Maria Matilda Ogilvie Gordon and her research in the Dolomites

Maria Matilda Ogilvie Gordon
Maria Matilda Ogilvie Gordon

Scottish Maria Matilda Ogilvie Gordon (1864-1939), or May as she was called, was the oldest daughter of a pastoral family composed of eight children, five boys and three girls. Maria Ogilvie entered Merchant Company Schools’ Ladies College in Edinburgh at the age of nine. Already in these early years, she showed a profound interest in nature. During holidays she enjoyed exploring the landscape of the Scottish Highlands accompanied by her elder brother, the later geologist Sir Francis Ogilvie. Maria Ogilvie aspired to become a musician and at age of eighteen she went to London to study music, becoming a promising pianist. Already in the first year her interests shifted towards the natural world and she went for a career in science.

Studying both in London and Edinburgh she obtained her degree in geology, botany and zoology in 1890. Maria Ogilvie hoped to follow-up their studies in Germany, but in 1891, despite a recommendation even by famous geologist Baron Ferdinand Freiherr von Richthofen (famous for describing the fossil reefs in the Dolomites), she was rejected at the University of Berlin – women were still not permitted to enroll for higher education in England and Germany. She went to Munich, where she was welcomed friendly by paleontologist Karl von Zittel (1839-1904) and zoologist Richard von Hertwig (1850-1927). However, she was not allowed to join male students. Sitting in a separate room she listened through the half-open doors to the lectures.

In July 1891, Richthofen invited her to join a five-week trip to the nearby Dolomites Mountains, visiting the Gröden-Valley. From the very first day, Maria Ogilvie was immensely impressed by the landscape and learned rock climbing to better explore the mountains. Richthofen introduced Maria Ogilvie to alpine geology and they visited the pastures of Stuores in the Gader-Valley. At the time Maria Ogilvie was studying modern corals to become a zoologist, but Richthofen, showing her the beautifully preserved fossil corals found here in outcrops of Triassic sediments, convinced her to try a geological career.

View of marl outcrops on the Stuores pastures.

Richthofen was over sixty years old and therefore he couldn’t provide much support in the field. In later years Maria Ogilvie remembers the challenge and danger of fieldwork, sometimes accompanied by a local rock climber named Josef Kostner:

» When I began my fieldwork, I was not under the eye of any Professor. There was no one to include me in his official round of visits among the young geologists in the field, and to subject my maps and sections to tough criticism on the ground. The lack of supervision at the outset was undoubtedly a serious handicap. «

For two summers she hiked, climbed and studied various areas in the Dolomites and instructed local collectors to carefully record and describe their fossil sites. In 1893 she published “Contributions to the geology of the Wengen and St. Cassian Strata in southern Tyrol”. In the paper she included detailed figures of the landscape, geological maps and stratigraphic charts of the Dolomites, establishing fossil marker horizons and describing the ecology of various fossil corals associations. She described 345 species from the today 1.400 known species of mollusks and corals of the local Wengen- and St. Cassian-Formations. This paper, a summary of her thesis “The geology of the Wengen and Saint Cassian Strata in southern Tyrol”, finally earned her some respect by the scientific community. In 1893 she became the first female doctor of science in the United Kingdom. The same year she returned into the Dolomites to continue with her geological and paleontological research. In 1894 she published the important “Coral in the Dolomites of South Tyrol.” Maria Ogilvie argued that the systematic classification of corals must be based on microscopic examination and characteristics, not as usually done at the time, on superficial similarities.

In 1895 she returned to Aberdeen, where she married a longstanding admirer. Dr. John Gordon respected and encouraged her passion for the Dolomites. He and their four children accompanied Maria Ogilvie on various excursions into the Dolomites. In 1900 she returned to Munich, becoming the first woman to obtain a Ph.D. She helped her old mentor, paleontologist von Zittel, to translate his extensive German research on the “Geschichte der Geologie und Palaeontologie” – “The History of Geology and Palaeontology.”

Maria Ogilvie continued her studies and continued to publish. In 1913 she was preparing another important work about the geology and geomorphology of the Dolomites, to be published in Germany, but in 1914 with the onset of World War I. and the death of her publisher, the finished maps, plates and manuscripts were lost in the general chaos. In 1922 she returned into the Dolomites, where she encountered the young paleontologist Julius Pia, who, during the war, had carried out research in the Dolomites. Together they explored the mountains, searching for fossils.

Geological map of Cortina d’Ampezzo, published by Maria Matilda Ogilvie Gordon in 1934.

Apart from scientific papers, Maria Matilda published also one of the first examples of geological guide books for the Dolomites. To honor her contributions in 2000 a new fossil fern genus, discovered in Triassic sediments, was named Gordonopteris lorigae.

References:

  • WACHTLER, M. & BUREK, C.V. (2007): Maria Matilda Ogilvie Gordon (1864-1939): a Scottish researcher in the Alps. In BUREK, C. V. & HIGGS, B. (eds): The Role of Women in the History of Geology. Geological Society: 305-317

Geological Star Trek Review – “The Devil in the Dark”

The 1967 Star Trek episode “The Devil in the Dark” was written in just three days by screenwriter Gene L. Coon. Despite the rushed production, this first season episode is almost always included in every “best of” list. Trekkies value the story and message, as Kirk finds a peaceful solution to a conflict with an unknown life-form, but also love some remarkable classic scenes and lines, including “Pain! Pain! Pain!” and “I’m a doctor, not a bricklayer!” This episode holds also a special place in many geologist’s hearts as it features a lot of geo-babble.

