Inhalt - Spektrum der Wissenschaft

Inhalt
1 Einführung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
1.1 Die Geologischen Wissenschaften . . . . 5
1.2 Einblick . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
Aufbau der Erde . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
Die äußere Gestalt der Erde . . . . . . . . . 9
Eine Übersicht über die
Plattentektonik . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
Eine kurze Einführung in die
geologische Zeit. . . . . . . . . . . . . . . . . 14
5
5.1
5.2
5.3
Teil I: Exogene Dynamik . . . . . . . . . . . 17
2
Kontrollfaktoren der
exogenen Dynamik . . . . . . . . . . . . .
2.1 Atmosphärische
Zirkulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.2 Klima und Klimazonen . . . . . . . . . . .
2.3 Klima und die Verteilung der
Kontinente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Verwitterung und Bodenbildung
auf dem Festland . . . . . . . . . . . . . .
3.1 Physikalische Verwitterung . . . . . . . .
3.2 Chemische Verwitterung . . . . . . . . . .
Einige Grundlagen. . . . . . . . . . . . . . .
3.3 Bodenbildung . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Terrestrische Böden . . . . . . . . . . . . . .
Semiterrestrische Böden . . . . . . . . . .
19
19
23
5.5
27
3
4 Das Wasser auf dem Festland . . . .
4.1 Das Grundwasser . . . . . . . . . . . . . . .
Entstehung und Speicherung von
Grundwasser . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Grundwasserhaushalt. . . . . . . . . . . . .
Grundwasserbeschaffenheit . . . . . . . .
4.2 Das Oberflächenwasser . . . . . . . . . . .
4.3 Eis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Gletschertypen . . . . . . . . . . . . . . . . .
Gletscherbewegung . . . . . . . . . . . . . .
5.4
31
32
34
35
44
46
48
53
56
56
57
60
61
64
67
67
Abtragung, Transport
und Ablagerung . . . . . . . . . . . . . . .
Abtragung und Landschaftsformen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Landschaftsformen . . . . . . . . . . . . . .
Von der Erosion zur Ablagerung . . . .
Erosion und Ablagerung durch
gravitative Massenverlagerungen . . . .
Alluviale Fächer. . . . . . . . . . . . . . . . .
Erosion und Ablagerung durch
Wasser . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Flüsse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Überflutungsebenen . . . . . . . . . . . . .
Deltas und Ästuare . . . . . . . . . . . . . .
Seen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Erosion und Ablagerung
durch Eis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Erosion und Ablagerung
durch Wind . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6 Das Meer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.1 Morphologische Gliederung des
Meeresbodens . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.2 Das Meerwasser. . . . . . . . . . . . . . . .
Wie kommt das Salz ins Meer? . . . .
6.3 Die ozeanische Zirkulation . . . . . . .
Tiefseeströmungen und die
ozeanische Klimapumpe . . . . . . . . .
Gezeitenströmungen . . . . . . . . . . . .
Wellen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Tsunami . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.4 Die Flachsee . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Die Küste und der innere Schelf. . . .
Der äußere Schelf . . . . . . . . . . . . . .
Riffe und Karbonatplattformen . . . .
Evaporation und chemische
Sedimente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.5 Die Tiefsee . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Tiefseerinnen. . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.6 Binnenmeere . . . . . . . . . . . . . . . . . .
71
71
74
75
76
80
81
81
94
94
97
100
105
111
111
112
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121
125
127
128
130
132
136
138
142
145
149
151
X
7
7.1
7.2
7.3
7.4
Inhalt
Die frühe Erde und
der Beginn des Lebens . . . . . . . . .
Einführung . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Atmosphäre und Ozean im
Präkambrium . . . . . . . . . . . . . . . . .
Die kambrische Faunenradiation . . .
Stratigraphie und Palökologie . . . . .
Diagenese und Einteilung
der Sedimentgesteine . . . . . . . . . .
8.1 Diagenese . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Zementation und Umkristallisation .
Kompaktion . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8.2 Erdöl, Erdgas und Kohle . . . . . . . . .
Erdöl und Erdgas . . . . . . . . . . . . . .
Kohle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8.3 Lagerungsformen und Einteilung der
Sedimentgesteine. . . . . . . . . . . . . . .
Fazies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Klassifikation siliziklastischer
Sedimentgesteine. . . . . . . . . . . . . . .
Liefergebietsanalyse . . . . . . . . . . . . .
Klassifikation karbonatischer
Sedimentgesteine. . . . . . . . . . . . . . .
157
157
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160
164
8
169
169
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171
173
173
174
176
177
178
180
184
Teil II: Endogene Dynamik . . . . . . . . 189
9
Physik und Chemie
des Planeten Erde . . . . . . . . . . . . .
9.1 Das Sonnensystem und die
Entstehung der Erde . . . . . . . . . . . .
