Wissensbibliothek
Angewandte Geologie: Wie wird die Erde erforscht?
Befassen sich Geologen nur mit Gesteinen?
Nein. Gegenstand der Geologie sind auch Ozeane und Binnengewässer, Atmosphäre, Klima und alle darin ablaufenden Vorgänge. Und die Arbeit beschränkt sich nicht auf die Erdkugel, sondern auch der erdnahe Raum wird einbezogen.
Manche Geologen arbeiten noch richtig im Gelände. Sie analysieren den Untergrund auf der Suche nach Lagerstätten oder klettern durch Tunnel oder Höhlen, um Erzgänge zu finden und zu markieren – fast wie die alten Goldsucher. Sie müssen allerdings im wahrsten Sinne des Wortes tiefer schürfen als ihre Vorgänger: Sondierbohrungen und seismische Erkundungen reichen heute tief in die Erdkruste hinein. Die tiefste bisher in Europa durchgeführte Bohrung war die kontinentale Tiefbohrung (KTB) im oberpfälzischen Windischeschenbach: Nach vierjähriger Bohrzeit war man bis in 9101 Meter Tiefe vorgestoßen.
Zwar lernt auch heute noch jeder Geologiestudent bei seinen Geländepraktika »Steine klopfen«, doch hat der technische Fortschritt viele Arbeitsmethoden grundlegend geändert: Viele Geologen arbeiten vorwiegend am Computer oder im Labor. Sei es bei der Auswertung umfangreicher Messprogramme, sei es bei der Modellierung von Vorgängen tief im Erdinneren – ohne modernste Rechner und Untersuchungsmethoden kommt man heute in der Geologie nicht mehr aus.
Woher weiß man, wie alt die Erde ist?
Aus der geologischen Untersuchung von Gesteinsschichten. Die entscheidende Erkenntnis für die Altersbestimmung war dabei, dass gleichartige Schichten ähnlich alt sein müssen.
Über die ersten drei bis vier Milliarden Jahre der Erdgeschichte weiß die Geologie nicht sehr viel, da es nur recht wenige Gesteine gibt, die seit dieser Zeit unverändert geblieben sind. Man nennt diese Phase zusammenfassend »Präkambrium«, also die Zeit vor dem ersten »gut dokumentierten« Erdzeitalter Kambrium, das vor etwa 600 Millionen Jahren begann. Um den Überblick zu bewahren, fasste man die Schichten zu Erdzeitaltern zusammen: Dem Erdaltertum (Kambrium bis Perm) folgten das Erdmittelalter (die »Dinosaurierzeit«, Trias bis Kreide), die Erdneuzeit (Tertiär, wörtlich das »dritte Zeitalter«) und die geologische Jetztzeit (das Quartär oder »vierte Zeitalter«), welche die letzten zwei Millionen Jahre umfasst.
Ihren Namen erhielten die Schichten und damit geologischen Epochen übrigens jeweils von Orten, wo sie besonders gut zu finden waren, so etwa die Jurazeit nach dem Schweizer Jura oder das Devon nach der englischen Grafschaft Devonshire.
Was verraten Gesteine über das Erdmagnetfeld?
Dass mehrmals eine Umpolung stattgefunden hat, das heißt, dass der magnetische Südpol und der magnetische Nordpol ihre Position getauscht haben. Eindeutige Beweise dafür fanden Geologen auf dem Boden des Atlantiks, der sich seit gut 200 Millionen Jahren allmählich nach außen aufspreizt. Dort zeigt sich eine lange Folge von magnetischen Kristallen mit wechselnder Polung. Dies spiegelt die Richtung des Magnetfeldes zu dem Zeitpunkt wider, als der diese Kristalle enthaltende Ozeanboden gebildet wurde. Man kann sogar erkennen, dass es zu manchen Zeiten mehr als zwei Magnetpole gab (sog. Quadrupol- oder Oktopolfelder), und es lassen sich auch Phasen ganz ohne ausgeprägtes Magnetfeld belegen.
Über die Ursache des Erdmagnetfelds herrschte übrigens lange Zeit Unklarheit. Heute geht man davon aus, dass sich zunächst schwache Ströme im metallischen äußeren Erdkern durch elektromagnetische Induktion so verstärkten, dass ein annähernd stabiles globales Magnetfeld entstand. Diese Theorie wurde durch im Labor nachgebaute »Geodynamos« eindrucksvoll bestätigt. Allerdings bricht das Feld – nach geologischen Maßstäben urplötzlich – in unregelmäßigen Abständen zusammen, um dann nach kurzer Zeit (das heißt »schon« nach wenigen Jahrtausenden) mit entgegengesetzter Polung neu zu erstehen.
Während des größten Teils der Erdgeschichte muss aber ein relativ stabiles Erdmagnetfeld bestanden haben. Sonst hätten nämlich Tiere keinen magnetischen Sinn entwickeln können. Das bekannteste Beispiel hierfür sind unsere Zugvögel. Sie orientieren sich bei ihren Tausende von Kilometern überspannenden Reisen unter anderem an der magnetischen Feldrichtung.
Wussten Sie, dass …
die Magnetpole wandern? Der magnetische Südpol, heute in Nordkanada, wird z. B. in etwa 50 Jahren die sibirische Küste erreichen.
man im Grand Canyon von der Erdurzeit (vor 4600 Mio. Jahren) bis zum Perm (bis vor 258 Mio. Jahren) wandern kann?
magnetische und geographische Pole nicht das Gleiche sind und der magnetische Südpol sich außerdem in der Nähe des geographischen Nordpols befindet?
Was erforscht die Selenologie?
Den Mond. Der Begriff »Selenologie« – heute nur noch selten verwendet – entstand in Anlehnung an den Begriff »Geologie« und meint die wissenschaftliche Erforschung des Mondes. Er geht auf Selene, die griechische Mondgöttin, zurück. Meist wird die Erforschung aller festen Himmelskörper, also z. B. auch die Untersuchung von Mondgestein oder Marsmeteoriten, der Geologie zugeschlagen.
Diese »außerirdische Erdwissenschaft« ist für die Geologen von großer Bedeutung. Denn je mehr sie von den anderen erdähnlichen Himmelskörpern im Sonnensystem (und vielleicht eines Tages auch außerhalb davon) erfahren, desto mehr können sie auch ihr Wissen über unseren Heimatplaneten erweitern und einordnen.
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