Einfuehrung in Die Geologie Abschnitt 004

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 TU Dresden / Institut für Geotechnik Professur für Angewandte Geologie Vorlesungsmaterial - Einführung in die Geologie Seite 4-1  Abschnitt 4 - Altersbestimmung und Erdgeschichte Altersbestimmung Für die Einteilung der Erdgeschichte in überschaubare Abschnitte werden zwei Informationen  benötigt: 1. Das relative Alter als Abfolge erdgeschichtlicher Ereignisse. 2. Das absolute Alter mit dem Zeitpunkt und der Dauer der Ereignisse. Ableitung des relativen Alters  Anwendung des stratigraphischen Prinzips (STENO, 17. Jh.) = Lagerungsgese tz.  Voraussetzung zur Anwendung ist die Erhaltung der ursprünglichen horizontalen Ablagerung der Sedimentgesteine.  Die hangende Gesteinsschicht ist jünger als die liegende Gesteinsschicht.  Vergleich der Schichtenfolgen unterschiedlicher, weit auseinanderliegender Aufschlüsse und deren Parallelisierung.  Verwendung von Zeitmarken zur Aufschlußkorrelation: - Leitfossilien, - Gebirgsbildungen (Winkeldiskordanzen). Beispiele zur Bestimmung des relativen Alters In einen gefalteten paläozoischen Schichtenkomplex drang eine granitische Schmelze ein und  beeinflußte das Nebe ngestein kon- taktmetamorph. Nach einer teilweisen Abtragung wurden mesozoische Schichten abgelagert. Ein Basaltgang hat sie im Alttertiär durchdrungen. Anschließend erfolgte im Jungtertiär eine teilweise Ab- tragung und erneute Ablagerung von Schichten [4-2]. Alterseinstufung magmatischer Ge- steine anhand der Lagerungsverhält- nisse. Der magmatische Intrusivkör-  per (D) und seine Gang gesteine (D) sind jünger als der Gesteinskomplex (E) und als der Gesteinskomplex (C),  jedoch älter als die auf (C) lage rnden Gesteine (B) und die auf (B) lagern- den Gesteine (A) [4-1].
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  • 7/21/2019 Einfuehrung in Die Geologie Abschnitt 004

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    Vorlesungsmaterial - Einfhrung in die GeologieSeite 4-1

    Abschnitt 4 - Altersbestimmung und Erdgeschichte

    Altersbestimmung

    Fr die Einteilung der Erdgeschichte in berschaubare Abschnitte werden zwei Informationen

    bentigt:1. Das relative Alter als Abfolge erdgeschichtlicher Ereignisse.2. Das absolute Alter mit dem Zeitpunkt und der Dauer der Ereignisse.

    Ableitung des relativen Alters

    Anwendung des stratigraphischen Prinzips (STENO, 17. Jh.) = Lagerungsgesetz. Voraussetzung zur Anwendung ist die Erhaltung der ursprnglichen horizontalen Ablagerung

    der Sedimentgesteine. Die hangende Gesteinsschicht ist jnger als die liegende Gesteinsschicht. Vergleich der Schichtenfolgen unterschiedlicher, weit auseinanderliegender Aufschlsse und

    deren Parallelisierung. Verwendung von Zeitmarken zur Aufschlukorrelation:

    - Leitfossilien,- Gebirgsbildungen (Winkeldiskordanzen).

    Beispiele zur Bestimmung des relativen Alters

    In einen gefalteten palozoischenSchichtenkomplex drang einegranitische Schmelze ein und

    beeinflute das Nebengestein kon-taktmetamorph. Nach einerteilweisen Abtragung wurdenmesozoische Schichten abgelagert.Ein Basaltgang hat sie im Alttertirdurchdrungen. Anschlieend erfolgteim Jungtertir eine teilweise Ab-tragung und erneute Ablagerung vonSchichten [4-2].

    Alterseinstufung magmatischer Ge-steine anhand der Lagerungsverhlt-nisse. Der magmatische Intrusivkr-

    per (D) und seine Ganggesteine (D)sind jnger als der Gesteinskomplex(E) und als der Gesteinskomplex (C),

    jedoch lter als die auf (C) lagerndenGesteine (B) und die auf (B) lagern-den Gesteine (A) [4-1].

