Zeitmessung mit warmen Steinen

Die Geburtsstunde der Alpen schlug, als Afrika nach Norden driftete und in den eurasischen Kontinent rammte. Das knautschte die Erdkruste wie zwei Autos bei einem Frontalzusammenstoß zusammen: Das Gestein wurden zu einem dicken Paket übereinander gestapelt, und vor 30 Millionen Jahren begann das Gebirge aufzusteigen: Das ging zunächst sehr schnell. Dann - zwischen 21 und 17 Millionen Jahren vor heute - sanken die Alpen wieder etwas ein. Joachim Kuhlemann von der Uni Tübingen:

" In dieser Zeit haben sich die Alpen in Ost-West-Richtung gedehnt und haben eben ihre Höhe verringert. Und bei 17 Millionen Jahren ist dann ein Hebungspuls, der sich dann abgeschwächt hat, dann wieder eine Phase der Dehnung und dann vor rund 5 Millionen Jahren, also sehr junge, eine spektakuläre Hebung und spektakuläre Abtragung der Alpen."

So paradox es klingt: Vom Geschehen tief unter den Bergen erfahren die Geologen vor allem durch ihren Zerfall. Kuhlemann:

" Wenn es sich hebt, wird es auch entsprechend abgetragen, durch Niederschlagswasser, Flüsse oder, wenn es auch entsprechend hoch genug aufgestiegen ist, durch Gletscher. Und das Abtragungsmaterial, Geröll und Sand und Ton, wird in der Regel in eine Vorlandsenke eingeschwemmt und als Sediment abgelagert, zusammen mit organischen Überresten, die dann später gegebenenfalls Kohle oder Erdöl ergeben."

Diese abgetragenen Sedimente verraten mit Hilfe der Tieftemperatur-Thermochronologie den Ablauf des Geschehens. Diese Methode beruht auf einem Allerweltsmineral namens Apatit, ein Calciumphosphat. Apatit enthält in seinem Kristallgitter auch Uranatome. Cornelia Spiegel von der Uni Tübingen:

" Unser Uranatom ist ja ein sehr großes, schweres Atom und ist dadurch instabil, und das heißt, spontan zerfällt es einfach in zwei Hälften, und dabei entsteht Energie, und diese Energie wird dann einfach in kinetische Energie umgesetzt und die beiden Hälften bewegen sich dann sehr schnell voneinander weg. Und dabei entsteht eine Zerstörung im Kristallgitter, das ist, wie wenn man eine Kanonenkugel durch einen Kristallladen schießt."

Messbare Spaltspuren entstehen. Und zwar ständig neue, denn Uranatome zerfallen andauernd. Allerdings sind diese Spaltspuren nur so lange stabil, wie die Gesteine kühl sind. Bei 110 Grad Celsius verschwinden die Risse wieder. In der Erde ist diese Temperaturschwelle meist in etwa vier Kilometern Tiefe erreicht. Das Geschehen lässt sich also nur in der Schicht darüber verfolgen. Aber genau dieser Teil ist für die Landschaft um uns herum interessant. Bleiben die Steine in dieser Zone, beginnen sich die Spaltspuren zwar zu schließen, aber sie heilen nie aus. Und so erzählt die Verteilung von frischen und mehr oder weniger geschlossenen Spuren die ganze Geschichte. Wenn es beispielsweise viele frische und kaum verheilte Risse gibt, ist das Gestein schnell aufgestiegen. Um jetzt dem Alpenaufstieg auf die Spur zu kommen, bot sich den Wissenschaftlern eine einmalige Gelegenheit: Der Bau der neuen schweizerischen Tunnel. Spiegel:

" Diese Tunnel sind natürlich ein reines Mekka für Thermochronologen. Ob der Tatsache, dass wir jetzt mit diesem Tunnelniveau tief unterhalb der eigentlichen Alpen sind, also in dem Bereich, der bisher Thermochronologen nur sehr sporadisch zugänglich war, können wir sozusagen in den Bereich der jüngsten Geschichte reingucken."

Es ging ihr vor allem um die schnelle Aufstiegsphase vor fünf Millionen Jahren. Das Problem: Die Geologen können die Geschichte damals nur anhand des Schutts rekonstruieren. Davon finden sie für die Zeit damals eine ganze Menge, aber es gibt zwei mögliche Interpretationen: Entweder sind die Alpen wirklich schnell aufgestiegen. Oder das Klima hatte sich verändert und das Gebirge verwitterte nur schneller. Die kaum verheilten Risse in den Tunnelproben verraten nun, dass sich nicht das Klima geändert hat, sondern dass die Alpen selbst einen regelrechten "Sprung" gemacht haben.