Was kann das Studium der dynamischen Geologie im praktischen Leben nützen, besonders in der Berufsthätigkeit des Bauingenieurs?

25 Pages·1893·1.65 MB·German

by  F. M. Stapff (auth.)

Was kann das
Studium der dynamischen Geologie
im. praktischen Leben nlitzen,
besonders in dar Berufsthatigkeit des Bauingenieurs?
Habilitationsvortrag,
gehalten in der Kgl. Technischen Hochschule zu Berlin am 18.0ktober 1893
von
F. M. Stapff.
Sonderabdruck aus "Zeitschrijt for praktische Geologie" 1893. Heft 12.
Berlin.
Ve rIa g von J u 1 ius S p r i n g e r.
1893.
ISBN-13: 978-3-642-98199-9 e-ISBN-13: 978-3-642-99010-6
DOl: 10.1007/978-3-642-99010-6
Softcover reprint of the hardcover 1s t edition 1893
Inhaltsverzeichniss.
Seite
Einleitung 1
Definition 1
Geschichtliche Momente 2
Uebersicht. Eintheilungsprincipien 3
Eine Zwischonfrage . 4
Eintheilung des Stoffes nnd Beispiele 5
Kap. I. Warmeverhaltnisse del' Erde (Geothermik) 5
II. "Wahrocheinlicher Zustand des Erdinnern (Abyssologie) . 6
III. Contraction der Erde durch die Abkiihlnng, nnd dadurch hervorgebrachte Ziige
nnd Schiibe in der Erdkrnste . 7
IV. Vulcanismus und Seismus 8
V. Verwitterung der Gesteine 10
"
VI. Zerstiirel1l1e Wirkung der Schwerkraft 11
VII. Wirkungen des Windes . 15
"
VIII. Wassercirculation in der Erdkruste (Hydrologie) 16
IX. Wirkungen des fliessenden 'Na ssers (Binnenseeen, Moore, Siimpfe inbegriffen) 17
X. Gletscher- und sonstige Glucialwirkungen 18
XI. Thatigkeit des Meeres 19
XII. Geologische Thatigkeit der Organismen 20
'Vie sich das Studium del' angewandten dynamischen Geologie zu dem der allgemeinen Geologie
und der Ingenieurwissenschaften verhiilt 20
Ideale Ziele . 21
Der gehaltene Vortrag ist in dem nuchjolgenden Aufsutz vieifach ergiinzt und erweitert worden.
Was kann das Stndium der dynamischen Geologie
im praktischen Leben nlitzen, besonders in der Berufsthatigkeit des Bauingenieurs?
Von
F. M. Stapfl'.
Was leistest Du fUr das Leben I)? fragt
Definition.
man jeden Menschen und bemisst nach seinen
Leistungen seinen Werth. - Was leistest Um die Aufgabe deutlich iibersehen zu
Du fUr das Leben? darf man auch jede konnen, ist zunachst festzustellen, was hier
Wissenschaft fragen und nach ibren Fahig mit "dynamische Geologie" gemeint ist,
keiten, Fertigkeiten und Leistungen ibren und wie sich dieselbe zu den Wissenschafts
Wertb fiir die Menschheit, ibren Rang gegen gebieten der Geologie und der Erdkunde
iiber anderen Wissenschaften abschatzen. verhalt.
Diese Frage ist mit besonderem Nachdruck Credner's Definition der "dynami
an eine neu auftauchende Wissenschaft zu schen Geologie" als "Lehre von den
richten, welche den Anspruch erhebt, als bei der urspriinglichen Bildung und
eben burtig in d!ln Kreis der iiIteren Schwestern allmaligen Veranderung des Gesteins
aufgenommen zu werden; dieselbe liegt denn materials, sowie der Oberflachenge
auch dem Thema fUr einen Probevortrag zu staltung der Erde wirksamen Krafte"
Grunde, welchen das Collegium der IV. Abth. deckt sich mit Gerland's Definition der
der weitberiihmten Kgl. Techn. Hochschule zu "Geophysik" alsjenerWissenschaft, "die
Berlin mir aufgegeben hat, und in welchem sich mit der Wechselwirkung der tel
ich mich bemiihen werde ein Programm lurischen Krafte beschaftigt, und zwar
fiir beabsichtigte Vorlesungen iiber unmittelbar, indem sie diese Krafte
dynamische Geologie zu entwickeln, selbst in ihrer Thatigkeit und Wirk
und zu zeigen, was das Studium dieser samkeit beo bachtet, nicht aber bei
Wissenschaft fiir das praktische Leben dem durch sie Gewordenen verweilt."
