Wenn der Grund ins Rutschen kommt – was dann?

28.03.2017

Acht Prozent der Flächen der Schweizer Alpen sind in Bewegung!

In Braunwald ist die permanente Geländebewegung ein geologisches Erbe und dauert – wie wir heute wissen – schon Zehntausende von Jahren an. Vergleichbare Bewegungen kommen in den Schweizer Alpen häufig vor.

Seit über hundert Jahren werden in Braunwald Kriechbewegungen beobachtet. Erstmals bemerkt wurde der instabile Untergrund beim Bau des grossen Hotels vor dem ersten Weltkrieg. Im alltäglichen Leben merkt die Bevölkerung allerdings nichts davon. Erst über längere Zeit wird das geologische Phänomen wahrgenommen, z. B. an Rissen in Fassaden oder leicht geneigten Fussböden. Bei grösseren Ereignissen, die etwa alle 20 bis 30 Jahre stattfinden können, sind z. B. 1999 in Teilgebieten von Braunwald und auch im Tal grössere Schäden entstanden.

Braunwald Hauptabriss des Rutschgebiets — *Übersichtskarte Braunwald: orange Umgrenzung des Rutschgebiets mit alter Hauptabrisslinie in Rot*

Die geologische Situation

Verschiedene Schichten aus der letzten Eiszeit liegen wie bei einer Cremeschnitte übereinander auf hartem Fels. Diese ≪Cremeschnitte≫ umfasst eine 10 bis 100 m mächtige, kriechende Masse von etwa 3,5 Quadratkilometern; ein Gebiet, das vom Seblengrat zum Brummbach respektive bis zum Schwettiberg / Höcheli (siehe Übersichtskarte) reicht. Sie besteht aus verwittertem und von mehreren Eiszeiten überprägtem Felsmaterial, Kalken und Sandkalken aus dem Gebiet der Eggstöcke. Darin eingeschlossen sind Schichten von sogenanntem ≪blauem Lehm≫, der für die Bewegung am meisten verantwortlich ist. Das Gemisch aus dunkelgrauen Schieferplättchen und graubläulich schillerndem Lehm ist durch die Jahrtausendelange Beanspruchung aus alpinem Opalinuston entstanden. Aufgeschlossen ist der Opalinuston bei der Bergstation der Sesselbahn am Seblengrat.

Geologisches Profil Braunwald — *Geologisches Übersichtsprofil Vorder Eggberg – Teufrus (Schindler 1982)*

Die Braunwalder begegnen den Problemen mit dem unruhigen Untergrund, seit sie die ersten Bauten auf der Terrasse errichteten. Die spezielle Rolle des Grundwassers wurde früh erkannt wie die zahlreichen, mit Steinpackungen verfüllten Stollensysteme zeigen.

Umfangreiche Untersuchungen nach den Ereignissen 1979/80 unter dem Hotel Bellevue / Feuerwehrdepot zeigten, dass die Geländebewegung nur mit einer möglichst vollständigen Abdrainierung des Grundwassers bis hinab zur Basisgleitfläche in rund 16 Meter Tiefe den Kriechprozess wesentlich verlangsamen kann. Zudem wurde klar, dass der Gleithorizont aus einer Lehmschicht besteht, die sehr schlechte Reibungseigenschaften hat. Dies und das Grundwasser machen es erst möglich, dass sich eine derart grosse Lockergesteinsmasse auf der erstaunlich flachen Ebene (12 bis 15 Grad) überhaupt bewegen kann.

«Zeitreise zum Tiefenlager» ist auch 2017 unterwegs

23.03.2017

Los geht es an der «Thurgauer Frühjahrsmesse» in Frauenfeld und an der «AMA» in Aarau. Besuchen Sie uns an unserem Stand und erleben Sie eine virtuelle Reise zu einem künftigen Tiefenlager. Erfahren mehr darüber, wie ein Tiefenlager funktioniert.

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Rio Hamza – der Zwilling des Amazonas?

21.03.2017

Ein geheimer Fluss der Unterwelt soll etwa 4000 Meter unter der Oberfläche existieren und entleert zusammen mit dem schnelleren Bruder, dem Amazonas an der Oberfläche, das riesige Amazonasbecken. Die Brasilianer nennen ihn Rio Hamza nach dem Entdecker Valiya Hamza.

Amazonas National Park mit Amazonas Fluss — *Amazonas National-Park mit Amazonas Fluss © randomlynew.com*

Der Hamza „fliesst“ als bis zu 400 km breiter Grundwasseraquifer fünftausend mal langsamer als der Bruder salzig in den Atlantik. Sein Entstehungsgebiet liegt wie der Amazonas in den Peruanischen Anden.

