Die Aufgaben der Geologie und ihre Teilgebiete (L)

Geognosie

Ist ein veralteter Begriff der in der Lehre verwendet wurde um Struktur und Aufbau der Erde zu beschreiben.

Unter dem Begriff Geologie, der seitdem späten 18.Jahrhundert verwendet wird, verstand man zunächst nur die Entwicklungsgeschichte der Erde, während heute der Begriff auch den Aufbau beinhaltet.

Geologie

Die Geologie wird in viele Teilgebiete eingeteilt die unter dem Begriff Geowissentschaften zusammengefasst werden. So beschäftigt sich z.B die Geochemie mit Methoden aus der Chemie um geologische Fragestellungen zu beantworten. Die Geostatistik kommt insbesondere im Bergbau zum Einsatz und benutzt mathematische Prinzipien. Geophysik und Geodäsie sind weitere Teilgebiete der Geologie. Durch enormen Wissenszuwachs werden viele Teilgebiete nochmals in spezielle Richtungen unterteilt.

Die Geologie ist die Wissenschaft vom Aufbau und der Zusammensetzung der Erde sowie die Prozesse die sie formten. Das Material mit dem sich Geologen beschäftigten sind Gesteine. Aufgeschlossene Gesteine werden anhand ihrer Merkmale definiert, kartiert und ein geologisches Profil erstellt. Durch Exploration kann der Geologe vorhersagen welche Gesteine im Untergrund lagern.

Geschichte

Schon in der Antike verfügten die Menschen über praktische Kenntnisse um mineralogische Rohstoffe zu verwerten. Im 5 Jahrhundert vuZ. beschäftigten sich ionische Gelehrte damit, Ursachen von Erdbeben zu erforschen oder die Herkunft von Fossilien zu klären.

Lange Zeit blieb die Lehre des Empodakles (von den 4 Elementen) und die Lehre des Aristoteles (Transmutation der Elemente) die vorherrschende Vorstellung über die Natur von Gesteinen und Mineralen.

Bis ins 12. Jahrhundert gingen viele der praktische Kenntnisse verloren da ein beharren auf den alten Theorien keinen entscheidenden Fortschritt einbrachte.

In Europa begann in dieser Zeit die Alchemie sich wieder mit der Bildung von Gesteinen und Mineralen zu beschäftigen.

Humanistische Gelehrte wie G.Agricola oder Paracelsius sammelten empirische Daten und entwickelten praktische Methoden für den aufblühenden Bergbau. (Agricola)

1669 führte der dänische Wissenschaftler N.Steno das strathigrafische Prinzip ein. Hier erklärte er die räumliche Lagerung von Sedimentschichten und ihre zeitliche Abfolge. N.Steno vollzog damit einen wichtigen Schritt zur Etablierung der Geologie als Wissenschaft.

Im 18.Jahrhundert wurden die grundlegenden Methoden der geologischen Kartierung und der Erstellung strathigrafischer Profile geschaffen. Die Geologie als moderne Wissenschaft wird mit dem Plutonismus-Neptunismus-Streit datiert.

Der britische Ingenieur W.Smith führte den Gebrauch von Leitfossilien zur Datierung von Gesteinsschichten in die Geologie ein.

Von 1830- 1850 kam es nach der Auseinandersetzung von Plutonisten und Neptunisten zur 2. Kontroverse in der Geschichte der Geologie.

Der Katastrophismus ging davon aus, das globale Umwälzungen mit einer anschließenden Neuschöpfung der ausgerotteten Lebewesen stattgefunden hatte. Die Aktualisten vertraten eine stetige und gleichmäßige Entwicklung der Erde in vielen kleinen Schritten.

C.Darwin folgte in seiner Evolutionstheorie den aktualistischen Prinzip nach der sich neue biologische Arten langsam entwickeln.

