Geologie

Geologie (griech.), die Wissenschaft von dem Bau und der Entwickelungsgeschichte der Erde, stellt sich die Aufgabe: 1) den jetzigen Zustand der Erde nach Form, Größe, Zusammensetzung und Struktur zu untersuchen (physische G. oder Geognosie im engern Sinn); 2) die Kräfte zu erforschen, die bei der ursprünglichen Bildung und allmählichen Veränderung des Materials, aus dem die Erde besteht, und bei der Herausbildung ihrer jetzigen Oberfläche mitgewirkt haben und noch jetzt wirken (dynamische G. oder G. im engern Sinn, auch Geogenie); 3) die Entstehung der jetzigen Gestalt der Erde aus dem Wirken der in ihr liegenden Kräfte und die Entwickelungsgeschichte der die Erde bewohnenden Tier- und Pflanzenwelt zu verfolgen (historische G.). Man unterscheidet wohl auch folgende Zweige der G.: 1) physiographische G. (Geophysik), Lehre von der Gestalt und Größe der Erde, den Dichtigkeits- und Temperaturverhältnissen (Geothermik), der Oberflächenbeschaffenheit (Orographie) der Erde, besonders hinsichtlich der Verteilung von Wasser und Land etc.; 2) petrographische G. (Petrographie, Lithologie), Lehre von der mineralogisch-chemischen Natur des die Erdkruste bildenden Materials; 3) dynamische G., Lehre von den gesteins- und gebirgsbildenden Kräften, in der man gewöhnlich einen Abschnitt dem Vulkanismus und einen besondern der petrogenetischen G. (Petrogenie), der Lehre von der Bildung und Umbildung der Gesteine, widmet; 4) architektonische G. (Geotektonik, Stratigraphie), Lehre vom Aufbau der Erdkruste; 5) historische G. (Formationslehre), Lehre von der Entwickelungsgeschichte der Erde und ihrer Bewohner (Paläontologie oder Petrefaktologie, Versteinerungskunde, mit ihren zwei Teilen: Paläozoologie und Paläophytologie).

Als Hilfswissenschaften der G. sind zu nennen die übrigen beschreibenden Naturwissenschaften, und zwar die Mineralogie für die Petrographie, die Botanik und Zoologie für die Paläontologie, sodann die Physik und die Chemie für die chemische G. Zu beiden zuletzt genannten Wissenschaften ist die Verwandtschaft um so enger geworden, als sich eine experimentierende Richtung in der G. (Experimentalgeologie) entwickelt hat, die durch Nachahmung besonders mechanischer und vulkanischer Vorgänge eine richtige Erklärung vieler Naturerscheinungen anstrebt. Anderseits bildet die G. eine der Grundlagen der Geographie, ferner der wissenschaftlichen Bodenkunde (Pedologie) und vor allem der Bergbaukunde; außerdem setzt die Lösung vieler technischer Aufgaben geologische Kenntnisse voraus, so das Bohren artesischer Brunnen, Weg-, Kanal-, Eisenbahn-, namentlich Tunnelanlagen etc. (technische G.). Auch bei der Entscheidung hygienischer Fragen spielt die G. eine Rolle.

