1583) beschreibt in seinem “Sylva Hercynica” die Frühlings-Sternmiere Minuartia verna als Pflanze die wiederholt an erzhöffigen Standpunkten vorkommt. Der Italiener Andrea Cesalapino beschreibt die, heutzutage treffend bezeichnete, Steinkraut-Art Alyssum bertolonii von Serpentinit-Vorkommen im Bereich des Tiber, eine der ersten publizierten geobotanischen Beobachtungen überhaupt. Allerdings wird oft noch kein Zusammenhang zwischen Gestein und Vegetation hergestellt. Der Humusgehalt der verschiedenen Böden wird als bestimmender Faktor des Pflanzenwuchs angenommen. In 1789 bemerkt der Naturwissenschaftler Heinrich Friedrich Link (1767-1851):

„…dass die Pflanzen, die auf trockenem Kalkboden vorkommen, von den anderen, die auf feuchtem tonigem Boden entstehen, verschieden sind.“

Der französische Naturforscher Jean-Ètienne Guettard, der auf der Suche nach medizinisch interessanten Kräutern war, bemerkte eine Verteilung der Pflanzen auf bestimmte Gesteinsarten. In 1780 publizierte er mit diesen Daten in seinem „Atlas et Description Minéralogiques de la France” eine Art geologische Karte. Aber erst der österreichische Arzt und Botaniker Franz Unger (1800-1870) stellt in seinem 1836 publizierten Werk “Über den Einfluß des Bodens auf die Verteilung der Gewächse” einen direkten Zusammenhang zwischen Vegetation, Boden und Gestein fest. Er billigt den chemischen Eigenschaften des Bodens eine entscheidende Rolle zu und unterscheidet Kalkpflanzen und Tonschiefer- oder Kieselpflanzen. Bereits zwei Jahre später veröffentlicht G. F. Ruehle ein umfangreiches Verzeichnis von “kalksteter” und “urgebirgssteter” Arten im Alpenraum. Um 1882 wird schließlich der Begriff Erzpflanzen, um 1926 “Schwermetallpflanzen“ bzw. um 1963 „Metallophyten“ eingeführt, also Pflanzen die hohe Metallkonzentrationen im Untergrund tolerieren.

Schwermetalle, die aus den Abraumhalden des Bergbaus in den Boden gelangen, behindern das Wurzelwachstum, sodass die Pflanze abstirbt. Häufig ist in unmittelbarer Umgebung von Erzlagerstätten die Bodenchemie verändert, durch Sulfide oder Schwermetalle verseucht oder der Boden ist sehr nährstoffarm. Besonders toxische Elemente für Pflanzen sind Blei, Kupfer, Cadmium, Zink, Nickel, Chrom und Kobalt. Es kann daher in diesen Bereichen zu Kümmerwuchs, schütteres Gras oder das Fehlen von anspruchsvollen Baumarten wie Lärche, Tanne und Buche kommen. Manche Pflanzen – Metallophyten oder Zeigerpflanzen – tolerieren hohe Metallkonzentrationen. Solche bodenanzeigende Pflanzen reagieren offenbar mit der Bildung bestimmter Proteine in ihren Zellwänden auf Schwermetalle. Diese binden die Metalle und schirmen sie ab und schützen so die Zellfunktionen. So gilt das Vorkommen bestimmter Wildpflanzen als sicheres Zeichen für Erzlagerstätten dicht unter der Erde.

Zeigerpflanzen oder spezielle Pflanzenassoziationen können direkt auf Erzspuren im Boden hinweisen, selbst bei schlechten Aufschlussverhältnissen. Wichtige Erzpflanzen, die auch der Geologe kennen sollte, sind das Taubenkropf-Leimkraut (Silene vulgaris und – inflata), die Schaumkresse (Arabidopsis halleri), das Stiemütterchen (Viola sp.), die Grasnelke (Armeria sp.) und die Frühlingsmiere (Minuartia sp.). Am Schneeberg tritt das Alpenleinkraut (Linaria alpina), Alpenmiere (Minuartia gerardii), Einblütige Hornkraut (Cerastium uniflorum) und der Rote Steinbrech (Saxifraga oppositifolia) auf Bleiglanz, Zinkblende und Kupferkies-haltigen Erzboden auf.