It is one of the rare episodes starting not on board of the Enterprise, but in the mines of Janus VI. According to federation classification Janus VI is a type-E rocky planet with an iron core, similar in size to Earth but just 1.3 billion years old and apparently without atmosphere or life on the surface. It’s rich in minerals and elements, like gold, uranium, platinum, cerium and the fictional pergium. Mining an extraterrestrial world is still fiction, but science shows that it may be profitable. Asteroids are rich in platinum, iridium, palladium and gold. One hundred tons of rock from an asteroid might today be worth more than 9,000 dollars, compared to just 60 dollars worth the same amount of terrestrial rocks. Estimated 5,000 to ten millions of asteroids can be found near Earth and companies are already dreaming of future prospecting and mining spaceflights. Mining asteroids would not necessarily benefit Earth, as bringing the ore to Earth would be costly, but might benefit nearby colonies, outposts or industrial complexes. In “Devil in the Dark” it is mentioned that “dozen planets depend on you for pergium.” Pergium is somehow needed for common power generators (but apparently outdated, as Chief Engineer Scotty hasn’t seen such a thing in over twenty years), providing energy not only for the colony on Janus VI but other worlds.

The mining colony in the episode was successfully operating for over fifty years but after the miners opened up a new level deep within the planet suddenly a monster started to attack and kill people. The Enterprise sends Kirk, Spock and McCoy for help. Spock during a meeting with the chief engineer Vanderberg, the administrative head of the mine, notes a strange sample in the office:

“It’s a silicon nodule. There are a millions of them are down there. No commercial value.”

“But a geological oddity, to say the least. Pure silicon?”

“A few trace elements. Look, we didn’t call you here so you could collect rocks.”

Later Spock and Kirk are able to injure the supposed monster and recover what seems to be living tissue, however, a close inspection reveals the tissue to be “fibrous asbestos, a mineral.” Asbestos is indeed a silicate mineral, which is found as aggregates of thin fibrous crystals on Earth.

Byssolithe, a type of silicate, forms fibrous crystals.

After this discovery Spock speculates that the supposed monster is an alien life-form, not based on carbon compounds as on Earth, but on silicon. The strange silicon nodules destroyed by the clueless miners are eggs and the creature was just defending her children. After Spock joins with the mind of the creature a peaceful agreement is found between the miners and the alien. The miners will not hurt or kill the creatures and the creatures will allow the miners to use their tunnels to mine the deeper pergium-rich layers of the planet (and so become rich). The Horta, as this alien is named in the series, use a sort of hot acid to melt their tunnels in the solid rocks.

The silicon-based life-form as depicted in Star Trek is surprisingly scientifically accurate. In life as we know it only ten elements play a mayor role. Carbon is one of the most important elements, followed by oxygen, nitrogen, hydrogen, potassium, calcium, magnesium, iron, phosphorus and sulfur. Carbon is common in the universe but relatively rare on Earth. Strangely silicon is quite common in Earth’s rock, but plays only an insignificant role in biological processes. Some microorganisms, like radiolarians and diatoms, use silaffins and silica-hydrogels to build their tiny shells. Siliceous sponges use silicon to support their body by constructing a framework composed of tiny needles of silicon dioxide. However, all those organisms use silicon only to build their skeleton, not in their living tissue or metabolism.

Carbon, despite its relative rarity on Earth, has some important advantages for life on Earth. It can form stable and complex macromolecules within the range of terrestrial temperatures. Living bacteria are found on Earth in 240°F hot springs and on frozen rocks of Antarctica, thriving at -60°F . Atomic bounds between carbon-carbon, carbon-oxygen and carbon-hydrogen atoms are strong and the formed molecules are soluble and stable in water. Water is so important for carbon-based life as it´s a perfect environment for molecules to react with each other, resulting in a life-sustaining metabolism. Silicon, like carbon, can form stable bounds with itself and other elements like carbon, nitrogen, phosphorus, oxygen, sulfur and many metals. Such silanes can form sheets, chains, tubes and even complex three-dimensional frameworks. In theory silanes could be combined to form organelles of a living cell and even reactive molecules sustaining an alternative metabolism.

That said, silicon shows a very strong affinity to oxygen and hydrogen. On Earth the tissue of a silicon-based life-form would slowly react with the oxygen of the air and the hydrogen in the water, corroding and killing the creature. Doctor McCoy even mentions this fact in the episode. However, Spock notes that the creature comes from within the planet, where suitable conditions for silicon-based life might exist.

Silicon-life would need an oxygen-free atmosphere, an environment with no water and an alternative liquid for its metabolism. Possible alternative solvents that may work include liquid methane and ethane, but also sulfuric and hydrocyanic acid.  The acid could explain the (fictional) ability of the Horta to “digest rock” and to “tunnel” so quickly “for nourishment” through the planet. As such compounds are unstable at higher temperatures, the silicon-based life-form would best thrive in a very cold environment.

