Einfuehrung in Die Geologie Abschnitt 016

TU Dresden / Institut für GeotechnikProfessur für Angewandte Geologie Vorlesungsmaterial - Einführung in die Geologie Seite 16-1 Abschnitt 16 - Fachdisziplinen der geologischen Wissenschaften Systematik der Geologischen Wissenschaften und die Zuordnung der Grundsätze der geologischen Urkundenforschung Umsetzung des stofflichen Prinzips Geochemie Mineralogie Petrologie Petrographie Umsetzung des tektonischen, stratigraphischen und Leitfossilienprinzips Strukturgeologie Allgemeine Geologie Historische Geologie Regionale Geologie Praktische Anwendung der Erkenntnisse aus der Erdgeschichtsforschung 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). Ökonomische Geologie Ingenieurgeologie Ingenieurgeochemie Hydrogeologie • Lagerstättenlehre Umweltgeologie • Erkundungsgeologie Bauwesen Umweltschutz Wassernutzung Umweltschutz Bergbau Rohstoffwirtschaft Weitere Fachdisziplinen Paläontologie Paläozoologie Paläobotanik Geophysik Allgemeine Geophysik Angewandte Geophysik Geochemie [16-1] • • • • • • • Verteilungsgesetze der chemischen Elemente und Isotope der Erde in Vergangenheit und Gegenwart und deren Änderung, quantitative Verteilung der chemischen Elemente und Isotope in den einzelnen geologischen Bildungen, Voraussagen über das Auftreten von chemischen Elementen und Isotopen, Schlüsse über die Bildungs- und Entwicklungsbedingungen von Mineralen, Gesteinen und Lagerstätten, Klassifizierung der chemischen Elemente nach dem geochemischen Charakter und der Häufigkeit, enge Beziehungen zur Mineralogie, Petrographie/Petrologie, Lagerstättenlehre, Umweltgeologie, Teilgebiete sind: Lithogeochemie, Hydrogeochemie, Biogeochemie, Atmogeochemie. TU Dresden / Institut für Geotechnik Professur für Angewandte Geologie Vorlesungsmaterial - Einführung in die Geologie Seite 16-2 Mineralogie [16-2] , [16-3] • • • • • • Lehre von den Mineralen, Untersuchung der Beziehungen zwischen Chemismus, Struktur, physikalischen Eigenschaften und Form der Minerale, Zusammenhänge zwischen den Bildungsbedingungen, den Vorkommen, den Eigenschaften und der Verwendung der Minerale, klassische Zweiteilung in Allgemeine Mineralogie und Spezielle Mineralogie, Allgemeine Mineralogie - allgemeingültige Gesetzmäßigkeiten über den Bau der kristallinen Materie, allgemeine physikalische und chemische Eigenschaften, Mineralentstehung, Spezielle Mineralogie - Klassifizierung der Minerale, Beschreibung der Mineralarten, deren Bildung, Eigenschaften und Nutzung. Petrologie / Petrographie [16-3] • • • • • Petrographie - Lehre von der Beschreibung der Gesteine, ihrer mineralogischen und chemischen Zusammensetzung, ihrem Gefüge und ihrem Vorkommen im geologischen Verband, Klassifizierung der Gesteine, Bestimmung der Gesteinsarten. Petrologie - Lehre von Gesteinsentstehung, Erforschung der bei der Entstehung der Gesteine herrschenden physiko-chemischen Bedingungen. Allgemeine Geologie [16-3], [16-4] • • • • • • • • Lehre von den Baustoffen und - prinzipien der Erde, insbesondere der Erdkruste, Lehre von den Vorgängen, die sich auf der Erde und in ihr vollziehen und vollzogen haben, Lehre von den Kräften, welche die Veränderungen der Erde bewirken, Ableitung allgemeingültiger, den Geschehensablauf bestimmender geologischer Gesetzmäßigkeiten = Beschreibung der endogenen und exogenen geodynamischen Prozesse, mitunter auch als dynamische oder physikalische Geologie bezeichnet, Strukturgeologie - (= Tektonik) Lehre vom Bau der Erdkruste, den Bewegungsvorgängen in Gesteinskomplexen (Ablauf, Alter, Kräfteplan) und den verursachenden Kräften, Historische Geologie - Erdgeschichte, Abfolge der erdgeschichtlichen Ereignisse, deren Zeitpunkt und Dauer, Regionale Geologie - Untersuchung der geologischen Verhältnisse und der erdgeschichtlichen Entwicklung abgegrenzter Gebiete (naturbedingte Landschaften, Länder, Kontinente). Angewandte Geologie - Ökonomische Geologie [16-3], [16-4] • Ursprung im Bergbau - Nutzung mineralischer Rohstoffe → zwei Arbeitsgebiete • Lagerstättenlehre - Gesetzmäßigkeiten der Entstehung und Klassifizierung der Lagerstätten