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Die Geologie
Die junge Wissenschaft von der langen Geschichte der Erde

Will man sich auf eine Darstellung der Geschichte der »Geologie« einlassen, muss man sich mit den Fragekomplexen auseinandersetzen: Was ist Geologie und wie hat sich ihr Begriffsinhalt im Laufe der Zeit gewandelt? Welchen disziplinären Umfang hat sie und wie hat sich dieser entwickelt? Seit wann ist die Geologie eine wissenschaftliche Disziplin bzw. wann endet ihre »vorwissenschaftliche Periode«?

Das Wort »Geologie« leitet sich aus dem Altgriechischen von γηϑ [gê] = »Erde« und λόγος [lógos] = »Lehre« her und verrät bereits viel über den begrifflichen Inhalt. Die heutige Vorstellung des Begriffs Geologie definiert Hans Murawski (1915–1994) in seinem in etlichen Auflagen erschienenen »Geologischen Wörterbuch« als jene Wissenschaft, »die durch Untersuchung der durch natürliche oder künstliche Aufschlüsse zugänglichen Teile der Erdkruste mit ihren Gesteinen, deren Lagerungs- und Umwandlungserscheinungen sowie ihrem Fossilinhalt versucht, ein Bild von der Geschichte der Erde und des Lebens zu entwerfen«. Dadurch, dass die Geologie in ihrer Arbeitsweise räumliche Gegebenheiten mit der zeitlichen Dimension verknüpft, stellt sie innerhalb der Naturwissenschaften eine historisch ausgerichtete, jedoch mit naturwissenschaftlichen Mitteln arbeitende Wissenschaft dar.

Der Begriff »Géologie« wurde von Jean André Deluc (1727–1817) im Jahr 1778 gebraucht und ein Jahr später von Horace Bénédict de Saussure (1740–1799) als feststehende Bezeichnung eingeführt.

Geht man in das Mittelalter zurück, so findet sich der Begriff wieder, beispielsweise in einer Ausgabe von »Philobiblon« aus dem Jahr 1473, die auf Richard de Bury (1287–1345), einen Bischof von Durham, zurückgeht. Der Begriff »Geologia« wird darin im Kontrast zur Theologie verwendet: Die irdische Ordnung, die der göttlichen gegenübersteht.

Kehren wir wieder zum 18. Jahrhundert zurück, als Deluc und Saussure den Begriff der Geologie verwendeten. 1805 schrieb Jean André Deluc: »Geologie ist noch zu wenig Gegenstand einer allgemeinen Aufmerksamkeit … so ist es doch nicht unwichtig, keine falschen Begriffe von ihr zu fassen.« Horace Bénédict de Saussure hatte das Wort Geologie bereits als »normales Vokabular« in seinen »Voyages dans les Alpes« verwendet. Er selbst lehrte, dass ausschließlich die Beobachtung am Objekt die Grundlage der Geologie darstellt. Gerade in diesem Zusammenhang ist der alternative Begriff der damaligen Zeit, die »Geognosie« (von gr. γνωσια [gn¯osía] = »Kenntnis«), von Interesse. Dieser Begriff geht auf Abraham Gottlob Werner (1749–1817) zurück, der seit 1775 an der Bergakademie in Freiberg tätig war. Werner prägte durch seine Lehrtätigkeit eine Vielzahl von Naturforschern seiner Zeit, die er streng dahin führte, der Beobachtung und Klassifizierung der Dinge große Bedeutung einzuräumen und die Spekulation zu vermeiden. Werner lehnte den Begriff Geologie seines Schweizer Kollegen Jean André Deluc ab, weil er meinte, damit sei nur eine spekulativ-theoretische Erdgeschichte gemeint. Unter Geognosie verstand Werner dagegen die rein deskriptive Erdbeobachtung. Noch 1850 unterschied beispielsweise Carl Friedrich Naumann (1797–1873), der eine Professur an der Universität Leipzig für Mineralogie und Geognosie hatte, zwischen einer erdbeschreibenden Geognosie und einer Naturgeschichte der Erde, die er Geogenie nannte.

Franz von Hauer (1822–1899), ab 1866 Direktor der geologischen Reichsanstalt in Wien, schrieb sogar noch 1878: »Mit dem allmählich mehr außer Gebrauch kommenden Worte Geognosie bezeichnet man im Allgemeinen so ziemlich dasselbe wie mit dem Worte Geologie; speziell … wollte man bisweilen unter diesem Namen eine Wissenschaft verstehen, welche die Beobachtungsobjecte der Geologie ohne Rücksicht auf die Geschichte ihrer Bildung ins Auge fassen sollte. Man glaubte dabei, die durch unmittelbare Beobachtung festzustellenden Thatsachen von allen theoretischen Anschauungen oder Hypothesen trennen zu können, übersah aber wohl, dass das letzt anzustrebende Ziel jeder Wissenschaft eben diese theoretischen Anschauungen sein müssen, welche die Einzelerscheinungen durch allgemeine Gesetze in Zusammenhang zu bringen und zu erklären suchen.«

Wie wir wissen, hat sich der Begriff »Geologie« durchgesetzt. Ab der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts emanzipierten sich die »erdwissenschaftlichen Disziplinen«, wie Paläontologie, Petrologie, Kristallographie in getrennte universitäre Fächer. Im Kontrast dazu war davor über etliche Jahrzehnte hindurch die Geologie sogar unter dem Begriff Mineralogie subsumiert. Als umfassende Bezeichnung der »Erdlehre«, der »Erdwissenschaften« – wie sich heute viele universitäre Institute nennen – wird der Begriff »Geologie« in diesem Buch bei der Behandlung der Biographien verwendet.

Der Zeitpunkt, mit dem die Geologie im zuvor erwähnten Umfang als Wissenschaft bzw. Wissenschaftszweig einsetzt, ist schwer fixierbar und unterliegt wohl subjektiven Vorstellungen. Allgemein werden für die Etablierung einer Wissenschaft als Aspekte herangezogen, dass sie ein System von Erkenntnissen eines begrenzten Fachgebietes darstellt, eine Hypothese oder Theorie als Grundlage aufweist, von einer eigenständigen beruflichen Körperschaft vertreten wird und eine eigene Institution aufweist. Nimmt man diesen pragmatischen Ansatz, ist die Geologie mit dem Aufkommen der Bergbauschulen in der Mitte des 18. Jahrhunderts tatsächlich eine im Vergleich zu vielen anderen Wissenschaften sehr junge!

Geschichte vor der Geschichte

Der Beginn der Geologie liegt in der Beschäftigung mit dem Ackerboden, der Beschaffung von selektiv ausgewählten Gesteinen für die Herstellung von Werkzeugen und Waffen, dem Abbau von Bau- und Werksteinen für den Haus- und Städtebau, dem Auffinden von Erzen, Salz etc.