Die Geschichte der G. ist nicht alt, denn alles, was aus dem klassischen Altertum uns überliefert und wohl mit dem Namen »G. der Griechen und Römer« belegt worden ist, reduziert sich auf die Aufzeichnung einiger weniger, ganz isolierter geologischer Beobachtungen. Auch die von den Alten aufgestellten zahlreichen Kosmogonien sind wesentlich Ausflüsse philosophischer und theologischer Betrachtungen, nicht eine Verallgemeinerung geologischer Beobachtungen. Im Mittelalter u. in der ersten Hälfte der Neuzeit erregen zwar einige Publikationen unser gerechtes Erstaunen, mehr aber in dem Sinne, daß der Einzelne bewunderungswürdig seine Zeit überragt, als daß diese seine Ansichten Eingang in größere Kreise hätte finden können. So sollen schon 1517 Leonardo da Vinci und der veronesische Arzt Fracastoro (gest. 1553), entgegen der landläufigen Ansicht, die Versteinerungen seien zufällige Bildungen (Naturspiele), die wahre Natur dieser Reste erkannt haben; Agricola (1490–1555) aber fiel in den alten Irrtum zurück, und als 1597 Simon Majoli und 1626 Fabio Colonna von neuem die Wahrheit entdeckt hatten, konnte der um die Entwickelung der G. sonst hochverdiente Engländer Lister (1638–1712) wiederum die organische Natur der Versteinerungen leugnen. Selbst nachdem die Existenz vorweltlicher Tiere und Pflanzen allmählich allgemein angenommen war, hinderte das ängstliche Festhalten an den biblischen Überlieferungen einen gesunden Aufbau der Versteinerungskunde. (Näheres s. unter Paläontologie.) Aber von der zweiten Hälfte des 17. Jahrh. an erschienen mehrere höchst verdienstliche Werke. So sind in des Dänen Steno Schrift »De solido intra solidum naturaliter contento« (Flor. 1669) klare Beobachtungen über die Reihenfolge der Schichten enthalten; in England lieferten Hooke (1635 bis 1703), Lhwyd (1660–1709), Woodward (1665 bis 1728) u. a. gute paläontologische Arbeiten; in Leibniz' »Protogäa« (Leipz. 1693) finden sich Andeutungen einer an die Laplace-Kantsche Theorie erinnernde Erdbildungshypothese. Von 1755 an gaben in Deutschland Knorr (1705–61) und Walch (1725 bis 1778) eine »Sammlung von Merkwürdigkeiten der Natur«, später »Naturgeschichte der Versteinerungen« (1768–83) heraus, während Lehmann in seiner »Geschichte des Flözgebirges« (Berl. 1756), Füchsel (1762) durch seine an die Thüringer Formationen geknüpften Studien (die auch zum Entwerfen der ersten geologischen Karte eines Teiles von Deutschland führten) und Charpentier durch seine Untersuchungen in Sachsen (»Mineralogische Geographie der kursächsischen Lande«, mit einer kolorierten geologischen Karte von Sachsen, 1778) die Grundsätze der Stratigraphie entwickelten. In Frankreich und der Schweiz wirkten besonders anregend Guettard, Buffon und Saussure, von denen der erstere bereits 1746 der Pariser Akademie eine geognostische Karte von Frankreich, England und Deutschland (gedruckt in den »Mémoires de l'Académie«, 1755) vorlegte, auf der drei große Formationsgruppen (terrains) zur Auszeichnung gelangt waren, der zweite in seinen »Époques de la nature« (1780) für die Erde eine Entstehung aus feurig-flüssigem Zustand (mit einer Abkühlungszeit von 34,000 Jahren) annahm, der dritte endlich in seinen »Alpenreisen« (1779–96) sehr viele gute Beobachtungen, unter andern auch über die Gletscher, veröffentlichte.