Could such life really exist? Unfortunately we don’t know for sure and the Horta is never again mentioned in the original series. Maybe this question will be answered by future generations, when humanity encounters life, but not as we know it. How will we react? In “The Devil in the Dark,” the first response was fear and hate, in the end overcome by knowledge and emphaty – a message in the best tradition of Star Trek.

Geology and Alpine-Type Fissures

Swiss professor of philosophy Horace-Bénédict de Saussure (1740-1799) was one of the first naturalists to collect observations and measurements in the field. He did so by traveling the Alps and climbing various mountains, among others the Mont Blanc, with 4.810 meter the highest peak of the Alps. During his ascent, he recorded the physiological reactions of his body to the increased elevation, measured air temperature and described the rocks which compose the mountain. One of De Saussure’s guides onto the peak of Mont Blanc was Jacques Balmat, a local chamois hunter and Strahler. A strahler is a crystal seeker, so named after the Strahlen, the shining quartz crystals. The granite of Mont Blanc is famous for its Alpine-type fissures, hosting sometimes spectacular crystals.

The crystal seeker Jacques Balmat, painting by Henry Lévèque.
Reconstruction of an Alpine fissure in Mont Blanc granite, with quartz, flourite and chlorite crystals.

Most common are gash fractures formed during the Alpine orogenesis some 25 to 15 million years ago. Below 500°C rocks like gneiss, schist and amphibolite tend to react brittle to tectonic deformation. Permeable to circulating fluids, in the open fissures and at temperatures of 600 to 100°C crystals will start to grow.

Kluft – an Alpine-type fissure in the field. from “Mineralklüfte und Strahler der Surselva” by Flurin Maissen (1950). A stiff layer will tend to deform, flattened and stretched to the point that it “necked”, opening a gash fracture between boudins. Thin layers will wrap around this point, partially forming quartz veins. More deformed, the layers will tend to weather more easily.

Almost 80% of the Alpine-type minerals comprise feldspar, chlorite, calcite, and quartz. Typical Alpine-type minerals are actinolite, apatite, dolomite, epidote, flourite, hematite, titanite, rutile and zeolithe – more than 140 minerals are known from Alpine-type fissures found in the Eastern Alps.

Alpine-type fissure in greenschist with a typical mineral paragenesis of adularia , quartz and chlorite.

De Saussure’s son – Nicolas Théodore de Saussure – will in 1792 name the mineral dolomite, giving the Dolomites their modern name.

Auf der Suche nach Erzadern in den Alpen

» Vermittelst seines bei sich habenden Perg Geists das Perg Männlein beschwören, Unnd aus Irrer Anntworth Clüfft und Geng, im Gebürge erfahrn … «

Beschreibung eines gewissen Hanns Aufinnger, der um 1607 behauptetet, mittels eines Wurzelmännchens mit den Berggeistern in Kontakt treten zu können und so Erzadern im Berg aufzuspüren.
Konkordante Erzlager in Paragneise im Bergbau Schneeberg. Anthophyllit, strahlig, braun- beige, überkrustet und verwachsen mit Zinkblende und Bleiglanz.

Im späten Mittelalter und der frühen Neuzeit erlebte der Bergbau in den Alpen eine Blütezeit. Bevor ein Bergwerk aber gegründet werden kann, muss zunächst mal das erzhaltige Gestein gefunden werden. Die damaligen Prospektionsmethoden wurden erstmals durch Georgius Agricola in seinem „De re metallica libri XII“ (1556), eine systematische Darstellung des damaligen Berg- und Hüttenwesens, die er gemeinsam mit dem Bergmann Blasius Weffringer aus Joachimsthal veröffentlichte, besprochen und dargestellt. Diese alte Prospektionsmethode wurde von BREWEL & GSTREIN 1999 als Limonitdiagnostik zusammengefasst.

Der Prospektor sollte auf bestimmte Merkmale im Gelände achten, darunter auch Verfärbungen und Verwitterung von Gesteinen, wie z.B. Limonit (braun-gelblich gefärbtes Eisenoxid und -hydroxid das oft Erzgestein überkrustet, daher der Name Limonitdiagnostik). Zauberhafte Utensilien wie der Bergspiegel, mit denen Sagengestalten wie die Venedigermandln angeblich in den Berg hineinschauen konnten, beruhen vielleicht auf die Fähigkeiten der Prospektoren, aufgrund Verfärbungen oder Strukturen an einer (glatten) Fels- oder Bergwand die Erzadern zu finden.

Bestimmte Pflanzen oder Pflanzenassozationen, die tolerant gegenüber Schwermetallen im Boden sind, können auf Erzgestein im Untergrund hinweisen. Gleiches gilt für Krüppelwuchs, wenn zu hohe Schwermetallkonzentration zu Wachstumsstörungen oder das Absterben von Bäumen führen.

» 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. «

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 von Erzpflanzen besiedelt werden, wie hier in Ridnaun durch das Alpenleinkraut (Linaria alpina).
Erzflechte (Lecidea silacea) auf erzhöffigen Prasinit.