mineralischer Rohstoffe, • Erkundungsgeologie - Prognose, Suche und Erkundung von Lagerstätten mineralischer Rohstoffe als Vorleistung für den Bergbau, einschließlich der ökonomischen Bewertung. TU Dresden / Institut für Geotechnik Professur für Angewandte Geologie Vorlesungsmaterial - Einführung in die Geologie Seite 16-3 Angewandte Geologie - Hydrogeologie [16-5], [16-6] • Wissenschaft von den Erscheinungsformen des Wassers, insbesondere des unterirdischen Wassers als Grundwasser, dessen Bildung, Verbreitung, Austritt, Beschaffenheit, Grundwasserschutz, • ursprünglich vor allem Lagerstättenlehre des Grundwassers und dessen Erkundung für die Nutzung als Trink- und Brauchwasser, • enge Beziehung zu allen anderen Fachdisziplinen der Angewandten Geologie. • Aufgaben sind: • Erkundung und Erschließung von Grundwasser als Trink- und Brauchwasser, • Grundwasserschutz, • Wasserhaltung im Bauwesen und Bergbau, • Speicher- und Deponiewirtschaft unter- und übertage, • Erkundung und Erschließung von Thermal- und Heilwässern. • für alle genannten Aufgaben erfolgt die Untersuchung des Grundwasserleiters(speichers), der Grundwassergüte und des Grundwasserhaushaltes (Bilanzierung). Angewandte Geologie - Ingenieurgeologie [16-7], [16-8], [16-9] • • • • • Entwicklung als Fachdisziplin aus den Anforderungen des Bauwesens und des Bergbaus, gleichzeitig Bestandteil des großen Fachgebietes der Geotechnik, Untersuchung von Baugrund, Bauraum und Baustoff, liefert das geologische Modell des Baugrundes oder Bauraumes, enge Beziehungen zum Grundbau, Erdbau, Felsbau, Hohlraumbau. Aufgaben Untersuchung der komplexen geologischen Verhältnisse: • Vorkommen u. Verbreitung der Gesteine • Eigenschaften der Gesteine • geologische Entwicklung und Veränderungen • geomorphologische Entwicklung • hydrologische / hydrogeologische Verhältnisse Zielstellung • Standortauswahl / Standorterkundung • Einflußnahme in der Planungsphase • Schadensanalyse • Anpassung des Bauwerkes/Bergbaues an die naturgegebenen geologischen Verhältnisse: - besondere Konstruktionen - Sicherungsmaßnahmen - Sanierungsmaßnahmen - Baugrundstabilisierung Ingenieurgeologie im System der Geotechnik Geotechnische Baumaßnahmen • Berechnung / Konstruktion / Ausführung ______________________________________ Geotechnische Grundlagen • Ingenieurgeologie = geologisches Modell • Boden- und Felsmechanik = Kennwerte für Gestein und Gebirge • Boden- und Felsmechanik = Wechselwirkungen zwischen Baugrund und Bauwerk TU Dresden / Institut für Geotechnik Professur für Angewandte Geologie Vorlesungsmaterial - Einführung in die Geologie Seite 16-4 Angewandte Geologie - Ingenieurgeologie [16-7], [16-8], [16-9] Teilgebiete der Ingenieurgeologie 1. Allgemeine Ingenieurgeologie: • Untersuchung der Eigenschaften und des Verhaltens der geologischen Körper als Baugrund, Bauraum und Baustoff, Ableitung der allgemeinen Gesetzmäßigkeiten, • Ursachen und Wirkungen von Baugrundveränderungen durch bau- und bergbautechnisch relevante geodynamische Prozesse, • Baugrunderkundung. 2. Spezielle Ingenieurgeologie: • praktische Anwendung der Erkenntnisse aus der Allgemeinen Ingenieurgeologie, • objektbezogene Untersuchungen für die verschiedenen Zweige des Bauwesens. 3. Regionale Ingenieurgeologie: • Betrachtung territorialer (regionaler) Einheiten hinsichtlich der Nutzung als Baugrund und Bauraum, • ingenieurgeologische Kartierung. Inhalt von ingenieurgeologischen Begutachtungen • geologisch-geotektonische Entwicklung und • Gesteinsbeschreibung und -eigenschaften - Gewinnungsfestigkeit regionale Einordnung des Untersuchungsge- Tragfähigkeit bei Gründungen bietes - Standfestigkeit natürlicher Hänge - Altersfolge (Stratigraphie) - Verwendbarkeit - Normalprofil - Lagerungsverhältnisse (Schnitte) • geologisch-geotektonische Verhältnisse im - natürlichen Gelände (Karten) - Aufschlußdokumentationen - geologische Schnitte • ingenieurgeologische Kartierung - Darstellung geodynamischer Prozesse - Erosion - Rutschungen - Senkungsgebiete (Bergbau, Karst) - Verwitterungsbildungen • physisch-geographische Verhältnisse - Relief - Klima - Hydrologie • hydrogeologische Verhältnisse - Grundwasser - Oberflächenwasser - Vorfluter / Quellen • technische Erkundung und Probenahme - Aufschlüsse (Schürfe, Bohrungen) - geophysikalische Messungen • Rohstoffe / Lagerstätten • Labor und Feldprüfungen TU Dresden / Institut für Geotechnik Professur für Angewandte Geologie Vorlesungsmaterial - Einführung in die Geologie Seite 16-5 Ingenieurgeochemie [16-10] • Bewertung von Stoff-Flüssen in der Beziehung Mensch und geologische Umwelt, • Stoffaustausch anthropogener Ablagerungen und dessen Steuerung durch Immobilisierung der enthaltenen Stoffe, • Prognose der Stoffemission anthropogener Ablagerungen auf der Grundlage von chemischen Modellen (Modellierung des Sickerwasserchemismus), • Entscheidungsfindung - Ableitung der Notwendigkeit von Interventionen bei Altlasten, • Untersuchung von Prozessen der technogenen Lithogenese, technogenen Verwitterung und natürlichen Selbstreinigung. Umweltgeologie [16-11], [16-12] • Anwendung der geologischen Prinzipien auf die Lösung der Probleme, die bei der „Eroberung“ und Nutzung der stofflichen Umwelt durch den Menschen entstehen. • Umweltgeologie ist nicht nur die Einwirkung des Menschen auf die geologische Umwelt, sondern sie beinhaltet auch die Einwirkung der geologischen Umwelt auf den Menschen. • Aktuogeologie mit dem Ziel der Prognose der zeitlichen Entwicklung von geologischen Prozessen. • Gegenstand ist die Abhängigkeit des Menschen von der geologischen Umwelt und die anthropogenen Eingriffe in die geologische Umwelt. • Betrachtung geologischer Systeme in ihrer räumlichen und zeitlichen Entwicklung als geologische Gleichgewichte. • Betrachtung und Untersuchung ökologischer Gleichgewichte. Paläontologie [16-3], [16-4] • • • • • • Wissenschaft von der Beschreibung und Systematik der pflanzlichen und tierischen Organismen der Erdgeschichte, Untersuchungsgegenstand sind die Fossilen (Organismenreste), Ableitung der Entwicklungsreihen vorzeitlicher Lebewesen, liefert mit den Leitfossilien wichtige Zeitmarken für die erdgeschichtlichen Abschnitte, Paläobotanik = Lehre von der vorzeitlichen Pflanzenwelt, Paläozoologie = Lehre von der vorzeitlichen Tierwelt. Geophysik [16-3], [16-4] • • • Physik der Erde, Wissenschaft von den physikalischen Vorgängen und Erscheinungen auf, über und in der Erde, Untersuchung der seismischen, gravitativen, magnetischen, thermischen, elektrischen, radioaktiven Eigenschaften der Erde, liefert spezielle Untersuchungsmethoden zur Erkundung des Schalenbaus der Erde. TU Dresden / Institut für Geotechnik Professur für Angewandte Geologie Vorlesungsmaterial - Einführung in die Geologie Seite 16-6 Literatur / Quellenangaben zum Abschnitt 16 [16-1] RÖSLER, H. J.; LANGE, H.: Geochemische Tabellen. - VEB Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie, 2. Auflage, Leipzig 1975 [16-2] RÖSLER, H. J.: Lehrbuch der Mineralogie. - VEB Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie, 1. Auflage, Leipzig 1978 [16-3] AUTORENKOLLEKTIV: Die Entwicklungsgeschichte der Erde. - Brockhaus Verlag, Leipzig, 7. Auflage [16-4] RICHTER, D.: Allgemeine Geologie. - Walter de Gruyter Berlin, 4. Auflage 1992 [16-5] MÜLLER, T.: Wörterbuch und Lexikon der Hydrogeologie. - Springer Verlag, Berlin, Heidelberg, New York 1999 [16-6] JORDAN, H. P.; WEDER, H. J.: Hydrogeologie - Grundlagen und Methoden. Ferdinand Enke Verlag, Stuttgart 1995 [16-7] KLENGEL, J.; WAGENBRETH, O.: Ingenieurgeologie für Bauingenieure. - Verlag für Bauwesen, Berlin, 3. Auflage [16-8] REUTER, F.; KLENGEL, K. J.; PASEK, J.: Ingenieurgeologie. - Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie GmbH, 3. Auflage, Leipzig 1992 [16-9] PRINZ, H.: Abriß der Ingenieurgeologie. - Ferdinand Enke Verlag, 3. Auflage, Stuttgart 1997 [16-10] FÖRSTNER, U.; GRATHWOHL, P.: Ingenieurgeochemie. - Springer Verlag, Berlin, Heidelberg, New York 2003 [16-11] MURCK, B. W.; SKINNER, B. J.; PORTER, S. C.: Environmental Geology. - John Wiley & Sons, Inc., New York 1996 [16-12] BELL, F. G.: Environmental Geology. Principles and practice. - Blackwell Science Ltd., Oxford, Berlin 1998