(*Dieser Text wurde 1997 von den Mitgliedern Instituts als Beitrag zur
Fakultätsbroschüre erstellt.)
Gesteinsarchive: Schlüssel zu Prozessen in Raum und Zeit
Forschungsprofil
Die Geologie widmet sich der Entwicklung und dem Bau unseres Planeten. Dessen heutiges -
und auch zukünftiges - Bild wird durch kompliziert verflochtene, in Zeit und Raum ablaufende
Prozesse geprägt. Vorgänge im Erdinneren, auf der festen Erdoberfläche, in den Ozeanen
und der Atmosphäre, Wechselwirkungen zwischen Organismen und ihrer Umwelt und
astronomische Parameter greifen dabei ineinander. Die beginnende Entschlüsselung dieses
Prozeßgefüges hat in den letzten drei Jahrzehnten das geologische Weltbild revolutionär
verändert. Mt Hilfe moderner Technik trat an die Stelle deskriptiver und qualitativer
Beobachtungen vielfach eine quantifizierende und modellierende Arbeitsweise. Mit dem
Verständnis der aus den Gesteinsarchiven ablesbaren räumlich-zeitlichen Interdependenzen
umfaßt die Geologie ein weites Spektrum im Bereich der Ressourcen-Sicherung, der
Daseinsvorsorge und des Umweltschutzes.
Forschungsschwerpunkte
Gemeinsam ist allen Arbeitsgruppen des Geologischen Instituts die Erforschung
sedimentärer Systeme. Die Untersuchung der Zusammensetzung von Sedimentgesteinen,
ihres Fossilinhaltes, ihrer Poreninhaltsstoffe und ihrer diagenetischen Geschichte ermöglicht
eine Rekonstruktion ehemaliger Lebens- und Ablagerungsräume. Unter Berücksichtigung
plattentektonisch induzierter geodynamischer Prozesse lassen sich paläoökologische und
paläoklimatische Veränderungen ebenso erkennen wie die Entwicklung sedimentärer Becken.
Im angewandten Sektor werden oberflächennahe Deckschichten, Böden und Grundwässer
im Hinblick auf ihre anthropogene Gefährdung und umweltverträgliche Nutzung untersucht.
Im Hinblick auf Ressourcen-Sicherung stehen die geologischen Bedingungen der Bildung
fossiler Brennstoffe (Erdöl, Erdgas, Kohle) im Vordergrund.
Besondere Bedeutung für die Daseinsvorsorge besitzt die zum Institut gehörende
Erdbebenstation Bensberg. Sie überwacht mit den zugehörenden Außenstationen den
seismisch aktiven Raum der dichtbesiedelten Niederrheinischen Bucht. Die langjährige
Registrierung regionaler seismologischer Ereignisse liefert Grundlagen für bauliche und
technische Vorsorgemaßnahmen.
Ausstattung
Unter den modernen Laboratorien und Großgeräten des Instituts seien die diversen
geochemischen Untersuchungsmethoden hervorgehoben. Sie beinhalten u.a. eine
Gaschromatographie-Massenspektrometrie- und eine Gaschromatographie-Atomemissions-Kopplung sowie ein Massenspektrometer für stabile Sauerstoff- und Kohlenstoff-Isotope. Für
ultramikroskopische Untersuchungen kann auf ein Rasterelektronenmikroskop mit EDX-Einrichtung sowie ein Transmissionselektronenmikroskop zurückgegriffen werden. Für
paläomagnetische Untersuchungen steht ein Kryogen-Magnetometer zur Verfügung.
Perspektiven und Verknüpfungen
Die Arbeitsgruppen am Geologischen Institut sind mit ihren Vorhaben in oft international
verkoppelte Schwerpunktprogramme der Deutschen Forschungsgemeinschaft sowie in
Forschungsprogramme der Europäischen Union eingebunden. Im regionalen Rahmen
bestehen enge Kontakte zum Forschungszentrum Jülich, zu den Geologischen Landesämtern
Nordrhein-Westfalens und benachbarter Bundesländer sowie zum Rheinischen Landesamt
für Denkmalspflege.
Mit dem Wandel der Forschungsrichtungen hat sich auch die Ausbildung im Studiengang
Geologie und Paläontologie verändert. Zur traditionell geländeorientierten Ausbildung sind in
zunehmendem Maße laborgestützte und experimentelle Lehrinhalte hinzugekommen.
Besondere Bedeutung besitzen dabei die an anderen Universitäten in Nordrhein-Westfalen
nicht vertretenen Forschungsrichtungen der organischen Geochemie, der Paläomagnetik,
der bundesweit nur in Köln vertretenen terrigenen Quartärgeologie sowie die
Erdbebenstation Bensberg. Die Studierenden schätzen die breite naturwissenschaftliche
Grundausbildung und die sehr weitgefächerten Ausbildungsmöglichkeiten im Gelände wie in
den Laboratorien. Gerade im kommunalen und privatwirtschaftlichen Umweltsektor werden
weiterhin zahlreiche Absolventen eine Arbeitsstelle finden.