Verwitterungsresistente Gesteine die Erz enthalten, wie z.B. Dolomit, können als Härtlinge in der Landschaft auffällige Kuppen bilden. Die Stelle, an der eine Erzader an die Oberfläche kommt, nennt der Bergmann Ausbiss oder aufgrund der rostigen Färbung auch Eiserner Hut. Mittels Lesesteinkartierung in Bächen oder in Schutthalden verfolgt man umgelagertes Geröll das letztendlich zum oberflächlichen Ausbiss der Erzadern führt. Ebenso bewog den Bergmann eine bestimmte Ausbildung eines Gesteins oder eine natürliche Auflockerungszone zum Schürfen, die dadurch den Vortrieb in den Berg wesentlich erleichterte.

Vermutlich mittelalterlicher Probeschurf im Bergbaugebiet Röttal, Gemeindegebiet Prettau.

Auffällig braune, rötliche oder grünliche Ausfällungen in Bächen, oder der metallische Geschmack von Quellen zeigen gelöste Metalle im Grundwasser an. In moorigen Bereichen flockt Eisen bevorzugt aus dem Wasser aus, und bildet rötliche Ablagerungen von Rasenerze zwischen der Vegetation.

Manche Beobachtungen können nur zu bestimmten Jahreszeiten gemacht werden. Die Verwitterung und Oxidation von Erzen (z.B. Pyrit) im Untergrund kann zu einer geringen Wärmeentwicklung führen, die an der Oberfläche abstrahlt. An solchen Stellen findet man im Winter kein Eis und auch der Schnee bleibt im Frühjahr nicht so lange liegen.

Literatur:

  • KOFLER, H. (2012): Silber und Blei – Der Bergbau im raum Sterzing im 15. und 16. Jahrhundert. Berenkamp Verlag: 196
  • MAIR, V.; VAVTAR, F.; SCHÖLZHORN, H. & SCHÖLZHORN, D. (2007): Der Blei-Zink-Erzbergbau am Schneeberg, Südtirol. Mitt. Österr. Miner. Ges. Bd. 153: 145-180
  • PALME, R.; GSTREIN, P. & INGENHAEF, F. (2013): Schwazer Silber – Auf den Spuren der Schwazer Silberknappen. Berenkamp Verlag: 128
  • PUNZ, W. et al. (1994): Pflanzenökologische Befunde vom Bergbaugebiet Schneeberg/Monteneve in Passeier (Südtirol/I): 67-81

Lake Alleghe

The lake of Alleghe in the Cordévole Valley formed at 7:02 in the morning of January 11, 1771. That day a river flowing through the valley became dammed by a landslide coming from the mountain Piz.

The valley of Cordévole with the village and lake of Alleghe, on the left of the mountain Piz the scar of the landslide is barely visible in the forest, in the background the Civetta (3.220m).

The Alps-traveler and naturalist Belsazar Hacquet (1739-1815) remembers a visit to the lake in 1780:

The river Cordévole became my guide, by following him I would find the valley of Cadore. However, just after some hundred steps the river was flowing in a large lake, existing here only for the last nine years. I walked around in eastern direction, leaving the villages of Sternade and Saviner behind me, until I arrived at the base of the mountain of Piz. First the lake was narrow, only near Saviner it became more than 100 Venetian fathom [an old length unit used in the mining industry of these times, one fathom ca. 1,8 meter] wide and more than thirty deep.

The last mentioned village once was situated on a hill, and in the valley there were four smaller villages …[]… flooded by the lake, …[]… [the village] Marin, was buried with the village of Riete beneath the collapsing mountain of Piz, the last described village located previously on the top of the mountain.

Standing on the top of the mountain, I immediately noted that the mountain has a volcano on top of it, and it was possible to see how deep [its volcanic dikes] went. After the mountain collapsed, it could be seen that its base was composed of limestone, build up by mighty layers, dipping from west to east with a 45 degrees angle. The [slip] surface of the landslide is so smooth, that a man has difficulties to climb on it to the top of the mountain.

The strange notion by Hacquet of an active volcano in the Dolomites is based maybe on his discovery of volcanic rocks in the area, however – as we today know – these volcanic deposits are more than 235-million-years-old. At the time of Hacquet’s geologic investigation, volcanic forces were believed to cause strong and sudden movements of Earth, explaining sudden disasters like a landslide.

The landslide of Alleghe killed 48 people and destroyed parts of the village of Riete and some farms. Water levels in the landslide-lake continued to rise over the next weeks, inundating the village of Peron. Only in February 1771, a new outflow formed, stabilizing water levels and creating the modern lake.

Historic depiction of the landslide-lake in the “Atlas Tyrolensis” of 1774 by Peter Anich and Blasius Hueber. Note the boulders on the southern shore of the lake. Anich and Hueber were the first cartographers to use signatures to display geomorphologic features -like landslides – in their maps.