Bereits vor etwa 45000 Jahren baute man im Schweizer Jura in Löwenburg Quarzite für Faustkeile ab. In Mauer bei Wien wurde ein »Feuerstein-Bergwerkareal« mit bis zu 12 Meter tiefen trichterförmigen Schächten während des Neolithikums (Jungsteinzeit) angelegt, um etwa 1500 Tonnen Silex (Kieselgestein) zu fördern und, zu Schabern und Messern verarbeitet, bis Mähren und Kroatien zu exportieren. Die frühesten Zeugnisse für Bergbau weisen ebenfalls in das Neolithikum zurück. Um 5000 v. Chr. wurde am Sinai Kupfer abgebaut, die Suche nach Gold und Türkisen ist zumindest seit 3000 v. Chr. in Ägypten belegbar. Etwa um diese Zeit gab es auch schon Metallgruben in Indien und China. Um 2500 v. Chr. setzte die Kupferförderung in Mitteldeutschland ein.

Bereits vor etwa 7000 Jahren begann man im alpinen Bereich im Salzkammergut um Hallstatt (Oberösterreich) mit der Salzgewinnung. Der kontinuierlich betriebene bergmännische Abbau hält hier bis heute an.

In Wilnsdorf (Nordrhein-Westfalen) ist ein Schmelzofen aus der La-Tène-Zeit (um 500 v. Chr.) erhalten, in dem die oberflächennah vorkommenden Eisenerze geschmolzen wurden, welche ohne komplizierte bergbauliche Verfahren gewonnen werden konnten.

Schriftliche Überlieferungen fehlen aus diesen Zeiten. Hinzu kommt, dass bis in das Mittelalter Kenntnisse im Bergbau nur mündlich an Bergleute tradiert wurden.

Ein interessantes schriftliches Dokument stellt der »Turiner Papyrus« dar, eine altägyptische Landkarte, die als bedeutendste erhaltene topographische Karte aus der Zeit um 1160 v. Chr. gilt. Diese Karte gibt eine 15 Kilometer lange Strecke des Wadi Hammamat mit einem Sandsteinbruch, einer Goldmine und der Siedlung bei Bir Umm Fawakhir wieder. Da die verschiedenen Felsarten und die unterschiedlichen Kiesarten der Wadis eingezeichnet sind und zusätzlich eine Legende vorhanden ist (»Die Berge in denen Gold gewaschen wird. Sie sind in dieser roten Farbe«), wird dieser Papyrus oft auch als die älteste geologische Karte angesehen.

Ab etwa 600 v. Chr. bekam die frühe Geologie von einer ganz anderen, nicht angewandt-praktischen Seite ebenfalls bedeutende Impulse, nämlich durch die Beiträge aus den Anfängen der abendländischen Philosophie.

Antike und Mittelalter

Aus dem Staunen darüber, »dass überhaupt etwas ist und nicht vielmehr nichts«, beschäftigten sich die antiken Griechen zum Teil sehr intensiv mit Fragestellungen, die in den »Zuständigkeitsbereich« der Geologie fallen.

Auf Thales von Milet (um 624 v. Chr. – um 546 v. Chr.) geht die Vorstellung zurück, dass alles aus dem Wasser entstanden sei. Wenn auch abgewandelt, so wurde diese Vorstellung in den Ansichten der »Neptunisten« an der Wende des 18. zum 19. Jahrhundert wiederum heftig vertreten.

Die Grundlage für Thales’ Theorie, dass alle Dinge aus dem Wasser entstanden seien, scheint sich aus Beobachtungen der Sedimentationsprozesse an Mündungsbereichen von Flüssen ins Meer oder der Ausfällung von Mineralien am Rand heißer Quellen entwickelt zu haben.

Der Schüler von Thales, Anaximander (um 610 v. Chr. bis nach 547 v. Chr.), der als Erster eine geographische Karte der damals bekannten Länder und Meere zeichnete, meinte, dass die Weltentwicklung durch ein wärme- und kältezeugendes Medium entstanden sei, aus deren Mischung sich Flüssiges absonderte. Ursprünglich, so Anaximander, wäre die ganze Erde mit Wasser bedeckt gewesen, das durch die Sonneneinstrahlung allmählich ausgetrocknet wurde. Im Zuge der Verdunstung des Weltmeeres seien unter anderem die Winde entstanden.

Auch über die Entstehung des Menschen machte sich Anaximander Gedanken. Da ihm die geringe Selbstständigkeit des Menschen im Vergleich zu vielen anderen Lebewesen während des Frühstadiums seiner Entwicklung auffiel, meinte er, dass sich die ersten Menschen aus Tieren und zwar aus Fischen oder fischähnlichen Lebewesen entwickelt hätten. Damit haben wir den ersten Hinweis auf die Vorstellung eines natürlichen Entwicklungsprozesses der Lebewesen. Den Ursprung alles Lebendigen vermutete Anaximander im Wasser.

Während Anaximenes (um 585 v. Chr. – um 525 v. Chr.) die Luft zum Urelement erklärte, denn aus dieser entstehe alles und in diese löse sich alles wieder auf, meinte Anaxagoras (499 v. Chr. – 428 v. Chr.), dass zu Beginn alles miteinander vermischt gewesen sei. Die Sonne betrachtete Anaxagoras nicht wie viele seiner Zeitgenossen als Gottheit, sondern als glühenden Stein, der in seiner Dimension größer sein müsse als der Peloponnes.

Pythagoras (um 570 v. Chr. – nach 510 v. Chr.) hat »seine« Schüler auch mit Vorstellungen zur Erde beeinflusst. So findet sich beispielsweise viel später bei Philolaos von Kroton (um 470 v. Chr. – nach 399 v. Chr.) die Vorstellung, die Erde umkreise ein Zentralfeuer, wobei die bewohnten Gegenden stets auf der diesem Feuer abgewandten Seite liegen. Mond, Sonne und fünf Planeten kreisen ebenfalls um dieses Zentralfeuer.

Als Zeitgenosse von Pythagoras deutete Xenophanes von Kolophon (um 570 v. Chr. – um 470 v. Chr.) erstmals Versteinerungen von Muscheln und anderen Meeresbewohnern in küstenfernen Landstrichen als Überreste von einstigen marinen Lebewesen. Damit erkannte er, dass das Land einmal vom Meer überschwemmt war. Außerdem erkannte Xenophanes die voranschreitende Küstenerosion und schloss auf große Zyklen, in denen sich Gebirgsbildung und Erosion abwechselten. Ende des 18. Jahrhunderts führten sehr ähnliche Beobachtungen den englischen Mediziner James Hutton (1726–1797) zu vergleichbaren Ergebnissen, die ihn zu einem »Charles Darwin der modernen Geologie« werden ließen (siehe S. 56). Xenophanes nahm zudem an, dass bei der Zerstörung der Festländer jedes Mal die jeweilige Menschheit vernichtet werde. Auch in dieser Vorstellung finden wir die Kataklysmen-Theorie eines Georges Cuvier (1769–1832) an der Wende des 18. zum 19. Jahrhundert wieder (siehe S. 78).

