Warum heißt es, dass „Land, Meer und Luft“ untrennbar mit der Geologie verbunden sind?

Am 21. Juni 2024 hielt Gao Jianwei, leitender Ingenieur des Natural Resources Physical Geological Data Center des China Geological Survey, auf der Themensitzung „Es ist Zeit, dem Land mit Wissenschaft zu dienen“ des Science Popularization China Starry Sky Forum eine Rede mit dem Titel „Bedeutet Geologie studieren, in den Bergen leben?“ 》.

Das Folgende ist ein Auszug aus der Rede von Gao Jianwei:

Die traditionelle Geologie untersucht die Erde, von der unser Überleben abhängt, und zwar nur die Oberfläche der Erde, einschließlich des flachen Teils der Erdkruste und unserer Hydrosphäre, Lithosphäre, Biosphäre und anderer äußerer Sphären.

Mit dem kontinuierlichen Fortschritt von Wissenschaft und Technologie erweitern sich auch unsere Forschungsobjekte schrittweise, hauptsächlich in drei Richtungen: hinauf in den Himmel, hinunter in die Erde und hinunter ins Meer, was jeweils unserer tiefen Erde, tiefen See und dem tiefen Weltraum entspricht.

Zwei Hauptaufgaben der Geologie

Unsere Geologie hat zwei Hauptaufgaben. Das erste Ziel besteht darin, die Bedürfnisse des menschlichen Überlebens und der menschlichen Entwicklung zu erfüllen, und das zweite Ziel besteht darin, das Unbekannte der Menschheit zu erforschen.

Die Geologie hat zwei Hauptaufgaben. Das erste Ziel besteht darin, die Bedürfnisse des menschlichen Überlebens und der menschlichen Entwicklung zu erfüllen, und das zweite Ziel besteht darin, das Unbekannte der Menschheit zu erforschen.

Um den Bedürfnissen des menschlichen Überlebens und der menschlichen Entwicklung gerecht zu werden, müssen zunächst mehrere Dinge getan werden: Das erste und wichtigste besteht darin, den Menschen bei der Suche nach Bodenschätzen behilflich zu sein. die zweite besteht darin, den Städtebau zu lenken; die dritte besteht darin, Naturkatastrophen zu widerstehen; und viertens geht es darum, die geologische Umwelt zu untersuchen, um die menschliche Gesundheit zu schützen.

Eine weitere wichtige Aufgabe besteht darin, das Unbekannte der Menschheit zu erforschen. Es gibt hauptsächlich drei Richtungen: Tiefsee, tiefe Erde und tiefer Weltraum.

Der erste ist der Weltraum. Heute können wir mithilfe hochtechnologischer Mittel die Planetengeologie unseres Sonnensystems erforschen und die unbekannten Weiten des Universums erkunden.

Die zweite ist die Tiefsee. Wir nutzen auch hochtechnologische Mittel wie Tauchboote, um Tiefseeforschung zu betreiben und die unbekannten Geheimnisse des Ozeans zu erforschen.

Die dritte ist die Erforschung der Tiefen der Erde. In der Geologie gibt es noch viele ungelöste Rätsel, beispielsweise über den Ursprung des Lebens auf der Erde, die Ursachen der fünf Massenaussterben in der Erdgeschichte und wie die Moho-Oberfläche zwischen Erdkruste und Erdmantel aussieht. Wir möchten diesen Fragen auf den Grund gehen und müssen daher Tiefenerkundungen durchführen.

Geologische Geheimnisse im Ozean

Es gibt drei Möglichkeiten, in die Tiefsee zu gelangen. Die erste Möglichkeit besteht in einem Tauchboot. Wir können in einem Tauchboot sitzen und direkt zum tiefen Meeresboden fahren, um ihn zu erkunden. Die zweite Möglichkeit besteht in der Nutzung eines geophysikalischen Erkundungsschiffs, das geophysikalische Methoden einsetzt, um das Innere des Ozeans zu erforschen. Das dritte ist ein Hochseebohrschiff, wie beispielsweise das Hochseebohrschiff „Dream“ auf dem Bild. Es wurde gerade vom China Geological Survey zum Zweck von Tiefseebohrungen gebaut. Das Schiff bohrt ein Loch in den Meeresboden und holt für unsere Forschung Gestein aus der Tiefsee an die Oberfläche.

In der Tiefsee gibt es viele Geheimnisse. Die drei Teile der Theorie der Plattentektonik sind beispielsweise die Theorie der Kontinentaldrift, die Theorie der Meeresbodenspreizung und die Theorie der Plattentektonik.