niitzen kann, besonders in der Berufs Gleichbedeutend sind hienach "dynamische
thiitigkeit des Bauingenieurs. Geologie" und "Geophysik"; und dass erstere
Die Frage ist hier um so mehr berech bei Credner der Geologie angehort, letztere
tigt, als das Wissenschaftsgebiet der dyna bei G erl an d der Geographie, bedeutet wenig,
mischen Geologie zwar nicht nen, aber im wenn "z wischen Geologie und Geographie
Innern noch wenig ausgebaut und gegen be iiberhaupt eine scharfe Grenze nicht gezogen
nachbarte wenig scharf begrenzt ist; und als werden kann" (Credner); oder wenn unter
die Losung der gestellten Aufgabe dadurch Geographie nichts Anderes als "Erdober
erschwert wird, dass man gleichzeitig ein flachenkunde im weitesten Sinne" ver
abgerundetes Bild dieser Wissenschaft ent standen wird (v. Richthofen): dann ware
werfen mochte und dennoch einzelne ihrer die Geophysik aus dem Gebiet der Geogra
Lehren von besonderer praktischer Tragweite phie auszuscheiden (T h. F i s c her) und
hervorheben muss. konnte nur noch dem der Geologie ange
bOren; falls sie nicht als blosses Uebungs
feld der Physik und Mathematik angesehen
I) In den einleitenden Abscbnitten schliesse
ich mich en~ an G. G erl an d: "Beitrage zur Geo wird, oder gar nur als ein iiberwundener, zer
physik" 1887 (Vorwort) an; sogar einzelne Rede fallender Wissenszweig (Hanns Reiter).
wendungen wird man wiedererkennen. Unter an Die Zugehorigkeit dessel ben Wissenszwei
deron benutzten Abbandlungen und Werken sind
ges zu zwei verschiedenen W issenschaften
namentlich zu erwiihnen: F. v. Richtbofen: • Auf
~aben und Methoden der heutigen Geographie" 1883; macht ihn dagegen zweideutig, wenn man
S. Gunther: "Lohrbuch der Geophysik und pbysi mit Gerland eine scharfe Grenze zwischen
kalischen Geographie" 1884/85; S. Gunther: .Lehr Geologie und Geographie als Parallel wissen
buch der physikalisohen Geographie" 1891; E. N i
schaften zieht und erstere als die Wissen
voit: "Geologie appliquee i1 Part de l'Ingenieur"
1887/89; O. Fisher: "Physics of the Earth's orust" schaft von der Materie der Brde, also von
1881 (und spatere Erganzungen); dem Gewordenen, bezeicbnet, letztere als
die Wissenschaft von den Krliften der Erde,
2
also von dem Werden. Geophysik ist Von der physiographischen Geolo
dann der grundlegendste Theil der Geogra gi e, mathematischen Geographie und Astro
phi e, und in der von der Geologie be nomie entlehnt die dynamische Geologie
liebten conventionellen Bescbrankung eine einige fertige Resultate uber kosmische Stel
dem Lebrgebiet der Geograpbie ent lung, Gestalt, Grosse, Bewegung, Oberflachen
lebn te Hulfswissenscbaft der Geologie. gestaltung, etc. der Erde; manche diesel' Re
Sehen wir von den sich z. Tb. wider sultate haben aber erst durch das Einbe
sprechenden, immerbin elastischen, Abgren ziehen geophysikalischer Aufgaben in den
zungen zwiscben Geologie und Geographie Arbeitskreis der genannten Wissenschaften
aber ab, so konnen wir dynamische Geo gewonnen werden konnen.
logie als den Theil der Geologie be
zeichnen, welcher sich mit den Kraften
Geschichtliche Momente.
und Bewegungen der Erdmaterie be
fasst, im Gegensatz zur Petrographie, Um nach dieser Definition und allge
welche dieErdmaterie selbst ab meinen Umgrenzung unseres Arbeitsfeldes
handelt. auch einige Hauptmomente aus der Ge
Mit dieser Zweitheilung ist eine Gliede schichte der Geophysik zu fixiren, sei
rnng der geologiscben Wissenschaft zwar davon ausgegangen, dass durch das ganze
nicbt durcbgefiihrt, denn die ubrigen Disci Mittelalter, bis in die Mitte des vorigen
plinen derselben: physiographische Geo Jahrhunderts, die Erdkunde unter dem
logie, petrogenetische Geologie, archi Bann der Anschauung von Eratosthenes,
tektonische Geologie, bistorische Geo- Hipparch, Ptolemaeus, Strabo stand,
10 gi e werden damit nur tbeil weise gedeckt; wonach ihr wichtigstes Forscbungsgebiet
aber sie genugt vollstandig zur Charakte Gestalt und Grosse der Erde in ihrem Zu
ristik der "dynamischen Geologie", wie sie in sammenhang mit Vertheilung von Licht und
den geplanten Vorlesungen aufgefasst wer Warme war. Selbst durch Polybii be
den solI. wusstes Bestreben, auch die Fullung des
W ollte man zu den "Kraften der Erde" Raumes in den Kreis der Untersuchung zu
auch die chemischen einbeziehen, so wurde ziehen, war diese Anscbauung kaum geandert
die dynamische Geologie, nach vorgehender worden, und noch Bernhard Varenius3)
Definition, aucb die chemische Geologie behandelte die Geographie als angewandte
umfassen und die petrogenetische Geo- Mathematik: er f1ihrte aber eine wissen
10 gi e fast aufsaugen, ungefahr im Sinn von schaftliche qualitative Gesammtbe
G. Bischof's Lebrbuch der physikalischen trachtung der Erde neb en der quantita
und chemischen Geologie. Es sollen hier tiven ein. Weiter in dies em Sinn arbeiteten
aber die mecbaniscben oder physikalischen Boyle, Newton, Lulof, T. Bergman,
Krafte im landlaufigen Sinn des Wortes ver K ant; bis A. v. Hum b old t die Natur
standen sein, selbst wenn vielleicht Chemis wissenschaft von der Erde voll so auffasste,
mus die U rs ach e einzelner derselben ware. wie Varenius sie geahnt hatte4). B. Studer
Die Frucbt der Einwirkung kosmischer schrieb das erste umfassende wissenschaft
und tellurischer Krafte auf das Material der liche Werk uber Geophysik aus unserer
Erde ist das Erdgebaude, dessen Details heutigen Methode und Auffassung5) und ist
die architektonische Geologie behandelt. der Begrunder der modernen physika
Diese liefert den Untersuchungen der dyna lischen Erdkunde, mehr als E. Schmidt,
miscben Geologie die meisten Objecte, und welcher in dem physikalischen Theil seines
wird also ein naturlicher Ausgangspunkt fUr Lehrbuchs der mathematischen und physika
solche Untersuchungen. lischen Geographie (1826-1830) noch auf
Zur historischen Geologie, welcbe der fruheren Uebergangsstufe steht.