Die Fossilien der Dolomiten und der Krampus

„Müßt’ einer schon a narreter Teufel sein, dass er da umasteigat.“

Mitt. Des Deu. Oe. Ap., 1917

Die Nacht vom 5. zum 6. Dezember ist Krampusnacht, wenn der Krampus, halb Ziege und halb Mensch, die Häuser von unartigen Kindern besucht. Die dunklen, langen Winternächte waren in den Alpen schon immer eine unheimliche Zeit. Besonders gefürchtet war die Zeit zwischen den 25. Dezember zum 6. Jänner, die sogenannten Raunächte. In diesen Nächten waren die Perchten unterwegs, eine Schar von unheimlichen Tiergeistern. Viele der Perchten haben die Hufe und die Hörner eines Steinbocks. Gamswild sieht man eher selten, obwohl – laut Sage – die Gams, mit ihren hakenförmigen Krucken und schwarzen Fell, eigens vom Teufel geschaffen worden sein soll, um die jungen Jäger ins Gebirge und so in ihr Verderben zu locken. Sogar der große Naturforscher Saussure schreibt in seinem Buch Voyages dans les Alpes (1786-1796) noch, dass die Gemsjäger “in den Wildnissen mit dem Teufel Umgang [hätten], der sie dann endlich in den Abgründen stürze.”

Alpengams (Rupicapra rupicapra).

In diesen Sagen steckt ein Körnchen Wahrheit. Die charakteristischen Steilwände einige der bekanntesten Gipfel in den Dolomiten werden von der Hauptdolomit-Formation gebildet, die 1876 in die Alpenstratigraphie eingeführt wurde. Es handelt sich um eine bis zu 1.000 Meter mächtige zyklische Abfolge von Dolomitgestein-Bänken, die vor 216 bis 203 Millionen Jahre im Flachwasserbereich einer ausgedehnten Karbonatplattform in der Tethys-See abgelagert wurden. Vergleichbare Ablagerungsbereiche können heutzutage z.B. rund um die Bahamas-Inseln gefunden werden.

Die Hauptdolomit-Formation am Heiligkreuzkofel (3.026 Meter) im Gadertal zeigt die typische Bankung dieser bis zu 1.000 Meter mächtigen Formation.

Seltsame Formen, die in dieser Gesteinsformation gefunden werden können, wurden in alten Zeiten als Hufabdrücke des Teufels erklärt.

Tatsächlich handelt es sich um die Querschnitte von Muscheln. Vergraben im Kalkschlamm der Karbonatplattform lebten große Muscheln der Gattung Megalodus.

Querschnitt einer Megalodus-Muschel.

Nach ihrem Absterben füllten sich die nun leeren Schalen mit feinem Kalk und blieben als Fossilien erhalten. Durch Erosion werden die herz- bis hufförmigen Querschnitte der beiden Muschelschalen heutzutage wieder freigelegt.

Megalodus Fossilien in Steinkern-Erhaltung.

Wetterchaos und Hangrutschungen in Südtirol

Nach ergiebigen Regen und Schneefall seit Mittwoch 13. November 2019 ist es am Wochenende landesweit zu Vermurungen und Rutschungen gekommen.

Am Samstag ist ein Felssturz auf die Staatsstraße zwischen Latsch und Kastelbell im Vinschgau niedergegangen. Ein Felsbrocken war bis auf die Straße gestürzt, ein Fahrzeug prallte gegen den Gesteinsbrocken und verletzte einen 69 Jahre alter Südtiroler leicht. Auch zwischen Tschars und Kastelbell ist es zu einem kleineren Steinschlag gekommen. Die Vinschger Staatsstraße bleibt zurzeit gesperrt.

Felssturz bei Kastelbell. Foto FF Latsch.

Wegen einer drohenden Vermurung des Tilserbaches in Brixen wurden am Sonntagabend vorsorglich die Bewohner im Bereich des Gewässers für einige Stunden evakuiert.

Das obere Pustertal war wegen einer Rutschung am Sonntagabend entlang der Staatsstraße am Kniepass bis Montagfrüh nicht erreichbar. Am Montag ist gegen 8 Uhr Morgens bei der Einfahrt Mühlbach Ost eine Mure auf die Gleise der Pustertaler Bahnlinie abgegangen. Ein Zug, der in Richtung Franzensfeste unterwegs war, wurde ausgebremst und vier Wagone sind aus den Gleisen gesprungen. Eine kleinere Mure auf die Gleise ist vor St.Lorenzen abgegangen. Die Bahnlinie ins Pustertal ist nach diesen Ereignissen für mindestens einen Tag gesperrt.

Pusterer Bahn am Montagfrüh. Foto UT24.

In Barbian ist es Montagfrüh gegen 6 Uhr zu einem Erdrutsch oberhalb des Fall-in-Aich-Hofes oberhalb vom Ortskern von Barbian gekommen. Der zum Hof gehörige Hühnerstall war durch den Erdrutsch um etwa 5-6 Meter verschoben worden, berichtet der Kommandant der FFW Barbian. Die dahinterliegende Mauer konnte die Erdmassen nicht aufhalten. Auch die Garage war durch den Erdrutsch stark beschädigt worden.

Foto FFW Barbian.

Eine Mure hatte sich oberhalb von Albeins gelöst und drang am Montag bis ins Zentrum der Brixner Fraktion vor.

Foto FFW Albeins.