Ursprünglich schlug Wegener die Theorie der Kontinentaldrift vor. Damals lag er auf seinem Krankenhausbett und stellte fest, dass viele Kontinente auf der Karte zusammenpassen, sodass er sich fragte, ob diese Länder ursprünglich zusammen gehörten und dann durch die Einwirkung irgendeiner Kraft zu dem wurden, was sie heute sind. Er suchte nach zahlreichen Beweisen, darunter paläontologische Fossilien, Gletscherfunde und tektonische Belege, und stellte dann die Theorie der Kontinentaldrift auf.

Nachdem Wegener die Theorie der Kontinentalverschiebung aufgestellt hatte, wurde er von vielen Menschen in Frage gestellt. Warum? Denn er löste ein Problem nicht: Welche Art von Kraft könnte dazu führen, dass ein ganzes Stück Land seine heutige Form annimmt? Es gelang ihm nicht, das Problem zu lösen.

Mit dem Fortschritt von Wissenschaft und Technologie wurde diese Frage im Ozean beantwortet.

Zunächst nutzte Harry Hess Sonartechnologie zur Kartierung der Meeresbodentopographie und entdeckte Mittelozeanische Rücken in der Tiefsee. Anschließend führten die Menschen auf beiden Seiten des Mittelozeanischen Rückens zahlreiche Bohrungen durch und entnahmen Gesteinsproben, bei denen es sich um Basalt handelte. Später wurde das Alter des Basalts mithilfe der Isotopentechnik bestimmt und dabei ein sehr interessantes Phänomen entdeckt: Das Alter des Basalts auf beiden Seiten des Ozeans nahm allmählich zu, was die Theorie der Spreizung des Meeresbodens bewies. Die Theorie der Meeresbodenausbreitung geht davon aus, dass am Mittelozeanischen Rücken eine starke Mantelkonvektion stattfindet. Der Mittelozeanische Rücken ist ein Ort, an dem Magma aufsteigt. Nachdem das Magma aufgestiegen ist, bewirkt diese treibende Kraft die Zerstreuung des Ozeans und die ozeanische Kruste auf beiden Seiten beginnt, sich nach beiden Seiten zu bewegen. Mit anderen Worten: Die Antwort auf das Problem der „treibenden Kraft“, das Wegener nicht lösen konnte, wurde in der Tiefsee gefunden.

Anschließend schlugen Geologen die Theorie der Plattenbewegung vor. Sie gingen davon aus, dass die gesamte Erde in sechs große Platten unterteilt sei und dass einige Platten aufeinander zuliefen und andere auseinander. Wenn sie zusammentreffen, werden sie kollidieren, Berge bilden und die Welt verändern. Wenn sie auseinanderdriften, werden die Kontinente auseinanderbrechen und das Meerwasser wird zu Ozeanen zusammenfließen, und dieser Zyklus wird sich immer wieder wiederholen. Dies ist ein sehr wichtiges Ergebnis aus dem Ozean.

Was hat die Erforschung des Weltraums mit Geologen zu tun?

Mit der Entwicklung verschiedener High-Tech-Mittel wie Raumfahrzeugen hat die Geologie auch begonnen, den Weltraum teilweise zu erforschen.

Mitarbeiter entnehmen Mondbodenproben aus der Rückkehrkapsel Chang'e 5

Vor zwei Jahren brachte Chang'e 5 beispielsweise eine Menge Mondbodenproben mit zurück und durch die Untersuchung dieser Proben konnten viele wichtige Ergebnisse erzielt werden.

Beispielsweise waren ausländische Geologen aufgrund der Untersuchung der von Apollo mitgebrachten Proben davon überzeugt, dass es auf dem Mond vor drei Milliarden Jahren keine Magmaaktivität mehr gegeben habe und er zu einem toten Planeten geworden sei. Chinesische Geologen haben die gesammelten Mondbasaltproben analysiert und getestet und glauben, dass auf dem Mond vor etwa 2 Milliarden Jahren noch Magmaaktivität herrschte. Dies ist ein großer Durchbruch und eine große Entdeckung.

Tief in die Erde vordringen

Tiefenerde bedeutet, in die Tiefen der Erde vorzudringen und tiefe Erkundungen durchzuführen.

Wir haben zwei Möglichkeiten.

Eine davon ist die geophysikalische Methode, eine relativ indirekte Methode. Einfach ausgedrückt ist Geophysik die Verwendung geophysikalischer Methoden zur Erforschung der inneren Struktur der Erde, einschließlich verschiedener Anomalien. Zu den wichtigsten Methoden zählen Schwerkraft, Magnetismus, Elektrizität, Erdbeben und so weiter.