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    Beispiele zur Bestimmung des relativen Alters

    Aufstellung einer vollstndigen Schich-tenfolge aus 3 Teilschichtenfolgen [4-1].

    Die Aufschlsse befinden sich in einerregionalen Einheit, liegen aber weitauseinander. Die Korrelation derSchichten erfolgt nach dem Lagerungs-gesetz anhand der Gesteinsausbildungund der in einzelnen Schichtenvorhandenen Leitfossilien.

    a) Steinbruch mit Teilschichtenfolge inursprnglicher horizontaler Lagerung.

    b) Steinbruch mit Teilschichtenfolge inschrger Lagerung.c) Steinbruch mit Teilschichtenfolge inberkippter Lagerung.d) Kombinierte vollstndige Schichten-folge.

    Bestimmung des absoluten Alters durch physikalische Methoden / Isotopenmethoden

    Zerfallsreihenkurve von Kalium-40 zu

    Argon-40 mit einer Halbwertszeit von1300 Millionen Jahren[4-9]. NachAblauf dieser Zeit hat sich die Hlftedes K-40 in Ar-40 umgewandelt.Wenn in einer untersuchten Probe dasVerhltnis von Ar-40 zu K-40 gleich 1ist, ist demzufolge eine Halbwertszeitvergangen, das Material ist 1300Millionen Jahre alt. Betrgt dasVerhltnis gleich 3, so bedeutet das,da eine weitere Halbwertszeit

    vergangen ist, und das Alter steigt auf2600 Millionen Jahre an.

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    Vorlesungsmaterial - Einfhrung in die GeologieSeite 4-3

    Abschnitte der Erdgeschichte

    on(en) - weitere Unterteilung in "unendlich" langer geologischer Zeitraum> 500 Mio. a

    ra(en) - weitere Unterteilung in

    Erdzeitalter > 100 Mio. a Periode(n) - weitere Unterteilung in < 100 Mio. a (auch Formation(en))

    Epoche(n) - weitere Unterteilung in < 50 Mio. a

    Stufe(n) - weitere Unterteilung inTeilstufe(n)Zone(n)Subzone(n)Schicht(en)

    < 10 Mio. a

    Abschnitte der Erdgeschichte - onen

    Unterteilung nach der Sichtbarkeit der Lebensformen in zwei Abschnitte:Azoikum(ohne Leben)a / zoonnicht / LebewesenoderKryptozoikum(mit verborgenem Leben)krypto / zoonverbergen / Lebewesen

    Dauer ca. 4,6 Mrd. a - 550 Mio. a 90 % der Erdgeschichte Zeitraum mit sehr wenig Lebensresten weitere Unterteilung in die onender

    Erdurzeit (Archaikum) und Erdfrhzeit(Proterozoikum)

    = PrkambriumPhanerozoikum(mit sichtbarem Leben)

    phaneros / zoonsichtbar / Lebewesen

    Dauer ca. 550 Mio. a Zeitraum mit vielen Lebensresten aus Flora

    und Fauna weitere Unterteilung in die rendes Erd-

    altertums bis zur Erdneuzeit

    Abschnitte der Erdgeschichte - onen

    Unterteilung des Kryptozoikums in die onen:Archaikum = Erdurzeitarchaios = alt

    Dauer 4,6 Mrd. a - 2,5 Mrd. a Bildung der Erde und des Mondes ist abge-

    schlossen Entstehung der festen Erdkruste

    lteste Gesteine und Fossilien Mitte des Archaikums beginnt die

    PhotosyntheseProterozoikum = Erdfrhzeit

    proteros / zoonfrherer / Lebewesen

    Dauer 2,5 Mrd. a - ca. 550 Mio. a Algen und Bakterien wuchern erste Weichtiere treten auf am Ende Gebirgsbildungen und Entstehung

    der Kerne der Kontinente (alte Schilde)Archaikum + Proterozoikum = Prkambrium

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    Vorlesungsmaterial - Einfhrung in die GeologieSeite 4-4