Empedokles (um 494 v. Chr. – um 434 v. Chr.), Arzt, Politiker, Priester, Dichter und Philosoph, prägte maßgeblich die Lehre von den vier Elementen Feuer, Wasser, Luft und Erde, die später Platon (428 v. Chr. – 348 v. Chr.) inspirierte und Aristoteles (384 v. Chr. – 322 v. Chr.) beeinflusste. Nach seinen Vorstellungen gibt es kein Entstehen und Vergehen der Elemente. Das Werden vollzieht sich als ein Mischen und Trennen dieser Elemente, denn »aus jenen ist alles, was war und ist und sein wird, sind Bäume entsprungen und Männer und Frauen und Tiere und Vögel und auch sich im Wasser ernährende Fische und Götter«. Empedokles deutet die Erdoberfläche als vulkanisch entstanden, die durch das »in den Tiefen der Erde wirkende Feuer gehoben und zugespitzt« wurde.

Herodot von Halikarnassos (490/480 v. Chr. – um 425 v. Chr.) war ein antiker griechischer Historiograph, Geograph und Völkerkundler, der neben seinen wertvollen Beschreibungen (Historien) aus Ägypten erstmals den »dreieckig« geformten Sedimentkörper an der Mündung des Nils nach dem griechischen Buchstaben Delta ( Δ ) benannt hatte und richtig folgerte, dass sich diese sedimentäre Struktur durch allmähliche »Aufschlickung« vergrößert und in das Mittelmeer vorbaut. Herodot errechnete auch, wie lange der Nil für die Aufschüttung des ägyptischen Tieflands benötigte. Er zog die aktuelle Sedimentationsfracht des Flusses in Betracht und meinte, dass dies in einem Zeitbereich von 10000 bis 20000 Jahren möglich gewesen sei. »Wie sollte also in all der Zeit, die vor mir vergangen ist, nicht noch eine viel größere Bucht als diese aufgefüllt werden von einem Fluss, der so groß und so tätig ist?«, fragte sich Herodot. Von den ägyptischen Priestern erfuhr er zudem, dass der Wasserpegel des Nils vor weniger als 900 Jahren nur 8 Ellen anzusteigen brauchte, um das Land mit seinem fruchtbaren Schlamm zu überfluten, dagegen zu seiner Zeit bereits etwa 15 Ellen dazu benötigte. Herodot erfuhr damit, dass erdgeschichtliche Prozesse also durchaus, wenn auch in kleinen Dimensionen vor sich gehend, innerhalb der Menschengeschichte ablesbar sind. Auch diese Erkenntnis werden wir weitaus später in der geologischen Wissenschaftsgeschichte bei James Hutton und Charles Lyell (1797–1875) wiederfinden.

Aristoteles (384 v. Chr. – 322 v. Chr.) gilt als einer der bedeutendsten griechischen Philosophen, der zahlreiche Disziplinen entweder selbst begründet oder zumindest maßgeblich beeinflusst hat. Seine Erkenntnisse zur Biologie waren auch im Mittelalter noch von großem Einfluss. Aus der Sicht der Entwicklung der Erdwissenschaften sind seine Thesen zur »Urzeugung« (generatio spontana) von Bedeutung. Dabei sollte Leben spontan und zu jeder Zeit von Neuem aus unbelebter Materie entstehen. Aristoteles dachte, dass auf diese Weise niedere Tiere im Flussschlamm, in feuchter, fauliger Erde oder ähnlichem Material entstehen, die sich dann durch geschlechtliche Fortpflanzung zu höheren Tieren entwickeln könnten. Auch hier entdecken wir wiederum Parallelen zum 19. Jahrhundert, insbesondere zu Jean Baptiste Lamarck (1744–1829), der 1809 durchaus im Geist seiner Zeit keinen Einwand gegen die »Urzeugung« hatte (siehe S. 61).

Aristoteles’ Schüler Theophrast (um 371 v. Chr. – 287 v. Chr.) nannte die in der Erde vorhandene gestalterische Kraft, die auch Fossilien hervorbringen konnte, »vis plastica«.

Während Aristoteles noch ein geozentrisches Weltbild vertrat, also die Erde im Mittelpunkt des Weltalls sah, vertrat wenige Dezennien später Aristarchos von Samos (um 310 v. Chr. – um 230 v. Chr.), der Begründer der Trigonometrie, ein heliozentrisches Bild, das er gut begründen konnte. Etwa zu dieser Zeit, um 225 v. Chr., berechnete Eratosthenes von Kyrene (ca. 276 v. Chr. – 194 v. Chr.) den Erdumfang und die Ekliptik der Erde. Auf ihn geht auch eine Erdkarte zurück, die das geographische Wissen seiner Zeit darstellt.

Eratosthenes wird häufig als einer der »Väter« der Geographie gesehen. In Strabo (ca. 63 v. Chr. – 23 n. Chr.), einem griechischen Weltreisenden, fand er einen ersten Kritiker. Interessant für die frühe Geschichte der Erdwissenschaften sind seine Ansichten zur Land-Meer-Verteilung. Landnahe Inseln interpretierte er als durch Erdbeben vom Festland abgetrennte Gebiete, landferne Inseln erklärte er durch die Wirkung unterirdischer Feuer (Vulkanismus) entstanden. Auch ein paläontologischer Hinweis findet sich bei Strabo: Als er die herauswitternden Foraminiferen des Nummulitenkalksteins der Pyramiden von Giseh betrachtete, hielt er diese für versteinerte Linsen, welche die Nahrungsreste der beim Pyramidenbau tätigen Arbeiter gewesen seien.

Lucius Annaeus Seneca (»der Jüngere«; 1 n. Chr. – 65) war einer der meistgelesenen Schriftsteller seiner Zeit. In seinen »Questiones naturales« vermutete er zum einen, dass Erdbeben durch die Ausdehnung von (vulkanischen) Gasen oder durch Einsturz von Hohlräumen im Erdinneren entstehen, zum anderen mutmaßte er, dass Vulkane durch Kanalsysteme mit einer unterirdischen Glutkammer verbunden seien.

Ein großartiges kompilatorisches Werk der Naturwissenschaften seiner Zeit stellte Gaius Plinius der Ältere (23–79) mit seiner in 37 Büchern erschienenen Naturgeschichte »Naturalis historia« zusammen. Die ersten zehn Bücher wurden im Jahr 77 veröffentlicht, die übrigen, darunter die Bücher 35 bis 37 über Metalle, Gesteine und Mineralien und deren Verwendung in der Kunst der Antike erschienen nach seinem Tode. Plinius fand am 24. August 79 beim Ausbruch des Vesuvs durch Ersticken in vulkanischen Giftgasen den Tod. Er hatte sich aus Hilfsbereitschaft, aber auch aus Neugier zu nah an den Ausbruchsbereich herangewagt. Sein Neffe Gaius Plinius Caecilius Secundus (»der Jüngere«; 62–113 oder 115) beschrieb diesen Ausbruch des Vesuvs sehr detailliert. Auf ihn geht die heutige Bezeichnung der »plinianischen Eruptionen« zurück, womit explosive Ausbrüche gemeint sind.

Während der Spätantike gingen viele Kenntnisse über die Beschaffenheit der Erde verloren bzw. wurden durch spekulative Vorstellungen verdrängt. Zu dieser Zeit unternahm Theophilus von Antiochia (115–181) den Versuch, nach jüdischem Vorbild das Alter der Erde aus den Angaben der Bibel zu errechnen. Er kam auf ein Erdalter von 5529 Jahren vor Christi Geburt.

