Welche „Insel-Gene“ stecken in Hainan? Das geologische „Epos“ der Vulkanküste entdecken

(Herausragende populärwissenschaftliche Arbeiten der Hainan-Universität „Populärwissenschaft an chinesischen Universitäten“ – Grafiken und Texte)

Das geologische Epos der Vulkanküste: Entschlüsselung des Zeit- und Raumcodes der 10.000 Jahre alten Lava Hainans

Auf der Insel Hainan an der Südspitze meines Landes zeugen Vulkane und Vulkangesteine ​​von Milliarden Jahren geologischer Veränderungen in diesem Land. Sie sind Meisterwerke der Naturmagie und lebendige Zeugen der Evolutionsgeschichte der Erde. Vulkane schreiben das Buch der Erde und sie prägen auch die Gene der Inseln.

Auf der riesigen Insel Hainan sind Vulkane nicht nur die Chronisten der geologischen Evolution, sondern auch die Schöpfer der Symbiose aller Dinge. Die vulkanische Aktivität Hainans hat vier Ausbruchsperioden durchlaufen: das Eozän, Miozän, Pleistozän und Holozän. Das Skelett dieser Insel hat durch die Aushärtung von Magma und Zeit allmählich Gestalt angenommen.

Während des Eozäns kam es zu aktiven globalen Plattenbewegungen, die Kruste im Gebiet des Südchinesischen Meeres war instabil, die vulkanische Aktivität auf Hainan war relativ schwach, es kam zu kleinräumigem Aufsteigen von Magma und es kam zu einigen wenigen Basaltausbrüchen und kleinen vulkanischen Ablagerungen vor Ort, die die materielle Grundlage für nachfolgende vulkanische Aktivitäten legten. Mit Beginn des Miozäns begann die tektonische Hand der Erde, dieses Meeresgebiet umzugestalten. Durch das Aufreißen des Leiqiong-Grabens konnte das Magma einen Eruptionskanal finden und die aus Quarz-Tholeii-Basalt bestehenden Vulkankegel durchbrachen den Meeresspiegel und bildeten Quarz-Tholeii-Basalt und Oliv-Tholeii-Basalt. Dadurch entstanden zahlreiche vulkanische Landformen wie Vulkankegel und Vulkanplateaus, wodurch sich die regionale Topographie sowie das Land- und Meeresmuster veränderten. Wenn die ersten beiden Phasen den Prolog zum Vulkanepos darstellten, dann läutete das Pleistozän sein großartigstes Kapitel ein. Während des Pleistozäns befand sich die Welt in einer Periode des Wechsels zwischen Eiszeiten und Zwischeneiszeiten. Während dieser Periode des Wechsels erwachten nacheinander über 100 Vulkane im Norden Hainans und die vulkanische Aktivität Hainans erreichte ihren Höhepunkt. Große Mengen Magma brachen rasch in unterschiedlichen Formen aus und bildeten im Norden Hainans über 100 ruhende, aktive Vulkankratergruppen, wodurch typische vulkanische Landformen wie die Shishan-Vulkangruppe entstanden. Sie sind wie die Augen der Erde, die still auf den Fluss der Zeit blicken. Der Vulkan Ma'anling ist ein typisches Beispiel. Seine einzigartige Doppelkraterform – einer groß und einer klein – schmiegt sich aneinander, als würden sie eine uralte Geschichte erzählen. Die Bewegung der Platten war im Holozän relativ stabil und die Erdkruste von Hainan wies noch ein gewisses Maß an Aktivität auf; in der Anfangszeit kam es zu Vulkanausbrüchen. So ist beispielsweise der Vulkan Ma'anling in den vergangenen 10.000 Jahren zweimal ausgebrochen und hat in den umliegenden Gebieten kleine vulkanische Ablagerungen und Lavaströme gebildet, die die umliegende Topographie verändert und einzigartige geologische Landschaften und Forschungsproben hervorgebracht. Im Labor des Geologieamts der Provinz Hainan wurden mit einem Laserablations-Massenspektrometer Einschlüsse vulkanischer Gläser analysiert. Die Daten zeigten, dass der letzte Ausbruch des Vulkans Haikou Shishan etwa 10.000 Jahre zurücklag. Die Eruptionssäule war 25 Kilometer hoch und der pyroklastische Strom bedeckte innerhalb von 8 Minuten ein Gebiet mit einem Radius von 15 Kilometern.