In der Folgeeit befassten sich die Geologen vermehrt mit tektonischen Prozessen. Nachdem man zuerst an nahm das die Position der Kontinente und Ozeane unveränderlich ist sprach A.Wegener 1915 in seiner Kontinentaldrift-Hypothese erstmalig von der horizontalen Bewegung des Festlandes. Erst 30 Jahre später konnte sich die Hypothese durchsetzen und gilt heute als allgemein akzeptierte Theorie der Plattentektonik.

Allgemeine Geologie

Die allgemeine Geologie untersucht die Kräfte die auf den Erdkörper einwirken und die Prozesse die an der Gesteinsbildung mitwirken.

Prozesse die an der Oberfläche stattfinden werden exogen, die im Erdinnern stattfinden als endogen bezeichnet.

Exogene Prozesse

Auf die Erdoberfläche wirken Kräfte ein wie Schwerkraft, Rotation der Erde oder die Sonneneinstrahlung. Exogene Kräfte führen zur Bildung von Sedimentgesteinen. Dies geschieht durch:

physikalische Erosion (Wind, Wasser, Eis)

chemische Verwitterung

physikalische Verwitterung ( Schotter, Sand usw. mit anschließender Diagenese)

chemische Ausfällung (Evaporite)

Ein komplexes Gebiet exogener Prozesse ist die Bodenkunde. Quartärgeologie beschäftigt sich mit den Ereignissen der letzten Eiszeit.

Endogene Prozesse

Beinhaltet die Prozesse innerhalb der Erdkruste wie z.b. Radioaktivität, Wärmeentwicklung oder Fragen des Magmakerns der Erde und führen zur Bildung von methamorphosen oder magmatischen Gesteinen. Die Methamorphose beginnt mit der:

Erhöhung des Drucks- unter andauernder Ablagerung von Sedimenten auf unterlagernde Schichten. Beginn der Bildung von Festgesteinen (Diagenese)

Verformung der Gesteine, Rekristallisierung von Mineralien, Druck- und Temperaturerhöhung (Metamorphose)

Anatexis möglich (Aufschmelzung von Gesteinen) Magma steigt auf

Bildung von Plutoniten oder Vulkaniten

Historische Geologie

Erforscht die Geschichte der Erde von der Entstehung bis zur Gegenwart und die Evolution. Als Informationsquelle und Gegenstand der Forschung dient in der Geologie die Ausbildung der Gesteine einschließlich der erhaltenen Fossilien. (Lithofazies, Biofazies)

Die Erdgeschichte wird in geologischen Zeittafeln strathigrafisch und geochronologisch dargestellt.

Strathigrafie

Die Lagerungsregel ist die Grundlage der Strathigrafie. Eine Schicht am Hangenden ( "oben") wurde später abgelagert als eine Schicht im Liegenden. ("unten") Bei dieser Regel muss beachtet werden das später durch tektonische Ereignisse Schichten verstellt oder überkippt sein können.

Intrusionen können in bestehende Schichten eindringen und somit zur Ausnahme von der Regel werden.

Angewandte Geologie

Das Gebiet der Geologie beschäftigt sich mit der Nutzung geologischer Erkenntnisse. Zum Beispiel mit Frühwarnung vor Naturkatastrophen. (Erdbeben, Vulkanausbrüche)

Wichtige Teilgebiete der angewandten Geologie sind die Hydrologie ( Fließverhalten und Qualität von Wasser, Hochwasserschutz) Weitere Teilgebiete sind:

Ingenieurgeologie

Die Ingenieursgeologie ist eine angewandte Geowissenschaft. Sie verbindet die klassische Geowissenschaft sowie das bautechnische Ingenieurswesen. Aufgaben sind u.a.:

Beschreibung und Klassifizierung von Böden und Fels

Baugrundstabilität

Deponiebau

Talsperrengeologie

Verkehrswegebau und Tunnelbau

Lagerstättenkunde

Das Teilgebiet der Geowissenschaft beschäftigt sich mit den natürlichen Anreicherungen von festen, flüssigen oder gasförmigen Rohstoffen die in Wirtschaft oder/und Industrie genutzt werden können. Neben der Erkundung (Prospektion) von Lagerstätten beschäftigt sich die Wissenschaft mit ihrer Erschließung.(Exploration) Ein wichtiges weiteres Aufgabengebiet ist die Klassifizierung der aufgefundenen Lagerstätten.