Die derzeitige Lage erinnert an den Winter 2008. Nach ergiebigen Schneefällen Anfang Dezember, kam es damals zu Steinschlag und Rutschungen im Eisacktal und Mendelgebiet. Warmes Wetter im November 2008 verhinderte, dass der Boden durchfror. Schnee und Regen konnten in den Boden einsickern und die aufgeweichten Lockersedimente führten zu Muranbrüchen und Hangrutschungen. Die derzeitigen Temperaturen um die 0°C führen auch zu Regen und nassen Schnee, der den Boden zusätzlich belastet, Bäume umknickt und das Einsickern von Wasser fördert.

Klimadaten vom 14. Oktober bis 17. November 2019, Wetterstation Bruneck.
Gemeldete Rutschungen, Muren und Steinschlag in Südtirol, Stand November 18, 2019.

Pflanzen der Alpen: Kalk- und Silikatanzeiger

“Das Gestein erzeugt die Formen der Pflanzen. In der Region des Felsigen können im Allgemeinen in dem daselbst herrschenden ungleichförmig gemengten Boden nur solche Pflanzen auftreten, die gewisse Gesteinsgruppen zu ihrer Unterlage vorziehen.
In der Region des Zertrümmerten können im Allgemeinen in dem daselbst herrschenden gleichförmig (aus Kalkerde, Kieselerde und Thonerde) gemengten Boden nur solche Pflanzen auftreten, die alle Gesteinsgruppen ohne Unterschied zu ihrer Unterlage wählen können.”

STUR, D. (1856): Über den Einfluss des Bodens auf die Vertheilung der Pflanzen. Als Beitrag zur Kenntniss der Flora von Österreich, der Geographie und Geschichte der Pflanzenwelt.

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 alpinen Flora in den bergen auf und erschließt ihre farbensatte Schönheit jedem, der sich ihr liebevoll naht, jedem, der in den niedlichen Kindern des Blumenreichs seien 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!

TURSKY, F. (1921): Die alpine Flora in ihrer Abhängigkeit vom Klima und Boden des Hochgebirges.

Einige Pflanzen zeigen Anpassung an bzw. meiden bestimmte Gesteinsarten. Im Überschuss vorhandenen Kalzium-Ionen im Bodenwasser können toxisch auf Pflanzen wirken – manche Pflanzenarten haben sich Mittels einer Kalzium-Toleranz daran angepasst. Bei vielen Pflanzengattungen sind nahe verwandte Arten entstanden, die sich auf bodenbasische und bodensaure Standorte aufteilen und eine grobe Vegetationsgliederung in basiphile and acidophile Pflanzengesellschaften ermöglichen. Wälder im Kalkschiefergebiete bestehen vorwiegend aus Lärchenwälder mit geringen Fichtenbeimengungen. Kalk-Kiefernwälder (Erico-Pinetum sylvestris) kommen an den Dolomithängen oberhalb Mauls und Stilfes vor. Reine Fichtenwälder treten auf Silikatgestein auf.

Der Silikat-Glocken-Enzian (Gentiana acaulis) meidet eher Kalk, im Gegensatz zu seinen nahen Verwandten den Kalk-Glocken-Enzian (Gentiana clusii).

Der Silikat-Glocken-Enzian (Gentiana acaulis), von der nahe verwandten Art Gentiana clusii, welche nur in Kalkmagerrasen vorkommt, unterscheidet er sich durch breitere Kelchbuchten, welche durch ein zartes Häutchen verbunden sind. Die Buchten zwischen den Kelchblättern sind bei G. clusii spitz. Die Krone von G. acaulis zeigt innen olivgrüne, fleckige Streifen.

Die Bewimperte Alpenrose (Rhododendron hirsutum) tritt auf Kalkuntergrund auf, währen die Rostblättrige Alpenrose (Rhododendron ferrugineum) typisch für Silikatgebiete ist.

Rostblättrige Alpenrose (Rhododendron ferrugineum) im Knuttental.
Bewimperte Alpenrose (Rhododendron hirsutum) im Mendelgebiet.
Aus REISIGL & KELLER 1999.
Aus REISIGL & KELLER 1999.

Literatur:

  • HARTL, H.; PEER, T. & FISCHER, M.A. (2014): Pflanzen – Nationalpark Hohe Tauern. Wissenschaftliche Schriften Nationalpark Hohe Tauern, Tyrolia Verlag: 216
  • REISIGL, H. & KELLER, R. (1999): Alpenpflanzen im Lebensraum: Alpine Rasen-, Schutt- und Felsvegetation. Vegetationsökologische Informationen für Studien, Exkursionen und Wanderungen. Spektrum Akademischer Verlag: 149
  • REISIGL, H. & KELLER, R. (1999): Lebensraum Bergwald: Alpenpflanzen in Bergwald, Baumgrenze und Zwergstrauchheide. Gustav Fischer Verlag: 145

Geologie der Dolomiten: Etschtaler Vulkanit-Gruppe

“Im Inneren des Erdballs hausen geheimnisvolle Kräfte, deren Wirkungen an der Oberfläche zutage treten: Als Ausbrüche von Dämpfen, glühenden Schlacken und neuen vulkanischen Gesteinen, als Auftreibungen zu Inseln und zu Bergen.”