sich auf palaeontologische Urkunden stutzt, Diesem Aufschwung der Geophysik "in der
stebt die dynamische Geologie .durch aIle klassischen Periode der physikalischen Geo
Fragen uber die Vertheilung von Land und graphie" folgte aber unmittelbar ihr Verfall;
Wasser in fruheren Perioden in Beziehung. wenigstens in Deutschland, wo trotz Ritter's
Die dynamische Geologie ist ubrigens die idealer philosophischer Betrachtungsweise die
einzige Disciplin, welche es versuchen konnte,
3) Geographia generalis, 1651.
die geologischen Zeitraume in absolutem 4) "Je con~us l'idee d'une physique du monde".
Maass auszudrucken und die Zeitschatzungen Brief an Pictet, 24. Januar 1796.
der Geologen zu controliren 2). 5) "Lehrbuch del' physikalischen Geographie
und Geologie" 1844/47. Geplant war dies Werk
schon 1831. B. Studer: "Ueber die Stelle der
2) Vergl. Z. f. prakt. Geol. S. 252 (Geol. Alter Geologie in der Reihe der Naturwissenschaften",
der Erde). Leonhard's Jahrbuch 1831, S. 271; ib. 1840.
3
Geographie eine "dienende Magd der Ge ther's, u. a., herauslesen; doch ist fiir die
schichte6)" wurde, welcher sie synthetische hier besonders betonte praktische Tendenz
Landerbeschreibullgen lieferte. An hervor dieser V ortrage eine andere Anordnungs
ragenden Einzelarbeiten geop h ysik alis chen weise geboten als die wissenschaftlich geo
In h aIts fehlte es zwar nicht; solche wurden graphische Giinther's.
aber nicht mehr zur Domane der Geographie Unser Operationsgebiet ist die E rd kru s te;
gerechnet, sondern in andere Wissenschafts und zwar die Masse derselben, nicht nur die
gebiete(Mathematik, Physik, Astronomie u. a.) mathematische Oberflache, an welcher sich
hiniibergezogen oder in neu habilitirten die Menschheit und ihre Bauwerke fest
(Meteorologie) un tergebracht. klammern, deren Bestand von der .Bestan
Kraftig und selbststandig entwickelte sich digkeit des Baugrundes abhiingt. Die
dagegen die Geophysik in England, wo sie Untersuchung desselben auf seine na
Hop kin s als Specialitat nach scharfster tiirliche Veranderlichkeit ist also
mathematischer Methode betrieb; zwar spater un sere A ufgabe.
als Studer, aber von diesem ganz unab Veranderungen an der Erdober-
hangig. Von den vielen gefeierten englischen flache werden bedingt:
"Philosophers", welche Hopkins an .die theils durch Vorgange unter der Erd
Bearbeitung geophysikalischer Probleme zog, kruste, welche auf deren Masse wirkend
sei hier nur Rev. O. Fisher genannt, weil auch Umgestaltungen ihrer Oberflache her
derselbe zuerst versucht hat seine (und An vorrufen;
derer) Specialuntersuchungen zu einem System: theils dnrch Vorgange auf der Erd
"Physics of the Earth's crust" 1881 zu oberflache, welche diese also direct zer
sammenzufassen. storen d an greifen.
Hauptsiichlich englischer Anregung ist Wahrend die in tern en Vorgange ganz
das Wiedererwachen des Interesses fUr exacte iiberwiegend unter dem Ein flus s der Warme
geophysikalische Forschung in Deutschland stehen, werden die externen vorzugsweise
zuzuschreiben, und aus englischen, neuer durch die Schwerkraft regiert; deshalb
dings auch amerikanischen, Quellen schopfen konnten wir das Thema, mit Beibehaltung
wir jetzt die beste Belehrung iiber ein des gewahlten Theilungsprincips, in einen
schlagige Fragen. Durch ihre Berichte in thermischen und einen barologischen Ab
Behm-Wagner's geographischem Jahrbuch schnitt gliedern, nach dem Vorgang Studer's
haben Zoppritz und seine Nachfolger die in seinem geophysikalischen Lehrbuch. Da
Renaturalisation der Geophysik in Deutsch durch wiirden aber zusammengehorige oder
land kraftig gefordert, auch zur Ein biirge nahe verwandte Gegenstande aus ibrem na
rung der in England sehr gelaufigen, bei tiirlichen Zusammenhang gerissen; und aus
uns manchmal noch ungern gesehenen, daher praktiscben Grunden empfiehlt es sich, die
seltneren, streng mathematisch-physikalischen Probleme decentralisirt, einzeln oder zu
Methode beigetragen. Dass diesel be aber natiirlichen Gruppen vereinigt, so zu sagen
noch keinen festen Fuss gefasst hat, beweist monographisch, abzubandeln, wobei iiber
z. B. E. Siiss' grosses Werk, welches ganz wiegend endogene und iiberwiegend exogene
auf geophysikalischen Voraussetzungen be Vorgange immerhin thunlichst zusammen
ruht, aber nach geologischer Methode durch gefasst werden soIl en.