Als Gründer einer wissenschaftlichen G. wird gewöhnlich Werner (1750–1817), der berühmte Lehrer an der Freiberger Bergakademie, bezeichnet, und mit Recht, hat er doch zuerst ein völlig durchgearbeitetes System aufgestellt und diesem das größte Ansehen verschafft. Werner teilte die Formationen ausschließlich in neptunische und vulkanische; die letztern, denen er nur eine ganz untergeordnete Rolle, und zwar nur in der Jetztzeit zuschrieb, leitete er von brennenden Kohlenflözen, sich zersetzenden Schwefelverbindungen etc. her; die erstern waren ihm die wesentlichen Teile der Erdrinde. Er teilte sie wieder in Urgebirge, zu denen der bei sehr hohem Wasserstand gebildete Granit, der bei niedrigerm entstandene Gneis, Glimmerschiefer u. dgl. nebst »Urkalk« und Serpentin, endlich Tonschiefer gehören, auf die dann bei wieder höherm Ansteigen des Wassers die Porphyre, Grünsteine, jüngern Serpentine etc. folgen. Auf die Periode des Urgebirges, hinsichtlich dessen Entstehung Werner die Unklarheit mit den meisten spätern Geologen teilt, schließt sich das Übergangsgebirge an, das man jetzt als Kambrium, Silur und Devon unterscheidet. Die »ruhige« Ablagerung, welche die kristallinischen Gesteine hervorgebracht haben sollte, kombiniert sich nach Werner in dieser Zeit, in der die ersten lebenden Wesen auftraten, mit einer mechanisch zerstörenden Wirkung des Wassers, die Veranlassung zur Entstehung der Grauwackengesteine (nebst Tonschiefer, Kieselschiefer, Kalkstein) und gleichzeitiger Grünsteine, Trappgesteine gibt. Stürmischer ist wiederum die Zeit des Flözgebirges, in dem eine erste Ablagerungsperiode (Steinkohlenformation, Rotliegendes und Zechstein nebst Kupferschiefer, Gips und Steinsalz) und eine nach einer Minderung des Wasserstandes eingetretene zweite Ablagerungsepoche (Buntsandstein, Muschelkalk, Quadersandstein und Kreide) unterschieden wird. Eine Entblößung und neue Wasserbedeckung, mehr partiell, brachte das Braunkohlengebirge, die sogen. Flöztrappe, Basalt, Dolerit, Phonolith; alsdann erst folgte die Zeit des »aufgeschwemmten Landes« als letzte Sedimentbildung. Das Auffallendste an Werners System ist die Ausdehnung der »neptunischen« Bildungsweise auf die altvulkanischen Gesteine. Die Reaktion gegen diese Ansicht, die nicht durch genügende Beobachtungen gestützt war, konnte nicht ausbleiben. Voigt (1752–1821) trat 1788 mit der Behauptung hervor, der Basalt müsse auf feurigflüssigem Weg entstanden sein, und bald stand dem Wernerschen Neptunismus eine »plutonistische« Schule gegenüber, die sich im wesentlichen zu Huttons 1795 (in kürzerm Auszug schon 1788) erschienener »Theorie der Erde« bekannte und mit dieser eine Entstehung unsers Planeten aus feurigem Fluß annahm und dem »Plutonismus« und »Vulkanismus«, der »Reaktion des noch flüssigen Erdinnern gegen die schon erstarrte Kruste«, eine mannigfaltige Rolle in Bildung und Umbildung der Gesteine und Erdkonturen zusprach. Werners größter Schüler, Leopold v. Buch (1774–1853), sagte sich nach Studium der erloschenen Vulkane in Zentralfrankreich (1802 und 1803) vom Neptunismus los und stand bald an der Spitze der Gegner. Der Einfluß Buchs auf die weitere Entwickelung der G. war von eminenter Bedeutung. Weite Reisen, scharfe Beobachtungsgabe, glänzendes Darstellungsvermögen, alles gab Buch eine unbestrittene Führerschaft unter seinen Zeitgenossen. A. v. Humboldt, Laplace, die Geologen Naumann, Freiesleben, Elie de Beaumont u. v. a., die Zoologen und Paläontologen Lamarck, Cuvier und Brongniart, denen man vorzugsweise den Hinweis auf die Bedeutung der organischen Einschlüsse (der Leitfossilien) für die Altersbestimmung der