Eine Forschergruppe um Prof. Hamza untersuchte 241 inaktive Öl-Borlöcher, die zwischen 1970 und 1980 von Petrobas gebohrt wurden. Die seismischen Daten und die anomalen Bohrlochtemperaturen in Abhängigkeit der Bohrtiefe legen die Existenz eines Aquifers nahe. Ganz unumstritten ist die Hypothese jedoch nicht.

Entstehung

Verschiedene geologische Faktoren müssen eine Rolle gespielt haben. Es wird vermutet, dass tektonische Bewegungen dafür verantwortlich waren, da Tiefenwasser normalerweise nach oben entweichen würde. Als sich die pazifische, ozeanische Platte unter die Kontinentalplatte schob, muss dies dazu geführt haben, dass Wasser nicht aus der Grundwasserschicht entweichen konnte. Eine Aquiferschicht findet sich dort, wo das Wasser auf undurchdringliche Schichten stösst. Sodann erlahmt die vertikale Fliessbewegung und das Wasser beginnt seinem Gefälle gemäss abzufliessen, im Falle des Hamza Richtung Atlantik. Zusätzlich haben Ost-West ausgerichtete Brüche und die Karsttopografie im nördlichen Gebiet des Amazonas-Beckens dazu geführt den Grundwasseraquifer weiter zu speisen. Nicht erwiesen ist, ob es sich beim Hamza um eine durchgehende Grundwasserschicht handelt.

2 Schemata zur Entstehung des Aquifers Hamza

Mächtige Grundwasseraquifere sind nicht selten, mit dem Hamza, der etwa 6000 km lang ist, können sie allerdings nicht mithalten. Beispiele sind das 153 km lange, unterirdische Flusssystem des Rio Secreto auf der Halbinsel Yucatán in Mexiko und der 8,2 km lange Cabayugan Fluss im Puerto Princesa Subterranean River National Park in den Philippinen. Ihre Entstehung, im Gegensatz zum Hamza, geht darauf zurück, dass Wasser das Karbonatgestein partiell auflöste und sich dabei eine Karsttopografie ausbildete. Das Regenwasser sickerte sodann durch die permeablen Schichten und liess ein Flusssystem im Untergrund entstehen.

>> Rio Hamza: YT-Video auf Brasilianisch

Eine Lehre bei der Nagra – ja klar!

16.03.2017

Zurzeit absolvieren bei der Nagra zwei Lernende eine dreijährige kaufmännische Ausbildung: Saginthini Perinbanathan und Philippe Peter. Firmenintern betreut werden die beiden Jugendlichen von Sonja McCullough, die eine Weiterbildung zur Berufsbildnerin gemacht hat. (mehr …)

Auf dem Weg zum Wolkenkönig

14.03.2017

Das Ruwenzori- oder heute Rwenzori-Gebirge ist ein aussergewöhnlicher Anziehungspunkt sowohl geografisch, botanisch wie geologisch. Die Wege zu den Gipfeln sind durch eine bemerkenswerte Flora und Fauna geprägt und belohnt diejenen mit atemberaubender Aussicht, die die Ausdauer besitzten, die enormen Strapazen zu meistern.

Im Rwenzori-Gebirge, auch unter dem Namen „Mondberge“ bekannt, kommt man auf seine Kosten. Die von zahlreichen Riesenlobelien und –senezien geprägte Berglandschaft mit ihren Gipfeln, Gletschern, Flussläufen, Seen, Mooren und moosbehangenen Wäldern ist eine der beeindruckendsten und fremdartigsten der Welt. Mit seinen Viertausendern und dem höchsten Gipfel etwas über 5000 Meter ist der Rwenzori nicht nur das dritthöchste Gebirge Afrikas, sondern zugleich das vegetationsdichteste Gebiet der Erde. 70 Säugetierarten und mehr als 170 Vogelarten leben in einer Fabelwelt der Pflanzen. Der Name Rwenzori bedeutet in der Sprache des hier lebenden Bakonjo-Stammes „Regenmacher“ oder „Wolkenkönig“, da der Jahresniederschlag relativ hoch und das Gebirge meistens in Wolken gehüllt ist.

v.l.n.r.: Rwenzori: Riesensenezien, Riesenlobelien, Chamäleon (CC3 & Rommel)

Das Rwenzori-Gebirge, das aus sechs Massiven besteht (Mount Stanley, Mount Speke, Mount Baker, Mount Emin, Mount Gessi und Mount Luigi di Savoia – sie alle wurden nach berühmten Entdeckern oder Bergsteigern benannt), dehnt sich etwa 120 km aus und bildet die nördliche Flanke des Albert-Grabens. Im Gegensatz zu den berühmten Vulkan-Massiven Kilimanjaro und Mount Kenya, die an der östlichen Grabenflanke liegen, und den 8 Virunga Vulkanen weiter im südlichen Teil des westlichen Grabens, ist das Rwenzori-Gebirge das Resultat eines hochgehobenen Krustenblocks. Die Krustengesteine sind Metamorphite und stammen aus der frühesten Erdzeit. Man findet hier Gneise, Amphibolite, Granite und Quarzite.

