Paläomagnetik- und Geologie-Exkursion

• Das Inntal befindet sich zwischen den nördlichen Kalkalpen und der Grauwackenzone. Westlich der Brennerautobahn ist das Ötztaler Kristallin, östlich der Innsbrucker Quarzphyllit.

• Im Tauernfenster kommt der Jura-Kalkstein, wie er nördlich der Donau zu sehen ist, wieder zum Vorschein - allerdings ist er aus 20 km Tiefe aufgetaucht, wo er metamorph überformt wurde (Hochstegen-Marmor).

• Im Pfitscher Tal war früher ein See, der durch einen Bergsturz aufgestaut wurde. Darum hat das Tal einen flachen Boden, und die Dörfer stehen auf „Terrassen“ (= Schwemmgut, das wie ein Delta in den See geschwemmt wurde).

• Das Alter eines Bergsturzes lässt sich aus dem eingeschlossenen Holz und Pflanzematerial bestimmen.

• Hornblende besteht aus langen Kristallen, die während der Dehnung des Gesteins gewachsen sind. Das Transalp-Projekt ergab in Ost-West-Richtung eine ca. 10% höhere seismische Geschwindigkeit als in N-S-Richtung, weil das Gestein in Ost-West-Richtung gedehnt wurde und somit auch die Kristalle in diese Richtung ausgerichtet sind - entlang dieser Richtung müssen die seismischen Wellen eine geringere Anzahl von Korngrenzen überwinden.

• Lazulit enthält Phosphor, der zu intensiv blauen Einschlüssen führt (Lapislazuli).

• Pyritschiefer setzt bei der Verwitterung Schwefel frei, so dass Bäche durch ein derartiges Gestein extrem sauer sein können wegen der enthaltenen Schwefelsäure.

• Ein Grauschleier in einem metamorphen Sandstein kann aus Hämatit bestehen, der umkristallisiert ist und dabei seine Farbe von rot nach schwarz geändert hat.

• Ein Gebirgspass ist zwar immer eine Wasserscheide, für Eis muss das aber nicht gelten. Weil auf der Nordseite das Eis weniger schnell schmilzt und sich dann staut, ist es während der Eiszeit oft vorgekommen, das Gletscher von der Nordseite über die Passhöhe hinweg nach Süden geflossen sind.

• Die Silberwurz ist eine kälteliebende Pflanze. Sie trat während der Eiszeit gehäuft auf, so dass man nach ihren Pollen, die in Mooren gefunden wurden, die Eiszeiten klassifiziert und benannt hat.

• Die frühesten Pflanzen sind Farne, Schachtelhalme und Bärlappgewächse.

• Wenn eine Gesteinsschicht zweimal gefaltet wurde, können Tauchstrukturen entstehen; eine durch eine zweite Faltung überkippt Mulde sieht dann wie ein Sattel aus. Ein ähnlicher Effekt tritt auf, wenn eine Mulde verkippt wurde und die Oberfläche geringer geneigt ist als die Mulde - dann wird die Mulde von der Oberfläche so angeschnitten, dass sie wie ein Sattel aussieht.

• Das Gestein, das ein metamorphes Gestein vor der Metamorphose war, bezeichnet man allgemein als Protolit.

• Scherzhafte Bezeichnung für ein Gestein, das so stark verwittert ist, dass man nicht mehr erkennen kann, was es ist: „Fubarite“ (fucked up beyond all recognition)

• Wenn ein Gestein in zwei Richtungen geschiefert wurde, die möglichst senkrecht aufeinander stehen, zeigt sich auf der einen Schieferungsfläche eine Wellenstruktur, die durch die Schieferungsschichten der anderen Schieferung stammt. Man erhält eine Runzelschieferung (Krenulationsschieferung, crenulation cleavage).

• Fleckenschiefer hat sein Aussehen von Einschlüssen, die oblat verformt wurden (d.h. in zwei Richtungen gedehnt) und darum flach wie eine Pizza auf der Schieferung liegen.

