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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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.) = Lagerungsgesetz.•  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 paläozoischenSchichtenkomplex drang einegranitische Schmelze ein und

 beeinflußte das Nebengestein kon-taktmetamorph. Nach einerteilweisen Abtragung wurdenmesozoische Schichten abgelagert.Ein Basaltgang hat sie im Alttertiärdurchdrungen. Anschließend erfolgteim Jungtertiär eine teilweise Ab-tragung und erneute Ablagerung vonSchichten [4-2].

Alterseinstufung magmatischer Ge-steine anhand der Lagerungsverhält-nisse. Der magmatische Intrusivkör-

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

 jedoch älter 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 vollständigen Schich-tenfolge aus 3 Teilschichtenfolgen [4-1].

Die Aufschlüsse 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 inursprünglicher horizontaler Lagerung.

 b) Steinbruch mit Teilschichtenfolge inschräger Lagerung.c) Steinbruch mit Teilschichtenfolge inüberkippter Lagerung.d) Kombinierte vollständige 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 Hälftedes K-40 in Ar-40 umgewandelt.Wenn in einer untersuchten Probe dasVerhältnis von Ar-40 zu K-40 gleich 1ist, ist demzufolge eine Halbwertszeitvergangen, das Material ist 1300Millionen Jahre alt. Beträgt dasVerhältnis gleich 3, so bedeutet das,daß eine weitere Halbwertszeit

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

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Abschnitte der Erdgeschichte 

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

• 

Ära(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 in Teilstufe(n)Zone(n)Subzone(n)Schicht(en)

< 10 Mio. a

Abschnitte der Erdgeschichte - Äonen 

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  Äonen der

Erdurzeit (Archaikum) und Erdfrühzeit(Proterozoikum)

•  = Präkambrium Phanerozoikum (mit sichtbarem Leben)

 phaneros / zoonsichtbar / Lebewesen

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

und Fauna•  weitere Unterteilung in die  Ären des Erd-

altertums bis zur Erdneuzeit

Abschnitte der Erdgeschichte - Äonen 

Unterteilung des Kryptozoikums in die  Äonen: 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

• 

älteste Gesteine und Fossilien•  Mitte des Archaikums beginnt die

PhotosyntheseProterozoikum = Erdfrühzeit 

 proteros / zoonfrüherer / 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 = Präkambrium

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Abschnitte der Erdgeschichte - Ären (Erdzeitalter) des Phanerozoikums 

Paläozoikum = Erdaltertum  palaios / zoonalt / Lebewesen 

•  545 bis 251 Mio. a•  Unterteilung in 6 Perioden

+ Kambrium (Ältestes)

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

•  Untergliederung nach den Veränderungender Lebensformen

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

→ Übergang zur nächsten Ära •  zwei Gebirgsbildungen (kaledonische und

variszische Gebirgsbildung) 

Abschnitte der Erdgeschichte - Ären (Erdzeitalter) des Phanerozoikums 

Mesozoikum = Erdmittelalter mesos / zoonmitten / Lebewesen

•  251 bis 65 Mio. a•  Unterteilung in 3 Perioden

+ Trias (Ältestes)+ Jura+ Kreide (Jüngstes)

• 

Untergliederung nach den Veränderungender Lebensformen

•  Fauna: Dinosaurier-Reptilien•  Ende der Kreidezeit Revolution bei den

Lebensformen / Saurier und viele andereOrganismen sterben aus

•  keine Gebirgsbildungen

Abschnitte der Erdgeschichte - Ären (Erdzeitalter) des Phanerozoikums 

Känozoikum = Erdneuzeit 

cainon / zoonrezent / Lebewesen

•  65 Mio. a bis in die Gegenwart (rezent)

• 

Untergliederung in 2 Perioden+ Quartär (Jüngeres)+ Tertiär (Älteres)

•  Untergliederung nach den Veränderungender Lebensformen

•  Vögel und Säugetiere lösen die Saurier ab•  am Ende des Tertiärs taucht der Mensch in

der Erdgeschichte auf•  alpidische Gebirgsbildung (Alpen,

Himalaja)

• 

Rest des Sedimentationsbeckens =Mittelmeer

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Vorlesungsmaterial - Einführung in die GeologieSeite 4-5

 

Übersicht zu wichtigen Gebirgsbildungen in der Erdgeschichte Europas 

Erdneuzeit(Känozoikum)

Erdmittelalter(Mesozoikum)

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

+ Höhepunkt im Tertiär

Erdaltertum(Paläozoikum)

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

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

Erdfrühzeit(Proterozoikum)

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

Plattform2) = Präkambrischer Schild = Fennosarmatia

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

 jüngeren Bildungen der Osteuropäischen PlattformErdurzeit (Archaikum) •  Entstehung der festen Erdkruste

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

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

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Die Altersgliederung Europas [4-3]

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Vorlesungsmaterial - Einführung in die GeologieSeite 4-7

 

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

Stratigraphisches Gliederungsprinzip Beginn ausgewählte wichtigeÄono-them

Ära-them

System Serie vorMillionen

Gebirgsbildungen

Geochronologisches Gliederungsprinzip JahrenÄon Ära Periode Epoche

Käno- Quartär Holozän 0,01zoikum Pleistozän 1,8(Erd- Tertiär Pliozän 5,3neu- Miozän 23,8zeit) Oligozän 33,7 alpidische Gebirgsbildung,

Phane- Eozän 54,8 ca. 100 Mio. a bis heuterozoi- Paläozän 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

Paläo- 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 = PaläoeuropaMittelordovizium 470Unterordovizium 495

Kambrium Oberkambrium (523)

MittelkambriumUnterkambrium 545

Protero-  Neoproterozoikum 1000  proterozoischeGebirgsbildungen3)

zoikum Mesoproterozoikum 1600 = Präkambrischer Schild1) 2) Paläoproterozoikum 2500 = FennosarmatiaArchaikum (Erdurzeit) 2)

⎫ ⎬Präkambrium⎭ 

4550 Bildung der festen ErdkrusteEntstehung der Erde 4600

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

Gebirgsbildung, Bildung der Kontinentkerne (alte Schilde)

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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 für 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 über das Geoforschungszentrum (GFZ) Potsdam, Bibliothek, Telegraphenberg A17, D-14473 Potsdam