9.2 Aufbau der Erde . . . . . . . . . . . . . . .
Kern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Mantel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Kruste . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9.3 Erdmagnetismus . . . . . . . . . . . . . . .
10 Globale Plattentektonik . . . . . . . .
10.1 Das Mosaik der Platten . . . . . . . . . .
10.2 Divergente Plattenränder . . . . . . . . .
Kontinentales Rifting. . . . . . . . . . . .
Mittelozeanische Rücken . . . . . . . . .
10.3 Konvergente Plattenränder. . . . . . . .
Subduktionszonen . . . . . . . . . . . . . .
Terranes und Kontinent-KontinentKollision . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
10.4 Transformstörungen . . . . . . . . . . . .
191
191
195
196
196
202
206
211
211
215
216
218
220
220
228
230
11 Tektonik und Beckenbildung . . . .
11.1 Elemente der Tektonik. . . . . . . . . . .
Formen tektonischer Bewegung
und ihre Darstellung . . . . . . . . . . . .
Deformation . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Bruchtektonik . . . . . . . . . . . . . . . . .
Extensionale Störungssysteme . . . . .
Synsedimentäre Abschiebung
und Diapire . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Kompressionstektonik in Orogenen .
Gravitativer Kollaps und
tektonische Abdachung . . . . . . . . . .
11.2 Sedimentbecken
und Subsidenz. . . . . . . . . . . . . . . . .
Subsidenz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Becken in Dehnungszonen. . . . . . . .
Vorlandbecken. . . . . . . . . . . . . . . . .
12 Magmatismus . . . . . . . . . . . . . . . .
12.1 Magma . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Zusammensetzung der Magmen . . .
Physikalische Eigenschaften
von Gesteinsschmelzen . . . . . . . . . .
Magmenbildung . . . . . . . . . . . . . . .
Differentiation, Assimilation,
Magmamischung. . . . . . . . . . . . . . .
12.2 Plutonismus . . . . . . . . . . . . . . . . . .
12.3 Vulkanismus . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Eruptionsformen . . . . . . . . . . . . . . .
Vulkantypen . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Transport und Ablagerung in
Vulkangebieten: Prozesse und
Produkte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Mariner Vulkanismus . . . . . . . . . . .
13 Metamorphose . . . . . . . . . . . . . . .
13.1 Metamorphosetypen . . . . . . . . . . . .
Metamorphose eines Sandsteins. . . .
13.2 Metamorphe Gefüge . . . . . . . . . . . .
13.3 Metamorphe Fazies . . . . . . . . . . . . .
13.4 Metamorphose
und Plattentektonik. . . . . . . . . . . . .
233
233
233
235
243
245
248
255
264
267
270
273
275
281
281
281
281
285
290
291
295
295
299
306
311
317
317
320
324
325
329
XI
Inhalt
Teil III: System Erde. . . . . . . . . . . . . . 335
14 Die Lithosphäre im Verlauf
der Erdgeschichte . . . . . . . . . . . . .
14.1 Orogenesen und
Superkontinente . . . . . . . . . . . . . . .
14.2 Lithosphärische Zyklen . . . . . . . . . .
14.3 Das Wachstum der Kontinente
und die präkambrische Krustenentwicklung . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Archaikum . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Proterozoikum . . . . . . . . . . . . . . . .
337
337
346
348
349
352
15 System Erde: zyklische Prozesse mit
komplexen Ursachen . . . . . . . . . . . 357
15.1 Meeresspiegelschwankungen . . . . . . 357
Glazioeustasie . . . . . . . . . . . . . . . . . 357
Eustasie und Plattentektonik . . . . . . 357
Eustasie und Sedimentation. . . . . . . 361
15.2 Globale Klimaentwicklung. . . . . . . . 362
15.3 Kohlenstoffkreislauf. . . . . . . . . . . . . 372
Der Teilkreislauf des anorganischen
Kohlenstoffs . . . . . . . . . . . . . . . . . . 373
Der Teilkreislauf des organischen
Kohlenstoffs . . . . . . . . . . . . . . . . . . 374
Der globale Kreislauf des Kohlenstoffs 376
15.4 Der biogene Faktor – Hat Gaia
die Erde bewohnbar gemacht? . . . . . 376
16 Der Mensch im System Erde . . . . .
16.1 Natürliche Gefahren . . . . . . . . . . . .
Erdbeben. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Tsunami . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Vulkanische Gefahren . . . . . . . . . . .
Hurrikane . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
16.2 Umwelt und Klima . . . . . . . . . . . . .
16.3 Rohstoffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
16.4 Lagerstättenkunde . . . . . . . . . . . . . .
Lagerstättenexploration . . . . . . . . . .
379
379
379
381
385
385
388
390
393
393
Abbildungsnachweis . . . . . . . . . . . . 399
Tabellennachweis . . . . . . . . . . . . . . . 409
Register. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 411