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Ingenieurgeologie

Ingenieurgeologie

Die Ingenieurgeologie ist ein Zweig der Angewandten Geologie und der Geotechnik. Sie versteht sich als Bindeglied zwischen den klassischen Geowissenschaften und dem konstruktiven, bautechnischen Ingenieurwesen. Sie befasst sich mit dem Verhalten von Gesteinen und des Gebirges entsprechend den genetisch bedingten Materialeigenschaften und ihrer erdgeschichtlichen Entwicklung. Sie beschäftigt sich mit den mechanischen und physikalischen Eigenschaften und dem Verhalten von Locker- und Festgesteinen im Einzelnen und im Verband. Ingenieurgeologie ist ein selbstständiges Teilgebiet der Geotechnik, in der verschiedene Geowissenschaften sowie Fachgebiete des Bauingenieurwesens miteinander vernetzt sind. Die gemeinsamen Ziele aller zur Geotechnik beitragenden Fachkomponenten sind die Erkundung, die Nutzung und auch der Schutz der oberen Bereiche der Erdkruste, sowie die Stabilität z.B. von Gebäuden, Berghängen oder Deponien.

Angewandte Geowissenschaft

Ingenieurgeologie ist eine angewandte Geowissenschaft, die nicht nur fachübergreifendes Wissen innerhalb der Naturwissenschaften (Geologie, Chemie, Physik) erfordert, sondern bis in die Ingenieurdisziplinen reicht. Wichtige korrespondierende Fachgebiete sind die Fels- und Bodenmechanik, der Erd- und Grundbau, Fels- und Hohlraumbau, Bohr- und Messtechnik und angewandte Themen der Hydrologie und Hydrogeologie. In interdisziplinärer Zusammenarbeit mit den genannten Nachbardisziplinen und anderen Fachgebieten trägt die Ingenieurgeologie dazu bei, dass Bauwerke aller Art sicher, zweckmäßig und wirtschaftlich gebaut werden können. Dies betrifft den Baugrund für Ingenieurbauwerke wie Verkehrswege, Straßen, Brücken, Tunnel, Kavernen, Talsperren, Gebäude, Hochhäuser, sowie die Nutzung als Deponie- und Speicherraum für Abfälle, Rohstoffe und Wärme. Aufgabe der Ingenieurgeologie ist aber nicht nur der Transport von geologischem Wissen in die Geotechnik, sondern auch umgekehrt der Transport von Ingenieur-Wissen in die Geologie; etwa bei der Untersuchung von Kompaktionsvorgängen.

Aufgaben und Tätigkeitsfelder der Ingenieurgeologen

- Benennung und Klassifizierung (Ansprache) der Böden (Lockergesteine und Festgesteine) für bautechnische Zwecke
- Aufschlussverfahren (Bohrungen und Sondierungen)
- Bohrlochuntersuchungen, WD-Tests, Pumpversuche
- Gründungen und Setzungen
- Baugrundstabilität
- Hang- und Böschungsstabilität
- Rutschungen, Erddruck
- Deponiebau
- Talsperrengeologie
- Verkehrsbau
- Steinbruchgeologie
- Bauen in Senkungs-, Erdfallgebieten
- Bodenverbesserungsmaßnahmen
- Industrielle Absetzanlagen
- Gutachten und Ausschreibungen Kategorie:Geologie Kategorie:Bauingenieurwesen Kategorie:Geotechnik

Geologie

Die Geologie (von griechisch γη, ge „Erde“ und λογος, logos „Wort“) ist die Wissenschaft vom Aufbau, von der Zusammensetzung und Struktur der Erde, ihren physikalischen Eigenschaften und ihrer Entwicklungsgeschichte, sowie der Prozesse, die sie formten und auch heute noch formen. Die Bezeichnung Geologie im heutigen Sinn findet man zuerst 1778 bei Jean-André de Luc (1727–1817). Horace-Bénédict de Saussure (1740–1799) führte Geologie im Jahr 1779 als feststehenden Begriff ein. Davor war der Begriff Geognosie gebräuchlich. Geognosie Das Material, mit dem sich Geologen hauptsächlich beschäftigen, sind Gesteine. Im Gelände, oder unter Tage, gliedert der Geologe die aufgeschlossenen (offen zugänglichen) Gesteine, an Hand von äußeren Merkmalen, in definierte Einheiten. Diese Kartiereinheiten müssen sich bei dem gewählten Maßstab auf einer geologischen Karte, oder in einem geologischen Profil, darstellen lassen. Durch Extrapolation kann er so vorhersagen, wie die Gesteine im Untergrund gelagert sind. Die genauere Untersuchung der Gesteine (Petrografie, Petrologie) findet aber meist im Labor statt. Mit den einzelnen, z.T. mikroskopisch kleinen, Bestandteilen der Gesteine, den Mineralen, befasst sich die Mineralogie. Mit dem Fossilinhalt, die Paläontologie. Die Geologie hat vielfältige Berührungspunkte mit anderen Naturwissenschaften, die als Geowissenschaften zusammen gefasst werden. Selbst die Mathematik hat einen speziellen Zweig, die Geostatistik, hervorgebracht, der besonders im Bergbau Verwendung findet. Aber auch in anderen Feldern der Geowissenschaften werden oft statistische Methoden angewandt. Im Grenzgebiet zur Astronomie bewegt sich die Planetengeologie, die sich seit Beginn der Erforschung unseres Sonnensystems mit Sonden und Satelliten, mit fremden Himmelskörpern zu beschäftigen beginnt.

Geschichte der Geologie

Siehe Geschichte der Geologie.

Allgemeine Geologie

Die allgemeine Geologie befasst sich mit den Kräften, die auf den Erdkörper einwirken und zur Gesteinsbildung beitragen. Jedes Gestein kann an Hand seiner spezifischen Ausbildung (Gefüge, Struktur) einer der drei großen Gesteinsfamilien zugeordnet werden: Sedimentite, Magmatite und Metamorphite. Jedes Gestein kann durch geologische Vorgänge in ein Gestein der jeweils anderen beiden Familien umgewandelt werden, (siehe dazu: Kreislauf der Gesteine). Die Prozesse, die an der Erdoberfläche wirken, werden als exogen, die im Erdinneren als endogen bezeichnet. Die exogene Dynamik führt zur Bildung von Sedimentgesteinen. Dies geschieht durch
- physikalische Erosion anderer Gesteine durch Wind, Wasser oder Eis, und Massenbewegungen großer Gesteinsmengen unter dem Einfluss der Schwerkraft,
- chemische Verwitterung,
- physikalische Ablagerung des zerkleinerten Materials (Detritus), z.B. als Sand,
- chemische Ausfällung von Evaporiten (wie z.B. anorganische Kalke, Gips, Salz) und
- biogene Bildung von Sedimenten (wie die meisten Kalksteine oder Diatomit).
- Ein eigenes, komplexes Gebiet exogener Prozesse behandelt die Bodenkunde. Die endogene Dynamik führt zur Bildung von Metamorphiten und Magmatiten. Sie beginnt mit der
- Erhöhung des Drucks, unter der andauernden Ablagerung von weiteren Sedimenten auf die unterlagernden Schichten. Durch Entwässerung, Kompaktion und Verfestigung (Diagenese) wird aus den Lockersedimenten festes Gestein, wie z.B. Sandstein.
- Die Verformung von Gesteinen und die Rekristallisierung von Mineralen unter zunehmend höheren Temperaturen und Drücken wird als Metamorphose bezeichnet. Dabei bleibt das Gestein aber zunächst noch in festem Zustand. Aus magmatischen Gesteinen und grobkörnigen Sedimenten entstehen dabei oft Gneise, aus feinen Sedimenten Schiefer.
- Schließlich kann es aber doch zur Aufschmelzung der Gesteine kommen (Anatexis). Glutflüssige Magmen steigen dann wieder aus dem Erdmantel auf.
- Wenn die Magmen in der Erdkruste stecken bleiben und erkalten, bilden sich Plutonite, z.B. aus Granit, wenn sie die Erdoberfläche erreichen, kommt es zur Bildung von Vulkaniten wie Lava oder vulkanische Asche. Die Bewegungen, die die Oberflächengesteine in die Tiefe verfrachten, verformen und falten, aber gleichzeitig die Tiefengesteine wieder an die Oberfläche bringen, sowie die Spuren, die diese Kräfte in den Gesteinen hinterlassen, wie Faltung, Scherung und Schieferung, werden von der Tektonik und der Strukturgeologie untersucht.

