Entwicklung des Systems Erde

• Hintergrund und Geschichte der LV

• Präkambrium bis ins Neogen (Quartär nur Übersicht wegenWahlpflicht‐Modul im 6. Semester, MA. Nr. 3223)  

• LV Struktur: Wesentliche Prozesse und Methoden, die Zeitachseals “roter Faden”; alle 14 Tage Übungen

• Klausur am 31.1.2013

• LV Unterlagen im Netz: http://www.geo.tu‐freiberg.de/dynamo/Abbildungen_Lehre.htm

LiteraturempfehlungenCondie, K.C. (1994): Archean crustal evolution.‐ Developments in Precambrian Geology II, 

Elsevier, Amsterdam, 528 S.Condie, K.C. (2000): Plate tectonics and crustal evolution.‐ Butterworth & Heinemann, Oxford, 

4. Auflage, 282 S.Condie, K.C. (2005): Earth as an evolving planetary system.‐ Elsevier, 5. Auflage, 447 S.Geyh, M.A. (2005): Handbuch der physikalischen und chemischen Altersbestimmung.‐ Wiss. 

Buchgesellsch., Darmstadt, 211 S.Krömmelbein, K. & Strauch, F. (1991): Historische Geologie, Erd‐ und Lebensgeschichte.‐ 14. 

Auflage, Enke Verlag, Stuttgart, 404 S.Lunine, J. (1999): Earth – Evolution of a habitable world.‐ Cambridge Univ. Press, 319 S.Rollinson, H. (2007): Early Earth  systems – a geochemical approach.‐ Blackwell Publ., Malden, 

285 S.Rothe, P. (2000): Erdgeschichte – Spurensuche Gestein.‐Wissenschaftl. Buchgesellschaft 

Darmstadt, 240 S.Stanley, S.M. (2009): Earth System History.‐ 3. Auflage, Freeman and Co., New York, 551.Stewart, W.N. & Rothwell, G.W. (2009): Paleobotany and the evolution of plants.‐ 2. Auflage, 

Cambridge Univ. Press, 521 S.Tröger, K.‐A. (1984): Abriß der Historischen Geologie.‐ Akademie‐Verlag, Berlin, 718 S.Walter, R. (2003): Erdgeschichte – Die Entstehung der Kontinente und Ozeane.‐ de Gruyter, 

Berlin, 5. Auflage, 325 S.Windley, B.F. (1995): The evolving continents.‐ 3. Aufl., Wiley & Sons, New York, 526 S.

www.stratigraphy.org

“Frühes Leben”

“Altes Leben”

“Mittelaltes Leben”

“Neues Leben”

1835: Adam Sedgwick & Roderic Murchison (Röm. für Wales)

“Sichtbares/offenb

ares

Lebe

n”

S Afrika

2,6

Biostratigraphie und Geochronologie• Biostratigraphie: Wesentlich seit dem 19. Jhdt.: Relative 

Stratigraphie• Theorien zur Abschätzung des Alters der Erde (Stanley 2009):

– Salzgehalt des Ozeans >> 90 Ma (Joly 1899)– Sedimentakkumulation >> 100 Ma– Erdwärme >> 20 – 40 Ma (Kelvin 1865)

• Geochronologie: seit der Mitte des 20. Jhdt.

Radiometrische AltersbestimmungZerfallsgesetz: 

N = Noe‐t,   = Zerfallskonstante

Halbwertszeit: thalbe = ln2

Die Schließungszeit t eines Systems (z.B. Abkühlereignis einer Lava) kann mit

t =  ln(1 + D/M) 

ermittelt werden. D = Anzahl der heute vorhanden Tochterisotope, M = Anzahl der noch vorhandenen Mutterisotope (z.B. 40K > 40Ar).

Rb ersetzt K im Kristallgitter

Initiales Sr‐Verhältnis:Mantel/Kruste Indikator

NWA 3098 (R5 Chondrite)

Meteorites Australia

Das Alter der Erde Rb/Sr‐Alter aller Meteoriten*: 4.56 Ga

Minster et al. 1982 in Lunine 1999

*außer Meteoriten vom Mond & Mars

Archaische Kruste

Condie 1997

Itsaq‐Komplex in SW Grönland ≤ 3,8 GaNutman et al. 1996

Nelson et al. 1997

Alter Zirkon aus dem Yilgarn‐Kraton (W Australia) mit SHRIMP U/Pb‐Altersdaten

Ca. 20 µm

Älteste kontinentale Kruste: Grünsteingürtel und TTG*‐Granitoid‐Gneis‐KomplexeBeispiel: Pilbara‐Block in NW Australia            (*Tonalit‐Trondhjemit‐Granodiorit)

Ausschnitt aus Blatt Marble Bar, 1 : 250 000Van Kranendonk et al. 2001

Pilbara Block, ≤ 3,5 Ga

Stromatolite

SiO2‐reiche Laven

Cherts

Van Kranendonk et al. 2001

VertikaleDynamik durchDichte‐Inversion

MagmatismusüberMantelplume

Pilbara

Spekulatives Modell der frühen präkambrischen Kruste (nach Kröner 1991)

Plattentektonisches Modell der Bildung archaischer kruste

Condie 1997

Wachstum kontinentaler Krusteflächentreue Darstellung

Präkambrium:  ca. 87% der heutigenkontinentalenlithosphäre

Prozesse:• Akkretion von ozeanischen Inselbögen und 

Intraplatten‐Vulkankomplexen

• kontinentales Rifting mit Mantel‐derivatemMagmatismus

• Magmatismus am aktiven Kontinentalrand

Rodinia

Sclavia & Superia

Gondwana

Maxima der magmatischen Aktivität beim Zusammenschiebenvon Superkontinenten

Bradley 2011, ESR

Nuna (oder Columbia)

Flächen‐normalisierte Granit‐Alter

Präkambrische Akkretion von Laurentia(aus Stanley 2009)

Die präkambrische Akkretion von Baltica

• Welches ist jeweils der Kern‐Kontinent?• Welche Kontinente fehlen bei Gondwana?

Die proterozoischen Superkontinente

SWEAT =SW US, East Antarctica

Große Gang‐Schwärme:Ein Werkzeug zurPaläokontinent‐Rekonstruktion

Kontinentales Rifting