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Inhaltsverzeichnis

Vorwort
1	Unser Planet Erde
1.1	Außenansicht unseres Planeten
1.2	Das Innere der Erde
1.3	Von den driftenden Kontinenten zur Plattentektonik
2	Mineralogie
2.1	Grundbegriffe
2.2	Der innere Aufbau von Mineralen
2.3	Beziehungen von Struktur und Zusammensetzung
2.4	Polymerisierung
2.5	Wichtige gesteinsbildende Silikate
2.6	Wichtige Nichtsilikate
3	Magmatismus
3.1	Grundbegriffe
3.2	Woraus bestehen magmatische Gesteine?
3.3	Kristallisation aus Schmelzen
3.4	Wo und wie entstehen Magmen in der Erde?
3.5	Magmatische Gefüge: Zeugen der Kristallisation
3.6	Systematik magmatischer Gesteine
3.7	Magmenentwicklung
3.8	Magmatische Differentiation und Konvektion
3.9	Charakter intrusiver Magmenkörper
3.10	Effusiver Vulkanismus und seine Produkte
3.11	Explosiver Vulkanismus und seine Produkte
3.12	Magmatische Komplexe
4	Exogene Prozesse und ihre Produkte
4.1	Die exogenen Prozesse
4.2	Gesteine als Produkte exogener Prozesse
4.3	Die Bildung klastischer Sedimente
4.4	Die Karbonatfabrik
4.5	Evaporitgesteine und Ablagerungsbereiche
4.6	Diagenese – die Entwicklung vom Lockergestein zum Festgestein
5	Deformation der Gesteine und Plattentektonik
5.1	Deformation der Erdkruste
5.2	Plattentektonik
5.3	Gebirge und Gebirgsbildung
6	Metamorphose
6.1	Grundbegriffe
6.2	Wie erkennt man metamorphe Gesteine?
6.3	Tektonik, Wärmefluss und Metamorphosetypen
6.4	Metamorphe Mineralreaktionen
6.5	Metamorphe Gefüge und Gesteinsklassifikation
6.6	Metamorphosegrad und metamorphe Fazies
6.7	Beispiele metamorpher Komplexe
7	Geochemie des Sonnensystems
7.1	Entstehung der Elemente
7.2	Verteilung der Elemente
7.3	Bildung von Planeten
7.4	Bildung der Erde und des Mondes
7.5	Isotopengeochemie
8	Rohstoffe
8.1	Grundwasser
8.2	Fluide und Erze
8.3	Erdöl und Erdgas
9	Erdgeschichte
9.1	Die ersten vier Milliarden Jahre Erdgeschichte
9.2	Von der kambrischen Explosion bis zur Jetztzeit
9.3	Massenaussterben und mögliche Gründe dafür
Glossar
Register
Zu den Autoren

Vorwort

Die Erdwissenschaften beschäftigten sich mit der Entstehung und Veränderung von Mineralen und Gesteinen unserer Erde und mit den Prozessen, die tief im Innern und an der Oberfläche des Planeten ablaufen. Dazu gehören Phänomene wie Erdbeben, Vulkanismus, die Entstehung der Gebirge und deren Oberflächengestaltung Diese Prozesse stehen in Zusammenhang mit den Bewegungen der tektonischen Platten, welche imstande sind, ganze Kontinente zu verschieben und Ozeanbecken zu öffnen und zu schließen. Auf den Landmassen erfolgt Abtrag durch die Aktion der Schwerkraft, in Zusammenwirkung mit Wasser, Eis und Wind. Naturereignisse wie Erdbeben, Vulkanausbrüche, Bergstürze und Überflutungen beeinflussen unseren Lebensraum direkt und nachhaltig. Die Versorgung unserer Gesellschaft mit Rohstoffen und Energie sind ebenfalls wichtige Aufgaben, für welche die Erdwissenschaften Lösungen suchen müssen. Man denke nur an das Auffinden von Erzen, Erdöl und Erdgas, Kohle oder Trinkwasser, ohne die eine moderne Wirtschaft undenkbar ist und ohne die der derzeitige Lebensstandard nicht möglich wäre. Die Erdwissenschaften enthalten aber auch eine historische Komponente: Wie ist unser Planet entstanden? Wie verschoben sich Kontinente im Verlaufe der geologischen Zeiten? Wie ist die Entwicklung der Tier- und Pflanzenwelt in diesem Zusammenhang zu sehen? Für die Beantwortung dieser und anderer Fragen gibt das Verständnis der Entstehung von Mineralen und Gesteinen wertvolle Hinweise.

