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TU Dresden / Institut für Geotechnik
Fachbereich Angewandte Geologie
Abschnitt 1
Vorlesungsmaterial Allgemeine Geologie
Seite 1-1
Arbeitsgegenstand und geologische Arbeitsweise
DEFINITION ALLGEMEINE GEOLOGIE
„Die allgemeine Geologie ist die Lehre von den Baustoffen und -prinzipien der Erde (insbesondere ihrer Kruste), von den Vorgängen, die sich auf ihr und in ihr vollziehen und vollzogen haben, und von den Kräften, welche diese Veränderungen bewirken.“
RICHTER (1992)
Ziel: Erkenntnis bzw. Ableitung allgemeingültiger, den Geschehensablauf bestimmender Gesetzmäßigkeiten, d.h. Anwendung von Gesetzen der Physik, Chemie u. a. Naturwissenschaften auf die geologischen Erscheinungen.
→ Geologie als
• Naturwissenschaft
• historische Wissenschaft
• Wissenschaft mit interdisziplinärem Forschungsansatz (Verbindungen zu Mineralogie/Petrologie, Geochemie, Geophysik, Paläontologie (→ Zoologie, Botanik), Ozeanographie, Geographie, Klimatologie)
UNTERSUCHUNGSGEGENSTAND DER GEOLOGISCHEN FORSCHUNG
Geowissenschaften
Geographie
Geologie
Beschreibung der Erdoberfläche im
gegenwärtigen Zustand; Wechselwirkung Mensch / Umwelt
Lehre von der Erde (logos (gr.) = Lehre)
Erdwissenschaft
Erdgeschichtsforschung
ge (gr.) = Erde; grapho (gr.)= (be-)schreiben
Untersuchungsgegenstand:
- Zusammensetzung der Erde (stofflich; Baumaterial, Bausteine)
- Bau der Erde (strukturell)
- Entwicklungsgeschichte der Erde
- Vorgänge und Kräfte, die die Entwicklung der Erde bestimmen
Beantwortung der geschichtlichen Fragestellung:
Wie wandelte sich das Bild der Erde von der Frühzeit des Planeten in seiner erdgeschichtlichen Entwicklung bis zum heutigen Tage?
Herangehensweise:
- Suche und Interpretation geologischer Urkunden (Gesteine ± Fossilien, Strukturen: Lage
rungsverhältnisse, Deformationen))
- Anwendung des aktualistischen Prinzips u. a. Forschungsgrundsätze (vgl. S. 1-4)
Skript nur zum persönlichen und privaten Gebrauch im Rahmen der Lehrveranstaltung!
TU Dresden / Institut für Geotechnik
Fachbereich Angewandte Geologie
Vorlesungsmaterial Allgemeine Geologie
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SYSTEMATIK DER GEOLOGISCHEN WISSENSCHAFTEN*
Geochemie
Mineralogie
Petrologie /
Petrographie
Allgemeine Geologie
Historische Geologie
Strukturgeologie
Regionale Geologie
Angewandte Geologie (Praktische Geologie)
Praktische Anwendung der Ergebnisse der geologischen Forschung für die Nutzung der
geologischen Ressourcen in der Wirtschaft (z. B. Erze, Wasser, Geothermie, Kohle,
Erdöl; Baugrund; Untergrund als Raum für Deponien; Altlastenmanagement).
Ingenieurgeologie
Ingenieurgeochemie
Hydrogeologie
•
•
Umweltgeologie
Bauwesen
Paläontologie
Paläozoologie
Paläobotanik
Umweltschutz
Wassernutzung
Umweltschutz
Rohstoffgeologie
Lagerstättenlehre
Erkundungsgeologie
Bergbau
Rohstoffwirtschaft
Geophysik
Allgemeine Geophysik
Angewandte Geophysik
* Weitere Erläuterungen zu den verschiedenen Fachdisziplinen der geologischen Wissenschaften sind im Anhang Fachdisziplinen der geologischen Wissenschaften enthalten.
GRUNDBEGRIFFE DER GEOLOGISCHEN GELÄNDEARBEIT
Ein Aufschluss
Natürlicher Aufschluss:
Künstlicher Aufschluss:
ist eine Stelle (Lokalität) im Gelände, an
der die Gesteine möglichst unverhüllt (von
Vegetation, Bodenbedeckung) betrachtet
werden können.