geftibrt ist. Einer auf englischem Funda Wo von Kraftewirkungen gehandelt wird,
ment sich herausbildenden deutschen geo sind auch die Z u s tan de zu beriicksichtigen,
physikalischen Schule hat Gerl an d seine in und zu welchen die den Kraften ausgesetzte
"Beitrage zur Geophysik" geoffnet; und ein Materie sich befindet und gelangt; deshalb
aus dem Ganzen gegossenes, fUr die An muss die dynamische Geologie an dem ver
hanger dieser Schule unentbehrliches Reper mutheten Zustand im Erdinnern (Abysso
torium ist S. Giinther's "Lehrbuch der logie), an dem wahrnehmbaren in der Erd
Geophysik" 1884-1885, sowie dessen "Lilhr kruste (Geotektonik) und an der Erdober
buch der physikalischen Geographie" 1891. flache (Morphographie) ankniipfen.
Die in Betracht zu ziehenden Krafte
und Zustande sind die gegenwartigen,
Uebersicht. Eintheilungsprincipien.
aus welchen allein auf jene Vorgange zuriick
Die Probleme der dynamischen Geo geschlossen werden kann, wodurch die Erde
logie, welche nach obigerDefinition in den so geworden ist, wie wir sie finden.
geplanten Vortragen abzuhandeln sind, lassen Hier trennen sich die Pfade der rein
sich zwar aus den erwahnten Werken Giin- wissenschaftlichen Forscbung und der appli
cirenden. Der Geolog schliesst aus den
6) F. v. Richtbofen, 1. c. S.45. Wirkungen der heute tbatigen Krafte auf die
4
Entstebungsweise und Umformung von Ge erweitern. In dem vorgeschlagenen Rahmen
bilden in vergangenen Perioden; der Ingenieur lasst sich ein harmonisch abgerundetes Bild
dagegen bat unmittelbar mit dem Einfluss der dynamischen Geologie entwerfen, wenn
derselben Krafte auf die gegebenen natiir nicht der abstract wissenschaftlichen, so
licben Gebilde und auf seine Werke zu rech doch ihrer den Lebensbediirfnissen des
nen. U m dies zu konnen muss er aber Menschen dien enden Lehren.
gleichfalls mit den ehedem von densel ben
Kraften bervorgebracbten Wirkungen vertraut
Eine Zwischenjrage.
sein; denn sie scbufen die natiirlicben Bedin
gungen . seines Baugrundes und sie lehren Man konnte fragen, ob es statthaft sei,
ihm, was er von dies en Kraften zu fUrchten irgend welcher Wissenschaft die ideal en
hat, ob und wie er ihnen begegnen kann. Schwullgfedern auszurupfen, auf denen sie
Ziel der angewandten dynamischen Geo ihre hochsten Ziele zu erreichen strebt? In
logie ist fUr uns Untersucbung der auf Wirklichkeit geschieht dies aber mit allen
die Erdkruste gegenwartig, von innen Wissenschaften, sobald sie praktischen
und von aussen, wirkenden Krafte, Zwecken dienstbar gemacht werden, und
ibrer Wirkung und der daraus fiir den Pflegestellen solcher teleologischer Abrundung
Menschen und seine Werke sich er sind nicht nur die technischen Schulen, son
gebenden Consequenzen. dern sammtliche Lehranstalten, welche keine
Die zu behandelnden L e b r g e g e n Gelehrte bilden, sondern zur Production er
s tan de aus dieser Wissenscbaft lassen sich ziehen sollen. Und es ware ungerechtfertigt,
in folgende Kapitel zusammenfassen, welche einer fUr Application im praktischen Leben
so aneinandergereibt sind, dass zuerst iiber zugeschnittenen Wissenschaft einen niedrigeren
wiegend interne Vorgange und Erscheinun Rang zuerkennen zu wollen als ihrer in's Un
gen, dann iiberwiegend externe zur Spracbe gemessene sich ausbreitenden Stammpflanze,
kommen. Es ist nicht beabsichtigt, hier eine oder ihr gar den Charakter der Wissenschaft
vollstandige Liste aller in diesen Kapiteln lichkeit absprechen zu wollen; denn sie zeitigt
unterzubringenden geophysikalischen Pro ihre Friichte und entwickel t sich weiter,
bleme zu geben; nur einige von besonderer wenn auch unter anderen Bedingungen und
praktiscber Bedeutung sollen beriicksichtigt in anderer Richtung und Form als ihre
werden. Sogar ganze, fUr ein Gesammtbild Wurzelpflanze. Cultivirt man aber eine
der rein wissen scbaftlichen dynamischen Wissenschaft nicht ihrer selbst willen, son
Geologie wesentliche Lehren werden ausge dern wegen ihrer Brauchbarkeit, so ware
schlossen, z. B. jene iiber Erdmagnetismus, es falsches Schamgefiihl, dies nicht offen
Atmospharologie, Oceanographie. Das einraumen zu wollen; wenigstens so lange
wenige, was wir iiber den moglichen Zu als die Gelehrten den productiven Nutzen