(*Dieser Text wurde 1997 von den Mitgliedern Instituts als Beitrag zur
Fakultätsbroschüre erstellt.)
Feste Körper fest im Griff
Forschungsprofil
Die Mitglieder des interdisziplinär ausgerichteten Instituts beschäftigen sich mit Fragen von
atomaren Strukturen, über globale Stoffkreisläufe, bis hin zur Entstehung des
Sonnensystems.
Gemeinsames Objekt der beteiligten Wissenschaften ist der Festkörper. Im Mittelpunkt steht
dabei die Frage, unter welchen Bedingungen ein Festkörper entsteht, welche
Wechselwirkung er mit seiner Umgebung zeigt und wie er auf äußere Einflüsse reagiert. Die
Mineralogen und Geochemiker verwenden physikalisch-chemische Methoden, um damit
Wechselwirkungen zwischen Festkörpern, Schmelzen und Lösungen zu untersuchen. Ziel ist
es, die Bildung und Entwicklung von Gesteinen sowie die Verteilung chemischer Elemente im
System Erde zu verstehen.
Die Wissenschaftler setzten ihre theoretischen Ergebnisse auch praktisch um. So entwickeln
sie unter anderem Hochleistungskeramiken.
Forschungsschwerpunkte
Die Mitglieder des Instituts für Mineralogie und Geochemie konzentrieren sich auf aktuelle
wissenschaftliche Herausforderungen sowie die Grundlagenforschung.
Einen Schwerpunkt bilden die Petrologie und Geochemie. Mit Hilfe von Feldstudien,
experimentellen Arbeiten und thermodynamischen Berechnungen analysieren die
Wissenschaftler die Entwicklungsgeschichte von Erdkruste und Erdmantel. Der
Magmatismus und die Metamorphose dienen ihnen als Abbild geodynamischer Prozesse. Die
Forscher untersuchen Transportmechanismen in geologischen Systemen sowie die
Verteilung und Fraktionierung von Spurenelementen und Isotopensignaturen.
In der Kosmoschemie erforschen die Wissenschaftler Ursprung und Bildung fester Körper im
Sonnensystem. Sie simulieren und berechnen Kondensationsprozesse im solaren Nebel und
untersuchen meteoritische Materie. In Experimenten bestimmen die Forscher die Verteilung
von Spurenelementen. Unter Drücken von mehreren hundert Kilobar und bei Temperaturen
bei zu 2.000°C erlangen sie dadurch Erkenntnisse von der Entstehung des Erdkerns.
In der Oberflächengeochemie wird das Verhalten kristalliner Materie bei Auflösung,
Wachstum, Korrosion, Verwitterung und Adsorption untersucht. Die Forscher analysieren
diese Grenzflächenprozesse bis in den atomaren Bereich.
Die Umweltmineralogen entwickeln Verfahren, um Quellen und Verursacher von
Schadstoffemissionen in Luft und Wasser zu identifizieren. Dies gelingt ihnen, indem sie
Spurenelement- und Isotopensignaturen bestimmen. Sie konzipieren neue Methoden, durch
die sich rückstandslos Schadstoffe in Wertstoffe umwandeln lassen. Ihr neues Verfahren zur
verbrennungslosen und schadstofffreien Energieerzeugung aus Biomasse weist in die
Zukunft.
Ausstattung
Das Institut besitzt unter anderem Röntgenfluoreszenz- und Atomemissionsspektrometer
sowie Geräte zur Neutronenaktivierungsanalyse, die eine zerstörungsfreie
Spurenelementanalyse im Nanogramm-Bereich zulassen. Die Wissenschaftler nutzen eine
Elektronenstrahl-Mikrosonde, um Minerale und andere Feststoffe zu analysieren. Rasterkraft-
und Nahfeldmikroskope erlauben, in Köln Festkörper bis in den Bereich atomarer Auflösung
zu untersuchen. Die Forscher bestimmen mit Hochtemperaturmassenspektrometern
thermodynamische Eigenschaften von Festkörpern. Sie sind mit Hochdruckapparaturen (bis
40 Kilobar) der Gesteinsentwicklung auf der Spur.
Dienstleistungen
Mit der Industrie und Wirtschaft arbeitete das Institut unter anderem auf dem Gebiet der
Korrosionen und der Materialentwicklung zusammen. Zusätzlich lösen die Forscher
mineralogische sowie geochemische Probleme für andere wissenschaftliche Einrichtungen,
Behörden und Industrieunternehmen. Das Mineralogische Museum ist auch der
Öffentlichkeit zugänglich.
Perspektiven und Verknüpfungen
Die Grundlagenforschung gewährleistet eine zukunftsorientierte Lehre und Ausbildung - die
angewandte Forschung erbringt neue Verfahren, Methoden und Technologien. Interdisziplinär
werden die Mineralogen verstärkt mit den Geowissenschaften, der Physik und Chemie sowie
technischen Disziplinen kooperieren.