• Bei einer Scherung wird ein Kreis zu einer Ellipse verformt, darum kann man die Scherung mit der numerischen Exzentrizität R (= Verhältnis von großer zu kleiner Halbachse) der Ellipse beschreiben. Weil Einschlüsse ähnliche mechanische Eigenschaften wie das umgebende Gestein haben, kann man die Scherung anhand der Verformung der Einschlüsse bestimmen – dazu mittelt man über eine größere Zahl von Einschlüssen.
  Einschlüsse müssen vor der Scherung nicht unbedingt rund gewesen sein, sondern können ebenfalls elliptisch gewesen sein, mit der Exzentrizität R_i. Wenn sie alle ungefähr die gleiche Exzentrizität und beliebige Ausrichtungen gehabt haben, ergibt sich, wenn man für den Zustand vor der Scherung R_i über die Ausrichtung phi_i aufträgt, eine Gerade (d.h. R_i konstant, phi_i beliebig). Nach der Scherung (strain ellipse: R_S) sieht die Situation anders aus, jetzt haben die Einschlüsse alle eine ähnliche Ausrichtung (nämlich in Richtung der Scherung), aber unterschiedliche Exzentrizitäten, weil Ellipsen in Scherungsrichtung noch länger gemacht wurden, während Ellipsen senkrecht zur Scherungsrichtung runder gemacht wurden – es gibt jetzt eine maximale Exzentrizität R_f,max und eine minimale Exzentrizität R_f,min. Folgende Formeln zeigen den Zusammenhang zwischen der Exzentrizität der strain ellipse, der Einschlüsse vor der Scherung und nach der Scherung:
  R_S = sqrt(R_f,max * R_f,min)
  R_i = sqrt(R_f,max / R_f,min)
  R_f,max = R_i,max/R_S
  R_f,min = R_S/R_i,max
  http://www.es.usyd.edu.au/geology/people/staff/prey/Teaching/Geos-3003/EReports/eR.2002/Strain02/twod.html

• Bohrungen im Grödener Sandstein sollen zeigen, wie die Theorien Pangäa-A und Pangäa-B zusammenpassen. Pangäa-A bedeutet, dass Gondwana und Laurasia direkt übereinander (in Nord-Süd-Richtung) lagen, wobei magnetische Messungen andeuten, dass es eine Überlappung von ca. 3000 km gegeben haben muss - was unrealistisch ist. Lösen lässt sich dieses Problem entweder dadurch, dass man annimmt, dass damals kein Dipolfeld herrschte, oder dass Gondwana und Laurasia nebeneinander lagen; dies ist die Pangäa-B-Theorie. Diese muss aber in Pangäa-A übergehen, d.h. es muss eine seitliche Verschiebung um mehrere tausend Kilometer gegeben haben, damit nachher wieder alles stimmt. Bohrungen an der Verschiebungszone sollen zeigen, ob Gesteine an der Grenze zwischen Laurasia und Gondwana rotiert wurden, was auf eine solche Verschiebung hindeutet.

• Überlappungen von Kontinentalplatten reichen nur maximal ca. 150 km weit, weil bei einer Überschiebung Faltenbildung einsetzt und die dadurch verdickte Kruste zu einer isostatischen Abbremsung führt. Bei lateralen Verschiebungen gibt es keine derartige Faltenbildung, darum sind dort Verschiebungen über mehr als 1000 km problemlos möglich.

• Bei Faltungen ist die Form der Falte nicht immer erkennbar, wenn durch Erosion etc. nur noch die parallelen Schichten, nicht aber die Krümmungen erhalten sind. Anhand der Korngröße kann man trotzdem entscheiden, welche Schicht richtig liegt und welche auf dem Kopf steht: innerhalb einer Schicht wird die Korngröße von unten nach oben feiner, weil sich feines Material langsamer ablagert als grobes.

• Rote Gesteine wurden an Land in aridem Klima abgelagert, weil die Färbung von dreiwertigem Eisen stammt, zu dessen Oxidation Sauerstoff im Gestein gewesen sein muss. Manchmal erkennt man den früheren Grundwasserspiegel im Gestein, wenn das selbe Gestein oben rot und darunter grün gefärbt ist.

• Sedimente bestehen meist aus Feldspat, Quarz und Glimmer. Der Feldspat wird bei der Erosion des Gesteins umgewandelt zu Tonmineralen; wenn noch viel Feldspat vorhanden ist, deutet das auf ein arides Klima hin, weil für die Umwandlung Feuchtigkeit benötigt wird. Beispiel für ein Sediment mit viel Feldspat: Arkose.