sammenhang zwischen Erdmagnetismus der Wissenschaft dann hervorzuheben pflegen,
und Gebirgsbildung kennen, ist noch nicht wenn sie fUr dieselbe Staatsanschl1ige bean
praktisch verwerthbar 7), weshalb es rath spruchen. Dass trotz dieser niichternen rea
licher scheint, dariiber zu schweigen als listischen Auffassung auch der angewandten
einigen geologischen Hypothesen zu Liebe Fachwissenschaft eine ideale Seite abge
einen verstiimmelten Abriss iiber Erdmagne wonnen werden kann, dass dies sogar in weit
tismus einzuschalten. Und die fUr dyna hoherem Maass geschieht als gswohnlich an
mische Geologie wi c h ti g e n Lehren der A tm 0- genommen wird, hoffe ich weiter unten zeigen
spharologie und Oceanographie, welche zu konnen; Selbstzweck des Betreibens einer
in den Kap. I, V, VII, X, XI (Geothermik, solchen Wissenschaft ist ihr ethischer Einfluss
Verwitterung, Wirkung des Windes, aber nicht.
Gletscherwirkung, Thatigkeit des In modernen geographischen Dissertatio
Meeres) Verwendung finden, werden als nen 8) findet man gleichsam zur Rechtferti
g e g eben vor au s ge s e tz t; desgl. die ganz gung der geographischen Lebrkanzeln und
unentbehrlichen der Geologie und astro Institute die Ausbildung von Professoren und
nomischen Geographie. Es scheint sogar Lehrern fUr die geographischen Disciplinen
rathlicher, den Rahmen noch mehr einzu hervorgehoben. Da die Aufgabe und der
engen (z. B. Kap. XII iiber Wirkung der Zweck dieser Lehrer aber nicht allein darin
Organism en fallen zu lassen) als ihn zu besteben kann, neue Professoren und Lebrer
gross zu ziehen, so muss auch das praktische
1) Ausgenommen die attractiven Wirkungen Bediirfniss nach der von ihnen vertretenen
und polare Richtkraft von Gesteinsmassen, welche
von Alters her in den skandinavischen Landern 8) Z. B. Penck's "Vorwort zu den Arbeiten
zur Aufsuehung von Eisen- u. a. Erzen mit E r des Geographisehen Instituts der k. k. Universitat
foig verwendet werden. Wicn", 1891, S.9, 12; Gerland, l.e.S.XLIII.
6
Wissenschaft vorhanden und anerkannt sein, bis zur neutralen Bodenschicht zu beriicksich
wenigstens stillschweigend vorausgesetzt wer tigen, urn fiir Fundamentirungen, Was
den, und diesem Bedurfniss sollten die Lehrer serieitungen, Filteranlagen u. dgl., die
ihre Wissenschaft so anpassen, dass sie prak Tiefe beurtheilen zu konnen, in welche der
tisch verwendbar wird. Frost eindringt; und er kann dies, wenn
Man konnte den Nutzen des Studiums ihm die calorischen Constanten des Bodens,
der dynamischen Geologie darin snchen der jahrliche Temperaturgang der Luft, Nie
wollen, dass jede Erweiterung unserer Kennt derschlagsverhaltnisse, Dauer der Schnee
nisse unsere Leistuogsfahigkeit vermehrt, decke etc. bekannt sind. Einfaches Eingraben
weil sie den Blick erweitert, das Urtheil in den Boden geniigt nicht immer zur sicheren
regulirt und uns Werkzeuge in die Hand Beantwortung der Frage, und auch die An
giebt, welcbe, augenblicklich vielleicht'gleich gab en der Ortsbewohner sind zu priifen. In
giiltig, uns ganz unvermuthet zu statten Gegenden, wo der Frost tief eingreift kann
kommen konoen. Dasselbe gilt aber von man im Friihsommer den Boden noch in der-·
jed er Wissenschaft, und aus solchen allge selben Tiefe gefroren :linden, wo er im Be
meinen Riicksichten diirften nicht viele aucb ginn des Winters noch nicht gefroren ist.
nur eine einzige grundlicb durcbarbeiten Die mittlere Temperatur des Bodens
wollen. Wir koonen aber zeigen und durch in gewisser Tiefe, und die Temperatur
den Hinweis auf concrete Falle beweisen, dass schwankungen daselbst, sind gleichfalls
eine jede der in den folgenden 12 Kapiteln Fragen von praktischem Interesse, z. B. bei
zusammengefassten dynamiscb -geologiscben Kelleranlagen fUr Gahrungsprocesse oder
Lehren Fragen betrifft, deren Beantwortung Lagerei (auch von nitroglycerinhaltigen
durcb die Wissenschaft fUr praktiscbe Zwecke Sprengstoffen). Wie irrthiimlich die landlau
des taglicben Lebens gefordert werden :ligen Ansichten in dieser Hinsicbt noch sind,
kann, und - fUgen wir gleich binzu - in erhellt aus der oft gehorten Behauptung, dass
vielen Fallen gefordert und befriedigend ge die Keller im Sommer kalt, im Winter aber
leistet worden ist. warm seien; aus der versuchten Anlage von
Eiskellern in unterirdischen Gewolben, u. dgl.