Historische Geologie

Die historische Geologie erforscht die Geschichte der Erde im Allgemeinen und die Entwicklungsgeschichte (Evolution) der Lebewesen im Besonderen. Um aus der heutigen Situation Rückschlüsse auf die Vergangenheit ziehen zu können, bedienen sich die Geologen des Prinzips des Aktualismus. Dieses lässt sich in einem Satz zusammenfassen: Der Schlüssel zur Vergangenheit ist die Gegenwart. Auf die geologische Wirklichkeit angewandt: Findet ein Geologe alte Gesteine, die z.B. fast identisch mit ausgeflossenen Laven eines heute aktiven Vulkans sind, dann geht er davon aus, dass es sich bei dem gefundenen Gestein ebenfalls um vulkanisches Material handelt. Allerdings lässt sich der Aktualismus nicht auf alle Gesteine anwenden. Z.B lässt sich die Bildung von Eisenerzlagerstätten (BIF—„Banded Iron Formations“) heute nicht mehr beobachten, da sich die chemischen Bedingungen auf der Erde derart geändert haben, dass die Entstehung solcher Gesteine nicht mehr stattfindet. Andere Gesteine bilden sich eventuell in solchen Tiefen, dass ihre Bildung außerhalb des Zugriffs des Menschen liegt. Um die Entstehung solcher Gesteine zu verstehen, greifen die Geowissenschaftler auf Laborexperimente zurück. Geologen unterscheiden sich von anderen Naturwissenschaftlern in ihrer Haltung gegenüber der Zeit. Physiker und Chemiker beobachten Vorgänge, die oftmals nur Bruchteile von Sekunden andauern: eine rasch ablaufende chemische Reaktion wie eine Explosion oder radioaktiver Zerfall von Atomkernen. Die Bildung eines Gebirges, oder die Ablagerung mächtiger Sedimentschichten, kann aber mehrere Dutzend Millionen Jahre dauern. Um sich in diesen riesigen Zeiträumen zurechtzufinden, wurde die geologische Zeitskala entwickelt. (siehe auch geologische Zeitskala (Tabelle)) Als Instrument zur Entwicklung einer geologischen Zeittafel oder -skala benutzen Geologen die Stratigraphie. Die Grundlage der Stratigraphie bildet ein einfaches Prinzip: die Lagerungsregel. Eine Schicht im Hangenden ('oben') wurde später abgelagert, als die Schicht im Liegenden ('unten'). Allerdings sollte beachtet werden, dass ursprünglich horizontal abgelagerte Schichten durch spätere tektonische Bewegungen verstellt oder sogar überkippt sein können. In diesem Fall ist man auf die Existenz von eindeutigen Oben-Unten-Kriterien angewiesen, um die ursprüngliche Lagerung zu bestimmen. Weiterhin gilt, dass Schichten, die solche verstellten Gesteine mit einer Diskordanz, dh. schiefwinklig zur Schichtung, überlagern, ebenfalls jünger sind als letztere. Dasselbe gilt aber auch für magmatische Gänge und Intrusionen aus der Tiefe, die die Schichten von unten durchschlagen. Bei der Erstellung eines stratigraphischen Profils werden besonders Erkenntnisse der Paläontologie angewandt. Wenn die Reste eines bestimmten Lebewesens (Fossil) nur in ganz bestimmten Schichten auftreten, gleichzeitig aber eine weite, überregionale Verbreitung haben, und möglichst unabhängig von örtlichen Variationen der Ablagerungsbedingungen (Fazies) sind, dann spricht man von einem Leitfossil. Alle Schichten, in denen sich diese Leitfossilien finden, haben somit das selbe Alter. Nur wenn keine Fossilien vorhanden sind muss man Zuflucht zur Lithostratigraphie nehmen. Dann kann die Zeitgleichheit bestimmter Schichten nur bei seitlicher Verzahnung nachgewiesen werden. Um tektonische Abläufe zu rekonstruieren, untersucht der Geologe den Versatz und die Verformung der Gesteine durch Klüftung, Schieferung, Störung und Faltung. Auch hier sind diejenigen Strukturen die jüngsten, die die anderen durchschlagen, aber selbst nicht versetzt sind. Die Kunst ist hier Verwickeltes einfach, Ruhendes bewegt zu sehen. (Hans Cloos) Ein prinzipielles Problem ist die Tatsache, dass man mit obigen Methoden nur eine relative Zeitskala (Geochronologie), ein Vorher-Nachher der verschiedenen Gesteinsbildungen, aber keine absoluten Datierungen erhält. Zwar hatte man schon früh versucht die Sedimentationsraten bestimmter Gesteine zu schätzen, aber leider steckt die meiste Zeit ja nicht in den Schichten selbst, die sich in relativ kurzer Zeit gebildet haben können, sondern v.a. in den Lücken zwischen den Schichten und in den Diskordanzen zwischen verschiedenen Schichtpaketen. Deshalb reichte die absolute Zeitskala, die mit Hilfe von Jahresringen in Bäumen (Dendrochronologie, oder durch Auszählung der Warven-Schichtung in Ablagerungen der letzten Eiszeit gewonnen wurden, nur wenige tausend Jahre zurück. Erst mit der Entdeckung der natürlichen Radioaktivität fanden sich zuverlässige Methoden für die absolute Datierung, auch von ältesten Gesteinen. Siehe auch: Rubidium-Strontium-Methode, Kalium-Argon-Methode, Radiokarbon-Methode.

Angewandte Geologie

Die angewandte Geologie gliedert sich in eine Vielzahl unterschiedlichster Felder, die sich sowohl unter einander als auch mit anderen Wissenschaften verzahnen. Der Nutzen besteht nicht nur in der effizienten Ausbeutung der natürlichen Ressourcen der Erde, sondern auch in der Vermeidung von Umweltschäden und der Frühwarnung vor Naturkatastrophen, wie Erdbeben, Vulkanausbrüchen und Tsunamis. Siehe: Geowissenschaften Einige wichtige Teilgebiete der angewandten Geologie sind beispielsweise:
- Hydrogeologie
- Ingenieurgeologie
- Lagerstättenkunde Es besteht eine enge Verzahnung angewandter geologischer Gebiete mit anderen Disziplinen, wie z.B. Bauingenieurwesen, Bergbau- und Hüttenwesen, Materialkunde oder Umweltschutz.

Liste bedeutender Geologen

- Georgius Agricola (1494 - 1555)
- Friedrich August von Alberti (1795 - 1878)
- Leopold von Buch (1774 - 1853)
- Johann Georg von Charpentier (1786 - 1855)
- Hans Cloos (1885 - 1951)
- Alcide Dessalines d'Orbigny (1802 - 1857)
- James Dwight Dana (1813 - 1895)
- Bartholomäus Eberl (1883-1960)
- Rudolf Falb (1838-1903)
- Karl von Fritsch (1838 - 1906)
- Gerard Freiherr von de Geer (1858 - 1943)
- James Hutton (1726 - 1797)
- Charles Lyell (1797 - 1875)
- Albrecht Penck (1858 - 1945)
- Karl von Raumer (1783 - 1865)
- William Smith (1769 - 1839)
- Hans Stille (1876 - 1951)
- Eduard Suess (1831 - 1914)
- Otto Martin Torell (1828 - 1900)
- Alfred Wegener (1880 - 1930)
- Abraham Gottlob Werner (1749 - 1817)

Siehe auch

- Geowissenschaften
- Geschichte der Geologie
- Liste geologischer Begriffe
- Wollaston-Medaille
- Geological Society of London

Literatur

- Frank Press und Raymond Siever (3. Aufl. 2003): Allgemeine Geologie, Spektrum Akademischer Verlag, ISBN 3-8274-0307-3 (Originalausgabe: Understanding Earth, W.H.Freeman & Co. New York)
- Heinrich Bahlburg, Christoph Breitkreuz: Grundlagen der Geologie., 2. Aufl. 2003. Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg, ISBN 3-8274-1394-X
- Georg Agricola: Vom Berg- und Hüttenwesen, Dünndruckausgabe im dtv, ISBN 3-423-06086-7.
- Helmut Hölder (1989): Kurze Geschichte der Geologie und Paläontologie, Springer-Verlag, ISBN 3-540-50659-4
- Hans Murawski und Wilhelm Meyer (11. Aufl. 2004): Geologisches Wörterbuch, Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg, ISBN 3-8274-1445-8
- Steven M. Stanley: Historische Geologie, Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg, ISBN 3-86025-009-4. (Originalausgabe: Earth and Life through Time, W. H. Freeman, New York)
- Alan Cutler: Die Muschel auf dem Berg, Knaus, ISBN 3813501884