• Das Alter eines Quarzporphyrs kann radiologisch relativ gut bestimmt werden, weil er viel Zirkon enthält, welches uranhaltig ist.

• Bei Gesteinen, die viel Kalzium enthalten, empfiehlt sich die Rubidium-Strontium-Methode zur Altersbestimmung, weil Strontium gut in ein Kalzium-Kristallgitter eingebaut werden kann und deshalb dort gehäuft auftritt.

• Uranhaltige Gesteine sind oft entfärbt, weil Uran mobil ist (da es wegen seiner Atomgröße schlecht in Kristallgittern gebunden wird) und farbiges Eisenoxid zu elementaren Eisen reduziert.

• Schrägschichtungen entstehen durch Variationen in der Fließrichtung, z.B. an Strömungsrippeln oder durch den Gegensatz Prallhang/Gleithang. Schrägschichtung tritt v.a. bei gröberen Sedimenten auf, die bei relativ hoher Fließgeschwindigkeit abgelagert werden - Tonschichten weisen keine Schrägschichtung auf, da sie nur im praktisch stehenden Wasser abgelagert werden. Schrägschichtung kann eine falsche Schichtungsrichtung vortäuschen; die magnetischen Eigenschaften werden durch sie jedoch nicht beeinflusst, da sich die magnetischen Partikel nach der Ablagerung immer noch nach dem Magnetfeld orientieren können, weil sie im Porenwasser beweglich sind. Erst nach der Austrocknung des Sediments sind sie magnetisch fixiert.

• Schieferung entsteht durch Faltenbildung. Wenn Gesteine gefaltet werden, wird die Innenseite der Falte verkürzt und die Außenseite gedehnt; die Ausgleichsbewegung parallel zur Faltenachse erzeugt dann die Schieferung.

• Remagnetisierung von Gesteinen wie z.B. in den Appalachen: Durch den Druck, der bei der Gebirgsbildung herrscht, werden Fluide durch das Gestein gepresst, die z.B. Eisen enthalten. Diese wandern relativ schnell (in wenigen Millionen Jahren mehrere 1000 km) und bilden in den durchdrungenen Gesteinen neue Magnetitminerale, die die ursprüngliche Magnetisierung auslöschen. Vor allem Kalksteine sind dafür anfällig, weil sie viel organisches Material enthalten, das z.T. aus Schwefel besteht (Aminosäuren!); der dabei entstehende Pyrit kann dann magnetisch umkristallisieren.

Vorgehensweise beim Bohren:

• Motor niemals ohne Vorsatzstück vor der Fliehkraftkupplung starten => Kupplung würde auseinanderfliegen

• Die Bohrkrone ist mit einem Linksgewinde auf die Bohrmaschine geschraubt, so dass sie sich durch das Bohren festzieht.

• Wasserflasche nur halbvoll machen, damit noch Platz für die Druckluft ist. Beim Bohren den Wasserhahn aufdrehen.

• Zuerst das Gestein kurz anbohren, dann überlappend daneben die eigentliche Bohrung ansetzen => wenn der Kern abbricht, kann man seine ursprüngliche Position rekonstruieren.

Kern orientieren:

• Orientierungsgerät so drehen und kippen, dass der Kompass waagerecht steht (Libelle!).

• Messingnase am Kompass auf die 0°-Markierung am Orientierungsgerät ausrichten.

• Richtung an der Kompassnadel (Deklination) und an der Skala am Orientierungsgerät (Inklination) ablesen.

• Sonnenkompass: Wenn man den Winkel zwischen dem Sonnenschatten und dem Kern misst (an der Winkelskala am Orientierungsgerät) und die Uhrzeit der Messung notiert, kann man aus Tabellenwerken (nautischer Almanach) daraus die Orientierung des Kerns bestimmen.

• Kern markieren: mit einem Druckbleistift oder einem Stück Silberlot durch die Kerbe am Orientierungsgerät auf den Kern zeichnen

• Kern mit einem Schraubenzieher herausbrechen