Kalziumkarbonatablagerungen erschaffen komplexe Landschaften Modell enträtselt bizarre Gesteinsformationen heißer Quellen - scinexx | Das Wissensmagazin
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Kalziumkarbonatablagerungen erschaffen komplexe Landschaften

Modell enträtselt bizarre Gesteinsformationen heißer Quellen

Karbonatformationen rund um die Mammoth Hot Springs im Yellowstone-Park © NPS

Das Wasser von Geysiren und heißen Quellen ist nicht nur warm, es ist auch besonders reich an Mineralien. ihre Ablagerung hinterlässt oft phantastische, form- und farbenreiche Landschaften um die Quellen herum. Jetzt haben Wissenschaftler ein theoretisches Modell entwickelt, das beschreibt, wie das Wasser fließt und dabei Kalziumkarbonatmineralien in Form von Travertin ablagert.

Neben- und übereinander liegende Tümpel, Terrassen mit oder ohne Wasser, bizarre Gesteinformationen – die Landschaften um heiße Quellen herum sind oft ungewöhnlich und vielgestaltig. Doch sie entstanden nicht durch Erosion, wie die glatte Oberfläche es anzudeuten scheint, sondern eher aus dem gegenteiligen Prozess: Einem langsamen, aber stetigen Wachstum, teilweise von bis zu einem Millimeter am Tag. Die schnelle Ablagerung von Kalziumkarbonaten verändert ständig den Fluss des Wassers oder verstopft Quellen, die an anderer Stelle wieder hervorbrechen. Komplexe Wechselwirkungen von Mikroben, Geochemie und Geologie prägt die Landschaft.

Nigel Goldenfeld, Professor an der Universität von Illinois in Urbana-Champaign und seine Mitarbeiter Pak Yuen Chan und John Veysey ermittelten mithilfe ihres Modells, wie Blockaden und Ablenkungen des Wasserflusses durch Ablagerungen die Landschaftsform beeinflussen. “Das nicht-lineare Feedback zwischen diesen beiden Effekten führt unweigerlich zu den visuell beeindruckenden Landschaften, die wir an heißen Quellen rund um den Globus sehen”, erklärt Goldenfeld. „Bemerkenswerterweise hängen die entstehenden geologischen Strukturen weder von der Gesteinsstruktur noch vom Mineraliengehalt des Wassers ab – die statistischen Eigenschaften der Landschaften lassen sich genau berechnen.“

Das Forscherteam nutzte für ihre Analysen der meist komplexen Landschaften eine mathematische Herangehensweise und setzte dafür entsprechende Software ein. Es zeigte sich, dass die scheinbar so komplexen Formen zumindest in ihrer Entstehung so besser zu erfassen waren als angenommen. Ihre Ergebnisse sind in der aktuellen Ausgabe der Physical Review Letters veröffentlicht.

Das Modell gab die Landschaftsveränderungen über die Zeit hinweg, simuliert am Beispiel der Mammoth Hot Springs im Yellowstone Nationalpark der USA, korrekt wieder. Die Travertinansammlungen hier gehören zu den größten weltweit. Sie sind 8.000 Jahre alt, 73 Meter dick und erstrecken sich über mehr als vier Quadratkilometer. „Jetzt, wo wir die physikalischen Prozesse verstehen, die für das Wachstum dieser Gesteine wichtig sind, können wir auch erforschen, wie die hitzeliebenden Mikroben die heißen Quellen besiedeln, aber auch beeinflusse“, erklärt Veysey.

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(University of Illinois at Urbana-Champaign, 06.07.2006 – NPO)

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