Weblinks

- [http://www.chgeol.org CHGEOL - Schweizer Geologen Verband]
- [http://www.geoforum.ch GEOforumCH - Die Platform für Geowissenschaften der Akademie der Naturwissenschaften Schweiz]
- [http://www.erlebnis-geologie.ch Erlebnis Geologie]
- [http://www.g-o.de g-o.de – Internetmagazin für Geo- und Naturwissenschaften]
- [http://www.geologieinfo.de/geolexikon/ Geo-Glossar - Wörterbuch für Begriffe aus der Geologie, Mineralogie, Paläontologie...]
- [http://www.vulkanweg.de/geo-lexikon_a.html Geo-Lexikon]
- [http://www.geosciences-forum.com/ Geosciences-Forum: Geologie]
- http://themenpark-umwelt.baden-wuerttemberg.de
- [http://www.geodienst.de/geschichte.htm Personen und Daten zur Geschichte der Geologie und Paläontologie]
- [http://www.eldey.de/Geologie/geologie.html Texte zur allgemeinen Geologie und regionalen Geologie Islands]
- [http://elm-asse-kultur.de/html/geologie.html Zur Geologie des norddeutschen Raums] Kategorie:Naturwissenschaft ! ja:地質学 ko:지질학 nb:Geologi th:ธรณีวิทยา

Geotechnik

Geotechnik ist ein Oberbegriff für die Einzeldisziplinen im Bauingenieurwesen, welche sich mit der Gründung von Bauwerken im Untergrund befassen. Geotechnik ist außerdem eine moderne Bezeichnung beispielsweise von Lehrstühlen und Instituten, die sich früher nach den Einzeldisziplinen nannten: Erd- und Grundbau, Bodenmechanik, Fels- und Tunnelbau, Verkehrswasserbau, usw... Geotechnik ist eine junge, interdisziplinäre Ingenieurwissenschaft, die sich aus dem Bauingenieurwesen entwickelt hat und Elemente aus dem Bauwesen, den Geowissenschaften und dem Bergbau in sich vereint. Sie beschäftigt sich mit dem Einfluss von Bauwerken auf den Baugrund. Dabei ergeben sich beispielsweise folgende Kernaufgaben:
- Gründung von Bauwerken, beispielsweise Brücken, Tunnel und Straßen (Grundbau, Erd- und Tunnelbau),
- Wasserbauwerken wie zum Beispiel Schleusen, Wehre, Düker,
- Sicherung von Geländesprüngen, beispielsweise Baugruben und Kaimauern,
- Standsicherheit von Böschungen, zum Beispiel Straßen, Uferbefestigungen und Dämme,
- Herstellung von Bauwerken aus Boden, beispielsweise Dämme, Deiche und Deponien,
- Untersuchung und Beurteilung des Untergrunds und der Grundwasserverhältnisse,
- Untersuchung und Beurteilung von gedichteten oder durchströmten Erdbauwerken wie zum Beispiel Kanalseitendämmen,
- Messung, Prognose und Beurteilung von dynamischen Belastungen wie Rammerschütterungen, Sprengungen und Verkehrsbelastungen,
- Boden- und Grundwasserschutz (Umweltgeotechnik). Diplom-Ingenieure für Geotechnik werden im Grundstudium in naturwissenschaftlichen, geowissenschaftlichen und ingenieurwissenschaftlichen Fächern ausgebildet. Sie erhalten Spezialwissen in den Teildisziplinen Ingenieurgeologie, Bodenmechanik, Geophysik, Gebirgs- und Felsmechanik sowie Grund- und Felsbau. :) Kategorie:Bauingenieurwesen

Gestein

Als Gestein bezeichnet man eine feste, natürlich auftretende, in der Regel mikroskopisch heterogene Vereinigung von Mineralen, Gesteinsbruchstücken, Gläsern oder Rückständen von Organismen mit weitgehend konstantem Mischungsverhältnis dieser Bestandteile zueinander. Der geologische Gesteinsbegriff ist weiter gefasst als der umgangssprachliche und bezieht auch natürlich auftretende Metall-Legierungen, vulkanisches Glas, Eis oder Kohle ein. Die Lehre von den Gesteinen, die Petrologie, ist ein Teilgebiet der Geowissenschaften. Beispiele für verschiedene Gesteinsarten sind in der Liste der Gesteine zu finden. Die Erde und die inneren Planeten des Sonnensystems bauen sich aus Gesteinen auf, die oft sehr große räumlich zusammenhängende Massen bilden. Insbesondere bauen sich aus ihnen die an der Oberfläche der Erdkruste sichtbaren Gesteinsformationen, die Gebirge, auf, die durch die tektonischen Vorgänge der Gebirgsbildung entstehen. Gesteine bilden sich hauptsächlich
- durch Erkalten flüssigen Magmas (Magmatite),
- durch Ablagerung von Feststoffen (Sedimentite), zum Beispiel von Sanden, Tonen oder Rückständen abgestorbener Lebewesen, sowie durch Abscheidung aus Lösungen (Salzgesteine),
- durch Umwandlung (Metamorphose) aus anderen Gesteinen, verursacht durch erhöhten Druck und/oder erhöhte Temperatur (Metamorphite). Eine kleine Anzahl irdischer Gesteine geht auf Meteoriten zurück.

Zusammensetzung und Gefüge

Gesteine bestehen in erster Linie aus Mineralen, von denen aber nur etwa dreißig einen bedeutenden Anteil an der Gesteinsbildung haben. Vor allem sind dies die Silikate wie Olivine, Glimmer, Amphibole, Feldspäte oder Quarz, aber auch Karbonate wie Dolomit oder Kalzit sind wichtige Bestandteile von Gesteinen. Neben diesen Hauptgemengteilen enthalten die meisten Gesteine noch so genannte Nebengemengteile oder Akzessorien. Als Gefüge eines Gesteins bezeichnet man seine Struktur, die sich aus den Eigenschaften und dem Verhältnis der gesteinsbildenden Minerale zueinander ergibt. Insbesondere die Größe und Form der enthaltenen Kristalle, sowie ihre räumliche Lage und Verteilung im Gestein, machen das Gefüge aus.

Klassifikation

Gesteine können auf verschiedene Weise klassifiziert werden; sehr verbreitet ist die Einteilung nach Entstehung und Herkunft. Demnach unterscheidet man vier Gruppen, magmatische Gesteine (Magmatite), metamorphe Gesteine (Metamorphite), Sedimentgesteine (Sedimentite) und als Sonderfall Meteoriten. In der Geotechnik und zahlreichen verwandten Wissenschaften wie der Bodenkunde unterscheidet man Gesteine grundsätzlich in zwei Gruppen, die Festgesteine und die Lockergesteine.

Magmatische Gesteine

Magmatische Gesteine Magmatische Gesteine entstehen durch das Erkalten heißen geschmolzenen Materials aus dem Erdinneren, des so genannten Magmas. Findet das Erkalten unterirdisch statt, spricht man von Plutoniten oder Intrusivgesteinen. Durch die verhältnismäßig gute Wärmeisolation der aufliegenden Gesteine kühlt sich die Magmaschmelze nur langsam ab, so dass große Mineralkristalle entstehen können. Beispiele für plutonische Gesteine sind Granit oder Gabbro. Das Magma kann riesige Gesteinsmassen, die so genannten Plutone bilden, die oft mehrere Tausend Kubikkilometer Gestein umfassen. Magma kann jedoch auch in flüssigem Zustand zu Tage treten. An der Erdoberfläche im Kontakt mit Luft erkaltet es schnell und bildet dann die so genannten vulkanischen oder Extrusivgesteine. Durch die rasche Abkühlung kommt es nur zur Bildung sehr kleiner Kristalle wie etwa beim Basalt oder Andesit; oft existiert sogar überhaupt keine kristalline Ordnung, und es entsteht vulkanisches Glas wie beispielsweise Obsidian.

Metamorphe Gesteine

Metamorphe Gesteine entstehen aus älteren Gesteinen beliebigen Typs durch Metamorphose, das heißt durch Umwandlung unter hohem Druck beziehungsweise hoher Temperatur. Bei der Umwandlung ändert sich die Mineralzusammensetzung des Gesteins, weil neue Minerale und Mineralaggregate gebildet werden; der Gesteinschemismus bleibt aber weitgehend gleich. Daneben wird auch das Gesteinsgefüge transformiert. Beispielsweise entsteht aus Quarzsanden durch Rekristallation und die Ausbildung eines feinen Zements zwischen den Kristallkörnern das metamorphe Gestein Quarzit. Weiträumige Metamorphose von Gesteinen findet meist in großer Tiefe statt, lokale Transformationen können aber auch nahe der Erdoberfläche auftreten, meist in Zusammenhang mit Vulkanismus oder seichten Granitintrusionen. Auch Meteoriteneinschläge führen zu Gesteinsmetamorphosen.
- Regionalmetamorphose steht in Zusammenhang mit Gebirgsbildungen und ist häufig druckbetont. Die damit verbundene Faltung von Gesteinen durch Kompression führt zu Rekristallisation und Einregelung von Mineralen und der Ausbildung einer Schieferung. Ein Beispiel ist die Umwandlung von tonigen Sedimenten in Schiefer.
- Kontaktmetamorphose bezeichnet die Gesteinsumwandlung durch Wärmeeinwirkung aus dem umgebenden Gestein heraus, entweder in lokalem Maßstab durch Aufheizen des Gesteins um kleinere magmatische Gänge herum bis hin zu großen Transformationszonen, sogenannten Aureolen, die sich um große, tiefsitzende plutonische Granit-Intrusionen herum bilden.