Alexander von Humboldt

Die Landschaft um Bozen mit ihren ausgedehnten Hochflächen (Ritten) und Schluchten (Eggental) ist von rotbraunen Quarzporphyr geprägt. Quarzporphyr ist die veraltete Bezeichnung für das Vulkangestein Rhyolith, eine Ablagerung vulkanischer Glutlawinen, in dem Einsprenglinge von Quarz und Feldspat in eine feinen Grundmatrix auftreten. Heutzutage spricht man eher generell von Etschtaler Vulkanit-Gruppe (EVG), da es sich um eine komplexe am Festland geförderte Vulkanitabfolge aus intermediären bis felsischen Laven, Ignimbriten, pyroklastischen Brekzien, Tuffiten und vulkanoklastischen Sedimenten, die auf den Basiskonglomeraten (Waidbrucker Konglomerat) und südalpinen metamorphen Grundgebirge liegen, handelt. Das EVG in Südtirol ist das größte derartige Vorkommen in Mitteleuropa.

Die Umgebung von Bozen mit den roten, spärlich bewachsenen Felsklippen der EVG.
Die vereinfachte geologische Karte zeigt die Verteilung des kristallinen Grundgebirges, die intrudierten Plutone und die Etschtaler Vulkanit-Gruppe.

Ursprünglich wurde der “Bozner Quarzporphyr” nach farblichen und örtlichen Varietäten unterschieden und bis in die 60er Jahre in drei große Gesteinsgruppen (basisch-intermediär bis sauren Vulkaniten) eingeteilt. Heutzutage erfolgt eine Einteilung nach vulkanischer Fazies, also zumeist Chemismus und Ablagerungsart. Petrologisch gesehen, handelt es sich um eine Abfolge von grüngraue, mafische bis intermediäre Laven und Ignimbriten (Basalt, Dazit, Andesit) und rote Laven und Ignimbriten (Rhyodazite, Rhyolithe). Am Ritten, Terlan und Nals treten Subvulkanite auf, Magmenkörper, die in seichten Krustentiefen steckengeblieben sind und besonders große Feldspateinsprenglinge aufweisen.

Aufschluss des Terlaner Subvulkanits mit bis zu 6 Zentimetern großen Feldspateinsprenglingen.
Ignimbrit der Auer-Formation, ehemalige Ablagerungen einer pyroklastischen Glutlawine, mit rötlicher Matrix aus Sanidin-Feldspat und größere Einsprenglinge aus Feldspat und Quarz. An der Spitze des Stiftes erkennbar eine der Glasscherbenschmitzen (“Fiammen”), ein noch zähflüssiges Bruchstück von Lavagestein wurde durch überlagerndes Gestein zusammengedrückt.
Säulen in Ignimbrit der Auer-Formation bei Schloss Sigmundskron.
Pyroklastische Brekzie.
Aufschluss mit Fließgefüge in einem ehemaligen Lavastrom.

Die gesamte Abfolge wird als Füllung eines Caldera-artigen Einbruchbeckens gedeutet. Vor 275 bis 255 Millionen Jahre kam es zu heftigen vulkanischen Eruptionen entlang von Längsspalten, die vulkanisches Material ins Innere der Caldera ablagerten. Im Zusammenhang mit der Förderung der EVG wird auch das zeitgleich (280 bis 270 Millionen Jahre) Eindringen des Brixner Granit, Iffinger, Kreuzberg, Cima d’Asta Intrusionen und Klausenite Gänge gesehen.

Literatur:

  • AVANZINI et al. (2007): Erläuterungen zur Geologischen Karte von Italien Im Maßstab 1:50.000 Blatt 026 Eppan. APAT/Autonome Provinz Bozen Amt für Geologie und Baustoffprüfung
  • HANN, H.P. (2016): Grundlagen der Gesteinsbestimmung. Quelle & Meyer Verlag: 352
  • STINGL, V. & WACHTLER, M. (1999): Dolomiten – Das Werden einer Landschaft. Athesia Verlag: 149

Geology and the 1963 Landslide of the Vajont Dam

The valley of Vajont (or Vaiont) in the Italian Dolomites is characterized in the upper part by a broad catchment area, eroded by ancient glaciers, and a narrow gorge carved into limestone formations by the river Vajont in the lower part. This peculiar shape made this valley a perfect site for a dam and a hydroelectric power station.

View of Mount Toc with the landslide of Vajont. The small lake on the left is what remains of the reservoir.

Construction of the Vajont dam started in 1956 and was completed in 1960. At the time, it was the highest double-curvature arch dam in the world, rising 261,6 meters above the valley floor and with a capacity of 150 to 168 million cubic meters. The filling of the reservoir began in February 1960; eight months later the lake was already 170 meters deep. Soon afterward, first fissures were noted on the slopes of Mount Toc and November 4, with the lake 180 meters deep, a first landslide with 700.000 cubic meters fell into the lake. Alarmed, technicians decided to reduce the filling rate of the reservoir. This strategy was successful until mid-1963 when, between April and May, the depth of the reservoir was rapidly increased from 195 to 230 meters. By mid-July, the depth was 240 meters, another slight increase in movements of the unstable slope was noted. In early September, the depth of the lake was 245 meters, the movements accelerated to 3,5 centimeters per day. In late September, the water level was lowered in an attempt to slow down the entire slope. October 9, the reservoir’s depth had finally been lowered to 235 meters. Even so, the slope continued to move at a rate of 20 centimeters per day, enough to open large fissures along the entire flank of Mount Toc.