Der mittleren Temperatur einer Erdscbicht
Eintheilung des Stoffes und Beispiele.
nahezu gleicb ist die mittlere Tempera
Kap.1. Warmeverhaltnisse der Erde tur des in ibr circulirenden Grund
(Geothermik). wassers und der von demselben gespeisten
Obwohl die inn ere und die aussere Quellen und Brunnen9); und auch die
Erd warme verschiedenen Ursprungs sind, Schwankungen der Wassertemperatur
sehen wir doch davon ab, die Warmelebre stehen in so unmittelbarem Zusammenhang
an zwei Stell en abzuhandeln, wie es eine mit jenen der Bodentemperatur, dass bei allen
consequente Durchfiihrung der Gliederung Wa ss erv ersorgun gsanlagen die Gesetze
in interne und externe Vorgange fordero der Geothermik beriicksichtigt werden miissen.
wiirde: denn die in Frage kommenden Grund Die Starke des Grundwasserstromes in
gesetze der theoretischen Physik sind in den Sandbetten ansgetrockneter sildwestafrikanischer
beiden Fallen die gleichen, brauchen also Flilsse lasst sich sehr wohl nach den taglichen
Schwankungen der Temperatur in einem
auch nur einmal abgehandelt zu werden;
Wasserloch des Flussbettes beurtheilen.
die Aeusserungen der inneren und ausseren
Warme nahe der Erdoberfiache sind in vielen J e geringer die jahrliche Temperatur
Fallen so verschlungen, dass sie nur com schwankung einer Bodenquelle ist, um so
binirt abgebandelt werden konnen; und es weniger pfiegt auch ihre Ausgiebigkeit zu
erleichtert die Bebandlung der iibrigen Pro schwanken; und Quellen, welche tagliche
bleme erheblich, wenn das technisch Wissens Temperatursch wankungen zeigen, sind flache,
werthe iiber die Erdwarme an einer Stelle fUr Wasserversorgung wenig geeignete, sog.
gesammelt vorliegt. Rasenlaufer.
Auf Erorterung der Bedeutung der Kenntniss des wahrscheinlichen Warme
Bodenwarme fUr die Bewobnbarkeit zustandes im Innern del' Erde und des
eines Landes, fUr seine Land- und Forst A b k ii h I un g s ge set z e s ist so unentbehrlich
wirthschaft, konnen wir hier verzichten, fUr das Verstandniss vieler anderer geophy
theils weil die dafiir maassgebenden Erfah sikalischer Fragen, dass wir eine Erorterung
rungen und Grundsatze Gemeingut geworden dieser Probleme nicht unterlassen konnen,
sind, theils weil sie in den einschlagigen
9) Vergl. Z. f. prakt. Geol. 1893. S. 831 (F. M.
Facbwissenschaften gepfiegt werden. Aber
Stapff: Ein paar Worte tiber Bodentemperatur
auch der Bauingenieur hat die Gesetze und artesische Stromung). Leseaux d. tunnel d.
der Warmewanderung von aussen nach innen S. Gothard.
6
selbst wenn die damit in unmittelbarem Zu traglichen Temperatur- und Ventilationsverhaltnissen
liegt dann yom Arbeitspunkt viel zu weit ab, um
sammenhang stehende Wiirmezunahme von
stets erreichbar zu sein, und wenn an der Luft
der neutralen Schicht einwiirts nicht
compressionsmaschinerie odeI' an der Luftleitung
von imperativer Bedeu tung fiir die
irgend cine del' tagtaglichen Storungen eintrate,
Ausfiihrbarkeit von Ingenieurarbeiten
so ware ein langer Ruckzug durch schlechte hei,se
tief unter der Erde wiire. Luft unter Umstanden unmiiglich.
Ich will nicht mit den Projecten auf In der Mitte eines tiefen Simplontunnels
halten, die unterirdische W iirme tech wurde die Gesteinstemperatur 500 ± 3 betragen.
n i sch zu verw e rthen, welche vor 15 Jahren Dass die in solchen Fallen zu gewartigende
Bergman in Schweden, neuerdings Gardner, Temperatur mit genu gender Genauigkeit voraus
u. A., in Amerika concipirt haben; und nur bestimmt werden kann, beweist der Gotthard
tunnel, fUr dessen Mitte ich 1877 die Gesteins
bemerken, dass durch die schon von den
temperatur 31,74 ± 2,55 vorausbercchnet hatte,
Romern prakticirte Erwiirmung von Ge
wahrend dieseJbe 1880 (nach erfoJgtem Durch
la sse n mit circulirenden T h erm al w iis s ern,
schlag) 30,43 gemessen wurde.
durch die noch in den 50 er J ahren statt
Fiir eine solche Berechnung ist Kenntniss
findende Heizung von Gewiichshiiusern
der Tiefe, der Oberfliichentemperatur, eines
zu Planitz mit den aus einem brennenden
mittleren Wiirmezunahmegradienten nicht aus
Steinkohlenflotz entweichenden Diimpfen,
reichend; die calorischen Eigenschaften des
diese Idee gewissermaassen realisirt ist.