    Abschnitte der Erdgeschichte - ren (Erdzeitalter) des Phanerozoikums

    Palozoikum = Erdaltertumpalaios / zoonalt / Lebewesen

    545 bis 251 Mio. a Unterteilung in 6 Perioden

    + Kambrium (ltestes)

    + Ordovizium+ Silur+ Devon+ Karbon+ Perm (Jngstes)

    Untergliederung nach den Vernderungender Lebensformen

    Silur - erste Landpflanzen Devon - erste Tiere auf dem Land Ende des Perm: Dinosaurier behaupten sich

    bergang zur nchsten ra zwei Gebirgsbildungen (kaledonische und

    variszische Gebirgsbildung)

    Abschnitte der Erdgeschichte - ren (Erdzeitalter) des Phanerozoikums

    Mesozoikum = Erdmittelaltermesos / zoonmitten / Lebewesen

    251 bis 65 Mio. a Unterteilung in 3 Perioden

    + Trias (ltestes)+ Jura+ Kreide (Jngstes)

    Untergliederung nach den Vernderungender Lebensformen

    Fauna: Dinosaurier-Reptilien Ende der Kreidezeit Revolution bei den

    Lebensformen / Saurier und viele andereOrganismen sterben aus

    keine Gebirgsbildungen

    Abschnitte der Erdgeschichte - ren (Erdzeitalter) des Phanerozoikums

    Knozoikum = Erdneuzeit

    cainon / zoonrezent / Lebewesen

    65 Mio. a bis in die Gegenwart (rezent)

    Untergliederung in 2 Perioden+ Quartr (Jngeres)+ Tertir (lteres)

    Untergliederung nach den Vernderungender Lebensformen

    Vgel und Sugetiere lsen die Saurier ab am Ende des Tertirs taucht der Mensch in

    der Erdgeschichte auf alpidische Gebirgsbildung (Alpen,

    Himalaja)

    Rest des Sedimentationsbeckens =Mittelmeer

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    Vorlesungsmaterial - Einfhrung in die GeologieSeite 4-5

    bersicht zu wichtigen Gebirgsbildungen in der Erdgeschichte Europas

    Erdneuzeit(Knozoikum)

    Erdmittelalter(Mesozoikum)

    alpidische Gebirgsbildung (100 Mio. a - rezent)+ Beginn am Ende der Oberkreide

    + Hhepunkt im Tertir

    Erdaltertum(Palozoikum)

    variszische Gebirgsbildung (400 - 280 Mio. a)+ Hhepunkt im Karbon

    kaledonische Gebirgsbildung (570 - 390 Mio. a)+ Hhepunkt im Silur

    Erdfrhzeit(Proterozoikum)

    cadomische Gebirgsbildung (Neoproterozoikum) Bildung des Kernes von Europa = Schild (alte Schilde) Baltischer Schild + Ukrainischer Schild1)+ Osteuropische

    Plattform2)= Prkambrischer Schild = Fennosarmatia

    1) in diesen Bereichen sind die alten Gesteine aufgeschlossen2) im restlichen Bereich von Fennosarmatia sind sie bedeckt von

    jngeren Bildungen der Osteuropischen PlattformErdurzeit (Archaikum) Entstehung der festen Erdkruste

    Die ffnung der Panga whrend der letzten 180 Millionen Jahre dargestellt in vier Etappen. DiePfeile geben die Wanderungsrichtung der Lithosphrenplatten an. Die Kontinente sind vom afri-kanischen Zentrum weggewandert. Zu Beginn wurde hierbei das noch vereinte Laurasia gedreht.

    Mit dieser Drehbewegung setzte die Schlieung der Tethys (Sedimentationsraum fr dasalpidische Gebirge) ein, in deren Ergebnis der alpidische Faltengrtel entstand [4-8].