Schichtgesteine verdankt, alle stimmten den Ideen Buchs mehr oder weniger unbedingt bei oder waren selbständig zu ähnlichen Anschauungen gekommen. Das Resultat war ein plutonistisches System, das der innern Erdwärme und den Ausbrüchen des flüssigen Erdinnern die mannigfachsten Rollen zuschrieb. Die Umbildung des Kalkes zu Dolomit durch Magnesiadämpfe, die Zurückführung aller Hebungen und Senkungen auf vulkanische Kräfte, die Entstehung sogen. Erhebungskrater, die Bildung der Gebirge durch zentrale Eruptionsmassen, das zeitweise Eintreten gewaltiger Katastrophen, die epochenartig geologische Formationen zum Abschluß bringen und jede Vermittelung zwischen zwei aufeinander folgenden Perioden verhindern, das dürften die extremsten Ansichten sein, welche die Zeit der unbestrittenen Herrschaft des Plutonismus zutage gefördert hat. Langsam, Schritt für Schritt, sind diese extravaganten Auswüchse einer in Beschaffung von Beobachtungsmaterial äußerst fruchtbaren Schule abgestoßen worden, und sieht man sich nach den Mitteln um, mit denen dies bewerkstelligt wurde, so läßt sich zweierlei nennen: das Bestreben, die in der Physit und Chemie geltenden Gesetze auch auf die G. zu übertragen, und das weitere Bemühen, die geologischen Erscheinungen der Vorzeit mit denjenigen, welche die Gegenwart erfahrungsmäßig darbietet, zu parallelisieren. Obgleich beide Sätze so einfach klingen und so naturgemäß sind, daß sie Anspruch erheben können, als Grundsätze aller wissenschaftlichen Forschung auf dem Gebiet der G. zu gelten, war doch ihre Formulierung seinerzeit ein hohes Verdienst, und Bischofs Wort: »Unsre Erde ist ein großes chemisches Laboratorium« (1847) und Lyells erste Anwendung der Methode (1830), von der Betrachtung der geologischen Erscheinungen der Gegenwart auszugehen und an ihnen und durch sie die frühern geologischen Vorgänge zu studieren, können als Wendepunkte in der Entwickelung der G. betrachtet werden. Als weiteres Mittel, schlecht fundierte Hypothesen zu beseitigen, muß die Vervollkommnung der Untersuchungsmethoden geologischer Objekte betont werden, in erster Linie die Einführung des Mikroskops (Sorby, Vogelsang, Zirkel, Rosenbusch), wesentlich ergänzt durch den Ausbau mikrochemischer Reaktionen (Streng, Behrens). Auch auf paläontologischem Gebiet hat sich die Überzeugung von der Notwendigkeit der Rücksichtnahme auf die in der gegenwärtigen geologischen Periode lebenden Formen Bahn gebrochen, und die befruchtende, weil heuristische Kraft des Darwinismus hat auch auf diesem Gebiet reiche Lorbeeren gepflückt. Und so wird das heutige Studium geologischer Erscheinungen von folgenden Grundideen beherrscht: Alle umwandelnden Prozesse in den verschiedenen Perioden der Entwickelung der Erde haben sich langsam und stetig im Verlauf großer Zeiträume vollzogen; niemals waren andre Ursachen und Kräfte wirksam als die, welche auch heute noch tätig sind; nicht einseitig dem Neptunismus oder dem Vulkanismus ist ausschließlich oder auch nur vorwiegend die Umgestaltung der Erde nach Form und Material zuzurechnen, sondern beide wirkten zu allen Zeiten wie heute neben- und miteinander; an der allmählichen, nicht sprungweisen Entwickelung haben die Lebewesen gleichfalls teilgenommen; auch für sie darf von keiner allgemeinen Katastrophe die Rede sein. Vgl. auch Art. »Paläontologie« sowie Hoffmann, Geschichte der Geognosie (Berl. 1838); Keferstein, Geschichte der Geognosie (Halle 1840); Cotta, Beiträge zur Geschichte der G. (Leipz. 1877); Zittel, Geschichte der G. und Paläontologie (Münch. 1899), und die betreffenden Kapitel in den unten zitierten Lehrbüchern, namentlich in Lyells »Principles«.