Seit jeher schürfen die Menschen nach den Schätzen der Erde und versprechen sich Reichtum und Glück. Generationen von Knappen und Bergleuten gruben tiefe Stollen in die Berge auf der Suche nach Edelmetallen und Erzgestein. Noch heute prägen Abraumhalden die Hochebenen. Die Halden werden von Erzpflanzen besiedelt , wie hier in Ridnaun durch das Alpenleinkraut (Linaria alpina).
Alpenmiere (Minuartia sp.).
Alpen-Frühlings-Miere (Minuartia gerardii), Erzhalde Schneeberg.
Felsen-Leimkraut (Atocion rupestre), Erzhalde Schneeberg.

Literatur:


Goethe und die Geologie der Alpen

“Steine sind stumme Lehrer, sie machen den Beobachter stumm, und das beste, was man von ihnen lernt, ist nicht mitzuteilen.”

„Wie mir auch Mineralogie und das bischen botanischer Begriff unsäglich viel aufschliesen und mir der eigentlichste Nutzen der Reise bis jetzt sind.“

J.W. von Goethe

Johann Wolfgang von Goethe (1749-1832) ist heute als Autor und Dichter weltbekannt, nebenher betätigte er sich aber auch als Anwalt, Politiker, Künstler und als begeisterter Geologe. Im Laufe des Jahres 1785 plante Goethe einen „unbestimmten Urlaub,“ um „der freyen Lufft und Welt geniessen, mich geistlich und leiblich zu stärcken.“

Es sollte eine Reise nach Rom werden. Über Karlsbad, Regensburg und München ging es zunächst Richtung Alpen. Auf alten Handelsrouten über Kochelsee, Walchensee und Seefeld querte man die Nördlichen Kalkalpen und erreichte Innsbruck.

“Die duncklen mit Fichten bewachsnen Vorgründe, die grauen Kalckfelsen, die höchsten weisen Gipfel auf dem schönen Himmelsblau, machen köstliche, ewig abwechselnde Bilder.”

Während der Reise werden auch Gesteine beschrieben, ihre Lagerung fest­gehalten, Proben aufgesammelt und eine Profilskizze quer durch den Alpenkörper angefertigt.

Er beschreibt die vorherrschende Gesteinsfarbe, die typische Lagerung in verschie­den mächtigen Bänken, welche die einzelnen Formationen charakterisieren und spricht auch die durch die geologischen Bewegungen hervorgerufene Faltung ebenso an wie die durch die unterschiedliche Verwitterung der verschiedenen Gesteine bedingte Geomorphologie.

„Ich habe schon gesagt daß ich bisher die Kalck Alpen durchwandert habe. Sie ha­ben ein Graues Aussehen und schöne unregelmäßige Formen ob sich der Fels gleichauch in Lager und Bänke abtheilt. Aber weil auch geschwungene Lager Vorkommen und der Fels überhaupt ungleich verwittert; so sehen die Gipfel seltsam aus.“

Goethe beschreibt die Gesteine bei Innsbruck als “Kalck, von dem ältesten der noch keine Versteinerungen enthält.” Er glaubt, dass sich die Kalkalpen vom Gotthard bis nach Dalmatien ziehen. Goethe konnte noch nichts über die Dreiteilung der Alpen in Nördliche Kalkalpen-Zentralalpen-Südliche Kalkalpen wissen, die erst 1791 durch den französischen Alpinisten und Naturforscher Belsazar Hacquet eingeführt wurde.

Von Innsbruck aus ging es dann Richtung Brenner, wo Goethe am 8. September 1786 ankommt. Es folgt die Beschreibung des Überganges in die kristallinen Gesteine der Zentralalpen mit Marmoren, Glimmerschiefern und Gneisen.