Nach dem Zusammenbruch des römischen Imperiums und dem vermehrten Aufkommen der christlichen Schöpfungslehre setzte in Westeuropa für lange Zeit eine Stagnation in der Auseinandersetzung mit erdwissenschaftlich relevanten Themen ein. Dagegen wurden im arabisch-muslimischen Kulturraum die antiken Vorstellungen über die Entstehung der Erze und Gesteine, speziell wie sie Aristoteles formuliert hatte, weiter entwickelt. ›Ali al-Husain ibn ›Abd Allah ibn Sina al Qanuni (um 980–1037), der sich latinisiert Avicenna nannte, avancierte zum bedeutendsten und bekanntesten arabischen Gelehrten des Mittelalters. Unter anderem stellte er ein Mineralsystem mit einer Untergliederung in Salze, Schwefel, Metalle und Steine auf und erklärte die Bildung von Kalkstein durch Erstarrung von Wasser. Aufgrund des geschichteten Aufbaus von Gesteinen schloss er auf ihre Entstehung durch Sedimentation. Avicenna unterschied innere und äußere Ursachen als wesentliche gestaltende Prozessfelder für geologische Erscheinungen, wobei er zu den inneren die Erdbeben rechnete, zu den äußeren die Erosionswirkungen von Wind und Wasser. Fossilien deutete er, von den Griechen übernommen, von einer »vis plastica« erzeugt, wobei alle jemals existierenden Lebewesen als plastische Modelle in Stein vorgeformt worden seien.

Seine mineralogisch-geologischen Arbeiten wurden im 12. Jahrhundert ins Lateinische übersetzt und waren somit Europas Gelehrtenwelt erschlossen.

Die spätantiken und arabischen Arbeiten bildeten die Grundlage für die Experimente der Alchemisten, die sich Metalle unter dem Einfluss konzentrierter Strahlung der Planeten auf das Zentrum der Erde entstanden vorstellten. Der Name Alchemie leitet sich vom arabischen »al-kimiya« her und ist vermutlich als »schwarze Erde« im Sinne der schwarzen fruchtbaren Erde des Nildeltas zu interpretieren. Die Alchemisten waren nur teilweise auf der Suche nach der künstlichen Herstellung von Gold, dem sagenumwobenen »Stein der Weisen« oder dem Universallösungsmittel »Alkahest«. Sie waren, beeinflusst von den Schriften Aristoteles’ und Avicennas, von der Transmutation der chemischen Elemente, das heißt ihrer gegenseitigen Umwandelbarkeit, überzeugt. Alchemisten waren auch auf der Suche nach einem Allheilmittel. Für ihre Experimente nutzten sie vielerlei metallische Rohstoffe, aus denen sie, wie beispielsweise Paracelsus (mit dem bürgerlichen Namen Philippus Theophrastus Aureolus Bombastus von Hohenheim; 1493–1541), Arzneistoffe synthetisierten.

Albertus Magnus (um 1200–1280; 1931 heilig gesprochen) schrieb während seiner Tätigkeit in Köln im Jahr 1269 ein Buch »De rebus mineralibus et rebus metallicis libri V« [»Fünf Kapitel über Minerale und Bergwerke«], worin er ein Mineralsystem aufstellte. Er untergliederte Steine, brennbare Stoffe, Salze und Erze. Unter Letzteren erwähnte er erstmals das Silber von Freiberg. Die Genese von Erzadern verglich Albertus Magnus mit einem Destillationsvorgang. Die Erzadern stellen dabei die abkühlenden »Ausdünstungen« des heißen Erdinneren dar.

Eine der wenigen Entdeckungen während dieser Periode wurde ebenfalls im Jahr 1269 von Petrus Peregrinus de Maharncuria (ca. 1220–?) in der Abhandlung »Epistola de Magnete« vorgelegt. Peregrinus beschrieb als Erster die Polarität der Magnete und hatte entdeckt, dass Magneteisenstein Eisennadeln entlang von »Längengraden« zwischen den »Polen« anordnet. Auch hatte er erkannt, dass gleiche magnetische Pole sich abstoßen und dass durch Zerbrechen zwei kleinere Magnete entstehen.

Peregrinus’ Schüler Roger Bacon (1214–1292/94), ein englischer Franziskaner-Mönch, gilt als einer der ersten Verfechter der empirischen Methoden, d. h. jener Arbeitsweisen, die auf nachvollziehbaren Erfahrungen beruhen, die beschreib- und messbar sind. Seine Forderung, sich von den Autoritäten abzuwenden und die realen Gegebenheiten zu ergründen, nimmt bereits das diesseitsbezogene Denken der Renaissance vorweg.

Um 1300 kamen unter dem Einfluss der aristotelischen Philosophie erste Zweifel am kurzen, von der Bibel vorgegebenen Alter der Erde auf. Jean Buridan (um 1300 – nach 1358), ein scholastischer Philosoph, Physiker und Logiker, entwickelte zu dieser Zeit die Vorstellung einer ewigen Welt, die Zyklen von »vielleicht hunderttausend Millionen Jahren« unterworfen ist.

Einen wesentlichen Impuls erfuhren die naturwissenschaftlichen Fächer nach dem Untergang des Oströmischen Reiches durch die Eroberung von Konstantinopel im Jahr 1453, als es zur Auswanderung der von der griechischen Tradition beeinflussten Gelehrten nach Italien und den restlichen europäischen Ländern kam. Auch im Zuge der aufkommenden großen Entdeckungsfahrten gedachte man der alten Quellen, die man nun, im Vergleich zu den eigenen und selbstständigen Beobachtungen, kritisch interpretierte. Die Besinnung auf den »Urtext« machte letztlich auch vor der christlichen Kirchenlehre nicht halt, wie dies in Martin Luthers (1483–1546) Reformbestrebungen sichtbar wird.

Der Kampf zwischen mittelalterlicher Scholastik, die nach »aristotelischem Muster« wissenschaftliche Fragen mittels theoretischer Erwägungen zu klären versuchte, und aufkommendem Empirismus der Renaissance verlief nicht undramatisch.

Renaissance

In der ersten Hälfte des 16. Jahrhunderts kamen zaghaft selbstständige naturwissenschaftliche Vorlesungen an den Universitäten auf. In Deutschland wurde 1517 Johannes Rhagius (auch Johannes Aesticampianus, 1457–1520) der erste Professor für »Plinianische Naturgeschichte« an der Universität Wittenberg.

Erdwissenschaftliche Überlegungen stellte auch der »uomo universale« (= allgemeingebildeter Universalmensch) Leonardo da Vinci (1452–1519) in seinen Notizbüchern an, die er aber nicht veröffentlichte. Leonardo deutete Versteinerungen erstmals wieder als Überreste von Organismen und verneinte ihren ursächlichen Zusammenhang mit der Sintflut. Aus den Beobachtungen der Sedimentationsgeschwindigkeiten von Sandkörnern in strömenden Gewässern verwarf er das zu junge, aus den Bibeldaten abgeleitete Alter der Erde. Nach Leonardos Vorstellungen war die gesamte Erde einmal von Wasser bedeckt und danach mit fortschreitendem Alter aus den Tiefen des Meeres herausgewachsen. Er erkannte auch, dass bestimmte Schichten aufgrund ihrer Lithologie und ihrer Fossilien über weitere Distanzen verfolgt werden können, und dass die unterschiedlichen Schichten auch zu verschiedenen Zeiten gebildet wurden. Mit dieser Beobachtung hätte Leonardo da Vinci die stratigraphischen Prinzipien vorweggenommen, wie sie später William Smith (1769–1839) in den 90er Jahren des 18. Jahrhunderts formulieren sollte (siehe S. 73).

