Geologische Labortechnik und Methoden der Erderforschung

Labortechnik

Physikalische Methoden

• Polarisationsmikroskop: Ein universelles Instrument der geologischen Laborarbeit zur Unterscheidung von Mineralen. Es nutzt linear polarisiertes Licht unter und über dem Objekttisch.
• Elektronenmikroskop: Ein leistungsstarkes und vielseitiges Werkzeug für die geologische Forschung.
• Röntgenbeugung (XRD): Eine Strahlungsmethode, die ausreicht, um undurchsichtige Körper zu durchdringen.
• Modellierung und Versuche.

Chemische Methoden

• Chemische Analyse: Gängige Techniken sind die Maßanalyse (Volumetrie) zur Bestimmung von Konzentrationen in Lösungen und die gravimetrische Analyse zur Bestimmung schwerlöslicher Substanzen.
• Spektroskopie: Spezifische Methoden zur Messung von Strahlungsarten und -mengen.
• Röntgenfluoreszenzanalyse (RFA): Ein schnelles Verfahren zur Bestimmung der stofflichen Zusammensetzung.
• Atomabsorptionsspektrometrie (AAS): Basiert auf der Absorption von einfarbigem Licht durch atomaren Dampf.

Methoden zur Erforschung des Erdinneren

Direkte Methoden

Diese basieren auf der direkten Beobachtung von Materialien oder physikalischen Eigenschaften. Geologische Untersuchungen erfolgen durch Bohrungen, bei denen Gesteinssäulen (Bohrkern/Testigo) gewonnen werden. Zudem werden Vulkane, Gesteinsaufschlüsse und Meteoriten analysiert.

Indirekte Methoden

• Dichtebestimmung: Die Erde wird als Rotationsellipsoid angenähert (äquatorialer Radius 6378 km, polarer Radius 6356 km). Das Volumen beträgt ca. 1080 · 10⁹ km³.
• Gravimetrie: Die Erdbeschleunigung (g = G · M / R²) variiert je nach Standort, da die Erde keine perfekte Kugel ist.
• Temperaturstudien: Der geothermische Gradient beträgt etwa 3 °C pro 100 m Tiefe (in den oberen 30–50 km).
• Erdmagnetismus: Untersuchung lokaler magnetischer Anomalien mittels Magnetometern.
• Elektrische Methoden: Messung der elektrischen Leitfähigkeit bzw. des spezifischen Widerstands (ρ = K · U / I) von Gesteinen.
• Meteoritenstudien:
  • Achondriten (9%): Ähnlich der ozeanischen Kruste.
  • Chondrite (86%): Ähnlich dem Erdmantel (Peridotite).
  • Siderite (4%): Ähnlich dem Erdkern (Eisen-Nickel).
  • Siderolithe (1%): Mischung aus Eisen und Silikaten.
• Seismische Methoden:
  • Primärwellen (P-Wellen): Schnellste Wellen (6–13 km/s), Longitudinalwellen.
  • Sekundärwellen (S-Wellen): Langsamer (3–8 km/s), Transversalwellen, werden nicht durch Flüssigkeiten übertragen.
• Seismische Diskontinuitäten: Bereiche, in denen Wellen reflektiert oder gebrochen werden (z. B. Mohorovičić-Diskontinuität, Gutenberg-Diskontinuität).