In seinem Tagebuch, wo er für eine spätere Veröffentlichung die Eindrücke der Reise festhält, schreibt er über die metamorphen Gesteine des Wipptales bis zum Brenner:

„Glimmerschiefer und Quarz durchzogen. Stahlgrün und dunkelgrau. An denselben lehnte sich ein weißer, dichter Kalkstein, der an den Ablösungen glimmerig war und in großen Massen, die sich aber unendlich zerklüfteten, brach. Oben auf dem Kalkstein legte sich wieder Glimmerschiefer auf, der mir aber zärter zu sein schien. Weiter hinauf zeigte sich eine Art Gneis oder vielmehr eine Granitart, die sich zum Gneis umbildet.“

Hier sammelt Goethe “wenige Stücke einer Art Gneis” und beschreibt, laut moderner geologischer Karte, wahrscheinlich den Übergang vom Innsbrucker Quarzphyllit zu den metamorphen Kalkschiefern und Marmorlagen der Tauernschieferhülle und Zentralgneise.

Die Geologie entlang der Reiseroute Goethes, vom Oberostalpinen Kristallin entlang des Tauernfensters ins Südalpin. Zangerl, F. (1940): Der Heimatboden – Die Geologie in der Heimatkunde von Tirol.
Tauernschieferhülle in der Nähe des Brenners, mit Bündner Schiefer, Kaserer Serie (Schiefergestein, links im Bild), Hochstegen-Zone (Dolomit- & Kalkmarmor, Bildmitte) und Zentralgneise (rechts im Bild).
Kalkphyllite-Kalkschiefer mit Zentimeter-mächtigen Quarzlagen, Aufschluss am Brenner.
Glimmerreicher Marmor mit Quarzknauern der Hochstegen-Zone.

Goethes Geologie wurde stark durch die Lehren des deutschen Mineralogen Abraham Gottlob Werner (1749-1817) geprägt. Laut Werner bildeten sich alle heute erkennbaren Gesteinsarten in einer bestimmten Reihenfolge durch Auskristallisation aus einer wässrigen Urlösung. Das älteste Gestein war Granit, gefolgt von verschiedenen metamorphen Gesteinen und Sedimenten. Im Herbst 1779 traf Goethe während seiner Schweizer Reise den Naturforscher Horace Benedict de Saussure. De Saussure, der später als einer der ersten Forscher den Mont Blanc besteigen sollte, berichtete, dass die höchsten Berggipfel aus kristallinem Granit bestehen.

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

Goethe ist verwundert, dass er direkt am Brenner keinen Granit finden kann, wo doch im Kern der Alpen der kristalline Untergrund zutage treten sollte. Er schreibt „daß hier oben nicht ferne der Granitstock seyn muß an der sich alles anlehnt …[]… es wäre eine hübsche Aufgabe für einen jungen Mineralogen“ diesen zu finden. Tatsächlich findet sich einige Kilometer östlich des Brenners der Zentralgneiskern, die europäische Unterkruste der Alpen, der jedoch nicht durch Auskristallisation hier abgelagert wurde, sondern durch tektonische Bewegungen freigelegt wurde.

Geologische Karte und Profil der Pyrenäen, nach Alexander von Humboldts “Kosmos” (1845-1862). Humboldt war wie Goethe Anhänger von Werners Lehre und erklärte Gebirgsbildung auch dementsprechend.  Der Granit (rosa Bereiche) bildet die Unterlage für jüngere Sedimente (blau und gelb). Die Beobachtung, dass der Granit nicht entlang der gesamten Achse des Gebirgszug gefunden werden kann (wie es nach den Modell notwendig gewesen wäre), erklärt Humboldt mit asymmetrischer Erosion der Pyrenäen (unteres Profil).

