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Freitag, 05.02.2016

Die Welt im Sandkorn

Sand ist das Gestein des Jahres. An ihm lässt sich Geschichte ablesen wie in einem Buch. In Greifswald untersuchen Geowissenschaftler das Sediment in abgedunkelten Räumen, damit es seine Geheimnisse zum Alter und Herkunft preisgibt.

Von Martina Rathke

Im Sandlabor der Universität Greifswald bereitet der Geologieprofessor Reinhard Lampe unter Rotlicht eine Sandprobe zur Analyse in einem Luminiszenzreader vor.
Im Sandlabor der Universität Greifswald bereitet der Geologieprofessor Reinhard Lampe unter Rotlicht eine Sandprobe zur Analyse in einem Luminiszenzreader vor.

© dpa

Greifswald. Sand ist für Kinder ein kreativer Werkstoff, für die Bauindustrie hingegen ein wichtiger Rohstoff. Beton, Glas oder auch Solarzellen bestehen aus dem Sediment. 240 Millionen Tonnen Bausande und -kiese sowie 10,4 Millionen Tonnen Quarzsande wurden nach Angaben des Bundesverbandes Mineralische Rohstoffe allein im Jahr 2014 verarbeitet. Der Berufsverband Deutscher Geowissenschaftler hat Sand zum Gestein des Jahres 2016 gewählt.

„Sand ist für Geowissenschaftler eines der spannendsten Minerale“, sagt der Greifswalder Professor für Physische Geographie, Reinhard Lampe. Sand konserviert die Zeit, seine Herkunft und seine Geschichte. Geowissenschaftler können mit ihm in die Vergangenheit schauen und Analogien für die Zukunft ableiten. „Die Erdgeschichte ist ein dickes Buch. Es kommt darauf an, die Seiten lesen zu können“, sagt Lampe.

Am Institut für Geographie und Geologie der Uni Greifswald haben Wissenschaftler das Buch nun geöffnet. Dort steht seit kurzem das einzige Lumineszenzlabor Norddeutschlands, das zugleich das achte Sandlabor in Deutschland ist. Hermetisch abgeschottet von Sonnenlicht und nur über Schleusen können die Wissenschaftler die Räume betreten. „Schon ein einziger Sonnenstrahl würde ausreichen, die über Jahrtausende im Sandkorn gespeicherten Informationen zu löschen“, erläutert der Geologe Henrik Rother.

Rother, Juniorprofessor für Quartärgeologie, hat am Kliff von Glowe auf der Insel Rügen mit einem Rohrzylinder Sandproben genommen, die er nun in dem von rotem Licht durchfluteten Raum zur Analyse in einem Lumineszenzreader vorbereitet. Der Sand wird gewaschen. Danach trennt Rother die Quarzkörner von anderen Sandbestandteilen und schiebt die Proben in den Abzug, wo Flusssäure die verunreinigte Schale der 0,1 bis 0,2 Millimeter großen Quarzkörner abätzt. Dann kommen die aufbereiteten Körner in den Lumineszenzreader, die „Sanduhr“, wie Rother das Messgerät fast liebevoll bezeichnet.

Bei anorganischen Materialien wie Gesteinen versagen probate Mittel zur Alterbestimmung wie die auf Kohlenstoff beruhende C14-Methode. Da hilft die optisch stimulierte Lumineszenzdatierung (OSL) im Sandlabor. „Aus dem Eiszeitalter - eine erdzeitliche Epoche, die vor allem für den Ostseeraum interessant ist - gibt es zudem kaum organische Proben, die für die C14-Methode notwendig sind“, erklärt der Professor.

Bei der optisch stimulierten Lumineszenzdatierung im Greifswalder Sandlabor wird ein Lichtsignal gemessen, das durch die natürliche Radioaktivität entsteht, die der Boden über die Jahrtausende an die winzigen Quarz- und Feldspatkörnchen abgegeben hat. Die OSL sei damit die einzige Methode, sicher in das Zeitfenster der letzten Eiszeit und darüber hinaus blicken zu können, sagt Rother. Bis zu 200 000 Jahre alte Informationen seien so aus dem Sand abrufbar.

Die Geologen interessieren sich besonders für die Küstendynamik der Ostsee und den Zusammenhang dieser Veränderungen mit globalen Ereignissen. Sand ist das Hauptmaterial der Küsten und deshalb prädestiniert für Rückschlüsse auf Küstenveränderungen. „In Mecklenburg-Vorpommern verzeichnen wir einen durchschnittlichen Küstenrückgang von 35 Zentimetern pro Jahr“, sagt der Greifswalder Professor Lampe.

Dennoch würden im Gegenzug an der Nordspitze Usedoms und am Neudarß jährlich anderthalb bis zwei Meter Sand abgelagert. Woher stammt dieses Sandkorn, das vor Usedom und dem Darß abgelagert wurde? Wie sieht es dort in 20 Jahren aus? Wo lag das Sandkorn vor 5000 Jahren?

Auch für Geoarchäologie ist die Methode interessant. So ließen sich - wie am Drewitzer See (Mecklenburgische Seenplatte) - anhand von in den Boden eingepflügten Sanden nachweisen, wann und wie lange die Slawen den Boden dort nutzten, bevor dieser aufgrund der Waldrodungen der Erosion ausgesetzt und durch Flugsand verschüttet wurde.

Sand, dieses unverfestigte, aus höchstens zwei Millimeter großen Körnern bestehende Sediment, entsteht aus der Erosion von Gesteinen. „Die Bestimmung seines Alters erlaubt nicht nur den Blick zurück, sondern auch Prognosen in die Zukunft“, sagt Lampe. Aus den Modellen, die aufgrund der Untersuchungen entwickelt werden können, werden Vorhersagen abgeleitet.

Den Geowissenschaftlern geht es um die Klärung der großen Fragestellungen. Wie wirkt der Klimawandel auf die Küsten, wie auf die Gebirgsgletscher, wie auf die vom Menschen genutzte Landschaft? Diese Zusammenhänge untersuchen die Greifswalder Wissenschaftler zusammen mit Kollegen aus Neuseeland, Polen, Russland und aus deutschen Forschungseinrichtungen. (dpa)

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