Sedimentgesteine

Sedimentgesteine Sedimentgesteine entstehen durch Verwitterung und Erosion von Gesteinen durch Wind (zum Beispiel Löss), Wasser (zum Beispiel Sandstein) oder Eis (zum Beispiel Tillit), die Lösung, den Transport und die nachfolgende Ablagerung ihrer Bestandteile, daneben auch durch biochemisch induzierten Niederschlag (zum Beispiel Kreide) oder durch Verdampfung (zum Beispiel Evaporit). Einzelne Mineralkörner oder Gesteinsfragmente bilden mit der Zeit lose Sedimente. So werden je nach Art der Genese klastische, chemische oder organogene Ablagerunsgesteine unterschieden. Werden diese durch Sedimentation weiteren Materials bedeckt, verdichten sie sich unter zunehmendem Wasserverlust immer mehr, bis durch Neukristallisation und Kompaktifikation aus dem weichen Sediment das harte, spröde Sedimentgestein entstanden ist. Darin werden die einzelnen Mineralkristalle durch eine feinkörnige Grundmasse, die Matrix, zusammengehalten. Diese Veränderungen nach der primären Sedimentation bezeichnet man als Diagenese. Sedimentationsprozesse finden auf der Erdoberfläche seit Milliarden von Jahren statt. Sedimente lagern sich meist kumulativ in einer Abfolge horizontaler Schichten ab; durch die Reihenfolge der Ablagerung sind von Ausnahmefällen abgesehen höherliegende Schichten jünger als tieferliegende, eine Erkenntnis, die als Superpositionsprinzip oder Lagerungsgesetz auf den dänischen Arzt und Geologen Nicolaus Steno zurückgeht. Nach ihrer Entstehung können Sedimentgesteine starken Kräften unterliegen, infolge derer die ehemals flachen Schichten gefaltet und gekippt werden, so dass die Lage des Gesteins im Raum so stark verändert sein kann, dass die ursprüngliche Schichtfolge lokal umgekehrt ist. Sedimente lassen sich grob in die terrestrischen Land- und die marinen Meeressedimente unterteilen. Zu ersteren zählt man auch die Ablagerungen in Süßwasserseen oder Flüssen, die aus Sand oder Schlamm entstanden sind, sowie die organischen Pflanzenreste, aus denen die Kohle hervorgegangen ist. Auch Wüstensedimente sowie Ablagerungen von Gletschern werden dieser Gruppe zugeteilt. Meeressedimente können durch Ablagerung von Erosionsmaterial anderer Gesteine auf dem Meeresgrund, durch von biochemischen Vorgängen verursachte Ausfällung zum Beispiel von Karbonaten und durch Ablagerung anorganischer Skelette von Mikroorganismen wie Kammerlingen (Foraminifa), Coccolithophoriden (Haptophyta), Strahlentierchen (Radiolaria) oder Kieselalgen (Bacillariophyta) entstehen.

Meteorite

Meteorite Einen Sonderfall unter den Gesteinen bilden die Meteorite, Gesteinskörper aus dem Weltraum. Meteorite sind Überreste der ursprünglichen Materie des Sonnensystems und enthalten zahlreiche Minerale, die sich nicht in anderen Gesteinen irdischen Ursprungs finden lassen. Sie lassen sich nach ihrem Mineralgehalt einteilen in Steinmeteorite, die in erster Linie aus Silikaten wie Olivin oder Pyroxen bestehen, Eisenmeteorite, die sich häufig aus den Eisen-Nickel-Mineralen Kamazit und Taenit zusammensetzen und Stein-Eisen-Meteorite, die einen Mischtyp darstellen. Die Größe von Meteoriten liegt zwischen der von Mikrometeoriten und riesigen, tonnenschweren Gesteinskörpern. Aus Schweden sind mehrere hundert Millionen Jahre alte fossile Meteoriten bekannt. Irdischen Ursprungs, aber durch Meteoriteneinschläge gebildet sind die Tektite, zentimetergroße Glasobjekte, die durch einschlagbedingtes Schmelzen irdischen Gesteins und darauf folgendes schnelles Abkühlen an der Luft entstehen, und die Impaktite, die durch die starken mechanischen und thermischen Einwirkungen bei einem Meteoriten-Einschlag aus den am Einschlagsort vorhandenen Gesteinen entstehen wie etwa Suevit.

Gesteinskreislauf

Hauptartikel: Kreislauf der Gesteine Magmatische, metamorphe und Sedimentgesteine werden durch geodynamische Prozesse wie Erosion, Gesteinsmetamorphose oder Sedimentation ineinander umgewandelt. So unterliegen durch Erosion des Deckgesteins freigelegte metamorphe und magmatische Intrusivgesteine ebenso wie die an der Oberfläche gebildeten Sediment- und magmatischen Extrusivgesteine der Verwitterung und Erosion. In erster Linie durch wind- oder wasserbedingten Transport lagern sich die Verwitterungsbestandteile als Sedimente ab und bilden durch Verdichtung schließlich Sedimentgesteine. Diese wandeln sich wie auch magmatische Intrusivgesteine in großer Tiefe unter hohem Druck und hoher Temperatur in metamorphe Gesteine um. Der Kreislauf schließt sich, wenn diese entweder wieder an die Oberfläche gelangen oder durch weitere Absenkung ins Erdinnere aufgeschmolzen werden und damit das Rohmaterial für die Entstehung magmatischer Gesteine bilden. Das folgende Diagramm zeigt diese Prozesse in der Übersicht: center

Bedeutung

Gesteine dienten in der Menschheitsgeschichte als erster Werkstoff zur Herstellung von Werkzeug, den Steingeräten, und sind somit auch der Namensgeber für die älteste kulturhistorische Erdepoche, die Steinzeit. Archäologische Funde aus jener Zeit sind meist Steinartefakte. Steine bilden das älteste feste Baumaterial der menschlichen Kultur und die älteste bekannte überlieferte Schreibunterlage menschlicher Schriftkultur. Sie sind Grundlage bildlicher Darstellungen in der Kunst, besonders in der Lithografie und als Ausgangsmaterial der Bildhauerei. Schmucksteine, Edelsteine und Halbedelsteine sind als Schmuck beliebt. Lesesteinhaufen und Trockensteinmauern dienten früher als Markierung von Äckern und sind heute wertvolle Biotope. Ein Grenzstein wird zur Abgrenzung von Gebieten verwendet. Fossilien in Form von Versteinerungen zeugen von Lebewesen früherer Äonen, Epochen und Perioden und spielen eine große Rolle für das Studium vergangener Lebensformen, der Evolutionsgeschichte sowie für die Datierung von Gesteinsschichten. Siehe auch: Liste der Gesteine, Liste der Gesteine nach Genese

Literatur

Vinx, Roland: Gesteinsbestimmung im Gelände. 2005, 452 S., 7 s/w Abb., 364 farb. Abb., 14 s/w Tab. Spektrum Akademischer Verlag. ISBN 3-8274-1513-6

Weblinks

- [http://www.lgd.de/projekt/gesteine/gesteine/index.html Gesteine - Baumaterial unserer Erde]
- Real Video: [http://www.br-online.de/cgi-bin/ravi?v=alpha/centauri/v/&g2=1&f=040107.rm Woher weiß man das Alter von Gesteinen?] (Aus der Fernsehsendung Alpha Centauri) Kategorie:Petrologie ! Kategorie:Bergbau ja:岩石 ms:Batu th:หิน