Steilhänge, Felswände in Tälern, Steilufer
am Meer, Klippen, … = durch natürliche
Prozesse gebildet
Steinbruch, Baugrube, Schurf, Stollen,
Schacht (Bergbau), Bohrung = durch künstliche Maßnahmen angelegt
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Fachbereich Angewandte Geologie
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Der Begriff Anstehendes
bezeichnet Gestein im natürlichen Verband, ohne dass es verlagert worden ist.
- nur Gestein an der Felswand, Herabgefallenes ist schon umgelagert
- in der Regel das Gestein unter der Verwitterungsdecke / Bodenschicht
-
Der Begriff Gebirge
ist in der geologischen / bergmännischen Umgangssprache Ausdruck für den Gesteinsverband, das Anstehende, einschließlich enthaltener Trennflächen wie Klüfte oder Störungen
(nicht im morphologischen Sinne als Mittelgebirge oder Hochgebirge!)
(vgl. „Deckgebirge“, „Gebirgsdruck“, „Gebirgsschlag“ …)
GEOLOGISCHE KARTEN
Geologische Karten enthalten alle bei der Geländeuntersuchung planmäßig aufgenommenen
geologischen Daten (Vorkommen bestimmter Gesteinsarten, Verlauf der Schichtgrenzen, tektonische Elemente wie Störungen etc.), eingetragen in eine topographische Karte. Sie fassen
so das vorhandene geologische Wissen über ein bestimmtes Gebiet zusammen und können
ggf. als Arbeitsgrundlage für weitere Geländearbeiten genutzt werden. In bisher unbearbeiteten Gebieten sind sie ein wichtiges Resultat der geologischen Bearbeitung. Bei der Kartierung
wird die alleroberste Bodenschicht meist vernachlässigt.
Ausschnitt der geologischen Übersichtskarte Sachsens (original: Maßstab
1:400.000) mit unterschiedlich farbig
dargestellten, verschiedenen Gesteinen.
[1.4]
Zur Geschichte der geologischen Kartierung
1644 LOIS COULON, Frankreich: Älteste Karte mit Mineral- und Gesteinsfundorten, durch bestimmte Symbole
gekennzeichnet (= Vorläufer einer geologischen Karte)
1743 CHRISTOPHER PACKE, England: Geognostische Karte vom östlichen Teil der Grafschaft Kent (farbig),
mit Erläuterungen
1761 CHRISTIAN FÜCHSEL: Erste geognostische Karte in Deutschland (Thüringen)
1775 FRIEDRICH GOTTLOB GLAESER: Geognostische Karte der Grafschaft Henneberg (Thüringen), Maßstab ca. 1: 80.000
1778 JOHANN FR. WILHELM v. CHARPENTIER: Erste “Petrographische Karte” von Sachsen, Maßstab ca.
1:700.000
seit 1798 ABRAHAM GOTTLOB WERNER u. a.: Systematische geologische Landesuntersuchung in Sachsen
1815 WILLIAM SMITH, England: Geologische Karte von England als Ergebnis mehr als 20-jähriger Forschung
1836 - 46 CARL FRIEDRICH NAUMANN: “Geognostische Charte des Kgr. Sachsen” (Maßstab 1:120.000)
seit 1862 amtliche geologische Spezialkartierung (1:25.000) in Preußen, 1873 Gründung der Preußischen Geologischen Landesanstalt; einheitliche Leitung der Kartieraufgaben
1872 Gründung der Sächsischen Geologischen Landesuntersuchung, Leitung HERRMANN CREDNER, Aufnahme der Kartierarbeiten 1:25.000. 1895 war die geologische Kartierung Sachsens abgeschlossen.
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GRUNDSÄTZE DER GEOLOGISCHEN URKUNDENFORSCHUNG
Aktualistisches Prinzip (Charles Lyell, 1830)
Annahme: Kräfte und Erscheinungen der geologischen Vorzeit sind mit den heute zu beobachtenden identisch → Rückschlüsse auf frühere Bildungsabläufe werden im Vergleich mit
rezenten Vorgängen möglich.
Stoffliches Prinzip
Jeder geologische Stoff (Gesteine, Minerale, organische Substanz) ist das Ergebnis eines
Vorganges in der Zeit unter definierten Bildungsumständen (chemisch, physikalisch, biologisch).