Sammlungen. Karten. Lehrbücher etc.

Zum Studium der G. dienen sowohl die geologischen Sammlungen, die sich an den Universitäten, technischen Hochschulen, geologischen Landesanstalten (s. S. 599) etc. vorfinden, als besonders Kartenwerke, Lehrbücher und Zeitschriften.

[Karten.] Von Karten seien mit Übergehung der offiziellen geologischen Karten (über diese s. Geologische Landesanstalten und Geologische Karten) folgende, meist mit besondern Erläuterungen versehene genannt: Marcou, Carte géologique de la terre, Maßstab 1: 23,000,000 (2. Ausg., Zür. 1875); Internationale geologische Karte von Europa, 1: 1,500,000 (Berl. 1894 etc., noch nicht vollendet); Vasseur u. Carez, Carte géologique de la France. 1: 500,000 (Par. 1889); Ramsay, Geological map ot England and Wales (Lond. 1878); A. Geikie, Geological map of Scotland, 1: 633,600 (Edinb. 1892); Hull, Geological map of Ireland (Lond. 1878); Dumont, Carte géologique de la Belgique, 1: 833,333 (Brüss. 1836 bis 1849); Dewalque, Carte géologique de la Belgique, 1: 500,000 (Lüttich 1879); Staring, Geol. kaart van Nederland, 1: 1,500,000 (Haag 1880); Dechen, Geognostische Übersichtskarte von Deutschland, Frankreich, England und den angrenzenden Ländern, 1: 2,500,000 (2. Ausg., Berl. 1869), Geologische Karte von Deutschland, 1: 1,500,000 (2. Ausg., das. 1884) und Geognostische Übersichtskarte der Rheinprovinz und Westfalens, 1: 500,000 (2. Ausg., das. 1883); Lepsius, Geologische Karte des Deutschen Reiches, 1: 500,000 (Gotha 1894ff.); Gümbel, Geologische Übersichtskarte von Bayern, 1: 1,000,000 (Kassel 1894); Hauer und Tietze, Geologische Karte von Österreich-Ungarn mit Bosnien und Montenegro, 1. 2,016,000 (5. Aufl., Wien 1896); »Geologische Karte von Ungarn«, 1: 1,000,000, hrsg. von der Ungar. Geol. Gesellschaft (1896); Noë, Geologische Übersichtskarte der Alpen, 1: 1,000,000 (Wien 1890); Heim und Schmidt, Geologische Übersichtskarte der Schweiz, 1: 500,000 (1894); »Carta geologica d'Italia«, 1: 1,000,000 (2. Aufl., Rom 1889).

[Lehrbücher.] Naumann, Lehrbuch der Geognosie (2. Aufl., Leipz. 1858–72, nicht vollendet); Lyell, Principles of geology (Lond. 1830–32; 12. Aufl. 1876, 2 Bde.; deutsch von Cotta, Leipz. 1857, 2 Bde.); Credner, Elemente der G. (9. Aufl., Leipz. 1902); Neumayr, Erdgeschichte (2. Aufl., das. 1895, 2 Bde.); Gümbel, Grundzüge der G. (Kassel 1888); Lepsius, G. von Deutschland (Bd. 1, Stuttg. 1887–92; Bd. 2, 1. Lief., Leipz. 1903); Sueß, Das Antlitz der Erde (Prag 1885–1901, 3 Bde.); v. Fritsch, Allgemeine G. (Stuttg. 1888); Kayser, Lehrbuch der G. (das. 1891–93, 2 Bde., 2. Teil in 2. Aufl. 1902); Dana, Manual of geology (4. Aufl., New York 1895); A. Geikie, Textbook of geology (4. Aufl., Lond. 1903); Lapparent, Traité de géologie (4. Aufl., Par. 1900, 3 Bde.); Toula, Lehrbuch der G. (Wien 1900); Keilhack, Lehrbuch der praktischen G. (Stuttg. 1896).

[Zeitschriften etc.] »Neues Jahrbuch für Mineralogie und G.« (Stuttg., Fortsetzung [seit 1830] des 1807 von Leonhard begründeten »Taschenbuches für Mineralogie«); »Zeitschrift der Deutschen Geologischen Gesellschaft« (Berl., seit 1848); »Zeitschrift für praktische G.« (das., seit 1893); »Bulletin de la Sociéte géologique de France« (Paris); »Transactions«, »Proceedings« und »Quarterly Journal« der Geological Society of London; »Geological Magazine« (Lond., seit 1864); »Journal of Geology« (Chicago, seit 1893). Auch einzelne der Geologischen Landesanstalten (s.d.) und Geologischen Gesellschaften geben Mitteilungen heraus, so die Landesanstalten von Preußen, Elsaß-Lothringen, Hessen und Baden, die k. k. österreichische Reichsanstalt in Wien, das R. Comitato geologico d'Italia, die Geological Survey of United States in Washington u. a. Von Zeitschriften rein paläontologischen Inhalts erscheinen: »Palaeontographica« (früher Kassel, jetzt Stuttgart) und »Paläontologische Abhandlungen« (Berlin). – Weitere Literaturnotizen finden sich in den einzelnen Artikeln: »Gesteine«, »Paläontologie« etc.