Dieses Buch will den Einführungskurs zum Bachelor-Studium «Grundzüge der Erdwissenschaften» unterstützen. Als wir in Bern die Lehrveranstaltungen Geologie und Mineralogie-Petrologie des ersten Jahres im Diplomstudium zusammenlegten, führten wir lange Diskussionen um die Inhalte, die in einer gemeinsamen Lehrveranstaltung für Studierende der Erdwissenschaften und der Geographie sinnvoll sind. Obschon die Ozeanographie und die Atmosphäre sehr wichtig sind, namentlich hinsichtlich Fragen des Klimas und der Umwelt, konzentrierten wir uns bewusst auf die «feste Erde». Den Stoff auf die gesamten Geowissenschaften auszuweiten, hätte beim gegebenen Umfang unweigerlich zu einer nachteiligen Verdünnung der Erdwissenschaften geführt.

Erdwissenschaftliche Phänomene entstehen durch das komplexe Zusammenspiel vieler und verschiedenartiger Prozesse. Um aber das Zusammenspiel zu verstehen, müssen als Grundlage zuerst die beteiligten Prozesse erkannt und verstanden sein. In jedem der Kapitel sind deshalb verwandte Prozesse für sich diskutiert, sodass jedes Kapitel in sich abgeschlossen ist. Beim Inhalt setzten wir den Schwerpunkt auf die Prozesse und vermieden eine ausführliche Besprechung mit Fallbeispielen und Klassifikationsschemata. Die exemplarisch ausgewählten Beispiele sollen die implizierten Prozesse verständlich machen. Wo wünschbar, werden die Dozierenden zusätzliches Material einbauen und dies sicherlich mit Fallbeispielen aus dem eigenen Forschungsfeld ergänzen können.

Die Reihenfolge der Kapitel war nicht einfach festzulegen. Dass eine Einführung über das Antlitz unseres Planeten und die Struktur des Erdinneren an den Anfang gesetzt wird, scheint naheliegend – auch wenn hier schon gewisse Begriffe verwendet werden, welche erst anschließend besprochen werden. Bei der Reihenfolge der restlichen Kapitel war es lediglich wichtig, die Minerale vor den Gesteinen zu behandeln und die Metamorphose der Besprechung der Sedimentgesteine und der magmatischen Gesteine hintenanzustellen. Da der Einführungskurs auch mit einem Praktikum verbunden ist, ergeben sich zwangsläufig gewisse Umstellungen in der Reihenfolge, um die Abstimmung zu verbessern. Der Gesamtumfang der einzelnen Kapitel reflektiert in etwa den zeitlichen Aufwand dieser Teile in unserer Lehrveranstaltung.

Dieses Buch hat wesentlich gewonnen durch die graphische Gestaltung von Andreas Baumeler. Er verstand es, den engen Spielraum, den ein Zweifarbendruck mit sich bringt, kreativ zu nutzen. Seine Rückfragen zu inhaltlichen Aussagen der Abbildungen zwangen die Autoren oft, ihre Vorstellungen nochmals zu überdenken, Dinge klarzustellen und zu vereinfachen. Viele der über 200 Abbildungen pendelten mehrmals zwischen Autor und Graphiker hin und her, bis alle Anliegen zufriedengestellt waren. Christian Schlüchter gebührt herzlichen Dank für die wertvollen Hinweise und Skizzen zu glazigenen Formen und zum Paläoklima. Ein großer Dank geht auch an Thomas Armbruster für die Gestaltung der diversen Silikatstrukturen. Danken möchten wir aber auch unseren Studierenden, die mit ihren Fragen und Kommentaren zur Verbesserung unserer gemeinsamen Lehrveranstaltung und somit auch dieses Buches beitrugen.

Wir hoffen, mit diesem Buch die Lehre der Erdwissenschaften im Einstiegskurs des universitären Bachelor-Studiums zu unterstützen sowie die Freude an dieser höchst interessanten und für die Gesellschaft immer wichtigeren Wissenschaft zu wecken und zu fördern.