Ostafrikanischer Graben — *Ostafrikanisches Grabensystem; copyrighted by CC3*

Das Gebirge ist relativ „jung“. Zum letzten Mal, vor ca. 3 Millionen Jahren, gab es im afrikanischen Grabenbruch starke vulkanische Aktivitäten einhergehend mit kräftigen Hebungsprozessen. Am Fusse dieser Berge driftet nun der Kontinent Afrika jährlich ca. 2 cm auseinander. Die sagenumwobenen Mondberge rühmen sich auch eine der vielen Nilquellen aus ihren Gletschern zu speisen. Und noch eine Besonderheit: 1958 fanden die ersten und einzigen ugandischen Ski-Meisterschaften auf dem Stanley Plateau statt. Mitten im wildesten und einsamsten Hochgebirge Afrikas in über 4000 Meter Höhe. Der Weg zur Piste dauert mindestens 4 Tage! ☺

«Dass ich an so einem bedeutenden Projekt der Nagra mitarbeiten kann, ist wirklich toll»

09.03.2017

Zurzeit liegen die Gesuche für Sondierbohrungen, die ab 2019 geplant sind, in verschiedenen Gemeinden in Jura Ost auf. Michael Gysi ist Projektleiter Bohrstellengeologie und wird bei den Bohrungen für die Bohrproben zuständig sein.

«Der Mix zwischen Planung im Büro und Feldarbeit gefällt mir», sagt der Geologe Michael Gysi. Bei den kommenden Sondierbohrungen der Nagra oder «Tiefbohrungen» – wie es im Fachjargon heisst – wird er für die Entnahme und Charakterisierung von Bohrproben verantwortlich sein. Die Planungsarbeiten dazu laufen auf Hochtouren. «Praktische Arbeiten auf Bohrstellen sind da eine willkommene Abwechslung», bemerkt er. Wie in jungen Jahren im Sandkasten fange der Spass erst dann an, wenn die Hände schmutzig würden, fügt er schmunzelnd an. Das letzte Mal im Feld war er vor kurzem bei den Aufzeitbohrungen und -messungen in Nördlich Lägern. Mittels dieser Bohrungen werden Lockergesteinsablagerungen charakterisiert. Die geologischen Erkenntnisse und Messdaten der Bohrungen werden anschliessend für die Tiefenkalibrierung der 3D-seismischen Messungen benutzt.

«Anhand von Messdaten aus der 3D-Seismik oder von Bohrungen versuchen wir Ablagerungsprozesse der Vergangenheit zu rekonstruieren.»

Bohrkerne für 3D-Modelle

Gysi war nach dem Studium als Explorationsgeologe tätig. Er war in Afrika im Feld unterwegs zur geologischen Kartierung und Erzerkundung. Weitere Arbeiten führten ihn nach Ungarn, Ägypten und Malaysia, wo er für verschiedene Erdölfirmen 3D-Modelle des Untergrunds erstellte und mit Hilfe geophysikalischer Messdaten aus Bohrungen nach Erdölvorkommen suchte. Auch die Nagra wird zu einem späteren Zeitpunkt geologische 3D-Modelle des Untergrunds der verbleibenden Standorte erstellen. «Anhand von Messdaten aus der 3D-Seismik oder von Bohrungen versuchen wir Ablagerungsprozesse der Vergangenheit zu rekonstruieren und diese in den Modellen umzusetzen wie etwa: Da hat es eine Flussrinne oder der Sand wurde aus dieser Richtung geschüttet», führt Michael Gysi aus. Die Bohrkerne aus den Tiefbohrungen seien für solche Modelle sehr wichtig, da man die Gesteine von Auge, aber auch im Labor genau charakterisieren könne und sich so nicht nur auf geophysikalische Messwerte verlassen müsse. Anhand der 3D-Modelle lassen sich dann verschiedene Szenarios testen und können zum Beispiel von Ingenieuren zur weiteren Planung oder zu aufwendigen Simulationen genutzt werden.

Bohrungen auf einen Blick

Mit der rasanten Entwicklung der digitalen Technik wäre es denkbar, dass Michael Gysi die ab 2019 geplanten Bohrungen quasi vom Büro aus überwacht und koordiniert. «Heutzutage kann sehr viel via Online-Monitoring gemacht werden, aber nur im Büro sitzen, werde ich bestimmt nicht», kündigt er an. Dazu sei er viel zu gern draussen auf einem Bohrplatz betont Gysi, der sein Wissen aus der Rohstofferkundung nun in der Schweiz anwenden kann. «Als Student träumte ich davon, beim Gotthardtunnelbau dabei zu sein. Dass ich jetzt an so einem bedeutenden Projekt der Nagra mitarbeiten kann, ist wirklich toll», fügt er an.