Am 9. September geht es weiter und noch in der Nacht passiert man Sterzing und Mittewald um bei Tagesanbruch Bozen zu erreichen. Ironischerweise verpasste Goethe so den Brixner Granit, der zwischen Mauls und Franzensfeste ansteht. Diese große Intrusion von magmatischen Gesteinen kennzeichnet die nördliche Grenze des Südalpin. Es wäre interessant gewesen, Goethes Gedanken zu diesen Vorkommen von Granit zu kennen, weit abseits des Alpenhauptkammes gelegen. Rund um Bozen beschreibt Goethe wieder Kalkstein und Glimmerschiefer, von Kollmann bis südlich Bozen stehen Porphyre (Bozner Quarzporphyr) an, die laut Werners Lehre und Goethes Meinung nach nicht vulkanischen Ursprungs sind, wie einige seiner Zeitgenossen behaupteten. Tatsächlich irrt sich Goethe, die Etschtaler Vulkanit-Gruppe ist eine Abfolge von Ignimbriten, pyroklastischen Brekzien, Tuffiten und vulkanoklastischen Sedimenten die vor über 250 Millionen Jahre von heftigen vulkanischen Eruptionen abgelagert wurde.

Bozner Quarzporphyr.

In Bozen ist Goethe schon mehr an die “Dolce Vita” als an Gesteine interessiert und am Gardasee schreibt er:

„Die schönsten und größten Natur Erscheinungen des festen Landes habe ich nun hinter mir, nun gehts der Kunst, dem Altertum und der Seenachbarschaft zu. … Von Bartolino macht ich den Weg über einen Rücken der das Thal worinn der Adige fließt und die Vertiefung worinn der See liegt scheidet. Die Wasser von beiden Seiten scheinen ehmal hier gegeneinander gewürckt und diesen ungeheuren Kiesel Haufen hier aufgethürmt zu haben. … Der Weg von Verona hierher [Vicenza] ist sehr angenehm, man fährt Nordostwärts an den Gebürgen hin und hat die Vorderberge, die aus Kalkck, Sand, Thon, Mergel bestehn.“

Dennoch sammelte er zwischen Innsbruck und Gardasee insgesamt 24 verschiedene Gesteinsarten mit kurzer Beschreibung in seinem Tagebuch und Vermerk des Fundorts.

In seinen späteren Jahren sammelte er auch Mineralien aus Tirol und dem Fassatal. So rühmt er sich in einem Brief an einen italienischen Mineralien-Händler „die wichtigsten Tiroler Mineralien, auch die vom Fassatal, meistens in schönen Exemplaren,“ sein Eigen zu nennen. Weiters Almandine aus dem Zillerthal, Fibrolith (ein fasriger Silimanit) aus der Alpe Lisens im Sellrainer Tal, Asbest auf Quarz, Strahlstein (Aktinolith), Kyanit (vermutlich aus dem Zillerthal), Titanit vom Sellrainer Tal, Gelb Menak (eine Varietät des Titanits) mit Adular vom Goldbergwerk am Rohrberg im Zillerthal, Bitterkalk (Magnesite von Hall in Tirol), Fahlerz, Kupfer und Silbererz von Falkenstein bei Schwaz im Inntal (der Bergbau war bis 1813 in Betrieb). Die Sammlung aus Südtirol enthält schöne Diopside, viel Granate (meist Almandin), dazu Bergkristall, Cyanit, Tremolit, Pyroxen, Eisenglanz, Apatit, Idokras (Vesuvianit) usw.

Das Mineral Goethit ist nach Goethe benannt.