Beispielsweise können Geologen Erdbeben nutzen, um die Struktur der Erde zu untersuchen. Durch Messung der seismischen Wellengeschwindigkeiten einiger großer Erdbeben auf der Erde unterteilen Geologen die Erde in drei Schichten: Kruste, Mantel und Kern. Später schlugen Geologen vor, dass das Erdinnere nicht völlig starr und nicht nur aus Gestein besteht, sondern dass es im oberen Erdmantel eine Schicht Asthenosphäre gibt, die ein wenig der Knödelsuppe ähnelt, die wir essen. Es handelt sich um eine Asthenosphäre, die zwar fließen kann, aber nicht vollständig flüssig ist.

Die zweite Methode ist das wissenschaftliche Bohren, eine direktere Methode. Einfach ausgedrückt bedeutet es, von der Oberfläche aus ein möglichst tiefes Loch in die Erde zu graben. Auf der Kola-Halbinsel befindet sich die tiefste wissenschaftliche Bohrbohrung der Welt mit einer Tiefe von über 12.000 Metern.

Im Jahr 1996 richtete die internationale Gemeinschaft ein „Kontinentales wissenschaftliches Bohrprogramm“ ein. Im Rahmen dieses wissenschaftlichen Bohrprogramms hat China nacheinander drei wissenschaftliche Bohrlöcher gebohrt, nämlich das kontinentale wissenschaftliche Bohrloch im Ostchinesischen Meer, das kontinentale wissenschaftliche Bohrloch im Qinghai-See und das wissenschaftliche Bohrloch im Songliao-Becken.

Der derzeit tiefste in China gebohrte Brunnen ist nicht einer der drei oben genannten, sondern der noch im Bau befindliche Brunnen Taco 1. Es befindet sich noch immer im Bau und die Tiefe hat bereits mehr als 10.000 Meter erreicht.

Baustelle des Taco 1-Brunnens

Darüber hinaus gibt es im Songliao-Becken den Songke-Brunnen Nr. 2, der bis in eine Tiefe von 7.018 Metern gebohrt wurde. Warum wollen wir den Songke-Brunnen Nr. 2 bohren? Es gibt zwei Zwecke.

Sehen wir uns zunächst an, ob es tief im Songliao-Becken Öl- und Gasvorkommen gibt. Da Öl eine nicht erneuerbare Ressource ist, müssen wir tief in der Erde nach Ressourcen suchen.

Zweitens: Das Klima der Erde wiederherstellen. In der Geologie gibt es eine Methode namens „Verwenden der Gegenwart, um die Vergangenheit zu diskutieren“ und eine andere Methode namens „Verwenden der Vergangenheit, um die Gegenwart und die Zukunft zu diskutieren“ – diese gehört zu „Verwenden der Vergangenheit, um die Gegenwart und die Zukunft zu diskutieren“. Durch die Untersuchung der historischen Umwelt und des historischen Klimas des Songliao-Beckens können wir die aktuellen und zukünftigen Klimaveränderungen der Erde vorhersagen.

Die aus dem Songke-Brunnen Nr. 2 gewonnenen Gesteinskerne sind äußerst wertvoll. In einer Tiefe von mehr als 7.000 Metern haben Geologen analytische Tests an jeder Schicht und jedem Zentimeter des Gesteinskerns durchgeführt und so die damalige Umwelt und das Klima des Songliao-Beckens wiederhergestellt und neue Beweise für das Aussterben durch Asteroiden geliefert.

Was sind die neuen Erkenntnisse?

Traditionell geht man davon aus, dass das Aussterben der Dinosaurier durch einen Asteroideneinschlag verursacht wurde. Chinesische Geologen sind jedoch aufgrund von Untersuchungen am Songke-Brunnen Nr. 2 zu dem Schluss gekommen, dass die Umwelt und das Klima im Songliao-Becken bereits vor dem Asteroideneinschlag sehr rau waren. Die Kohlendioxidkonzentration in der Luft war damals sehr hoch und einige Organismen waren gestorben oder ausgestorben. Dann, am Ende der Kreidezeit, starben nach dem Asteroideneinschlag zahlreiche Organismen aus. Daher gehen Wissenschaftler heute davon aus, dass das Aussterben der Dinosaurier mehrere Ursachen hatte und dass es die kombinierten Auswirkungen von Vulkanausbrüchen und Asteroideneinschlägen waren, die zum weiteren Aussterben der Dinosaurier führten.

Autor: Gao Jianwei, Wissenschaftsautor, leitender Ingenieur des Natural Resources Physical Geological Data Center des China Geological Survey