Die neuzeitliche Geologie wurde auch durch die zunehmende Erfahrung im Bergbau beeinflusst, der wiederum den aufkommenden gesteigerten Bedarf an Eisenerzen und Buntmetallen zu befriedigen hatte. In die Zeit der vermehrten Prospektion nach Erzen fällt die Tätigkeit des Ulrich Rülein von Calw (1465–1523), der ab 1485 an der Universität Leipzig studierte. Als man am Schreckenberg im mittleren Erzgebirge 1491 reiche Silbererzgänge entdeckte, erhielt Ulrich Rülein vom sächsischen Kurfürsten den Auftrag, eine »Neustadt am Schreckenberg« zu planen, die heutige Stadt Annaberg. 1497 wurde er durch die Stadt Freiberg zum Stadtphysikus (= vom Rat der Stadt angestellter Arzt) berufen. Hier wirkte er unter anderem auch als Bergbausachverständiger. Aus dieser Tätigkeit heraus entstand sein 1505 in Augsburg erschienenes Buch »Eyn wohlgeordnet und nützlich büchlein, wie man bergwerk suchen und finden soll«, das die erste wissenschaftliche Abhandlung über den Bergbau in Deutschland darstellt.

Als schillernde Persönlichkeit der Bergbaukunde betrat Georgius Agricola (1494–1555) im Jahr 1530 mit seinem Werk »Bermannus sive de re metallica« [»Bermannus oder ein Gespräch vom Bergbau«] die Bühne der bedeutenden Erdwissenschaftler (siehe S. 43). Agricola war ein typischer Vertreter des Universalgelehrten der Renaissance, der den weiten Bogen zwischen Politik, Geschichte, Medizin und den Naturwissenschaften am aktuellen Stand der damaligen Zeit voll erfassen konnte. Seine geowissenschaftlichen Bücher, von denen das posthum erschienene Werk »De re metallica« [»Bergbau und Hüttenwesen«] sein Opus summum darstellt, wurden bis 1657 – also noch über 100 Jahre nach seinem Tod! – in mehreren Auflagen gedruckt.

Ein Zeitgenosse Agricolas war der Schweizer Conrad Gesner (1516–1565), der als einer der berühmtesten Naturforscher und Gelehrten seines Landes gilt. Nach dem Medizinstudium übte Gesner zunächst den Beruf eines Lehrers aus, war später Professor der griechischen Sprache in Lausanne und ab 1541 Professor der Physik. 1554 wurde er als Oberstadtarzt in Zürich verpflichtet. Aufgrund seiner vierbändigen Abhandlung »Historia animalium«, welche postum um einen fünften Band ergänzt wurde, gilt Gesner als einer der Begründer der modernen Zoologie. In seinem Todesjahr 1565 erschien von ihm eine Sammlung gesteinskundlicher Traktate unter dem Titel »De omni rerum fossilium genere«, die eine Menge an Angaben über Fossilien, Mineralien und Edelsteine enthält. Im Traktat »De rerum fossilium, lapidum et gemmarum maxime, figuris & similitudinibus« der genannten Sammelschrift befindet sich die erste Darstellung eines Bleistifts mit Graphitmine.

Ein weiterer Zeitgenosse Agricolas verdient Erwähnung, nämlich der Humanist Sebastian Münster (1488–1552). Nach einer kirchlichen Laufbahn (mit 17 Jahren Eintritt in den Franziskanerorden, mit 24 Priesterweihe, mit etwa 40 zum Protestantismus konvertiert) und zahlreichen Studien in Löwen, Freiburg i. Br., Roffach, Basel und Pforzheim, beschrieb er in seiner 1544 gedruckten »Cosmographia« unter anderem auch den Bergbau. Zudem berichtete Münster über Erze, Erdbeben, Vulkane, Vergletscherungen und Thermalquellen. Auch dieses Werk wurde in insgesamt 57 Auflagen bis 1657, also noch über Hundert Jahre nach dem Tod des Autors gedruckt. Die »Cosmographia« enthält als erste Publikation eine Abbildung einer Versteinerung aus dem Kupferschiefer von Mansfeld in Form eines Holzschnitts.

Zeitalter der Aufklärung

Das »Zeitalter der Aufklärung« ist eine Epoche, die einen Emanzipationsprozess von »traditionellen«, aber überholten Vorstellungen, Vorurteilen und Weltanschauungen zu neu erlangtem Wissen durch »eigenen Verstand« vollzogen hat. Diese Grundhaltung wird auch in der geologischen Literatur des 17. bis 18. Jahrhunderts transparent, indem der Bezug zu den antiken Schriften kontinuierlich schwächer wird, die eigenen Beobachtungen in den Vordergrund rücken und die Deutungen weniger spekulativ sind, sondern »an der Vernunft« geprüft werden.

In der Zeit zwischen etwa 1650 und 1780 gab es für die Entwicklung der Erdwissenschaften drei wichtige Strömungen, die kaum Überschneidungsbereiche aufwiesen. Eine Strömung umfasst das deskriptive Forschen, das meist auf eng begrenzte Sachverhalte bezogen ist und nicht a priori »welterklärende« Schlüsse wagt.

Eine zweite Strömung lässt sich unter die Termini »Physikotheologie« oder »Lithotheologie« zusammenfassen. Man beschrieb Fossilien und geologische Phänomene und passte sie in das theologisch konzipierte Weltbild ein. Auf diese Art wurde im Kreisschlussverfahren zum einen der rationalistische Beweis der Existenz Gottes geführt, zum anderen konnten die geologischen Beobachtungen bestätigt werden. Ein plakatives Beispiel stellen die Fossilien dar, die man als Opfer der Sintflut »erkannte«.

Die dritte Strömung umfasst spekulativ-theoretische Ideenansätze, die von Bearbeitern entwickelt wurden, die sich vom herrschenden theologischen Weltbild lösten.

Ein typischer Vertreter der ersten Strömung war Nicolaus Steno (1638–1686), ein dänischer Arzt, der durch seine Beobachtungen das gesamte Weltbild der damaligen Geologie revolutionierte (siehe S. 49). Durch das genaue Studium konnte er unter anderem einen schlagenden Beweis für die organische Natur der Fossilien finden. Er konnte auch als Erster das »Lagerungsgesetz« formulieren, wonach jüngere Sedimentschichten sich über bereits verfestigte ältere entwickelt haben. Und er erkannte an Mineralien das »Gesetz der Winkelkonstanz«, dass nämlich alle zur selben Kristallart gehörenden Einzelkristalle zwischen analogen Flächen stets gleiche Winkel einschließen.

