Es ist wieder Zeit für das Rennen um den Regenbogen. Dieses Jahr tun wir das in Zürich, Schweiz. Gemeinsam mit dem Departement für Erd- und Planetenwissenschaften der ETH Zürich schauen wir uns die Geologie der Weltmeisterschaftsstrecken an. Wir beginnen mit dem Zeitfahren am Sonntag, den 22. September. Wir fahren entlang des wunderschönen Zürichsees und den sanften grünen Hügeln rund um die Stadt. Um zu verstehen, wie diese Landschaft entstanden ist, müssen wir nicht in die Stadt selbst, sondern in den Süden schauen.
Langsame Alpen
An einem sonnigen Tag bilden die Schweizer Alpen ein wunderschönes Panorama, das Sie genießen können, wenn Sie am Ufer des Zürichsees entlang schlendern, wo das Finale des Zeitfahrens stattfindet. Die Schweizer Alpen sind das Ergebnis einer sehr langen Geschichte. Diese Gebirgskette entwickelte sich von einer langsamen Divergenz zu einer Streik-Schlupfbewegung und schließlich zur Konvergenz zwischen Europa und Afrika. Dieser Prozess verlief sehr langsam, wenn Sie ihn mit anderen Gebirgszügen vergleichen. Er war so langsam, dass die Schweizer Alpen, wenn sie in einem geologischen Zeitfahren gegen andere Gebirgszüge antreten müssten, wahrscheinlich den letzten Platz belegen würden. Lanterne rouge, sozusagen. Um zu sehen, wie die Alpen entstanden sind, reisen wir in der Zeit zurück.
Jurassic Start
Unsere Geschichte beginnt im Jurassic Park, also vor etwa 170 Millionen Jahren. Es war die Zeit, in der die Dinosaurier begannen, die dominierenden Landtiere zu werden, aber auch die Zeit, in der der Superkontinent Pangea, auf dem sie lebten, auseinanderzubrechen begann und den Atlantischen Ozean bildete. In der Anfangsphase reichte der Atlantik nicht nördlich über Nordwesteuropa hinaus. Er zweigte nach Westen ab, durch die heutigen Pyrenäen und den Golf von Biskaya bis zu den Alpen. Dadurch entstand ein kleines tropisches Meer, das Geologen als alpine Tethys bezeichnen.
Die Schweiz befand sich in der Nähe des nördlichen Randes dieses Meeres. Stellen Sie sich vor, es läge auf einem ähnlichen Breitengrad wie das heutige Rote Meer. Damals hätten Sie in jedem Schweizer Urlaubsort eine Tauchausrüstung statt Skiern mitnehmen müssen. Sie würden am Strand Cocktails schlürfen statt Glühwein zu Ihrem Käsefondue. Okay, genug mit den Klischees. Während dieser Zeit wurden Schichten von Kalksteinen und Tonen abgelagert. Diese Tone werden sich später in unserer Geschichte als sehr wichtig erweisen.
Super hohe Berge
Millionen von Jahren lang, während der Aufbau anderer berühmter Gebirgszüge wie des Himalaya, der Anden und sogar der benachbarten Dinarischen Alpen in vollem Gange war, blieb die Schweiz relativ neutral – geologisch gesehen. Das sollte sich nun ändern. Vor etwa 30 Millionen Jahren änderte Afrika, genauer gesagt die afrikanische Platte, ihren Kurs. Sie begann sich langsam über das Gebiet der heutigen Schweiz zu wälzen. Die Sedimentgesteine, die sich in dem kleinen Meer ablagerten, wurden gefaltet und unter den Meeresspiegel geschoben, um die Schweizer Alpen zu bilden.
Sobald sich diese Felsen über dem Meeresspiegel befanden, begannen die Kräfte des Regens und des Windes, sie abzubauen. Diesen Prozess nennen wir Erosion und er hat die Alpen im Laufe der Zeit viel niedriger gemacht. Obwohl die Schweizer Alpen für die schneebedeckten Gipfel von Bergen wie dem Mönch, der Jungfrau und dem Matterhorn bekannt sind, die mehr als vier Kilometer über dem Meeresspiegel liegen, waren diese Gipfel früher von mehr als zehn Kilometern Felsen bedeckt! Das bedeutet übrigens nicht, dass die Alpen früher 14 km hoch waren. Es gibt noch viel mehr zu berücksichtigen, wenn Sie die Höhe von Bergen bestimmen. Mehr dazu lesen Sie im Blog der 18. Etappe der diesjährigen Tour de France der Männer.