Geowissenschaften

Die Geowissenschaften (von Geo=Erde, Erdwissenschaften) umfassen die Wissenschaften, die sich mit der Erde beschäftigen und gehört damit zu den Naturwissenschaften. Den Geowissenschaften werden u.a. die Fächer Geologie, Geographie, Geoinformatik, Paläontologie, Mineralogie, Petrographie, Kristallographie, Geophysik, Geodäsie, Glaziologie, Kartographie, Photogrammetrie, Meteorologie und Bodenkunde zugeordnet. Die Geowissenschaften verwenden die Kenntnisse und Methoden der Basiswissenschaften Physik, Mathematik, Astronomie, Chemie und Biologie. Da die Geowissenschaften sehr interdisziplinär und fächerübergreifend sind, gibt es viele spezielle Disziplinen, die eine hohe Umweltrelevanz besitzen, z.B. Angewandte Geologie i.w.S., Ingenieurgeologie, Hydrogeologie, Hydrologie, Geochemie (u.a. mikrobielle Geochemie), Geoökologie, Meteorologie, Klimatologie, Geothermie. Die Geowissenschaften haben eine tragende Rolle für die Energieversorgung wie Rohstoffversorgung unserer Welt. Die Suche (Exploration) nach Trinkwasser, Kohlenwasserstoffen (Erdöl, Erdgas, Kohle), Metallen und Nichtmetallen (Steine und Erden), wie Kies, Bausand, Ziegelton, Zementkalk, etc., aber auch Kernenergierohstoffen (Uran) und Erdwärme werden durch Geowissenschaftler projektiert und realisiert. Die Gewinnung dieser Rohstoffe fällt aber eher in den Bereich der Ingenieurwissenschaften, besonders des Bergbaus. Die angewandten Geowissenschaften finden Verwendung bei vielen Bauvorhaben (Gründung von Bauwerken, Erdbau, Grundbau und Tunnelbau). Die Raumplanung, der Umweltschutz bis hin zur Abfallwirtschaft (Deponien) benötigen geowissenschaftliche Kenntnisse. Die Abgrenzung bzw. die Definition des Begriffs „Geowissenschaften” ist nicht eindeutig definiert. Das Fach Geographie ist hier ein gutes Beispiel. Die oben angeführten „harten” Themen sind auch Bestandteil der „physischen Geografie”. Nichtsdestsotrotz gibt es den Zweig der „Anthropogeografie” mit zahlreichen Bezügen zu zwar raumbezogenen, nicht aber per se „erd”-bezogenen Themen. Zu nennen sind z.B. Wirtschaftsgeografie, Kulturgeografie und viele mehr.

Die einzelnen Wissenszweige

; Astrogeodäsie : Die Astrogeodäsie ist ein Teilgebiet der Geodäsie, welches Kenntnisse, Mittel und Methoden der Astronomie für Vermessungsaufgaben einsetzt (siehe auch Geodäsie). ; Bodenkunde : Die Bodenkunde (Pedologie) ist die Wissenschaft, die sich mit der Entstehung, der Entwicklung, den Bestandteilen und einer Klassifizierung von Böden befasst. Böden entstehen durch physikalische und chemische Verwitterung aus festem Gestein. ; Fernerkundung : Interdiziplinäres Instrument zur Datenbeschaffung durch Luftbildaufnahmen und Fernerkundungssatelliten für fast alle der hier aufgeführten Bereiche. ; Photogrammetrie : bedeutet die Rekonstruktion der dreidimensionalen Form von Gegenständen (hier insbesondere die Erd- oder Geländeoberfläche) aus Abbildungen (z. B. der perspektivischen Abbildung einer Fotografie). ; Geochemie : Die Geochemie befasst sich mit dem stofflichen Aufbau und der Verteilung von Elementen und Isotopen in der Erde, auf anderen Planeten und im Weltraum (Kosmochemie). Außerdem erforscht sie die Gesetzmäßigkeiten von Stofftransport und Materiekreisläufen in Mineralen und Gesteinen und der gesamten Erde. ; Geodäsie : Die Geodäsie oder Vermessungskunde befasst sich mit der Bestimmung der Figur der Erde, ihrer Abbildung in Karten und Plänen sowie der Vermessung und Beschreibung des Geländes und der Gegenstände und Sachverhalte an der Erdoberfläche. Teilbereiche der Geodäsie sind die Erdmessung, die Landesvermessung, die Kartographie, die Photogrammetrie, die Grundstücksvermessung und die Ingenieurvermessung. ; Geographie : Die Geografie untersucht alle Vorgänge und Erscheinungen auf dem Planeten Erde (siehe auch: (Physische Geografie). ; Geoinformatik : Die Geoinformatik setzt sich mit dem Wesen und der Funktion der Geoinformation, mit ihrer Bereitstellung in Form von Geodaten und mit den darauf aufbauenden Anwendungen auseinander. Die dabei gewonnenen Erkenntnisse münden in die Technologie der GEO-Informationssysteme (GIS). Allen Anwendungen der Geoinformatik gemeinsam ist der Raumbezug. ; Geologie : Die Geologie untersucht den Aufbau des Planeten Erde, vor allem die Gesteine in der Erdkruste. Das wichtigste Prinzip der Geologie ist der Aktualismus. Anfang der 1960er erlebte die Wissenschaft einen sprunghaften Fortschritt durch die allgemeine Akzeptanz der Theorie der Plattentektonik. Schwesterwissenschaften der Geologie sind die Paläontologie und die historische Geologie. Siehe auch: Geschichte der Geologie ; Geophysik : Die Geophysik ist ein Zweig der Physik und verwendet physikalische Prinzipien zur Erforschung der Erde. Teilgebiete der Geophysik sind Seismik, Seismologie, Gravimetrie, Geoelektrik, Geothermik, Isotopengeophysik,Geomagnetik und Bohrlochgeophysik. Die Geophysik untersucht auch die Eigenschaften des erdnahen Raums. ; Geomorphologie : Die Geomorphologie untersucht die heute auf der Erdoberfläche vorkommenden Landschaftsformen. Das schließt deren Klassifikation, Beschreibung, Eigenheiten, Ursprünge, Entwicklung und den Zusammenhang zu den unterlagernden geologischen Strukturen ein. ; Geotechnik : ist ein Oberbegriff für die Disziplinen im Bauingenieurwesen, welche sich mit der Gründung von Bauwerken im Untergrund befassen. ; Geothermie : Die Geothermie versucht die innere Wärme des Erdkörpers für die Energiegewinnung nutzbar zu machen. ; Hydrologie : Die Hydrologie ist die Wissenschaft vom Wasser, von seinen Eigenschaften und seinen Erscheinungsformen auf und unter der Landoberfläche. ; Ingenieurgeologie : Die Ingenieurgeologie ist der angewandte Zweig der Geologie, der geologische Verhältnisse im Sinne des Bauingenieurwesens untersucht. Sie befasst sich z.B. mit der Standfestigkeit des Untergrunds von Bauwerken, auch mit der Erdbebensicherheit. Bei der Beseitigung und Vermeidung von Umweltschäden (Mülldeponien, Endlager) spielt sie ebenfalls eine Rolle. ; Kartographie : Die Kartographie ist die Wissenschaft, Kunst und Technik der Erstellung geografischer Karten zur planen Darstellung der Erdoberfläche mit all ihren topographischen, siedlungsgeografischen, territorialen, infrastrukturellen, sozialen, wirtschaftlichen, politischen, historischen, biologischen, geologischen, tektonischen und sonstigen Aspekten. Sie stützt sich auf Messungen der Geodäsie. ; Kristallographie : Die Kristallographie ist eine Materialwissenschaft und beschäftigt sich mit den physikalischen Eigenschaften von Kristallen. ; Limnologie : Die Limnologie ist die Wissenschaft von den Binnengewässern als Ökosystemen, deren Struktur, Stoff- und Energiehaushalt sie erforscht. ; Meteorologie : Die Meteorologie (Wetterkunde) ist die Wissenschaft von den atmosphärischen Erscheinungen. ; Mineralogie : Die Mineralogie beschäftigt sich mit der Zusammensetzung und Klassifikation der Minerale, ihrem Vorkommen und ihrer technischen und wirtschaftlichen Verwendung. ; Ozeanographie : Die Ozeanographie untersucht Stoff- und Energiekreisläufe in den Weltmeeren. In der Planktologie findet sich ein Bindeglied zu den Biowissenschaften. ; Paläoklimatologie : Die Paläoklimatologie versucht anhand verschiedener Daten aus Klimaarchiven die unterschiedlichen klimatischen Verhältnisse in der Vergangenheit zu klären und daraus wiederum Rückschlüsse auf die klimatische Zukunft der Erde zu ziehen. ; Paläontologie : Die Paläontologie ist die Wissenschaft, die sich mit den vorzeitlichen Pflanzen (Paläobotanik) und Tieren (Paläozoologie) beschäftigt. Quellenmaterial für den Paläontologen sind die Fossilien. Neben komplett überlieferten Skeletten oder Schalen von Tieren zählen Fraß- und Weidespuren, Grabgänge, einzelne Teile von Lebewesen (vor allem bei Pflanzen sind meist nur einzelne Teile (Blätter, Stämme, Wurzeln) überliefert), versteinerter Kot (Koprolithen) und chemisch alterierte Überreste zu den Fossilien. ; Petrologie und Petrographie : Petrologie und Petrographie sind Disziplinen, die feste Gesteine zum Untersuchungsgegenstand haben. Die Petrographie nimmt dabei eine mehr beschreibende Rolle ein. Aufgrund der Unterschiede bei der Entstehung von Gesteinen kann die Petrologie in drei Untergebiete eingeteilt werden: Petrologie magmatischer, metamorpher und sedimentärer Gesteine. ; Petrophysik : Die Petrophysik befasst sich mit der Bestimmung von phykalischen Eigenschaften von Gesteinsproben. Sie hat besondere Bedeutung erlangt bei der Bewertung von Speichergesteinen für Erdöl und Erdgas. ; Physische Geografie : Die Physische Geografie beschreibt die Gestalt der Erdoberfläche. ; Stratigraphie : Die Stratigraphie ist ein Zweig der Geologie. Sie versucht Gesteine hinsichtlich ihres Entstehungsalters chronologisch in der geologischen Zeitskala einzuordnen. Je nachdem auf welche Merkmale eines Gesteins sich die Stratigraphie stützt unterscheidet man: Fossil- oder Biostratigraphie, Lithostratigraphie, Magnetostratigraphie und Sequenzstratigraphie. ; Tektonik : Die Tektonik ist einerseits die Lehre vom gegenwärtigen Bau der Erdkruste z.B. „die Tektonik der Alpen”, andererseits von den Bewegungen und Kräften, die für den gegenwärtigen Zustand verantwortlich sind. ; Vulkanologie : Der Gegenstand der Vulkanologie sind die vulkanischen Phänomene der Erde. ; Wirtschaftsgeologie : Die Wirtschaftsgeologie oder Lagerstättengeologie benutzt bei der Suche nach ökonomisch wertvollen Rohstoffen (Exploration), neben klassischen geologischen Techniken, wie Kartierung und Probennahme im Gelände, auch Methoden der Geochemie, Geophysik und Fernerkundung. Zur Klärung der Genese von Lagerstätten sind besonders die Vorstellungen über den Fluss von unterirdischen, mineralisierenden Lösungen (Fluide) wichtig. Die Bergbaugeologie nutzt bei der Aufsuchung und Ausbeutung von Erzlagerstätten v.a. Erkenntnisse der Tektonik und Strukturgeologie. Bei der Suche nach fossilen Brennstoffen, sowie nach nichtmetallischen Rohstoffen, benötigt man auch Kenntnisse der Paläontologie (besonders Mikrofossilien) und Sedimentologie. Siehe auch: Liste geowissenschaftlicher Themen