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    Vorlesungsmaterial - Einfhrung in die GeologieSeite 4-6

    Die Altersgliederung Europas [4-3]

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    Vorlesungsmaterial - Einfhrung in die GeologieSeite 4-7

    Stark vereinfachte Zeittafel der Erdgeschichte [4-4, 4-5, 4-6, 4-7]

    Stratigraphisches Gliederungsprinzip Beginn ausgewhlte wichtigeono-them

    ra-them

    System Serie vorMillionen

    Gebirgsbildungen

    Geochronologisches Gliederungsprinzip Jahrenon ra Periode Epoche

    Kno- Quartr Holozn 0,01zoikum Pleistozn 1,8(Erd- Tertir Pliozn 5,3neu- Miozn 23,8zeit) Oligozn 33,7 alpidische Gebirgsbildung,

    Phane- Eozn 54,8 ca. 100 Mio. a bis heuterozoi- Palozn 65 = Neoeuropakum Meso- Kreide Oberkreide 98,9

    zoikum Unterkreide 144,2(Erd- Jura Malm 159,4mittel- Dogger 180,1alter) Lias 205,7

    Trias Keuper 231Muschelkalk 241Buntsandstein 251

    Palo- Perm Zechstein 257zoikum Rotliegendes 296(Erd- Karbon Oberkarbon 320 variszische Gebirgsbildung

    alter- Unterkarbon 354 ca. 400 - 280 Mio. atum) Devon Oberdevon 375 = Mesoeuropa

    Mitteldevon 392Unterdevon 417

    Silur Obersilur 423 kaledonische GebirgsbildungUntersilur 443 ca. 570 bis 390 Mio. a

    Ordovizium Oberordovizium 458 = PaloeuropaMittelordovizium 470Unterordovizium 495

    Kambrium Oberkambrium (523)

    MittelkambriumUnterkambrium 545

    Protero- Neoproterozoikum 1000 proterozoischeGebirgsbildungen3)

    zoikum Mesoproterozoikum 1600 = Prkambrischer Schild1) 2) Paloproterozoikum 2500 = FennosarmatiaArchaikum (Erdurzeit) 2)

    Prkambrium

    4550 Bildung der festen ErdkrusteEntstehung der Erde 4600

    1) - Erdfrhzeit; 2) - Proterozoikum + Archaikum = Kryptozoikum; 3) - cadomische

    Gebirgsbildung, Bildung der Kontinentkerne (alte Schilde)

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    Vorlesungsmaterial - Einfhrung in die GeologieSeite 4-8

    Literatur / Quellenangaben zum Abschnitt 4

    [4-1] FECKER, E.; REIK, G.: Baugeologie. - Ferdinand Enke Verlag, Stuttgart 1987

    [4-2] RICHTER, D.: Allgemeine Geologie. - Walter de Gruyter Berlin, 4. Auflage 1992

    [4-3] LENZ, L.; WIEDERSICH, B.: Grundlagen der Geologie und Landschaftsformen. -Deutscher Verlag fr Grundstoffindustrie, Leipzig/Stuttgart 1993

    [4-4] PRESS, F.; SIEVER, R.: Allgemeine Geologie. - Spektrum Akad. Verlag 1995

    [4-5] STANLEY, S. M.: Historische Geologie. - Heidelberg, Berlin, Oxford, Spektrum, Akad.Verlag, 1994

    [4-6] COWIE, J. W.; Bassett, M. G.: Global Stratigraphic Chart. - International Union ofGeological Sciences, Bureau of International Commission on Stratigraphy, 1989

    [4-7] MENNING, M.: Eine aktuelle phanerozoische Zeitskala. - Fundgrube 33(1997)3/4, S.112 - 114

    [4-8] GIESE, P.: Geodynamik und Plattentektonik. - Spektrum Akad. Verlag 1995

    [4-9] BOSELLINI, A.: Die Geologie der Dolomiten. - Athesia Verlagsanstalt, Bozen 1998

    Literaturhinweis zur Zeittafel der Erdgeschichte:Stratigraphische Tabelle von Deutschland 2002 - STD 2002. - Deutsche Stratigraphische

    Kommission, Oktober 2002 (mit Beiheft)Vertrieb ber das Geoforschungszentrum (GFZ) Potsdam, Bibliothek, Telegraphenberg A17, D-14473 Potsdam