Auf welchen Pfaden bewegen sich Gesteine durch die Erdkruste? Für die Geologin Gerlinde Habler erzählen Gesteine Geschichten darüber, was viele Kilometer unter der Erdoberfläche passiert. Als Hertha-Firnberg-Preisträgerin kann die Wissenschafterin nun am Department für Lithosphärenforschung Studien zu Temperatur- und Druckbedingungen, dem Alter und der Verformung von Gesteinen durchführen. Habler untersucht jene Vorgänge, die Gesteine aus 50 Kilometer Tiefe an die Erdoberfläche bringen. |
Gesteine, an denen Wanderer oft achtlos vorbeigehen, haben eine unvorstellbar lange Reise hinter sich, die noch vor der Bildung der heutigen Alpen vor rund 35 Millionen Jahren begann. Die so genannten Hochdruckgesteine des Texel-Komplexes, den Mag. Dr. Gerlinde Habler derzeit untersucht, befanden sich vor rund 95 Millionen Jahren in einer Tiefe von 50 Kilometern und hatten eine Temperatur von über 550 Grad Celsius. "Die tektonischen Prozesse gehen natürlich extrem langsam vor sich, im Vergleich zu menschlichen Zeiträumen haben wir es hier mit ganz anderen Zeitspannen zu tun", erzählt Habler: "Meine Arbeit ähnelt einem Puzzlespiel: Um ein Gesamtbild - ein Modell der Erdkrustenentwicklung in der Zeit - zu bekommen, muss ich sehr viele Einzelteile zusammensetzen. Einige davon sind im Lauf der Zeit auch verloren gegangen."
Die ersten Teile des Puzzles findet sie auf rund 2400 bis 3100 Meter Seehöhe, in ihrem Untersuchungsgebiet, den südlichen Ötztaler- und Stubaier Alpen und der Texel-Gruppe. Hier an der Grenze von Nord- und Südtirol nimmt Habler im Zuge einer geologischen Kartierung Gesteinsproben für spätere Untersuchungen im Labor.
Der lange Weg der Steine
Die Hochdruckgesteine selbst wurden bereits in einem früheren Forschungsprojekt unter Leitung von Ao. Univ.-Prof. Dr. Martin Thöni (Department für Lithosphärenforschung) und Ao. Univ.-Prof. Mag. Dr. Bernhard Grasemann (Department für Geodynamik und Sedimentologie) in Zusammenarbeit mit Mag. Dr. Helmuth Sölva erforscht. Bis dato weniger Beachtung fanden allerdings die sie überlagernden Gesteinseinheiten, also jene, die heute unmittelbar oberhalb der Hochdruckzone liegen. Diesen nimmt sich nun die Hertha-Firnberg-Stipendiatin an.
Die Grundfragen ihrer Forschungsarbeit lauten: In welcher Tiefe befanden sich die überlagernden Gesteinseinheiten, als die Hochdruckgesteine ihre tiefste Versenkung erreicht hatten? Wie haben sie sich verhalten, als jene zur Erdoberfläche transportiert wurden und von rund 600 Grad Celsius auf etwa 200 Grad Celsius abgekühlt sind? Schon im Gelände erhält Habler erste Erkenntnisse: "Aufgrund der Gesteinsstrukturen ist es möglich, eine erste Einschätzung vorzunehmen, welche Gesteine bei welchen Umgebungsbedingungen deformiert wurden und welche Bewegungsrichtungen vorgeherrscht haben. Nach Laboruntersuchungen lässt sich dann Näheres über Alter und Krustentiefe der tektonischen Vorgänge sagen."
Unter der Mikrosonde
Im Labor werden die Proben zuerst geschnitten und Dünnschliffe angefertigt. Diese werden mikroskopiert und anschließend mit Hilfe der Elektronenstrahl-Mikrosonde genauer unter die Lupe genommen. Die Sonde misst die Zusammensetzung der vorhandenen Minerale, also welche Elemente in welcher Menge die Minerale des Gesteins aufbauen: "Anhand von gleichzeitig kristallisierten Mineralen und deren Chemismus kann ich berechnen, welche Temperatur- und Druckbedingungen geherrscht haben bzw. unter welchen Bedingungen Verformungen des Gesteins stattgefunden haben", so Habler.
Nach der Bestimmung von Druck und Temperatur folgt die des Alters der Gesteine, die zeitaufwändigste Untersuchung im Labor. Zuerst muss die Geologin die zu bestimmenden Minerale mit verschiedenen physikalischen Methoden aus ihren Proben abtrennen. Hier ist es besonders wichtig, sehr reine Mineralseparate zu erhalten, denn nur geringe Verunreinigungen können zu einem falschen Ergebnis führen. Durch Isotopenmethoden - basierend auf dem Zerfall langlebiger Radionuklide - wird danach das Alter der Mineralbildung oder der Abkühlung unter einen bestimmten Temperaturwert bestimmt: "Die Fehler der angewandten Methoden liegen im Bereich einer bis weniger Jahrmillion(en). Für geologische Zeiträume ist das eine niedrige Fehlergrenze."
Glimmerschiefer und Gneise
"Ich arbeite mit ganz 'gewöhnlichen' Kristallingesteinen wie zum Beispiel Glimmerschiefern oder Gneisen. Diese sind im Alpenraum sehr weit verbreitet, besitzen oft eine ähnliche, relativ einfache chemische Zusammensetzung und sind daher gut vergleichbar."
Die Entschlüsselung eines vieldimensionalen Puzzles in Raum, Zeit und chemischen Systemen bzw. die richtige Interpretation einer - Geschichte, die die Steine schreiben -, ist Hablers Aufgabe bis 2009. Neben den wissenschaftlichen Erkenntnissen gehen die Ergebnisse auch in geologische Karten der Ötztaler und Stubaier Alpen ein. "Geologische Karten werden als Grundlagen in der Bauwirtschaft, für die Abschätzung von geogenen Gefahren sowie in der Forst- und Wasserwirtschaft verwendet", erklärt Habler: "Ich persönlich finde es extrem spannend zu wissen, was unter unseren Füßen vorgeht." (td)
Mag. Dr. Gerlinde Habler forscht im Zuge des dreijährigen Hertha-Firnberg-Stipendiums im Center for Earth Sciences am Department für Lithosphärenforschung der Fakultät für Geowissenschaften, Geographie und Astronomie. Ihr vom FWF unterstütztes Projekt "Metamorphose und Tektonik im Hangenden einer Extrusionszone" startete im August 2006. |