Die Nachwirkungen des Holozäns sind noch immer zu spüren und das Laserablations-Massenspektrometer im geologischen Labor zeigt, dass der 25 Kilometer hohe Vulkankegel bei dem schockierenden Ausbruch vor zehntausend Jahren seine feurigen Spuren im Basaltgitter hinterlassen hat. Es sind diese erstarrten Flammen, die die schönsten geometrischen Codes der Natur hervorbringen. Wenn heißes Magma auf die ruhigen Gesetze der Physik trifft, entstehen perfekte Formen, die Mathematiker in Erstaunen versetzen. Wenn vulkanische Lava abkühlt, bildet sie Basalt, aber natürlich entstandener Basalt hat regelmäßige sechseckige Säulenfugen. Dahinter stecken viele mathematische Prinzipien: Basierend auf dem Prinzip der minimalen Energie ist die Gesamtseitenlänge regelmäßiger Sechsecke am kleinsten, wenn sie dicht auf einer Ebene gepackt sind, wodurch die Oberflächenenergie des Systems am geringsten sein und ein stabiler Zustand erreicht werden kann; Aufgrund des Prinzips der Symmetrie und des Gleichgewichts sind sechseckige Säulenverbindungen hochsymmetrisch, weisen in alle Richtungen gleichmäßige Kräfte und physikalische Eigenschaften auf und verfügen über eine stabile Struktur. Nach dem Prinzip des geometrischen Wachstums sind in einem isotropen Medium bei der Entwicklung der Kristallwachstumsschnittstelle die Wachstumsraten in alle Richtungen im dreidimensionalen Raum ausgeglichen und es ist leicht, eine sechseckige Säulenform zu bilden. Basierend auf dem Prinzip der Spannungsverteilung kann die sechseckige Säulenstruktur die durch die Abkühlung der Lava erzeugte thermische Spannung gleichmäßig verteilen, Spannungskonzentrationen vermeiden und das Auftreten dieser Fugenform fördern. Unter dem Elektronenmikroskop zeigen Basaltporen eine fraktale Struktur mit einer Porosität von bis zu 35 %. Den „Aufzeichnungen der Präfektur Qiongzhou“ aus der Qing-Dynastie zufolge nannten die Einheimischen Vulkangestein „Wabensteine“. Aufgrund seiner hohen Porosität verwendete Hai Rui aus der Ming-Dynastie porösen Basalt, um einen „vulkanischen, klimatisierten Raum“ zu schaffen, der im Winter warm und im Sommer kühl war.

Darüber hinaus sind diese natürlichen Löcher auch Speicherorte für Kondenswasser und eine Inspirationsquelle für die Weisheit unserer Vorfahren. In den Vulkangesteinsfeldern der Stadt Yongxing treten uralte Weisheit und moderne Technologie in einen Dialog, der Zeit und Raum überwindet. In den mit Basaltfragmenten gepflasterten „Infiltrationsbewässerungsfeldern“ verwendete der 72-jährige Großvater Wang die aus der Song-Dynastie übernommene „Steinbaufeld“-Technik. Aufgrund der porösen Eigenschaften von Vulkangestein können die Wurzeln der Pitaya selbstständig Kondenswasser in den Rissen der Steine ​​finden und der Ertrag pro Mu ist 40 % höher als bei konventionellem Anbau. Nicht weit entfernt, auf dem Versuchsfeld der Hainan Academy of Tropical Agricultural Sciences, sät ein mit dem BeiDou-System ausgestatteter unbemannter Traktor Superreissamen, die in einer Matrix aus Vulkangestein kultiviert werden. Die aus Basalt gewonnenen Spurenelemente haben den Selengehalt von Reis auf wundersame Weise um das Dreifache erhöht. Dies ist die neueste Bewegung im Tanz zwischen Steinen und Leben. Werden stickstofffixierende Bakterien mithilfe von zerkleinertem Vulkangestein gezüchtet, lässt sich der organische Substanzgehalt degradierter roter Erde innerhalb von drei Jahren sogar verfünffachen.

Die Gaben der Vulkane werden auch auf dem Höhepunkt der menschlichen Zivilisation noch immer veredelt. Die 759 Basaltkomponenten der Meilang Sister Towers mit ihrer reinen Zapfen- und Schlitzstruktur stellen ein Duett aus Mechanik und Ästhetik dar. Die Meilang Sister Towers weisen eine Windbeständigkeit von bis zu Stufe 16 auf. Gleichzeitig sind die Sister Towers aufgrund der natürlichen Panzerung, die durch die Karbonatisierung der Vulkangesteinsoberfläche entsteht und die Widerstandsfähigkeit der alten Gebäude gegen sauren Regen um 70 % erhöhen kann, widerstandsfähiger gegen Erosion durch sauren Regen geworden.

Abbildung 1 Meilang-Schwesternturm

Die durch den Magmafluss entstandenen Lavatunnel weben eine Fantasiewelt unter der Erde. In dem durch Hohlräume miteinander verbundenen Karsthöhlensystem koexistieren die durch vulkanische Aktivität geformte riesige Kuppel und die durch tropfendes Wasser abgelagerten Stalaktiten. Es handelt sich um eine Mischung aus zwei Höhlenformen, die das Zusammentreffen zweier geologischer Kräfte über Zehntausende von Jahren hinweg bezeugen.

Abbildung 2: Die 72 Höhlen des Haikou-Vulkans

Wenn das Morgenlicht die Vulkanküste des Kap Lingao rot färbt, malen Eisenoxid und Siliziumdioxid blaugrüne Rostflecken auf die Gesteinsschichten, eine Medaille der Zeit. Im Geologischen Museum der Provinz Hainan können Kinder mithilfe von VR-Geräten die beeindruckende Szene eines Vulkanausbruchs durch Tausende von Jahren nachstellen. An einem 30 Kilometer entfernten Explorationsstandort knacken Ingenieure den Code des alten Vulkankanals und versuchen, den ehemaligen Magmapfad in eine zukünftige Gasspeicheranlage umzuwandeln. Von der Weisheit unserer Vorfahren, Steine ​​aufzustapeln, um Felder anzulegen, bis hin zu den Erforschungen heutiger Wissenschaftler, den Gesteinscode zu knacken, von den Rissen in den Steinen der Bewässerungsfelder bis hin zu den Positionierungssignalen des Beidou-Systems; Vom mechanischen Erbe der Zapfenverbindungskonstruktion bis hin zur innovativen Nutzung des unterirdischen Raums hat diese Vulkaninsel schon immer das großartige Epos der Koevolution von Mensch und Natur geschrieben.