Literatur:

  • ENGELHARDT, W.v. (2003): Goethe im Gespräch mit der Erde. Landschaft, Gesteine, Mineralien und Erdgeschichte in seinem Leben und Werk. Hermann Böhlaus Verlag, Weimar: 375
  • FRITZ, F. (2007): Johann Wolfgang von Goethe, ein „Geognost“ seiner Zeit. Berichte des Naturwissenschaftlichen Vereins für Schwaben e.V. Bd 111: 13-22
  • WOLFF, H. (1986): Goethes Kenntnisse der Alpen im Lichte der modernen Geologie. JSTOR 70(2): 143-152

Tunnelbau in den Alpen

„Als noch drei Ellen zu durchstechen waren, so vernahm man die Stimme des einen, der dem anderen zurief, denn es war ein Spalt im Felsen … Und am Tage der Durchstechung schlugen die Steinhauer entgegen, Hacke auf Hacke.”

Beschreibung des Durchschlags des Soloha-Tunnels in Israel, der vor 2.700 Jahren als Bewässerungskanal angelegt wurde.
Der Bau des Mont-Cenis-Tunnels zwischen Italien und Frankreich.

Kein anderes Hochgebirge der Erde ist von so vielen Tunnels durchzogen wie die Alpen. Es existieren mehr als 720 Kilometer Tunnellänge. Bereits in der frühen Bronzezeit wurden Stollen und Schächte angelegt für den Abbau von Kupfererz. In Nordtirol wurde ein 25 Meter langer Schacht auf ein Alter von 2.800 Jahren datiert. Die aufwendigen Anlagen für Erzabbau und –schmelze weisen darauf hin, dass hier professionelle Bergleute am Werk waren. Knochenreste zeigen weites an, dass sie gut versorgt wurden, mit Fleisch von Schwein, Schaf, Ziege und Rind (wobei Ochsen auch als Zugtiere verwendet werden konnten). Überraschenderweise war der konventionelle Vortrieb, mit Hammer, Meißel und Muskelkraft, noch weit bis ins 17.Jahrhundert üblich. Erste Versuchssprengungen mit Schwarzpulver wurden um 1627 durchgeführt. Der 1679-1681 ausgeführte Malpas-Tunnel in Frankreich war der erste durch Sprengungen aufgefahrene Verkehrstunnel. Im Jahr 1857 wurden 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.

Tunnelbohrmaschine um 1881.

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 noch heute im Tunnelbau zur Anwendung kommen um das Gebirge nach geotechnischen Gesichtspunkten 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.“

Die Alpen bestehen aus einem Stapel von bis zu 15 Kilometer dicken Decken, die um 10 bis 200 Kilometer über das darunter liegende Grundgebirge geschoben wurden. Große Störungszonen und Falten kennzeichnen daher das Gebirge. Wenn ein Tunnel aufgelockerten Fels durchörtert, kann der Fels sich lösen und in den Tunnelquerschnitt eindringen. Geologen erstellen daher ein geologisches Modell, um Schwächezonen rechtzeitig zu erkennen. Die Tunneltrasse kann dann angepasst werden, z.B. Störungszonen vermieden werden oder bestimmte Tunnelabschnitte werden mit Stahlbögen und Gebirgsankern verstärkt. Der im Jahr 1911 fertiggestellte 13.735 Meter lange Lötschbergtunnel in den Schweizer Alpen, war der erste Tunnel, bei dem geologische Vorerkundungen durchgeführt wurden.

Der bisher längste Tunnel in den Alpen ist der 57 Kilometer lange Gotthard-Basistunnel, der 2016 fertiggestellt wurde. Auch hier mussten mehrere Störungszonen durchörtert werden. Wenn der Brenner-Basistunnel im Jahr 2026 fertiggestellt wird, wird er mit einer Länge von 64 km die längste unterirdische Eisenbahnverbindung der Welt sein. Der Tunnel hat im Jahr 2014 die Periadriatische Naht durchörtert, eine der größten Störungszonen in den Östlichen Alpen.

Gneis-Block aus dem Gotthard Basistunnel – der helle Leventina-Gneis geht im Bereich des Gotthardmassivs zum dunkleren, stark verfalteten Lucomagno-Gneis über.

Literatur:

  • RZIHA, F. (1872): Lehrbuch der gesammten Tunnelbaukunst. Ernst & Korn Verlag: 900