Bekannte Geowissenschaftler

- Georgius Agricola
- Walter Christaller
- Johann Wolfgang von Goethe
- Stephen Jay Gould
- Arthur Holmes
- Carl Friedrich Gauß
- Alexander von Humboldt
- James Hutton
- Charles Lyell
- Georg von Neumayer
- William Smith
- Nicolaus Steno alias Nils Stensen
- Alfred Wegener
- Abraham Gottlob Werner

Weitere Literatur

- Hans Murawski und Wilhelm Meyer (1998): Geologisches Wörterbuch, Ferdinand Enke Verlag im dtv, ISBN 3-423-03038-0 (dtv), ISBN 3-432-84100-0 (Enke).
- Adolf Watznauer (1978): Wörterbuch Geowissenschaften (englisch-deutsch), Verlag Harri Deutsch, Thun und Frankfurt am Main, ISBN 3871441392.

Wikiprojekte

- Wikipedia:Wikiprojekt Geowissenschaften => Portal Geowissenschaften
- Wikipedia:Wikiprojekt Geoinformatik
- Wikipedia:WikiProjekt Geographie
- Wikipedia:Wikiprojekt Minerale
- [http://www.mineralienatlas.de/phpwiki/index.php Mineralienatlas:Wikiprojekt Mineralien - Fossilien]

Weblinks

- [http://www.geoberuf.de/ Berufsverband Deutscher Geowissenschaftler e.V.]
- [http://www.bgr.de/ Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR Hannover)]
- [http://univ.cc/geolinks/ Datenbank geowissenschaftlicher Institute Weltweit]
- [https://www.gga-hannover.de/app/fis_gp/startseite/start.htm Fachinformationssystem Geophysik (FIS GP Hannover)]
- [http://www.geosciences-forum.com/ Forum rund um die Geowissenschaften]
- [http://www.bundeswehr.de/forces/030317_geoinf.php#1 Geoinformationsdienst der Bundeswehr (GeoInfoDBw)]
- [http://dict.mygeo.info/ Geowissenschaftliches Online Wörterbuch Deutsch Englisch]
- [http://www.geozentrum-hannover.de/ Geozentrum Hannover]
- [http://www.g-o.de/ Das deutschsprachige Portal zu den Geowissenschaften]
- http://www.wikiwetter.de/
- [http://www.gga-hannover.de/ Institut für Geowissenschaftliche Gemeinschaftsaufgaben (GGA Hannover)]
- [http://www.sci.muni.cz/~sulovsky/euracad.html Liste europäischer geowissenschaftlicher Universitätsinstitute]
- [http://www.nlfb.de/ Niedersächsisches Landesamt für Bodenforschung (NLfB Hannover)]
- [http://www.planeterde.de/ Planet Erde] ein Portal des Bundesministerium für Bildung und Forschung zum Thema Geowissenschaften ! Kategorie:Naturwissenschaft ja:地球科学 ko:지구과학 ms:Sains bumi simple:Earth science th:วิทยาศาสตร์โลก

Erkundung

Die Erkundung ist die empirische Prüfung eines territorialen Gebietes auf definierte geowissenschaftliche Eigenschaften wie Art von Gelände, Tektonik oder Klima, und die Erzeugung und Darstellung dazu relevanter Daten.
Sie ist eine Art kleinräumiger Entdeckung, da sie vorhandene Fakten als Information aufbereitet, jedoch sind die erwarteten Ergebnisse einer Erkundung genauer definiert. Historisch kommt der Begriff aus der militärischen Aufklärungsarbeit und wird im topologischen Kontext mit einem Areal, vor allem in der Geografie und der Geologie verwendet. In der Geodäsie ist v.a. die Stabilität von Vermessungspunkten und die Sichtverbindung zwischen ihnen zu erkunden. Das Wort Erkundung wird darüber hinaus in einem allgemeineren Sinn für Forschen oder für das Sammeln und Aufbereiten von Daten und Wissen verwendet:
- In Politik und Wissenschaft als das Sondieren von Chancen für erfolgreiche Tätigkeiten oder Projekte,
- in der Soziologie allgemein als Erkundungsstudie bezeichnet,
- im Rettungswesen zur Sammlung geografischer Detailinformationen sowie über besondere Gefahren, das eigene Personal oder vorhandene Technik (auch Lagefeststellung genannt). Siehe auch: Fernerkundung, Ingenieurgeologie, Untersuchung sowie Erkundungsverhalten von Tieren Kategorie:Geowissenschaft Kategorie:Geographie Kategorie:Einsatzereignis von Hilfsorganisationen Kategorie:Empirie