Gesuche für Sondierbohrungen liegen in Gemeinden auf

Zurzeit liegen die Gesuche für die Sondierbohrungen in den verschiedenen Gemeinden auf: Vom 27. Februar bis 28. März in Jura Ost, vom 13. März bis 26. April in Zürich Nordost.

Mehr Informationen unter www.nagra.ch/bohrungen.htm

Bohrarbeiten für die 3D-Seismik-Kampagne in Windlach

Michael Gysi bei der Arbeit im Feld (Im Bild: Bohrung in Windlach)

Die Biomineralisation ein Hoffnungsschimmer?

07.03.2017

Es ist zwar seit langem bekannt, dass grüne Pflanzen für die Photosynthese Kohlendioxid (CO2) benötigen, doch erst seit den neunziger Jahren beschäftigt sich die Wissenschaft mit der Umwandlung von atmosphärischem in mineralischen Kohlenstoff, der dann im Boden über geologisch lange Zeiträume gebunden bleibt. So wurde erstmals um die Jahrtausendwende von einem interdisziplinären Team aus Geologen und Mikrobiologen der UniNE und UniL ein Baum entdeckt, der die Photosynthese mit Hilfe von Pilzen und Mikroorganismen zur Bildung von Kalkstein nutzt.

Der Iroko eine Milicia oder Maulbeerbaum-Art kommt im tropischen, immergrünen und halbimmergrünen Regenwald, sowie im Savannenwald südlich der Sahel von Senegal und Sierra Leone bis Mozambique im südlichen Ostafrika vor und beherrscht genau dieses Phänomen.

Der Treibhauseffekt ist aus heutiger Sicht hauptsächlich auf Kohlendioxid (CO2) zurückzuführen, welches durch menschliche und vulkanische Tätigkeiten der Atmospäre zugeführt wird.

Die Bildung von Kalkstein aus Biomasse

Durch Photosynthese produziert der Baum Biomasse, die er selbst oder über Pilze zum Teil in Oxalat-Ionen umwandelt. Dabei sammeln sich Kalzium-Ionen an, wodurch Kalziumoxalat, ein unlösliches Salz, entsteht. Nun kommen Bodenbakterien ins Spiel, die das Oxalat zuerst zu CO2 abbauen und dieses dann durch die so genannte Biomineralisation in Kalk (Kalziumkarbonat) umwandeln.

Wie der Iroko Kohlendioxid in Form Kalk fixiert — *Fixierung von Kohlendioxid in Kalk; Graphik: Horizonte, Schweizerischer Nationalfonds*

Auf diese Weise sammelt ein 80-jähriger Iroko pro Jahr 5,7 Kilogramm reinen Kohlenstoff in Form von Kalk an. Ein solcher Transfer in den Boden stellt ein nicht geringer Faktor zur Senkung der Kohlendioxidkonzentration in der Atmosphäre dar. Indem man Bäume anpflanzt, die über diese Eigenschaft verfügen, könnte man also einen Beitrag zur Bekämpfung des Treibhauseffekts leisten, sind die Forscher überzeugt. Leider ist der Iroko oder Semli (Sierra Leone, Liberia), Odoum (Ghana, Elfenbeinküste), Oroko (Nigeria), Abang, Mandji (Kamerun, Gabun), Mereira (Angola), Kambala (Zaire), Mvule (Ostafrika) und African Teak (englisch) schon extrem dezimiert. Das wertvolle Tropenholz wird seit über 100 Jahren raubbaumässig abgeholzt und das Anlegen von Baumplantagen wird bis heute noch nicht mit Erfolg betrieben, so dass die Biomineralisation quantitativ keine signifikante Rolle spielt.

Unterdessen ist allerdings die Liste der Pflanzen, die die Biomineralisation beherrschen, immer grösser geworden. Man muss nur die Klagen der Sägewerkarbeiter hören, die bei der Arbeit mit Afzelia (Afzelia africana) an den im Stamm eingelagerten Kalzitkristallen schnell ihre Sägeblätter verlieren! Auch der Kapokbaum (Bombax costatum), aus der gleichen Familie wie der Baobab, ist ein Meister der Biomineralisation und selbst in der Wüste fand man eine Kakteenart (Carnegiea gigantea), die Biomineralisation betreibt. Deshalb werden nun die Wurzelzonen weiterer Pflanzen akribisch untersucht.

Monat: März 2017