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7/21/2019 Einfuehrung in Die Geologie Abschnitt 004
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TU Dresden / Institut für GeotechnikProfessur für Angewandte Geologie
Vorlesungsmaterial - Einführung in die GeologieSeite 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.) = 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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Vorlesungsmaterial - Einführung in die GeologieSeite 4-2
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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Vorlesungsmaterial - Einführung in die GeologieSeite 4-3
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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Vorlesungsmaterial - Einführung in die GeologieSeite 4-4
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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Vorlesungsmaterial - Einführung in die GeologieSeite 4-6
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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Vorlesungsmaterial - Einführung 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 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