Bodenkunde(Pedologie, altgriechisch pedon=Boden)

Die Bodenkunde beschäftigt sich mit der Entstehung von Böden, ihrer Eigenschaften und Bestandteilen sowie ihrer Klassifizierung.

Die Bodenkunde ist eine Wissenschaft die im 19.Jahrhundert begründet wurde. Sie ist eine interdisziplinäre Wissenschaft die vor allem Erkenntnisse und Methoden aus Physik, Chemie und Biologie verwendet.

Von großer Bedeutung sind die Erkenntnisse der Bodenkunde für Landwirtschaft, Forstwirtschaft und der Ökologie.

Geochronologie

Die Geochronologie ist die Wissenschaft die sich mit den Ereignissen und deren Zeitdauer beschäftigt. (Geo-Erde, chronos-Zeit, Zeitdauer)

Die Entstehung von Gesteinen und Sedimenten werden von der Geochronologie zeitlich datiert. Geochronologische Einheiten werden immer in der Beziehung älter/jünger ausgedrückt.

Es gibt eine Reihe von Methoden um die Schichtfolgen anhand weltumspannender Ereignisse zeitlich einzuordnen und in Beziehung miteinander zu bringen. N. Steno formulierte 1669 das Lagerungsgesetz in dem er feststellt das unten liegende Schichten älter sind als darüber liegende. Dadurch wurde es möglich eine relative Schichtfolge aufzustellen. Eine weitere Möglichkeit ist die Bestimmung durch Leitfossilien.

Bis vor relativ kurzer Zeit gab es keine Möglichkeit zur absoluten Altersbestimmung von Gesteinen. Erst die Entdeckung der Radioaktivität ermöglichte es verschiedene Messmethoden zu entwickeln:

-Isotopenuntersuchung

Radioaktive Isotope und ihre Zerfallsprodukte werden genutzt um das Alter von Gesteinen zu bestimmen.

-Rubidium-Strontium-Methode

-Uran-Blei-Methode

Es werden 2 Zerfallsreihen genutzt:

1.Radioisotop U-235 bis zum stabilen Pb 207 (Halbwertszeit 703,7 Millionen Jahre)

2 Radioisotop U-238 bis zum stabilen Pb 206 (Halbwertszeit 4,4 Millionen Jahre)

Rubidium 87 zerfällt in Strontium 87. Die Halbwertszeit beträgt 47 Milliarden Jahre. Die Methode eignet sich für die Bestimmung sehr alter Gesteine mit einen Fehlerquotienten von mehreren 10 Millionen Jahren.

Es gibt eine Reihe weiterer Methoden durch Zerfallsreihen von Elementen Altersdatierungen vorzunehmen. ( Kalium-Argon, Aluminium-Beryll)

Geomorphologie (geo=Erde, morphe=Gestalt, Form, logos=Lehre)

Die Geomorphologie untersucht die formbildenden Prozesse der Erdoberfläche. Zusammenhänge und gegenseitige Einflußnahme von Lithosphäre, Atmosphäre, Hydrosphäre und Biosphäre werden untersucht. Diese Erkenntnisse werden im Einklang zu Reliefsphäre gebracht.

Das derzeitige Klima und das Klima in den vergangenen Erdzeitalter sind wichtige Faktoren zum Verständnis der Geoorphologie. Die Gestaltung der Obeflächenformen durch exogene Prozesse steht im Vordergrund der Forschung der Geomorphologie.

Lagerstättenkunde

Geschichte der Geologie in Thüringen

Gesteinsbildende Minerale

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