Gesteines, seine Schichtenstellung, das topo
Ihre grossartigste und niitzlichste Ver
graphische Profil des zu durchtunnelenden
wendung fand aber zu allen Zeiten die
Gebirges, W asserzufliisse, locale Verwitte
unterirdische Wiirme zur Herstellung natiir
rungsherde iiben einen das Resultat einfachen
licher Ventilation in Gruben und Tunnels;
Proportionirens zur Unkenntlichkeit ver
und anderseits ist diesel be die natiirliche
wischenden Einfluss; und dies en Einfluss
Feindin des Gefrierverfahrens Poetsch's.
gegebenen Falles quantitativ zu ermitteln
Die Tiefengrenze fiir aIles unter
und in Rechnung zu stell en , ist eine rein
irdische Menschen werk istbestimmtdurch
geophysikalische Aufgabe.
das Eintreffen des lebensgefahrlichen
Erdtemperaturgrades; und da man den
Kap. II. Wahrscheinlicher Zustand
selben fiir die Arbeit in unterirdischen
des Erdinneren. (A byssologie.)
Riiumen jetzt aus der Erfahrung nicht nur
kennt, sondern auch mit geniigender Approxi Das in diesem Kapitel iiber die Kriifte
mation die Tiefe abschiitzen kann, in welcher wirkung und den Zustand im Erdinneren 10)
derselbe unter verschiedenen Verhaltnissen Vorzutragende ist theils hypothetisch, theils
eintreffen muss, so ist dem Ingenieur das das Ergebniss astronomischer Calcule, und
Mittel geboteIi, (wegen hoher Temperatur) letzteren Falles auch nicht rich tiger als die
unausfiihrbare Tunnel- und Bergbauprojecte Voraussetzungen, welche den CalcuIen zu
als solche von vorne herein zu erkennen Grunde liegen. Nichtsdestoweniger liisst
und demgemass seine Dispositionen zu treffen. sich dies Kapitel nicht entbehren, nicht
einmaI wenn die dynamische Geologie ledig
Die beruhmtesten der Silber-Goldgruben auf
lich aus praktischem Gesichtspunkt abgehan
dem Comstocklode (Virginia City, Nevada)
mussten in 700-900 m Tiefe aufgelassen werden, delt werden soil; denn die Losung vieler
weil die daselbst herrschende hohe Temperatur geophysikalischer Fragen von eminent prak
menschliche Arbeit unmiiglich machte oder so tischer Bedeutung fusst in unserer Vorstellung
vertheuerte, dass auch reiche Erzmittel sie nicht iiber den inneren Zustand der Erde, weIche
mehr hatten bezahlen kiinnen. Unter den dortigen nach unserem heutigen Wissen und Erkennen
vorzuglichen Dispositionen, Ventilations- und Com
haItbar sein muss. Wir schliessen uns hier
municationsverhaltnissen, zeigte sich eine Luft
hauptsachlich an O. Fisher's "Physics of
tem pera t ur der Arbeitsraume u ber 450C. Ie bens
the Earth's crust" an, weil dies Werk eine
gefahrlich, eine solche uber 550 aber facul
Grundanschauung in allen Richtungen con
tativ tiidtlich; und wenn man es in den Com
stockgruben fertig gebracht hat, noch bei 50 und sequent durchfiihrt. Obwohl diese Grund
550 C. zu arbeiten, so war es in kurzen Gallerien anschauung, wonach die sehr diinne Erdkruste
oder sonstigen Verhauen, welche hiichstens ein auf einem, wenn nicht fliissigem so doch
paar hundert Fu~s von den d u rchs chlagigen viscosem, Substratum gIeichsam schwimmt,
Strecken mit vortrefflichem naturlichen nicht allgemein anerkannt ist, so erleichtert
Durchzug eingetrieben wurden, so dass den Ar
sie doch die ungezwungene Erklarung der
beitern stets der Ruckzug zur Erholung oder Ret
verschiedenartigsten geophysikalischen Er-
tung gesichert war. Ganz anders liegen die Ver
haltnisse in einem kilometerweit in heisses Gebirge 10) Bei vielen der hier zu eriirternden Fragen
ohne Lichtliicher oder besonderen Wetterstollen ist selbstverstandlich die Erdkruste mit in Betracht
getriebenen Tunnel: der Ruckzugspunkt mit er- zu ziehen.
