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Lexikon der Geowissenschaften: Petrologie

Petrologie, [von griech. petra=Stein], Gesteinskunde, Teildisziplin der Geowissenschaften, die sich mit Vorkommen, Mineralbestand, Gefüge, chemischer Zusammensetzung und Entstehung der Gesteine befaßt. Da Gesteine die wesentlichen Bestandteile der Erde darstellen und da sie selbst aus einem Gemenge von Mineralen bestehen, hat die Petrologie enge Beziehungen zu den Nachbarfächern Geologie und Mineralogie. Entsprechend der traditionellen Untergliederung der Gesteine nach ihrer Genese in magmatische (Magmatite), metamorphe (Metamorphite) und Sedimentgesteine, hat sich auch in der Petrologie diese Dreiteilung eingebürgert. Zusätzlich lassen sich die folgenden methodischen Teilbereiche der Petrologie unterscheiden: a) Petrographie: Sie beschäftigt sich mit dem natürlichen Vorkommen, der Beschreibung und der Klassifikation der Gesteine; b) Petrogenese: Sie versucht, die Entstehungsgeschichte der Gesteine zu klären; c) chemische Petrologie (Geochemie): Sie erforscht die chemische Zusammensetzung (Elemente und Isotope) der Gesteine; d) Petrophysik: Sie untersucht die physikalischen Eigenschaften von Gesteinen und hat daher viele Anknüpfungspunkte zu e) technische (oder angewandte) Gesteinskunde, die sich mit den vielfältigen Anwendungsmöglichkeiten von Locker- und Festgesteinen in Technik und Industrie beschäftigt; f) experimentelle Petrologie: Dieser Bereich, der in den letzten Jahrzehnten stark an Bedeutung gewonnen hat, versucht, die in der Erde ablaufenden gesteinsbildenden Prozesse durch Laborexperimente, in denen die natürlichen Bedingungen nachvollzogen werden, zu klären; g) theoretische Petrologie: Sie versucht, durch die Anwendung von physikalischen und chemischen Gesetzmäßigkeiten (wie z.B. der Thermodynamik oder der Kinetik) zur Modellierung und Klärung der gesteinsbildenden Vorgänge auf und innerhalb der Erde beizutragen.

Als eigenständige Forschungsrichtung gibt es die Petrologie seit der zweiten Hälfte des 18.Jahrhunderts. Während zunächst der Streit zwischen Neptunisten (Neptunismus), die die Meinung vertraten, daß alle Gesteine durch Ablagerung aus einem Meer entstanden sein müßten, und Plutonisten (Plutonismus), die auch die Bildung von Gesteinen aus einer Schmelze für möglich hielten, die wissenschaftliche Diskussion beherrschte, ergaben sich nicht zuletzt durch die Einführung der mikroskopischen Untersuchungsmethodik ab etwa 1860 eine Fülle neuer Erkenntnisse, die zu einer systematischen Beschreibung und Klassifikation der Gesteine in die drei, auch heute gebräuchlichen, genetischen Gruppen (Magmatite, Metamorphite und Sedimentgesteine) führte. Seit Beginn des 20. Jahrhunderts gewannen chemische und experimentelle Untersuchungsmethoden in zunehmendem Maße an Bedeutung. Besonders hervorzuheben ist in diesem Zusammenhang die Gründung des ›Geophysical Laboratory‹ 1904 in Washington (USA), das federführend in der Entwicklung neuer experimenteller Techniken und ihrer Anwendung auf petrologische Fragestellungen war. Besonders seit dem Ende des Zweiten Weltkrieges haben Fortschritte in den analytischen Methoden (z.B. der Isotopengeochemie) und in den experimentellen Verfahren (z.B. der Stempel-Zylinder-Presse) zu einem besseren Verständnis der komplexen Prozesse der Gesteinsbildung beigetragen. In Verbindung mit der zwischen 1960 und 1970 entwickelten neuen globalen Theorie der Plattentektonik ist man heute in der Lage, die meisten der auf und in der Erde ablaufenden gesteinsbildenden Prozesse zu beschreiben und zu verstehen. Die folgende Zusammenstellung zeigt einige wenige ausgewählte Beispiele für aktuelle Forschungsschwerpunkte, an denen Petrologen großen Anteil haben: a) in der Sedimentologie die Rekonstruktion des Klimageschehens und der Umweltbedingungen seit der letzten Eiszeit mit Hilfe von Seesedimenten oder marinen Ablagerungen; b) in der magmatischen Petrologie die Erforschung der vulkanischen Aktivitäten entlang von konvergierenden Plattengrenzen; eine wichtige Frage ist dabei, welchen Einfluß verschieden zusammengesetzte Fluide auf die Bildung und den Aufstieg von basaltischen oder andesitischen Schmelzen haben; c) in der metamorphen Petrologie die Beantwortung der Frage, wie sich Druck-Temperatur-Zeit-Pfade (P-T-t-Pfade) aus metamorphen Gesteinen ableiten und für die Rekonstruktion von geodynamischen Prozessen, z.B. bei Kontinent-Kontinent-Kollisionen, nutzen lassen. Weitere aktuelle Themen sind z.B. die experimentellen Untersuchungen zu Fragen der Phasentransformationen im tieferen Erdmantel und nach Aufbau, Zusammensetzung und Magnetismus des Erdkernes oder die Erforschung der Mineralisationsprozesse, die beim Austritt von Hydrothermallösungen am Tiefseeboden ablaufen. [MS]

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