Die Studiengänge Geowissenschaften vertreten an den Universitäten einen Teilbereich der Erdwissenschaften. Unter Geowissenschaften werden die bisherigen Fächer Geologie, Paläontologie, Mineralogie/Petrologie und Geodynamik/Geophysik zusammengefasst. Diese sind in Forschung und Lehre eng miteinander verknüpft. Weitere Erdwissenschaften sind Geographie, Geoinformatik, Geodäsie, Meteorologie und Bodenkunde.
Die Geologie ist die Wissenschaft von Struktur, stofflicher Zusammensetzung und dem Aufbau sowie der geschichtlichen Entwicklung des Planeten Erde. Sie untersucht die physikalischen und chemischen Veränderungen an der Oberfläche und beschäftigt sich mit den thermischen und mechanischen inneren Einwirkungen auf die irdische Gesteinshülle, die im Laufe der Erdgeschichte großen Veränderungen unterliegt.
Die Geologie in Bonn gliedert sich in folgende Teilbereiche:
Die Allgemeine Geologie beschäftigt sich mit den Grundlagenprozessen des Systems Erde. Neben dem Feld der endogenen Dynamik, die sich mit den inneren Kräften der Erde (Magmatismus, Metamorphose, Gebirgsbildung) befaßt, spielen für die direkte menschliche Umwelt die von außen wirkenden Kräfte der exogenen Dynamik eine wesentliche Rolle.
Die Umweltgeologie untersucht die Wechselwirkungen zwischen Mensch und Umwelt und bearbeitet praxisbezogene Aspekte, wie Auswirkungen der Rohstoffgewinnung auf die Umwelt, den Eintrag anthropogener Schadstoffe in die natürlichen Systeme und die Verbringung von Abfällen auf und in die Lithosphäre.
Zu den vordringlichen Aufgaben der Hydrogeologie gehören die Erkundung der Grundwasservorräte, deren Erschließung und Nutzung und Schutz. Neben Fragen der Grundwassergewinnung und des Grundwassermanagements, bilden zunehmend Probleme des Grundwasserschutzes im Zusammenhang mit der anthropogenen Beeinflussung unserer Umwelt einen wichtigen Forschungsschwerpunkt.
Die Strukturgeologie untersucht die Deformation der Lithosphäre in verschiedenen Skalen, vom mikroskopischen Maßstab bis zu dem der Plattentektonik (Ozeanbildung, Subduktion und Kontinentkollision). Aus der Kenntnis der Erdoberfläche und bestenfalls lückenhaften Untergrund-Informationen (Bohrungen, geophysikalische Sondierungen) wird der Aufbau des Untergrundes prognostiziert. Dies ist für Rohstoff-Prospektion, Tunnelbau und die meisten anderen geologischen Arbeitsbereiche von entscheidender Bedeutung.
Die Sedimentologie untersucht Ablagerungsprozesse von Sedimenten und interpretiert die raumzeitliche Dynamik von terrestrischen und marinen Ablagerungsräumen im Zusammenspiel mit Meeresspiegelschwankungen, Tektonik und Klima. Sedimente und Sedimentbecken enthalten bedeutende Ressourcen, wie fossile Energieträger, Trinkwasser und Rohstoffe (z.B. Erze, Salze, Baustoffe). Zugleich dienen Sedimente als Endlager, als Gasspeicher oder Quelle geothermischer Energie.
Die Geodynamik/Angewandte Geophysik ist ein Zweig sowohl der Geowissenschaften als auch der Physik und verwendet physikalische Prinzipien zur Erforschung der Erde. Die Geodynamik in Bonn befasst sich mit der numerischen Simulation von Geoprozessen im Bereich der Lithosphäre, wie die Entstehung von Erdbeben und damit zusammenhängend das Auftreten von Nachbeben und die mechanischen Prozesse, die zu vulkanischer Aktivität führen. Die Angewandte Geophysik beschäftigt sich allgemein mit der Erkundung des Erdkörpers mit physikalischen Methoden zu wirtschaftlichen oder unmittelbar gesellschaftlich relevanten Zwecken (z. B. Exploration von Bodenschätzen und Erforschung von Naturgefahren).
Die Paläontologie ist die Wissenschaft von der Entwicklung der Lebewesen auf der Erde; sie beschäftigt sich mit versteinerten Tieren und Pflanzen (Fossilien) und deren Datierung in der Erdgeschichte. Von Interesse sind dabei besonders die Zusammenhänge zwischen den Entwicklungsprozessen der Organismen und der Umwelt in Raum und Zeit.
Die Paläontologie ist in Bonn in ihrer vollen Breite vertreten:
Die Paläobotanik untersucht die Entwicklung des Pflanzenlebens in der erdgeschichtlichen Vergangenheit in interdisziplinären Zusammenarbeit zwischen Botanik, Paläontologie und Geologie. Die Anwendungsgebiete sind Taxonomie, Phylogenie und Vegetationsgeschichte und sie ist ein unverzichtbarer Partner in der Stratigraphie, Lagerstättenkunde (Kohlebildung), Palökologie und Paläoklimatologie.
Die Mikropaläontologie beschäftigt sich mit der Erforschung mikroskopisch kleiner Organismenreste. Durch Untersuchung dieser im Laufe der Erdgeschichte formenreich und häufig vorkommenden Mikrofossilien können z.B. Aussagen zur Kapazitätserfassung von Erdöl- oder Erdgaslagerstätten und deren optimale Verwertung gemacht werden.
Die Vertebratenpaläontologie untersucht die Evolution der Wirbeltiere, die für die Evolutionsforschung eine wichtige Rolle spielen. Die Umkonstruktion von Bauplänen, etwa beim Übergang vom Leben im Wasser zum Leben auf dem Lande und weiter zum Fliegen, kann in mehreren Linien unmittelbar erkannt werden.
