Geologie - Grundlagen, Geschichte und Teilgebiete

Als Geologie bezeichnet man die Wissenschaft von Aufbau, Entstehung und Entwicklung unseres Planeten. Man unterscheidet zwischen verschiedenen Teilgebieten: allgemeine, historische und angewandte Geologie sowie die Paläontologie. Zu den Grundlagen zählen die Gesteine, die Erdkruste, sowie die Petrogeologie, die sich mit Erdgas und -öl beschäftigt. Informieren Sie sich über die Grundlagen und Teilgebiete der Geologie.

Von Jens Hirseland

Als Grundlage der Geologie gilt die Allgemeine Geologie; daneben bestehen noch andere Teilgebiete - Wir geben einen Überblick — © Lagui - www.fotolia.de

Die Geologie befasst sich vor allem damit, wie die Erde entstanden und aufgebaut ist. Erforscht wird dabei unter anderem der Aufbau von Steinen, um auf diese Weise Rückschlüsse auf die Geschichte der Erde ziehen zu können.

Grundlagen

Zu den Grundzügen der Geologie zählen die Gesteine, die Erdkruste, aber auch die Petrogeologie, die sich mit Erdgas und -öl beschäftigt. Sie behandelt durch Nachweis und Erschließung bestimmter Materialien Bereiche, die für die fortführende technische Entwicklung von Bedeutung sind, wie etwa

Mineralien, die industriell genutzt werden
Metallerze
Baustoffe (Ton, Kies, Sand) sowie
Silizium, das für die Solarindustrie von Bedeutung ist.

Des Weiteren werden Baugründe erkundet und Energierohstoffe sowie Trinkwasser gesichert. Die Geologie arbeitet mit so genannten Kartiereinheiten; dabei werden Gesteine, die offen zugänglich sind, äußerlich berwertet und definiert. Die Darstellung erfolgt auf einer geologischen Karte; genauere Analysen folgen im Labor.

Die Mineralogie kommt zum Tragen, wenn es um die Einzelbestandteile der Gesteine geht, während sich die Paläontologie mit dem fossilen Inhalt der sedimentären Gesteine beschäftigt. Es werden viele Parallelen zu anderen Naturwissenschaften gezogen, wie etwa der Geochemie, die Geophysik sowie die Geodäsie.

Im Bergbau kommt des Weiteren die Mathematik in Form der Geostatistik zur Anwendung. Und schließlich finden sich auch die Astronomie (Planetengeologie) sowie die Astrogeologie (Planetologie) wieder, wenn es um die Erforschung von fremden Himmelskörpern geht.

Geschichte

Die Anfänge der Geologie können in der Antike gefunden werden; schon damals suchte man nach mineralischen Rohstoffen und wusste sie abzubauen und zu verwerten. In der ionischen Naturphilosophie im 5. Jh. v. Chr. wurde der Bereich zum ersten Mal theoretisch behandelt; die Lehren des Empedokles sowie des Aristoteles spielten dabei eine bedeutende Rolle.

Während diese Lehren in Westeuropa in der Spätantike in großem Umgang verloren gingen, begann man erst im 12. und 13. Jahrhundert wieder, sich mit Gesteinen und Metallen zu beschäftigen. Nach und nach und bis ins 17. Jahrhundert hinein wurden behandelte Thesen erweitert.

1669 wurde das stratigraphische Prinzip eingeführt: Begründer war der Naturforscher Nicolaus Steno. Er zog einen Zusammenhang zwischen einer zeitlichen Abfolge von Sedimentschichten und der räumlichen Lagerung der Gesteinsablagerungen.

Mitte des 18. Jahrhunderts kam es zur Entwicklung der geologischen Kartierung; es wurden die ersten stratigraphischen Profile erstellt. Nach Ansicht des Plutonismus wurde den Gesteinen ein vulkanischer Ursprung zugeteilt, während Anhänger die Denkrichtung des Neptunismus annahmen, es handele sich um Ablagerungen mit primordialem Ursprung.

Um das Jahr 1817 herum kam es zur Nutzung von Leitfossilien, um die Sedimentschichten zu datieren. Zwischen 1830 und 1850 kamen folgten weitere unterschiedliche Annahmen der Katastrophisten sowie der Aktualisten. Letzteren schloss sich auch Charles Darwin mit seiner Evolutionstheorie.