Erdkruste

Die Erdkruste ist die äußerste Schicht der Erde, vergleichbar der Haut eines Apfels. Unter ihr liegen der feste bzw. zäh-plastische Erdmantel und darunter auf halbem Weg zum Mittelpunkt der Erdkern. Letzterer ist in einen flüssigen und einen inneren, festen Bereich unterteilt. Die Erdkruste setzt sich aus einem Mosaik vieler Erdplatten zusammen, deren Bewegung (einige Zentimeter pro Jahr) in der Theorie der Plattentektonik beschrieben wird. Erdbeben entstehen, wenn sich Spannungen in der Erdkruste ruckartig abbauen. Es werden zwei Typen von Erdkruste unterschieden: die kontinentale Erdkruste (Sial genannt, da sie, nebst Sauerstoff, hauptsächlich aus Silizium und Aluminium besteht) und die ozeanische Erdkruste (Sima genannt, da sie, nebst Sauerstoff, hauptsächlich aus Silizium und Magnesium besteht). Sie unterscheiden sich in ihrer Entstehung, in ihrer Zusammensetzung und in ihrer Dicke. Ozeanische Erdkruste entsteht an auseinander driftenden Plattengrenzen am Meeresgrund (Mittelozeanische Rücken MOR), wo Magma austritt und erstarrt. Das hier entstehende ozeanische Erdkrustengestein, hauptsächlich aus Basalt (basisch) bestehend, hat eine relativ hohe Dichte, was mit der geringen Dicke der ozeanischen Erdkruste von 5-7 km einhergeht. Kontinentales Erdkrustengestein, bestehend hauptsächlich aus Granit ("sauer", SiO₂ >66%), ist das Endprodukt eines Prozesses, der weniger dichte Mineralien im Laufe der Erdzeit zur Erdoberfläche transportiert hat. Vulkanismus hat dabei eine bedeutende Rolle gespielt, aber auch Metamorphose und chemische Umwandlungen bei Verwitterungsprozessen, die zur Ablagerung von Sedimenten führen. Die kontinentale Erdkruste hat eine Dicke von 30 - 60 km; wegen ihrer geringen Gesteinsdichte (Mittel 2,7 g/cm³) „schwimmt“ sie höher im Erdmantel als die dichtere ozeanische Kruste. Da sich Gesteine bei geologisch langsamen Bewegungen plastisch verhalten, hat sich im Laufe der Jahrmillionen fast ein Gleichgewicht eingestellt. Diese Isostasie und seismische Methoden zeigen, dass die Erdkruste unter Gebirgen 2x dicker ist als unter Ebenen. 93 der chemischen Elemente findet man in der Erdkruste mitsamt Ozeanen und Atmosphäre. Sauerstoff macht dabei mit 49,5 % (Gewicht) den größten Teil aus, gefolgt von Silicium mit 25,8 % und Aluminium mit 7,6%. Weitere wichtige Bestandteile: Eisen (4,7 %), Calcium (3,4 %), Natrium (2,6 %), Kalium (2,4 %), Magnesium (1,95 %). Alle anderen machen jeweils unter einem Prozent aus. Ozeanisches Erdkrustengestein besteht hauptsächlich aus Basalt und Gabbro. Ozeanische Kruste entsteht laufend an den mittelozeanischen Rücken durch die Ozeanbodenspreizung. Dieser Prozess wird nach unserem heutigen Wissen durch Konvektionsströme im Erdmantel vorangetrieben. Zwei ozeanische Lithosphärenplatten weichen dabei typischerweise mit Geschwindigkeiten von einigen Millimetern bis Zentimetern im Jahr auseinander (Spreizungsrate). Siehe auch: Geologie, Geophysik, Erdschwerefeld, Lithosphäre Lithosphäre Kategorie:Geologie Kategorie:Erde ja:地殻 ms:Kerak bumi simple:Crust th:เปลือกโลก

Stabilität

Stabilität (von lat. stabilis = standhaft, stabil) bedeutet Beständigkeit, Standfestigkeit und die Robustheit einer Anordnung von Elementen. Das Gegenteil der Stabilität ist die Instabilität. Ein schwacher Zustand der Stabilität wird als Metastabilität bezeichnet. Ein stabiles System neigt dazu, seinen momentanen Zustand beizubehalten, auch wenn Störungen von außen hereinwirken. Solche Störungen können beispielsweise sein: Stöße oder (geistige) Anstöße, Bahnstörungen, elektrizische und magnetische Effekte, Strahlungen (Atomteilchen, Gamma- bis Radiostrahlung), Temperatur und Wärmeleitung, Wind, und im sozialen Bereich Abbruch des Kontakts, Betrug, Enttäuschung, Intoleranz oder ähnliches. Für mathematisch beschreibbare Systeme kann die Stabilität durch die Stabilitätstheorie quantifiziert werden. Stabilität einer Größe bedeutet, dass diese in einem bestimmten fixierten - oder erwünschten - Bereich bleibt. Abweichungen hiervon werden durch korrigierende Einflüsse minimiert (bei Instrumenten Justierung genannt). Ein stabiles Gleichgewicht ist das Ergebnis eines Regelkreises (z.B. beim Aufhängen eines Gegenstandes das abnehmende Pendeln durch Schwerkraft und Reibungseffekte). Führen Abweichungen vom Gleichgewicht zu noch größerer Abweichung vom Arbeitspunkt, liegt ein labiles Gleichgewicht vor (etwa beim Balancieren einer Stange). Stabilität einer Verbindung bedeutet, dass eine Kombination, die aus mehreren Elementen zusammengefügt ist, diesen Zusammenhalt nicht verliert, auch wenn sie Einwirkungen ausgesetzt ist, die gegen diesen Zusammenhalt gerichtet ist. Im Gegenteil werden die einwirkenden Einflüsse (Störungen) durch Gegenkräfte kompensiert oder ausgeglichen. Stabilität einer Beziehung: in ähnlicher Weise sind Partnerschaft, Ehe, Freundschaft mit Störungen konfrontiert. Die wichtigste Gegenkraft ist das Ansprechen der Störungen und der Gefühle - bzw. das Akzeptieren, dass es sie gibt. Abgeschwächt werden die stabilisierenden Kräfte durch Schuldzuweisungen, verletzende Worte oder stillen Rückzug. Politische Stabilität ist die Beständigkeit der öffentlich wirksamen Gesellschaft (staatlich oder regional). Instabile Politik-Situationen sind z.B. Revolution, Unruhen durch Armut, Hunger oder Ungerechtigkeit, massive Korruption oder offensichtlicher Wahlbetrug (siehe Ukraine 2004), schwere Wirtschaftskrisen und hohe Arbeitslosigkeit, und manchmal auch politischer Gleichstand an Parlamentssitzen (wechselnde Mehrheiten, siehe z.B. Italien). Die meisten Völker wünschen sich Sicherheit, auch in Form von politischer und wirtschaftlicher Stabilität - weshalb sogar Diktaturen oft akzeptiert werden. Dieser Wunsch wird aber oft von Machthabern missbraucht. Wiederkehrende Beispiele finden sich etwa in der Volksrepublik China, wo Stabilität als Motiv zur Unterdrückung von Minderheiten dient.
Mißbräuche bei der "Stabilisierung" können dann auch Instabilität und Umsturz bewirken - siehe etwa DDR und Rumänien Ende 1989. In Demokratien regeln sich mißbräuchliche Drohungen im Regelfall von selbst (Beispiele etwa USA 1992 (Bush sen./ Clinton) oder EU-Österreich Febr.2000) - entweder durch Wahlen oder durch Einsicht, Reaktion auf (Umfragen), Verhandlungen und Kompromisse. Stabilität in der Technischen Mechanik bedeutet die Widerstandsfähigkeit von festen Strukturen gegen Knicken und Beulen bei der Wirkung von Druckkräften. Stabilität in der Informatik bedeutet, dass eine Vorsortierung erhalten bleibt, wenn eine Folge anschließend nach einem anderen Merkmal sortiert wird. Genaueres siehe Stabiles Sortierverfahren. Stabilität in der Meteorologie bezeichnet in der Regel einen sich selbst erhaltenden Schichtungszustand der Atmosphäre. Kategorie:Techniktheorie Kategorie:Eigenschaft

Berghang

Ein Berg ist eine Erhebung im Gelände und im Gegensatz zu einem Hügel meist höher oder steiler. Berge können spitz, schroff, blockartig, (un)symmetrisch oder als Tafelberg auch flach sein. Sie können frei in der Landschaft stehen (wie z. B. Israels Berg Tabor), sind jedoch meist Teil eines Gebirges. Gebirge

Relatives, Mythisches und Absolutes

Was dabei als „hoch“ angesehen wird, ist stets relativ zur umgebenden Landschaft. So würden die Dammer Berge in Niedersachsen (115 bis 146 m) in der Schweiz nur als Hügel gelten, wofür man in Deutschland oder auch in Österreich die Grenze bei etwa 300 m ansetzt. Der Himmelsbjerget (Himmelsberg) als höchster Berg Dänemarks misst gerade einmal 170 m, und der Wilseder Berg überragt mit 169 m über NN nicht nur die Lüneburger Heide, sondern den Umkreis von 100 Kilometer. Die Schroffheit von Bergen ist hingegen der Grund dafür, dass man bei Müllbergen nicht von Müllhügeln spricht, was der Höhe nach angemessener wäre. Die Schartenhöhe und die Dominanz einer Erhebung können als Kriterien herangezogen werden, um einen Gipfel als selbstständigen Berg zu klassifizieren. Im Hochgebirge gilt z.B. eine Schartenhöhe von ca. 100 m bis 300 m und eine Dominanz von ca. 1 km bis 3 km als Mindestmaß, um von einem eigenständigen Berg zu sprechen. Um viele markante Berge ranken sich Sagen und Mythen, in denen dem Berg selbst eine Persönlichkeit zugeschrieben wird. Seit dem 19. Jahrhundert wurden Berge als „Sportgeräte“ für den Alpinismus entdeckt, im Laufe des 20. Jahrhunderts entstand parallel zum traditionellen Bergsteigen das Extremklettern. Auch andere alpine Sportarten fanden zahlreiche Anhänger, etwa Skifahren, Snowboarden oder Skitouren. Berge stehen für Beständigkeit und Unveränderlichkeit und finden in diesem Sinne in vielen Sprichworten Erwähnung: „Wenn der Berg nicht zum Prophet kommt, muss der Prophet zum Berg gehen“. Viele Menschen fühlen sich am Berg „dem Himmel näher“, und dieses Erlebnis ist Anregung zu Nachdenken oder Gebet. Als „Leiter zu Gott“ tragen daher viele niedrige bis mittelhohe Berge eine Kapelle oder Gedenkstätte. In den Hochgebirgen Europas und Amerikas tragen sie meist ein Gipfelkreuz. Gipfelkreuz Viele Berge sind wegen ihres Rundblicks bekannt oder beliebt, und wenn dieser durch Wald behindert ist, errichtet man eine Aussichtswarte. Häufig sind Vermessungspunkte oder besser trigonometrische Punkte nahe beim Gipfel unerlässlich.