Ein Vertreter der zweiten Strömung war der am Gymnasium in Zürich unterrichtende Arzt und Naturforscher Johann Jakob Scheuchzer (1672–1733), der vor allem durch seine fatale Missdeutung von Fossilien als Reste der Sintflut bekannt wurde. Scheuchzer, der Sohn eines Stadtarztes in Zürich, studierte Medizin in Altdorf bei Nürnberg und in Utrecht, wo er 1694 promovierte. Im gleichen Jahr unternahm er eine erste Forschungsreise in die Alpen. Ab 1695 war er als Mediziner angestellt und stand zugleich als Direktor der Bürgerbibliothek und der Kunst- und Naturalienkammer in Zürich vor.

Bekannt wurde Johann Jakob Scheuchzer durch seine paläontologischen Arbeiten. In seiner »Lithographia Helvetica« beschrieb er die Fossilien als »Naturspiele« (»lusus naturae«) oder Überreste der Sintflut. 1726 publizierte Scheuchzer in den »Philosophical Transactions of the Royal Society« das im westlichen Bodenseegebiet gefundene Skelett »eines in der Sintflut ertrunkenen Menschen« (»Homo diluvii testis«). Etliche Jahre später wurde die Bestimmung durch Georges Cuvier (siehe S. 78) als das Skelett eines ausgestorbenen Riesensalamanders berichtigt.

Der dritten Strömung kann man Athanasius Kircher (1602–1680) zuweisen. Sein überragendes »geologisches Werk« ist das 507 Seiten umfassende Buch »Mundus Subterraneus« [»Die unterirdische Welt«] aus dem Jahr 1664. Kircher, ein deutscher Jesuit, der die meiste Zeit seines Lebens am Collegium Romanum in Rom lehrte und forschte, legte diesem Werk seine Erfahrungen vom Besuch des Vesuv-Kraters und des großen kalabrischen Erdbebens zugrunde, das er 1638 auf einer Süditalienreise miterlebte. Die Eruptionen von Lava durch vulkanische Tätigkeit einerseits und der Austritt von Wasser aus dem Boden durch Quellen andererseits veranlassten ihn, im Inneren der Erde Vorratsräume für Lava (»Pyrophylacien«) und Wasser (»Hydrophylacien«) anzunehmen.

Wie alt?

Dem irischen anglikanischen Theologen und Erzbischof von Armagh (Irland), James Usher (1581–1656), gelang wohl die scheinbar genaueste Datierung des Alters unseres Planeten. In seinen »Annales veteris testamenti, a prima mundi origine deducti« [»Annalen des Alten Testaments, hergeleitet von den frühesten Anfängen der Welt«], die er 1650 veröffentlichte, berechnete er den Schöpfungsakt mit Hilfe der im Alten Testament angegeben Abstammungsbäume und Lebenszeiten der Patriarchen. Demnach entstand die Welt am Vorabend des 23. Oktober im Jahre 4004 vor Christi Geburt. Die Sintflut fand nach dieser Berechnung 2501 v. Chr. statt.

Georges Louis Marie Leclerc, Comte de Buffon (1707–1788), war seit 1739 Direktor des Königlichen Botanischen Gartens in Paris und entwickelte eine Theorie der »Geschichte der Erde«, die rund 75000 Jahre gedauert und in sieben Phasen sich abgespielt haben soll.

Während der Phase 1 stieß ein Komet mit der Sonne zusammen und schleuderte dabei Material heraus, aus dem sich die Planeten bildeten. Auch die Erde entstand bei diesem Zusammenprall, war zuerst schmelzflüssig und bildete nach etwa 3000 Jahren durch Abkühlung eine feste Kruste.

In der Phase 2 hatte sich die Erde bis zum Mittelpunkt verfestigt. Innerhalb der Gesteinsrinde entstanden nun durch Ausgasungen Hohlräume. Durch das unregelmäßige Zusammenziehen der Erdrinde entstanden Becken und Hauptgebirge. Die Atmosphäre bildet sich. In Spalten der Erdrinde kamen Erze und Minerale zur Ausscheidung.

Nach 15000 bis 20000 Jahren setzte sich in der Phase 3 das Wasser aus der Atmosphäre ab und bedeckte das Land etwa 2000 Toisen hoch (= 3900 Meter). Das noch heiße Wasser verwandelte die Gesteine in Tone, Mergel und Sande. Durch das Einbrechen von Hohlräumen senkte sich der Meeresspiegel. Im Meer existierten bereits Lebewesen, Pflanzen konnten das frei werdende Festland besiedeln und bildeten dabei die Steinkohlenflöze.

Die Phase 4 war durch einen etwa 5000 Jahre anhaltenden Vulkanismus geprägt, der durch die in der Erdrinde enthaltenen brennbaren Substanzen gespeist wurde. In weiterer Folge entstanden durch Volumenreduktion wieder Einbrüche, die erneut einen Rückgang des Meeres zur Folge hatte.

Die zunehmende Abkühlung während der Phase 5 bewirkte die Bildung der Klimazonen.

In der Phase 6 fanden erneute Einbrüche statt, die zur Trennung der Landmasse und zur jetzigen Verteilung von Land und Meer führte. Der Mensch war zu dieser Zeit bereits auf der Erde und erlebte diese Katastrophe als Sintflut.

Phase 7 stellt die Gegenwart dar und ist durch die Herrschaft des Menschengeschlechts gekennzeichnet. Diese Phase wird solange andauern, bis die Erde eine Temperatur erreicht hat, die 25-mal kälter ist als jetzt und alles zum Erstarren bringt.

Wenngleich dies die letzte spekulative Theorie war, die die Erdentstehung mit der Erdgeschichte koppelte, so räumte sie doch den Naturforschern eine etwas längere Zeitspanne ein, in der die beobachtbaren, oberflächenverändernden Prozesse stattzufinden hätten.

William Thomson, seit 1892 Lord Kelvin (1824–1907), schätzte im Jahr 1862 das Alter der Erde auf 25 bis 400 Millionen Jahre, wobei 98 Millionen Jahre seiner Meinung nach der wahrscheinlichste Wert darstelle. Zu diesem Ergebnis (das er dann auf 24,1 Millionen Jahre verringerte) kam er über Berechnungen des Abkühlungsalters der Erde. Erst später wurde bekannt, dass der Erdwärme über radioaktive Prozesse im Erdinneren ständig Energie zugeführt wird.

Zu Beginn des 20. Jahrhunderts entwickelte Ernest Rutherford (1871–1937) eine physikalische Methode (»Absolute Datierung«), die die Zerfallsgeschwindigkeit bestimmter radioaktiver Elemente in Gesteinen nutzt, um das Alter der Erde exakt zu datieren.

Nach unserem heutigen Wissen beträgt das Alter der Erde 4,56 Milliarden Jahre.

Der Weg zur Wissenschaft

Bereits 1665 publizierte Robert Hooke (1635–1703), ein englischer Physiker und Mathematiker, der sich als Wegbereiter der mikroskopischen Forschung einen Namen machte, in seinem Werk »Micrographia« wichtige Gedanken über Fossilien. Unter anderem glaubte er, dass man aus dem Fossilinhalt der Gesteine eine zeitliche Abfolge der sich verändernden Umweltbedingungen rekonstruieren könne.