Abkühlung und Schrumpfung des Erdkörpers galten weit bis ins 20. Jahrhundert als Ursprung von Gebirgsgürteln. 1875 wurde die Geosynklinal-Theorie entwickelt, bei der man unter anderem davon ausging, dass die Position von Meeren und Kontinenten zueinander weitgehend unveränderbar sei. Vertikale Bewegungen der Erdkruste wurden als Grund für das Absinken der Ozeanbecken oder das Aufsteigen von Landbrücken angesehen, während seitliche Bewegungen der Erdkruste als ein lokales Phänomen galt.

Es folgte die Kontinentaldrift-Hypothese im Jahr 1915, die sich mit horizontalen Bewegungen im Bereich der Festlandmassen beschäftigte. Erst drei Jahrzehnte später kam es zu neuen Beobachtungen der Ozeanographie und Geophysik, die die Basis für die heutige Annahme der Plattentektonik bildeten.

Teilgebiete der Geologie

Es gibt verschiedene Teilgebiete der Geologie. Dazu gehören:

1. Allgemeine Geologie

Als Grundlage zum Verständnis der geologischen Zusammenhänge gilt die Allgemeine Geologie. So vermittelt die Allgemeine Geologie grundlegende Kenntnisse über geologische Vorgänge sowohl im Inneren der Erde als auch auf der Oberfläche des Planeten. Von besonderem Interesse sind dabei die Prozesse, die an der Bildung von Gesteinen beteiligt sind sowie die Kräfte, die auf den Erdkörper einwirken.

Zur Allgemeinen Geologie gehören die theoretischen und phänomenologischen Aspekte der Geologie. Man grenzt sie von der Historischen Geologie und der Angewandten Geologie ab.

Forschungsthemen

Zu den Forschungsthemen, mit denen sich die Allgemeine Geologie befasst, gehören vor allem Kräfte, die sowohl unterirdisch als auch an der Oberfläche Auswirkungen auf den Erdkörper haben. Darüber hinaus beschäftigt sich dieser Bereich der Geologie mit der Entstehung und Klassifizierung von Gesteinen sowie deren Zusammensetzung.

Die Klassifizierung von Gesteinen und deren Zusammensetzung steht im Mittelpunkt der Forschung

Im Mittelpunkt der Forschungen stehen dabei in erster Linie Erguss- und Tiefengesteine (Magmatite) sowie die Sedimentite, die daraus entstehen. Ebenso sind die Umwandlung von Metamorphiten und spezifische Gesteinsausprägungen von Interesse für die allgemeine Geologie.

Man unterscheidet in der Geologie zwischen den drei Gesteinsklassen Magmatiten, Metamorphiten und Sedimentiten. Grundsätzlich lässt sich jedes Gestein in seiner spezifischen Ausbildung wie Struktur und Gefüge, einer dieser Klassen zuordnen.

Endogene und exogene Kräfte

Unterteilt werden die geologischen Einwirkungsprozesse in endogene Kräfte und exogene Kräfte. Während endogene Kräfte im Erdinneren wirken, ist dies bei exogenen Kräften an der Oberfläche der Erde der Fall.

Zu den exogenen Kräften gehören unter anderem die Schwerkraft und die Sonneneinstrahlung. Es kommt zur Bildung von Sedimentgesteinen durch

chemische Verwitterung
physikalische Erosion anderer Gesteine (z.B. durch Wasser, Wind, Bergstürze)
chemische Ausfällung von Evaporiten
physikalische Ablagerung des zerkleinerten Materials (Detritus)
biogene Bildung von Sedimenten

Als endogene Kräfte gelten dagegen Druck, Wärmeentwicklungen und Spannungen. Es kommt zur Bildung Metamorphiten und Magmatiten mit folgendem Verlauf:

Druckerhöhung durch Sedimentsablagerungen auf untere Schichten
Gesteinsverformung und Mineralrekristallisierung durch steigende Temperatur und Druckerhöhung (Metamorphose)
Aufschmelzung der Gesteine (Anatexis)
Bildung von Plutoniten und Vulkaniten

Von der Allgemeinen Geologie werden vor allem großflächige Untersuchungen durchgeführt, während die Angewandte Geologie eher kleinräumige Analysen vornimmt. Dabei wird der Kreislauf der Gesteine ebenso erforscht wie die Prozesse, die für seinen Antrieb verantwortlich sind.