Fehlende Bergfelsen
Ursprünglich lagen die Gipfel der Alpen tief unter dem Meeresspiegel in der Erdkruste. Sie wurden von zehn Kilometern Felsen bedeckt, die abgekratzt wurden. Das bedeutet, dass uns eine Menge Gesteinsmaterial fehlt. Wo ist es hin? Wie kann so viel Gestein verloren gehen, werden Sie denken? Nach jahrelanger Erosion in Zone 1 der Abbildung unten wurden alle Abfallprodukte – Kies, Sand und Schlamm – von den Flusssystemen nach Norden transportiert. Daraus wurden die Aare, die Reuss, die Limmat und natürlich der Rhein.
Als sich diese Flüsse nach Norden bewegten, wurde ein Großteil der größeren Körner, wie Kies und Sand, mehr oder weniger horizontal vor der wachsenden Bergkette abgelagert. Dies ist Zone 2. Diese Ablagerungen bilden das Fundament von Zürich. In der Zwischenzeit machten sich die feinsten Körner auf den Weg nach Norden zur Nordsee. Sie bildeten ein großes Delta, das wir heute als die Niederlande kennen. Das ist Zone 3 auf dem Bild unten.
Zeit für die Atomkraft
Wenn Sie es mit den Alpen vergleichen, ist Zürich ziemlich langweilig. Wir meinen in tektonischer Hinsicht, denn diese Stadt ist nie langweilig. Wir meinen, dass es für einen Ballungsraum mit einer Million Einwohnern gar nicht so schlecht ist, sich nicht mit störenden Erdbeben auseinandersetzen zu müssen. Das machte die Region nordwestlich von Zürich zum idealen Ort für den Bau der drei Schweizer Atomreaktoren. Sie liefern zusammen etwa 40% des Schweizer Strombedarfs.
Wie Sie vielleicht wissen, fällt bei der Kernenergieproduktion radioaktives Material als Abfallprodukt an. Dieser wird derzeit in einer nahe gelegenen temporären Anlage gelagert. Vorübergehend, weil diese Anlagen an der Oberfläche höchstens ein paar Jahrzehnte lang genutzt werden können. Atommüll kann bis zu hunderttausend Jahre lang radioaktiv bleiben. Zum Vergleich: Unsere menschliche Spezies gibt es erst seit etwa 300.000 Jahren. Hier gibt es ein Problem zu lösen.
Geologie zur Rettung!
Glücklicherweise mussten die Schweizer nicht lange suchen, um einen guten Platz für die langfristige Lagerung ihres Atommülls zu finden. Der beste Platz dafür befindet sich tief unter der Erde, direkt unter den Atomreaktoren! Hier finden wir den Opalinuston vom Anfang dieses Blogs. Es handelt sich dabei um eine Gesteinsschicht, die aus dem Schlamm besteht, der sich vor zig Millionen Jahren im Jura am Nordrand der alpinen Tethys abgelagert hat. Er wurde dann durch das Gewicht all des Kieses und Sandes, der von den Alpen herunterkam und sich darauf ablagerte, komprimiert. All dieses Warten erweist sich jetzt als sehr nützlich.
Dieser Ton hat eine Eigenschaft, die ihn ideal für die Lagerung von Atommüll macht. Er ist praktisch undurchlässig. Das bedeutet, dass jegliches Wasser in der Schicht stillsteht und nicht durch sie hindurchfließt. Als Wissenschaftler zum ersten Mal durch diese Schicht bohrten, stießen sie auf das Meerwasser, in dem der Ton vor mehr als 170 Millionen Jahren abgelagert wurde!
Einer der Gründe für diese Undurchlässigkeit ist, dass der Ton selbstabdichtend ist. Wenn sich ein Riss im Gestein öffnet und Wasser hindurchfließt, absorbiert der Ton das Wasser und quillt auf. Dadurch wird der Riss wieder verschlossen und ein weiterer Wasserdurchfluss verhindert.
Aufgrund der tektonischen Stabilität und der günstigen Geologie der Region um Zürich plant die Schweizer Regierung, ihren Atommüll dauerhaft im Opalinuston zu lagern. Wissenschaftler schätzen auf der Grundlage gründlicher Untersuchungen und strenger Tests bei der Nagra, dass der Ton radioaktives Material mindestens eine Million Jahre lang sicher lagern kann. Das ist mehr als dreimal so lange, wie es Menschen überhaupt gibt! Stefan Heuberger erzählt Ihnen mehr darüber, wie Wissenschaftler die Sicherheit berechnen. Er erklärt auch, wie ein tektonisch stabiler Ort so hügelig werden konnte.
Dieser Blog wurde automatisch aus dem Englischen übersetzt. Etwaige sprachliche Fehler sind nicht vom Autor zu verantworten.