Die Invertebratenpaläontologie befasst sich mit der Gruppe der fossilen Invertebraten, die zur Datierung von Gesteinsschichten, der "Biostratigraphie" eingesetzt werden und somit Grundlage für zeitliche und paläogeographische Aussagen sind, die unter anderem zur Prospektion von nutzbaren Lagerstätten herangezogen werden. Zugleich dient sie dem Verständnis langzeitlicher Umwelt- und Klimaveränderungen und der Entwicklung der Biodiversität sowie der Evolution und Stammesgeschichte der Organismen auf der Erde.
Die Mineralogie ist die materialbezogene Geowissenschaft. Sie beschäftigt sich mit den Eigenschaften der Materie und deren Rolle in den geologischen Prozessen auf der Erde. Von besonderem Interesse sind die physikalischen Eigenschaften, die chemische Zusammensetzung, die Kristallstruktur, das Vorkommen und die Verbreitung von Mineralen und deren Entstehung in der Natur und der physikalischen und chemischen Bedingungen die zur Bildung und Zerstörung von Mineralen führen.
In der Mineralogie wird heute vor allem analytisch und experimentell gearbeitet. So untersucht die Kristallographie den mikroskopischen Aufbau kristalliner Feststoffe, insbesondere den Zusammenhang zwischen Struktur und chemischer Zusammensetzung sowie die daraus folgenden physikalischen und technischen Eigenschaften kondensierter Materie.
Die Petrologie befasst sich mit der Entstehung, Herkunft und Umwandlung der Gesteine. Im Labor werden die Druck- Temperaturbedingungen wie sie im Erdinneren herrschen simuliert (experimentelle Petrologie). In der Geochemie und Kosmochemie wird die Häufigkeit und Mobilität der chemischen Elemente in der Erde, den Meeren, der Atmosphäre und im Weltraum untersucht. Die Meteoritenforschung gibt Hinweise auf die Entstehung des Sonnensystems.
Die durch das Studium natürlicher Materialien gewonnenen Erkenntnisse finden ihre technologische und wirtschaftliche Anwendung in Bereichen wie der Materialkunde, der Rohstoffsicherung und -verarbeitung, der umweltschonenden Wiederverwertung oder Entsorgung von Materialien sowie der Entwicklung neuer Werkstoffe und Analyseverfahren.
Die Geowissenschaften spielen eine tragende Rolle für die Energieversorgung und die Rohstoffversorgung. Die Suche nach Trinkwasser, energieliefernden Stoffen (Erdöl, Erdgas, Kohle), Erzen, Kies, Bausand, Kalk etc. und auch Kernenergierohstoffen(Uran) sowie Erdwärme werden durch Geowissenschaftler projektiert und realisiert.
Die angewandten Geowissenschaften finden Verwendung in der Bauwirtschaft (z.B. Hochbau, Tiefbau, Tunnelbau), bei der Erstellung von Müll-Deponien, der Entsorgung von Altlasten, Erstellung von Endlagerstätten (Atommüll), im Umweltschutz, bei der Raumplanung etc.
Studiengang Geowissenschaften in Bonn
Der Bachelorstudiengang Geowissenschaften an der Universität Bonn wird am Steinmann-Institut für Geologie, Paläontologie und Mineralogie angeboten. Dieser Studiengang hat sich aus den bisherigen Diplomstudiengängen Geologie/Paläontologie und Mineralogie entwickelt und wird seit dem WS 07/08 im Rahmen der Lehreinheit Geowissenschaften angeboten.
In diesem konsekutiven Studiengang werden geowissenschaftliche Themen und Inhalte neu verknüpft Die Ausrichtung ist interdisziplinär und forschungsorientiert. Es wird ein breites naturwissenschaftliches Grundlagenwissen vermittelt, darauf aufbauend Grundlagen und Vertiefung in den geowissenschaftlichen Kernfächern Geologie, Mineralogie, Geophysik und Paläontologie sowie geowissenschaftliche Arbeitsmethoden. Einen großen Stellenwert hat die Ausbildung im Gelände und im Labor, welche die Einarbeitung in spezifische Aufgabenstellungen und Ansätze zur Problemlösung ermöglicht.
Durch das Studium sollen die Studierenden Kenntnisse und Fähigkeiten erwerben, die der Entwicklung und Nutzung der menschlichen Umwelt dienen. Zu den relevanten Themenbereichen gehören der Stoffbestand und Bau der Erde, die Gesetzmäßigkeiten geologischer Prozesse in und auf der Erde, die Erd- und Lebensgeschichte, die dreidimensionale regionalgeologische Synopsis, die paläogeographische und paläoökologische Rekonstruktion von Lebensräumen, die geologische Geländeaufnahme, Kartierung und Standortbewertung, die Beobachtung der anthropogenen Veränderungen von Geo-Ökosystemen und die nachhaltige Sicherung von Ressourcen und Naturräumen.
Forschung und Lehre stehen in enger Beziehung zueinander, was sich in den Modulen widerspiegelt.
Die Forschungsthemen der Geologie finden sich in den Bereichen Sedimentologie, Hydrogeologie, Strukturgeologie, Umweltgeologie, Angewandte Geophysik, Geodynamik; die Arbeitsgruppen der Paläontologen beschäftigen sich mit Invertebratenpaläontologie, Wirbeltierpaläontologie (Dinosaurier, Säugetiere), Paläobotanik und Mikropaläontologie; die Forschung der Mineralogen dreht sich um Petrologie, Geochemie, Vulkanologie und Kristallographie (s. Geowissenschaften).
