Teildisziplinen

Geologie

Die Geologie ist die Wissenschaft des Aufbaus, der Zusammensetzung und der Struktur der Erde, sowie der Prozesse die zu ihrem heutigen Aufbau führten und zu ihrem zukünftigen Aufbau führen werden.

Die Plattentektonik zum Beispiel rekonstruiert die Bewegungen der tektonischen Platten aufgrund der Prozesse im Erdinneren und leitet ab, wie sich die Bewegungen auch in Zukunft fortsetzen. In Zusammenhang mit diesen Prozessen im Erdinneren stehen auch Vulkanismus und Erdbeben, weitere Kernthemen der Geologie.

Das Erforschen von Erdoberflächenprozessen hilft verstehen, wie und warum Flüsse ihr Flussbett verändern oder wie Gletscherbewegungen die Erdoberfläche formen. Das Verständnis, wie es zur Ablagerung von Sedimenten kommt, hilft u.a. zu beantworten, wie sich das Klima und die Umwelt im Laufe der Erdgeschichte verändert haben, was wiederum zentral ist, um den derzeitigen Klimawandel zu verstehen.

Die Geologie kann Aussagen über das Vorkommen von Gesteinsarten treffen, was beispielsweise von großer Bedeutung für die Exploration von Lagerstätten ist. Eine wichtige Ressource für unsere Gesellschaft ist das Wasser. Die Hydrogeologie befasst sich damit, wie das Grundwasser durch die Gesteinsschichten fließt und welche Wechselwirkungen es mit den Gesteinen dabei eingeht.

Die Eigenschaften von Gesteinen sind u.a. für die Endlagerung radioaktiver Abfälle, die Energiegewinnung aus geothermischen Ressourcen, den Bau großer Tunnel oder für die Abschätzung der Stabilität von Berghängen und der Standsicherheit von Gebäuden von großer Bedeutung. Dies sind wichtige Bereiche der Ingenieurgeologie.

Geologische Untersuchungen an Meteoriten oder Proben von anderen Himmelskörpern sind zudem wertvolle geologische Zeugen der Vergangenheit der Erde und unseres Sonnensystems.

Mineralogie

Die Bestandteile der festen Erde und der erdähnlichen Himmelskörper gehören zu den wichtigsten mineralogischen Forschungsobjekten. Mineralogie kann das Alter von Gesteinen bestimmen und die Bedingungen klären, die bei der Entstehung von Gesteinen herrschten. Daher ist die Mineralogie für die Geologie von grundsätzlicher Bedeutung. Wichtige Beiträge liefert die Mineralogie darüber hinaus beispielsweise zu Fragen wie sich Vulkane verhalten oder wie Mineralreaktionen Umwelt und Klima beeinflussen.

Mineralog*innen erforschen aber auch künstliche Materialien. Traditionell gehören zu diesen Materialien Zemente, Keramiken, Gläser und Legierungen. Moderne Mineralogie umfasst zudem Untersuchungen, wie makroskopische Materialeigenschaften mit der chemischen Zusammensetzung und der atomaren Struktur der Stoffe zusammenhängen. Auf diese Weise leistet die Mineralogie entscheidende Beiträge zur Entwicklung neuester Materialien wie zum Beispiel bei Halbleitern, Supraleitern und Speichermaterialien für elektrischen Strom oder Wasserstoff.

Darüber hinaus sind Hartstoffe, die durch Lebewesen gebildet werden, wichtige Forschungsobjekte der Mineralogie. Biogene mineralische Materialien sind zum Beispiel Knochen, Zähne oder Schalen. Sie inspirieren insbesondere zur Entwicklung neuer Materialien mit außergewöhnlichen Eigenschaften.

Mineralogie ist daher eine moderne Geo-Materialwissenschaft mit vielfältigen Schnittstellen zur Geologie, Chemie, Physik und den Werkstoffwissenschaften. Entsprechend zahlreich sind die beruflichen Möglichkeiten von Mineralog*innen.

Geophysik

Wie entstehen Erdbeben und wie können sie gemessen werden? Mit welchen Methoden können wir das Erdinnere erforschen? Wie verändert sich das Magnetfeld der Erde? Was ist die Ursache für die Bewegung der Erdplatten? Welche Prozesse finden in Vulkanen statt? Wie verändert sich das Erdinnere? Welche Wechselwirkungen bestehen zwischen der festen Erde, den Ozeanen und der Atmosphäre?