Stratigraphisches Prinzip (lat. stratum = Decke, Schicht; gr. grapho = (be-)schreiben)
(Nicolaus Steno, 1669)
(Fast) alle Schichten von Gesteinen werden ursprünglich ± horizontal abgelagert. An den
Rändern des Ablagerungsbeckens schrumpft ihre Mächtigkeit auf Null (die Schichten “keilen
aus”).
In einer ungestörten Schichtenfolge von Sedimentgesteinen (Ablagerungsgesteinen) liegen
die ältesten Schichten unten, überlagert von den jüngeren Schichten. Jede Schicht ist jünger
als die darunter liegende („Liegendes“) und älter als die darüber folgende („Hangendes“).
Tektonisches Prinzip (gr. tektonikos = die Baukunst betreffend).
Störungen der ursprünglichen horizontalen Lagerung der Schichten bzw. Gesteinsdeformationen allgemein manifestieren „gefrorene Bewegungen“ und ihre Bewegungsbilder. Aus den
Bewegungsbildern wird die Rekonstruktion von Bewegungsrichtung, Versatzhöhe, Betrag
der Einengung etc. möglich.
Leitfossilienprinzip (lat. fossilis = ausgegraben)
Die räumliche Aufeinanderfolge verschiedenartiger Lebensreste in Sedimentgesteinen entspricht einer zeitlichen Abfolge der Arten in der Entwicklungsgeschichte des Lebens.
Gleichzeitig übermitteln die gefundenen Organismenreste Informationen über ihren Lebensraum und damit über den Bildungsraum der entsprechenden Gesteine.
Eignung von Fossilien (verschiedene Ammonitenarten) zur relativen Altersbestimmung [1.4].
Die Pfeile zeigen an, über welches Zeitintervall
(Vertikale) hinweg die Arten vorkamen.
[1.2]
Die Arten a und e sind für eine genaue Altersbestimmung weniger geeignet, weil sie über längere Zeiträume der Erdgeschichte existent waren.
Dagegen kommen die „kurzlebigen“ Arten b - d
nur in einer zeitlich eng begrenzten Schichtenfolge vor und lassen eine sehr genaue Altersbestimmung dieser Schichten zu.
Kennzeichen Leitfossilien:
• Entwicklungsgeschichtlich kurze Lebensdauer der Art (schnelles Aussterben)
• Weite Verbreitung (möglichst weltweit) = Horizontbeständigkeit
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Urkundenforschung - Ableitung erdgeschichtlicher Vorgänge
Beispiel
Sst = Sandstein, rot
Kst = Kalkstein
Lagerungsformen von Gesteinen
Konkordante Lagerung, Konkordanz
(lat. concordare = übereinstimmen)
Gesteinsschichten (bei Sedimenten) liegen
entsprechend ihrer Ablagerungsfolge ungestört übereinander.
→ mehr oder weniger ununterbrochene Sedimentation hat stattgefunden
Diskordante Lagerung, Diskordanz
(lat. discordare = nicht übereinstimmen)
Gesteinsschichten eines Aufschlusses wurden
nicht ungestört abgelagert. Die Ablagerung
wurde durch Vorgänge wie Hebung und Abtragung bzw. periodische Gesteinsdeformationen unterbrochen.
→ Schichtlücken treten auf (Hebung / Abtragung), Erosionsdiskordanz
→ deformierte, schräg gestellte Gesteine werden flach von jüngeren Sedimentgesteinen
überlagert, Winkeldiskordanz
Weitere Beispiele zur Ableitung erdgeschichtlicher Vorgänge finden sich im Anhang
Übungsaufgaben.
Literatur
RICHTER, D.: Allgemeine Geologie. Walter De Gruyter, Berlin, 4. Aufl. 1992.
STEINER, W.: Zur Geschichte der geologischen Karte. Z. angew. Geol. (1957) H. 8/9, 417-424.
Bildquellen
[1.1] Sächsisches Landesamt für Umwelt und Geologie Sachsen: Geologische Übersichtskarte des Freistaates
Sachsen 1:400.000 (Ausschnitt), Freiberg 1992
[1.2] FECKER, E.; REIK, G.: Baugeologie. - Ferdinand Enke Verlag, Stuttgart 1987
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