Die Idee, die Geschichte der Erde aus den Gesteinen und vor allem aus deren Abfolge zu lesen, setzten Johann Gottlob Lehmann (1719–1767) und Georg Christian Füchsel (1722–1773) erstmals um.

Lehmann unternahm eine genaue Aufzeichnung der Lagerungsfolgen von Gesteinsschichten und maß deren Mächtigkeiten. Mit seinem 1756 erschienenen Werk »Versuch einer Geschichte von Flötz-Gebürgen, betreffend deren Entstehung, Lage, darinnen befindliche Metallen, Mineralien und Fossilien« gilt er als einer der Begründer der Stratigraphie. Füchsel ergänzte Lehmanns Profilzeichnungen und erstellte 1762 die erste geologische Karte eines Gebietes in Deutschland. Er definierte außerdem erstmals die »Formation« als eine zusammengehörige Folge von Schichten.

Ohne von Hookes Gedanken zu wissen, verfolgte William Smith (1769–1839) während seiner Arbeiten als Vermessungsingenieur bei Kanalbauten ganz ähnliche Vorstellungen (siehe S. 73): Er hatte erkannt, dass bestimmte Gesteinsfolgen auch durch ganz bestimmte, unverwechselbare Fossilien charakterisiert sind und dass man mit diesen Korrelationen über weitere Gebiete durchführen kann. Nachdem Smith England und Wales flächendeckend geologisch aufgenommen hatte, konnte er zudem die erste moderne geologische Karte eines Landes vorlegen. Diese Karte war für die nachfolgenden Projekte der jeweiligen nationalen geologischen Landesämter richtungsweisend.

Dass spezielle Fossilien nicht nur zur Korrelation zweier getrennter Gebiete herangezogen werden können, sondern auch eine Einordnung in ein zeitliches System gewähren können, erkannte Leopold von Buch (1774–1853); er prägte 1837/39 den Begriff »Leitmuschel«, womit eine relative Altersgliederung möglich war (siehe S. 100).

Feuer und Wasser

Abraham Gottlob Werner (1749–1817) gilt nicht nur im deutschsprachigen Raum, sondern durch seine lang anhaltende und »international« besuchte Lehrtätigkeit an der Bergakademie in Freiberg (siehe S. 66) als einer der bedeutendsten Wegbereiter der Geologie zur Wissenschaft. Auf ihn gehen mehrere Klassifikationssysteme in den Erdwissenschaften zurück. Seine unrichtige Deutung des Basalts als Sedimentgestein und der dadurch entbrannte »Neptunisten-Plutonisten-Streit«, bei dem Werner letztlich nicht recht behalten konnte, haben ihm eine negative Beurteilung eingebracht.

Der Streit um die Entstehung des Basalts, ob dieser nun »aus dem Wasser« (»neptunisch« als Sedimentgestein), oder »aus dem Feuer« (»plutonisch« als Vulkanismus) entstanden sei mit den Protagonisten Abraham Gottlob Werner und James Hutton (1726–1797; siehe S. 69), weitete sich zusehends aus. Bald ging es auch darum, ob die gestaltenden Kräfte im Erdinneren liegen oder nicht. So entwickelte sich der Konflikt auch auf eine Ebene verschiedener religiöser Anschauungen bezüglich der biblischen Schöpfungsgeschichte. Nahezu alle Naturforscher der damaligen Zeit nahmen aktiv an dieser Kontroverse teil, oder verfolgten sie zumindest (siehe S. 102).

Immer gleich oder katastrophal?

Aus dem Studium der Fossilien erkannte man, dass es im Lauf der Erdgeschichte zu mehrmaligem Wechsel der Organismen gekommen ist. Da man bei aufeinanderfolgenden Faunen keine Ähnlichkeiten fand, entwickelte sich die Vorstellung von Aussterbeereignissen und anschließenden Neuschöpfungen. Georges Cuvier (1769–1832), der an die Unveränderbarkeit der Organismen glaubte, gilt als Hauptvertreter der sogenannten Kataklysmentheorie (siehe S. 83). Dieser Theorie zufolge kam es im Laufe der Erdgeschichte zu häufigen katastrophalen Ereignissen, die in bestimmten Gebieten alle Lebewesen ausgelöscht hätten. Nach der Katastrophe seien die Organismen wieder zugewandert oder durch gänzlich neu erschaffene ersetzt worden. Auch die biblische Sintflut kam wieder ins Spiel: Sie sei die allerletzte dieser Umwälzungen gewesen.

Dieser Auffassung widersprach das Konzept des »Aktualismus«, das von James Hutton (1726–1797; siehe S. 59) entwickelt und speziell von Charles Lyell (1797–1875) weiter verfeinert wurde. Charles Lyell, der nach seinem Jura-Studium anfänglich als Sachverwalter tätig war, wechselte sehr rasch zur Geologie und wurde 1831 Professor dieses Faches am King’s College London. Sein bedeutendstes Werk, »Principles of geology«, erschien in drei Bänden in den Jahren 1830 bis 33. In diesem umfassenden Lehrbuch zeigte Lyell, dass die gegenwärtig zu beobachtenden geologischen Vorgänge vollkommen ausreichen, um auch große Veränderungen auf der Erdoberfläche zu erzeugen – unter der Voraussetzung, dass die Zeiträume, die solchen Veränderungen zugrunde liegen, entsprechend lange andauerten. Der zentrale Satz in den »Principles« von Lyell – »the present is the key to the past« –, dass die Kenntnis der gegenwärtigen geologischen Prozesse auf die erdgeschichtliche Vergangenheit anwendbar ist, führte zur grundlegenden wissenschaftlichen Methode in den Erdwissenschaften (siehe S. 59f.).

Die Veränderungen des Fossilbestandes in den unterschiedlichen Schichten erklärte Lyell durch beständige, langsame Hebungen und Senkungen der Erdkruste. Die Horizonte, nach denen sich die Organismenwelt anscheinend verändert hatte, erklärte er als jene Zeiten, zu denen sich aufgrund der Heraushebung aus dem Meer keine Sedimente gebildet hatten.

Unter anderem war es Charles Darwin (1809–1882), der dem Aktualismus (im Englischen Uniformitarianism = Gleichförmigkeitsprinzip) zum Durchbruch verhalf (siehe S. 118). Auch seine Theorie geht von langsamen Veränderungen der Organismen im Laufe der Erdgeschichte aus. Darwins bekannte Theorie der Evolution wurde bereits wenige Jahre nach der Publikation in Wissenschaftskreisen praktisch universell akzeptiert. Einer der letzten Paläontologen, der die Artenvielfalt auf eine metaphysische Kausalität – einen schöpferischen Gott – zurückführte, und sintflutartige Katastrophen annahm, war Louis Agassiz (1807–1873; siehe S. 109).

Geologie als klassische Naturwissenschaft

Durch die Tätigkeiten von Abraham Gottlob Werner kristallisierten sich zu Beginn des 19. Jahrhunderts die Bereiche Mineralogie und Geologie klar als selbstständige Wissensbereiche heraus.