Oftmals kommt es auch zu einer engen Zusammenarbeit mit der Geodäsie und der Geophysik. Bei der Erforschung von bestimmten Gebieten, wie beispielsweise der Sedimentation oder der Erosion, gehen jedoch auch allgemeine Geologen detaillierter vor.

So werden unter anderem

chemische Ursachen wie Ausfällung oder Verwitterung
physikalische Ursachen wie Bergstürze, Wind, Eis und Wasser
Ablagerungsprozesse
Verfestigungsprozesse sowie
biogene Sedimente

untersucht und klassifiziert.

Weitere Forschungsfelder

Weitere bedeutende Forschungsfelder der Allgemeinen Geologie sind

die Gesteinsmetamorphose
der Vulkanismus und
die Tektonik (Aufbau der Erdkruste).

Zu den langfristigen Zielen der Allgemeinen Geologie gehört die umfassende Beschreibung des Erdkörpers.

2. Historische Geologie

Als Historische Geologie bezeichnet man den Teilbereich der Geologie, der sich mit der Entwicklungsgeschichte unseres Planeten beschäftigt. Dabei wird die Geschichte der Erde von ihrer Entstehung bis in die Neuzeit untersucht. Von besonderem Interesse ist dabei auch die Evolution der Lebewesen.

Ausgangspunkt der Historischen Geologie ist die zeitliche Einstufung von Gesteinseinheiten nach Fossilien. Daneben kommen auch physikalische Verfahren wie die Geochronologie zur Anwendung. Außerdem wird die Abfolge von Gesteinen nach deren verhältnismäßiger Position zueinander beschrieben.

Die Historische Geologie versucht Antworten darauf zu finden, wie Gesteine entstanden sind und wie sie sich entwickelt haben. Ebenso sind

die Bildung oder Abtragung von Gebirgen
die Entwicklung organischer Lebewesen in der Vergangenheit sowie
die Verbreitung von Meeren und Kontinenten in den unterschiedlichen geologischen Zeitaltern

von Interesse.

Die Evolution der Lebewesen wird anhand von Fossilien untersucht

3. Angewandte Geologie

Unter angewandter Geologie versteht man die praktische Nutzbarmachung von geologischen Forschungen in der heutigen Zeit. Dabei sollen auch Umweltschäden vermieden und Naturkatastrophen schneller erkannt werden, um vor diesen rechtzeitig warnen zu können.

Die angewandte Geologie wird ihrerseits in verschiedene Bereiche unterteilt. Dazu gehören

die Ingenieurgeologie
die Hydrogeologie
die Umweltgeologie sowie
die Bodenkunde und
die Lagerstättenkunde.

4. Paläontologie

Die Paläontologie ist die Wissenschaft von Lebewesen längst vergangener Zeitalter der Erde. Zu ihren Aufgaben gehört das Rekonstruieren von stammesgeschichtlichen Entwicklungen von Lebewesen. Ebenso werden deren Entwicklungsgeschichte und Lebensweise erforscht.

Weitere Teilbereiche

Weitere Teilbereiche der Geologie sind

die Regionale Geologie
die Montangeologie sowie
die Wirtschaftsgeologie.

Passend zum Thema

Frederick K. Lutgens und Edward J. Tarbuck Allgemeine Geologie, Pearson Studium, 2009, ISBN 3827373352
Peter Rothe Die Erde. Alles über Erdgeschichte, Plattentektonik, Vulkane, Erdbeben, Gesteine und Fossilien, Primus Verlag, 2008, ISBN 3896786288
Wilhelm Meyer und Hans Murawski Geologisches Wörterbuch, Spektrum Akademischer Verlag, 2004, ISBN 3827414458
Ulrich Sebastian Gesteinskunde: Ein Leitfaden für Einsteiger und Anwender, Spektrum Akademischer Verlag, 2008, ISBN 3827420245
Heinrich Bahlburg und Christoph Breitkreuz Grundlagen der Geologie, Spektrum Akademischer Verlag, 2007, ISBN 3827418119

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