Entstehung von Bergen

Hauptartikel: Gebirgsbildung Berge sind in der Regel eine Folge der Plattentektonik der Erde oder vulkanischen Ursprungs. Bewegen sich zwei Platten der Erdkruste gegeneinander, so wird an der „Knautschzone“ oft ein Gebirgszug aufgeschoben. Deren Berge zeichnen sich durch schroffe Gestalt und große Höhe aus. Herausragende Beispiele sind die Berge des Himalaya und der Anden, aber auch von Alpen, Balkan oder Zagros.
Mit zunehmendem geologischen Alter trägt die Erosion dazu bei, dass die Formen milder werden und die Gebirge niedriger. Beispiele dazu bieten die deutschen Mittelgebirge. Mancher Steilhang im Hochgebirge macht sichtbar, dass Stein durchaus verformbar ist: es gibt Gebirgs-Falten im Ausmaß hunderter Meter, und Schichten, die wie ein Stapel Papier verbogen sind. Fast jedes Gestein gibt nach, wenn die jährliche Bewegung nur einige mm ausmacht. Auf raschere Kräfte reagiert es spröde – vergleichbar dem Siegellack – und bricht. Oft bringt die Tektonik oder Erosion die verschiedenen Gesteinsarten, aus denen viele Berge bestehen, ans Tageslicht, was zum Beispiel im Steinbruch interessante Einsichten (und sogar Fossilien) bringen kann. Auch Erze und Bergwerke sind ein Zeichen dieser Vielfalt. Oft wurden im Laufe der Erdgeschichte an ältere Berge auch Sandsteinschichten oder Korallenriffe angelagert (Jura, Dachstein, Leithagebirge, Westerwald). Im Bereich von Subduktionszonen, wo sich eine Platte der Erde unter eine andere schiebt, wird die untere aufgeschmolzen. Die heiße Schmelze ist leichter als ihre Umgebung und dringt nach oben. Die ist eine Ursache des Vulkanismus, der ebenfalls für das Entstehen vieler Berge verantwortlich ist. Eine in polnahen Gebieten vorkommende Gebirgsbildung ist die der Reliefumkehr: eine Mulde wird von Gletschern mit Geröll aufgefüllt, wobei der Untergrund durch das Gewicht des Eises unter Druck steht. Ziehen sich die Gletscher zurück, entspannt sich der Untergrund, und die Geröllfüllung kann teilweise über die Höhe der Umgebung empor gehoben werden. So entstandene Erhebungen sind zum Beispiel am Münsterländer Kiessandzug zu beobachten. Häufiger ist hingegen zu beobachten, dass ältere Bergschichten durch ihre größere Härte stehen bleiben, während jüngere schneller verwittern. Berge können auf der Erde kaum höher als 9 km emporragen. Dies liegt daran, dass die Basis des Bergs sich ab dieser Höhe aufgrund des enormen Drucks verflüssigt und so die Maximalhöhe festgelegt wird.

„Schwimmende“ Gebirge und Schwerkraft

„Junge“ Gebirge schwimmen quasi auf dem Erdmantel, weil die Dichte ihrer Gesteine (etwa 2,5 bis 3 g/cm³) geringer ist als im basaltähnlichen Untergrund (Dichte rund 3,3 g/cm³). Dadurch könnte man Bergregionen mit schwimmenden Eisbergen vergleichen, doch ist ihr „Schwimmgleichgewicht“ nur zu 90-95 % gegeben (Isostasie). Sie verdrängen beim Eintauchen dichtere Gesteine, wodurch Schwereanomalien entstehen. Diese Anomalien kann man mit Methoden der Geophysik und Geodäsie untersuchen und so das Erdinnere erforschen.
„Ältere“ Berg-Ketten sind dagegen schon mehr abgetragen und in der Folge etwas eingesunken, wodurch sie sich mit der Umgebung zu fast 100 % im hydrostatischen Gleichgewicht befinden. Messungen des Erdschwerefeldes zeigen hier keinen größeren Effekt mehr. Aktive oder ehemalige feuerspeiende Berge nennt man Vulkane.

Siehe auch

- Liste der Berge, Gebirge, Gebirgszug, Gebirgsbildung, Gora, Hochgebirge,
- Bergell, Bergfried, Kalvarienberg, Karling, Seven Summits
- Zweitausender, Dreitausender, Viertausender, Achttausender

Weblinks

- [http://www.bergbuch.info Wo finde ich Informationen zu Bergbüchern bzw. Alpinliteratur?]
- [http://www.engeler.de/dallapiccola.html Antwort auf die Frage: Was ist ein Berg?]
- [http://theologie.uni-hd.de/wts/religionsphilosophie/Wer%20suchet-Vorl2.ppt Bergsteigen als Philosophie – Mont Ventoux, Petrarca 1336]
- [http://www.bueropetri.de/usa/Zion_Nat._Park/zion_nat._park.html Bergformen und -schichten im Zion-Nationalpark, USA]
- [http://perso.club-internet.fr/nuts/DEUTSCH/galerie.htm Kleine Bildergalerie, französische Alpen]
- [http://www.ga.com.pl/tatry21.htm Kleine Bildergalerie, polnische Hohe Tatra] Kategorie:Physische Geographie ja:山 ko:산 ms:Gunung simple:Mountain

Geowissenschaft

Die einzelnen Wissenszweige

Bekannte Geowissenschaftler

Weitere Literatur

Wikiprojekte

Weblinks

Fels

Als Fels oder Felsen wird unspezifisch ein größeres Gesteinsgebilde oder eine zusammenhängende Gesteinsmasse, insbesondere in Gebirgen, bezeichnet. Als Maßstab für die relevante Größe, ab der im allgemeinen Sprachgebrauch von einem Felsen gesprochen wird, dient zumeist der Mensch selbst. Kleinere Gebilde werden in der Regel nicht als Felsen, sondern als Stein bezeichnet.

Etymologie

Das Wort Fels ist indogermanischen Ursprungs und verwandt mit dem altisländischen fjall, fell, norwegisch auch fjell und bedeutet dort Berg, Gebirge. Auch im Griechischen bedeutet petros Fels, siehe Petrus.

Begriffsverwendung

In der Geologie und verwandten Naturwissenschaften taucht der Begriff vor allem in Bezeichnungen wie Felssturz, Felsenmeer, Felsenburg und Felsit auf. In offener Landschaft freiliegende Einzelfelsen werden als Findlinge bezeichnet. Auch Kletterer benutzen die Bezeichnung gerne für einzelne zu erklimmende Felsen sowie grundsätzlich für jedes natürliche Gestein ("am Fels klettern") im Gegensatz zu künstlichen Klettermöglichkeiten. Ein Fels ist das Sinnbild unerschütterlicher Festigkeit und Härte. Das Wort kommt in vielen Redewendungen und Zitaten vor, beispielsweise in:
- Er war standhaft wie ein Fels in der Brandung.
- Du bist Petrus, der Fels, und auf diesen Felsen werde ich meine Kirche bauen. (aus der Bibel)
- Hoch auf dem Fels die Tannen stehn' ... (aus dem Westfalenlied)

Einige interessante Felsformationen

Westfalenlied
- Bastei (Fels)
- Externsteine mit dem "Wackelstein"
- Goldener Fels
- Stiefel (Fels) Kategorie:Geologie

Grundbau

Grundbau ist das Teilgebiet des Bauingenieurwesens, das sich mit dem Bauen im Boden beschäftigt, also mit der Planung, Berechnung, Ausführung und Sicherung von Gründungen, Stützbauwerken, Baugruben und ähnlichen Baumaßnahm