Beide Wissenschaften waren durch ihren Bezug zur praktischen Anwendung, speziell vor dem Hintergrund der Industrialisierung und dem gesteigerten Bedarf an Rohstoffen, äußerst populär. Die Universitäten reagierten darauf mit der Schaffung von entsprechenden Lehrstühlen.

Naturwissenschaftliche Lehrstühle für Physik und Chemie, aber auch Biologie waren vor 1800 an den medizinischen Fakultäten angesiedelt, da man diese Wissensbereiche als »Hilfswissenschaften« benötigte. Die Mineralogie wurde vielerorts schon im 18. Jahrhundert den chemischen oder physikalischen Wissenschaften angegliedert. Im Zuge der Aufklärung, aber auch deutlich später, wurden an manchen Universitätsstandorten Lehrstühle für »Naturgeschichte« eingerichtet. Die Untergliederung des fachlichen Bereichs in »Pflanzen- und Tierwelt« sowie »Steinreich« führte mit der Weiterentwicklung der Wissensbereiche schließlich zur Emanzipation in die Fächer Mineralogie, Geologie und Paläontologie.

Auch an den technisch orientierten Lehranstalten wurden im 19. Jahrhundert Lehrstühle für Mineralogie und Geologie geschaffen. Hier sollte den Ingenieuren die Kenntnis von den Baustoffen und dem Baugrund vermittelt werden.

Aber auch andere Institutionen setzten sich im 19. Jahrhundert vermehrt mit den geologischen Fächern wissenschaftlich auseinander. Zu diesen gehören die naturkundlichen Museen, die Akademien, die wissenschaftlichen Gesellschaften und die geologischen Dienste.

1878 fand der erste internationale Geologenkongress in Paris statt, dem alle vier Jahre weitere folgten und somit eine internationale Plattform des Gedankenaustausches ermöglichten.

Im Verlauf des 19. Jahrhunderts sammelten sich an den einzelnen Forschungsstätten erhebliche Mengen an Einzelinformationen an, die zu globalen Ideen synthetisiert wurden. Die geologische Erklärung von Gebirgen wäre eine jener Fragen, die weit über einen regionalen Abschnitt hinausgeht und Einzelinformationen zusammenführt. Die Geologen des frühen 19. Jahrhunderts beschäftigte das Problem, ob das Auftauchen von Festlandmassen aus den Ozeanen auf das Absinken des Meeres oder auf eine echte Hebung der kontinentalen Schollen zurückzuführen sei. Dass gegenseitige relative Bewegungen zwischen Meer und Festland stattfinden können, hat Leopold von Buch (1774–1853) auf seiner Skandinavienreise anhand der Strandlinienverläufe eindeutig festgestellt (siehe S. 106).

Später entwickelte von Buch die Vorstellung der Gebirgserhebung durch »vulkanischen« Druck aus dem Untergrund. Um die Mitte des 19. Jahrhunderts begann sich Jean-Baptiste Élie de Beaumont (1798–1874), ein französischer Geologe und Professor am Collège de France und an der École des Mines, mit dem Gebirgsbau zu beschäftigen. Im Jahr 1852 erschien sein Hauptwerk »Notice sur les systèmes des montagnes«, in dem er die Idee vertritt, dass die allmähliche Abkühlung der Erde zur Volumenabnahme, verbunden mit horizontaler Kompression ihrer Oberfläche, führte. Wenn man, so folgerte Élie de Beaumont, das Alter der jüngsten schräggestellten Schichten sowie das der ältesten darüber lagernden horizontalen Schichten eines Gebirges ermittelt, könne man das Alter der Berge festlegen.

Élie de Beaumont glaubte an die weltweite Gleichzeitigkeit der gebirgsbildenden Phasen, die man zur Untergliederung der Erdgeschichte heranziehen könne. Seine Deutung der Winkeldiskordanzen (= winkelige Lage von Schichten zueinander) für eine zeitliche Aussage war neu und wurde zu einem Eckpfeiler der Gebirgsbildungstheorien bis in die erste Hälfte des 20. Jahrhunderts.

Einen weiteren wesentlichen Einfluss auf das Verständnis von Orogenen (= räumlich geschlossene, abgegrenzte Gebirgseinheiten) hatten die Vorstellungen des Amerikaners James Dwight Dana (1813–1895). Er nahm ebenfalls die Schrumpfung der Erde durch die Abkühlung nach ihrer glutflüssigen Entstehungsphase an und rechnete demgemäß mit Senkungen der Erdkruste. Daraus leitete er horizontale Spannungen ab, die durch Seitenschub zu Faltengebirgen führen sollten. Für die Senken, die die räumliche Ausdehnung des späteren Gebirges hatten und die für längere Zeiträume als Sedimentationsbecken fungierten, führte Dana den Begriff »Geosynklinale« ein. Der Wiener Geologe Eduard Sueß (1831–1914) hat diese Vorstellungen auf die alpinen Verhältnisse zur Anwendung gebracht (siehe S. 134).

Im Sinne der Kontraktionstheorie errechnete der Schweizer Albert Heim (1849–1937) im Jahr 1878 das Einengungsausmaß für den alpinen Gebirgskörper und umriss die Theorie der Erdkontraktion mit dem bildlichen Vergleich der »Haut eines eintrocknenden Apfels, die allmählich für denselben zu groß wird und feine Falten bildend auf den schwindenden Kern nachsinkt« (siehe S. 140).

Auf der Basis der Geosynklinaltheorie entwickelte Hans Stille (1876–1966), Professor der Geologie in Göttingen, Berlin und Hannover, um 1920 eine Theorie, die die Ähnlichkeiten im Aufbau der verschieden alten europäischen Gebirge zur Grundlage nahm. Der magmatisch-tektonische »Stille-Zyklus« beeinflusste bis in die 60er-Jahre des 20. Jahrhunderts die großtektonischen Vorstellungen, gilt aber mittlerweile durch die allgemeine Akzeptanz der Theorie der Plattentektonik als überholt.

Der »Stille-Zyklus« beschreibt Stadien der Gebirgsbildung, die mit dem Einsinken eines Grabensystems innerhalb der kontinentalen Kruste (vergleichbar dem heutigen ostafrikanischen Grabenbruch) beginnt und sich durch weitere Dehnungsbewegungen, die die kontinentale Kruste zerreißen, fortsetzt. Dadurch entsteht zunächst ein noch schmales Ozeanbecken, das sich zur »Geosynklinale« entwickelt, die von basischem Vulkanismus begleitet wird. Das weiträumige Becken nimmt durch die Absenkung ungeheure Mengen an Sedimenten auf, die sich als mächtige Ablagerungsserien dokumentieren. Schließlich kehrt die Extensionsbewegung um und die beiden Kontinentränder beginnen wieder, sich aufeinander zuzubewegen und die dazwischen angehäuften Sedimente aufgrund der räumlichen Verkürzung zu falten. Danach beginnt ein Stadium der Bruchtektonik, gefolgt von tektonischer Ruhe, die sich als Abschnitt der Einebnung des Reliefs äußert.