Summary of events observed during the filling of the Vajont reservoir. Geological investigations, precipitation, water levels in the reservoir and groundwater levels and rate of movements. The last rise of the reservoir level was accompanied by strong earthquakes coming from the slopes of Mount Toc. Note also how the groundwater level became synchronous with the reservoir level in 1961, suggesting that the previously isolated aquifers in the mountain became connected to the lake.

October 9, 1963, at 10:39 p.m. local time, the entire flank of Mount Toc collapsed. Within 30 to 40 seconds estimated 240 to 270 million cubic meters of fossil landslide deposits and bedrock plunged into the reservoir, containing 115 million cubic meters of water, filling the 400 meters deep gorge behind the dam. The landslide pushed part of the water out of the lake, generating a wave with a maximal height of 230-240 meters. In the villages surrounding the reservoir, Erto, Casso, San Martino, Pineda, Spesse, Patata, Cristo and Frasein, the wave claimed 160 victims. A 100 to 150 meters high wave rushed into the gorge of the Vajont, in direction of the densely populated Piave valley. There the wave destroyed the villages of Longarone, Pirago, Villanova, Rivalta and Fae, in less than 15 minutes more than 2.000 people were killed.

Aerial photo of the Vajont site before and after the landslide (SEMENZA 1964).

If the landslide of Vajont was a preventable disaster is still debated to this day.

The valley of Vajont is characterized by a succession of Jurassic/Cretaceous to Eocene marl and limestone-formations, forming a large fold, with the valley following the axis of the fold. Sedimentary layers found along the slopes of the mountains, especially on Mount Toc, plunge into the valley, forming possible sliding planes for a mass movement.

Calcare del Vajont – limestone from the Vajont site. In similar geological formations thin layers of clay can be found. If wet, such layers form perfect sliding planes.

After the disaster, geologists discovered thin layers of green claystone (5-10 centimeters thick) in the limestone of the Vajont site. The clay layers acted as sliding planes for a prehistoric landslide and were reactivated by the rising water in the reservoir.

Two N-S geological sections from Monte Toc to Monte Salta before 9 October 1963 and after. 1a Quaternary; b stratified alluvial gravels; 2 Scaglia Rossa (Upper Cretaceous–
Lower Paleocene); 3 Cretaceous-Jurassic Formations (Socchér Formation sensu lato and coeval): b Socchér Formation sensu stricto; c Ammonitico Rosso and Fonzaso Formation; 4 Calcare del Vaiont (Dogger); 5 Igne Formation (Upper Liassic); 6
Soverzene Formation (Lower and Middle Liassic); 7 Dolomia Principale (Upper Triassic); 8 faults and overthrusts; 9 failure surfaces of landslides; 10 direction of water flow into aquifers (from SEMENZA et al. 2000).

For more than three years, the movements were monitored and various geologists studied the creeping slope. Shear zones with crushed rocks were discovered during the construction of a tunnel deep inside the mountain. Some geologists warned of a deep-seated landslide, like Austrian engineer Leopold Müller in 1960 and later Italian geologist Eduardo Semenza and Franco Giudici. Other geologists proposed superficial sliding planes, able to cause only small landslides. Small landslides, as happened in 1960, were always expected during the filling of the reservoir. In 1961 the construction of a by-pass tunnel was started, just in case the reservoir would become partially obstructed by a landslide. In the same year, calculations, based on a small model of the entire reservoir, suggested that a (small) landslide into the lake could generate a 30 meters high wave. Technicians recommended to not exceed a water level of 700 meters a.s.l., surpassed, however, in 1963 by 10 meters.

Eduardo Semenza in July 1964, the geologist, son of the engineer who planned the dam, was one of the first to recognize that prehistoric landslide deposits and gravel of landslide-dammed lakes filled the Vajont valley. In the background shattered bedrock of the 1963 event.

The continuous rejection of the worst-case scenario by authorities and the electric power company, running the dam, was, in part, based on a lack of understanding of large mass movements at the time. Only few geologists and engineers imagined that an entire flank of a mountain could collapse. The Vajont reservoir was an important economic investment, providing energy to nearby large cities and industries, and many politicians supported its construction. Nobody dared to abandon the entire project.
When in the last days of October 1963 it was realized that over 200 million cubic meters of rock were ready to slip into the reservoir, the disaster was inevitable.

References:

  • SEMENZA E. (1965): Sintesi degli studi geologici sulla frana del Vajont dal 1959 al 1964. Museo tridentino di scienze naturali, Trento Vol. 16(1): 51
  • SEMENZA, E. & GHIROTTI, M. (2000): History of the 1963 Vaiont slide: the importance of geological factors. Bull Eng Geol Env 59: 87–97