Department 4: Geomaterialien

Wir wissen schon seit langem, dass die Erde in ihrem Inneren und an der Oberfläche nicht starr und unbeweglich ist. Weitgehend unbekannt, ja nahezu geheimnisvoll ist aber noch, wie sich diese Bewegungen im einzelnen abspielen und welche Kräfte dabei wirken. Daß wir so wenig darüber wissen, hat mehrere Gründe. So entzieht sich das tiefe Erdinnere der direkten Beobachtung; außerdem gehen viele Bewegungen so langsam vonstatten, daß die Dauer eines Menschenlebens oft nicht ausreicht, Veränderungen zu messen; und schließlich sind die chemischen Vorgänge besonders an der Erdoberfläche äußerst komplex. Im Department 4 haben wir uns zum Ziel gesetzt, diese Dynamik unseres Planeten im Detail zu untersuchen.

Dazu vermessen wir zusammen mit anderen GFZ-Abteilungen tektonisch besonders aktive Gegenden. In diesen Regionen verbinden wir geologische Felduntersuchungen mit geophysikalischen Messungen der automatisch arbeitenden Observatorien am Plattenrand. Diese Instrumente messen die Drift und Deformation der Lithosphärenplatten in allen Einzelheiten. Solche Feldmessungen allein reichen aber nicht aus, um die Bewegungsabläufe zu verstehen. An ausgewählten Gesteinsproben untersuchen wir im Labor, wie sich Fels unter Druck verformt und unter welchen Umständen er bricht. Damit vollziehen wir im Kleinen nach, was sich in der Natur bei einem Erdbeben abspielt. Mit Hochdruckpressen und anderen Geräten ahmen wir die hohen Temperaturen und Drücke in der unteren Erdkruste und im Erdmantel nach. Damit überprüfen wir experimentell, wie sich Gesteine im tiefen Erdinnern tatsächlich verhalten.

Auch die schnellen Veränderungen an der Erdoberfläche bergen noch viele Geheimnisse. Weltweit werden jährlich gigantische Mengen an Sediment durch Flüsse und Gletscher von Gebirgen in das Meer transportiert. An der Erdoberfläche, wo diese Massen erodiert werden, wirken so viele Kräfte gleichzeitig, von Wind und Wetter über Bodenbakterien bis zur Gesteinsverwitterung, dass wir die komplizierten Vorgänge oft gar nicht im Zusammenhang erfassen können. Mit chemischen Methoden messen wir die Geschwindigkeiten von Erdoberflächenprozessen und suchen nach geochemischen Fingerabdrücken, mit denen wir die Ursachen dieser Prozesse erschließen.