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scheinungen; und es ist forderlicher, von weise des Gebirges, dem 'sieangehoren, im
einer in sich abgeschlossenen Theorie aus engsten Zusammenhang steht, so wird der
zugehen, als zwischen allen moglichen Hy Ingenieur ebensowohl auf ein genaues Stu
pothesen kritisirend herumzutasten. dium des Gebirgsbildungsprocesses hin
Obwohl das abyssologische Kapitel iiber gewiesen, als auf das seines Resultats, der
wiegend ein vorbereitendes ist, so behandelt Ge birgs tektoni k.
es dennoch einzelne Probleme, welche tief Aber nicht nur solche allgemeine Ge
in die Ordnung des bUrgerlichen Lebens sichtspunkte lassen Beziehungen zwischen
einschneiden. Die Lehre von der Abpl at "mountain-making" und ausiibender Ingenieur
tung, vom Rotationsspharoid, von den wissenschaft construiren; auch die Details
G eo ide n, setzt ganz bestimmte V orstellungen des Gebirgsbildungsvorganges bieten viele
iiber den Aggregatzu8tand und die Verthei Momente, welche die Arbeiten des Ingenieurs
lung der Massen im Erdinneren voraus; die direct beeinflussen.
Lr,hre von Ebb e und Flu t h gestaltet sich Die Abkiihlungscontraction allein geniigt
verschieden, je nachdem eine starre Erde nicht, um aile auf der Erdoberflache durch
vorausgesetzt wird oder eine fliissige (unter Faltung und Ueberschiebung entstandenen
diinner Kruste). Protuberanzen zu erklaren: befindet sich
doch in der Tiefe weniger Kilometer eine
Kap. III. Contraction der Erde durch neutrale Flache ohne Zug und Schub, unter
die Abkiihlung, und dadurch hervor welcher die Erdkruste gespannt ist, iiber
gebrachte Ziige und Schiibe in der welcher gepresst. Daraus folgt, dass aIle
Erdkruste. Tangentialschiibe in der Kruste von oben nach
Es sollen die Wirkungen der in den unten zunachst abnehmen, dass solche also
vorgehenden Kapiteln abgehandelten Krafte in ca. 2000m Tiefe keine "latente Plasticitat"
auf die Erdkruste, also Gebirgsbildung der Gesteine durch Druck hervorbringen
("mountain making") erortert, und die aus konnen, welche die sog. bruchlose Faltung
der Geologie bekannten geotektonischen erklaren, gleichzeitig aberjeden Tunnelbau
E r s c h e i nun g e n geophysikalisch erklart in dieser oder grosserer Tiefe aus
werden; denn der Ingenieur muss sich rine schliessen wiirde.
gesunde Vorstellung iiber die Entstehungs Dass aber Driicke, auch wenn sie durch
andere Ursachen (z. B. das todte Gewicbt der
weise von dem machen, was er (weniger
iiberliegenden Massen) veranlasst waren, in der
correct als verstandlich) eine "Formation"
Tiefe weniger Kilometer das Gestein n i c h t pla
zu Dennen pfiegt, wenn er mit den Eigen
stisch machen, beweist die Existenz des Gott
schaften seines Baugrundes so vertraut werden
hardtunnels, wo der Glimmergneiss in 1700 m
will, um iibersehen zu konnen, wie sich die Tiefe noch keine Anstalt macht, plastisch zu
Vorziige desselben am zweckmassigsten aus werden; und der Bohrl6cher von Schladebach
niitzen, die Schwierigkeiten am leichtesten und in Oberschlesien, welche in 2000 m Tiefe
iiberwinden lassen. offen bleiben.
Die flir den Ingenieur wichtigen Terrain Der Faltung sproder, zumal heterogener,
eigenschaften sind ganz andere bei einem Gesteine geht immer die Quetsch ung v or
durch Faltungen und Ueberschiebungen ent aus, und DaubHle's Explosionsversuchell)
standenen Gebirge als bei einem Gebirge, beweisen, dass das Klein unter gewissen
welches aus ungestorten Scbichten (desselben Bedingungen durch Druck allein wieder zu
Gesteins) durch das Einschneiden von Th1i Stein (gleichen petrographischen Charakters)
lern oder durch Graben und Horste skulp consolidirt werden konne. Der Ingenieur
tirt ist. hat aber oft genug mit Gesteinspartien
(Man vergleiche z. B. den Schweizer Jura zu kampfen, welche zwar durch Druck
mit dem Lothringischen oder schwabischen; zerquetscht, aber nicht wieder ver
die schwebenden Silurablagerungen Mi t telscb we festigt worden sind.
d en s mit den mechanisch metamorphosirten der
(Z. B. pulverisirte Quarzgange und zertriim
Fj elle; die Th iiringer Trias mit der Gebirgs
merte, nachmals kaolinisirte Gneisszonen im Gott
trias der Ostalpen.)
hardtunneP2).)
Und da beim Traciren zwischen ge
gebenen Hauptpunkten das Terrain aus
11) Vergl. Z. f. prakt. Geol. 1893. S. 284-295.
schlaggebend ist, dessen bautechnischer Cha 12) Der zugestandene plastische Zustand in
rakter mehr durch die Thalziige und Was5er g r 6 sse r e n Tiefen der Erde hat mit der sog. latenten
scheiden bestimmt wird als durch die da Plasticitat solcher Gesteinsschichten nicbts gemein,
welche in verbaltnissmassig geringer Tiefe angeblich
zwischen und dariiber thronenden GipfeJ;
bruchlos gefaltet worden sind; denn er setzt Des
da ferner die horizontale und verticale Ent integration ("in Molecule vielleicht", urn mit He i ill
wickelung der Thaler mit der Entstehungs- zn reden) voraus, welche bei heterogenen Gesteinen