Mit diesen und vielen verwandten Fragestellungen setzt sich die Geophysik auseinander. Die Geophysik verwendet Methoden der Physik, um die Erde mitsamt der in und auf ihr wirkenden Prozesse zu beschreiben.

Wichtige Teilgebiete der Geophysik sind unter anderen:

• Seismologie: Untersuchung von seismischen Ereignissen wie Erdbeben, sowie Rückschluss aus beobachteten Bodenbewegungen auf die Struktur des Erdinneren
• Erdmagnetismus: Ursache und Eigenschaften des Magnetfelds der Erde und dessen Wechselwirkung mit interplanetaren Magnetfeldern
• Geodynamik: Beschreibung der Prozesse, die zu großräumigen, teils den ganzen Planeten übergreifenden Veränderungen führen (z.B. Plattenbewegung angetrieben durch die Konvektion im Erdmantel, Spannungsaufbau an Plattengrenzen)
• Geodäsie und Gravimetrie: Gestalt der Erde und ihres Schwerefelds, Rotation des Erdkörpers

Die Erkenntnisse der Geophysik sind nicht nur auf die Erde beschränkt, sondern können auch auf außerirdische Himmelskörper übertragen werden. Nicht zuletzt steht unser Planet selbst in Wechselwirkung mit diesen Himmelskörpern und ihren Feldern, die beispielsweise das Magnetfeld der Erde und ihre Bewegung durch den Raum beeinflussen.

Mit den Methoden der Geophysik kann die Erde nicht nur im globalen Maßstab, sondern auch lokal begrenzt untersucht werden. Dies ist Gegenstand der Angewandten Geophysik. Zur Angewandten Geophysik zählen Erkundungsverfahren zur Untersuchung der oberen Erdkruste und zur Aufspürung von Lagerstätten oder verborgener Objekte im Untergrund, wobei sich Schnittstellen zur Archäologie ergeben können.

Allgemeine Informationen zum Studium der Geophysik finden Sie auf der Website der Deutschen Geophysikalischen Gesellschaft.

Geobiologie und Paläontologie

Woher kommt die Vielfalt der Arten und wie entwickelt sie sich? Was steuert das Überleben oder Aussterben? Wie sah die Flora und Fauna unseres Planeten vor Millionen Jahren aus? In welcher Beziehung stehen Lebewesen mit der unbelebten Erde?

All dies sind Fragen, mit denen sich die Paläontologie/Geobiologie auseinandersetzt.

Ihre Aufgabe ist es, die Entstehung und Evolution des Lebens und die Wechselwirkung zwischen Organismen und unbelebter Materie auf dem Planeten Erde zu untersuchen. Dadurch kann der ursprüngliche Zustand des Planeten rekonstruiert und Prognosen über die Zukunft entwickelt werden. Zentrale Bedeutung kommt dabei den Fossilien zu, die Aufschluss über Lebensformen der Urzeit geben. Durch das Studium der Erdgeschichte werden die Zusammenhänge zwischen Jahrmillionen dauernden geologischen Prozessen, dem Klima und dem Leben auf der Erde deutlich. Geologische und biologische Prozesse hängen zusammen und beeinflussen sich gegenseitig. Dieses Zusammenspiel zu verstehen, ist heutzutage angesichts des globalen Klimawandels und Artensterbens wichtiger denn je.

Der Begriff "Paläontologie" wird meist sofort mit Dinosauriern assoziiert. Dabei waren es vor allem die Mikroorganismen, die den frühen Planeten Erde nachhaltig geformt und bewohnbar gemacht haben. Diese spielen auch heute noch eine wichtige Rolle in den Stoffkreisläufen der Erde in Boden und Wasser.
Das Wissen über das Zusammenspiel von biologischen und geologischen Faktoren kann auch in praktische Anwendungen umgesetzt werden, z.B. für die umweltschonende Gewinnung und das Recycling von Rohstoffen und der biologischen Sanierung von geschädigten Ökosystemen.

Weitere Informationen zum Studium der Geobiologie finden Sie unter anderem auf der Website der Paläontologischen Gesellschaft.