Datierung, Fossilien & Erdgeschichte – Methoden und Epochen

Datierung in der Geologie

Ein Ziel der Geologie ist die Datierung von Gesteinen und Fossilien. Datierung ist die Bestimmung des Zeitpunkts oder der zeitlichen Lage eines Ereignisses. Es gibt zwei Arten der Datierung:

Arten der Datierung

• Absolute Datierung: Bestimmung eines konkreten Datums oder Alters für ein Ereignis.
• Relative Datierung: Einordnung von Ereignissen in die Reihenfolge von ältesten zu jüngsten.

Radiometrische Datierung

Die am häufigsten verwendete Methode ist die radiometrische (absolute) Datierung. Die Nachteile dieser Datierung sind:

• Sie gilt fast ausschließlich für magmatische Gesteine.
• Sie ist teuer.
• Es besteht ein Fehlerpotenzial.

Prinzip der Überlagerung

Die relative Datierung beruht auf dem Prinzip der Überlagerung von Schichten. Dieser Grundsatz gilt nicht, wenn die ursprüngliche Lage der Schichten verändert wurde; in diesem Fall würde das Prinzip der Überlagerung nicht zutreffen.

Fossilien und ihre Bedeutung

Fossilien sind ein wichtiger Bestandteil der Geologie, weil sie zwei Arten von Informationen liefern können:

• Temporal: Sie erscheinen in Gesteinen innerhalb eines bestimmten Zeitraums und erlauben die zeitliche Einordnung.
• Paläoökologisch: Sie geben Auskunft über Eigenschaften des Lebensraums, in dem das Lebewesen lebte.

Leitfossilien

Eine Art von Fossilien heißt Leitfossilien. Diese Arten existierten nur für einen relativ kurzen Zeitraum, waren jedoch über große Gebiete verbreitet und eignen sich daher besonders gut zur Datierung von Gesteinsschichten.

Veränderungen der Erde

• Klima: Wechsel zwischen warmen und kalten Phasen.
• Eustatische Veränderungen: Änderungen des Meeresspiegels.
• Paläogeographische Veränderungen: Änderungen in der Verteilung der Kontinente und Ozeane durch Plattenbewegungen.
• Biologische Vielfalt: Zunahme der Artenanzahl und Artensterben (Massenaussterben).

Theorien zur Entwicklung der Erde

• Katastrophismus: Von Cuvier vorgeschlagen; vertritt die Existenz plötzlicher Katastrophen, die rasche Änderungen in kurzer Zeit verursachen.
• Gradualismus: Von Charles Lyell vorgeschlagen; besagt, dass Veränderungen überwiegend langsam und kontinuierlich über Millionen von Jahren erfolgen.
• Neokatastrophismus: Verbindet langsame, schrittweise Prozesse mit überlagerten abrupten Veränderungen und Katastrophen.

Zeitskala der Erde

Die Erdgeschichte ist in Äonen, Ären, Perioden und Epochen unterteilt.

Entstehung des Sonnensystems

Die am weitesten akzeptierte Theorie zur Entstehung des Sonnensystems ist die Nebeltheorie. Sie besagt, dass das Sonnensystem aus einer Wolke aus Gas und Staub (einem Nebel) entstand, deren Zusammenbruch möglicherweise durch die Explosion eines nahen Sterns initiiert wurde. Folgende Beobachtungen stützen diese Theorie:

• Die Planeten umkreisen die Sonne in etwa derselben Richtung.
• Die inneren Planeten sind relativ reich an Metallen und Gestein.
• Die äußeren Planeten sind Gasriesen.
• Die Sonne rotiert in derselben Richtung wie die Planeten.

Eonen und wichtige Erdzeitalter

Hadaikum (ca. 4 500–3 800 Ma)

• Die Erde besteht aus verschiedenen Schichten (Kruste, Mantel, Kern).
• Atmosphäre und Ozeane bildeten sich. Vulkanische Gase wie Methan, Schwefelverbindungen und CO2 prägten die frühe Atmosphäre. Durch Kondensation von Wasserdampf entstanden die ersten Ozeane.

Archaikum (ca. 3 800–2 500 Ma)

• Intensive Meteoritenbombardierung ließ nach.
• Plattentektonik beginnt.
• Eine oxidierende Atmosphäre entsteht durch cyanobakterielle Photosynthese: die Produktion freien Sauerstoffs ermöglichte das Auftreten vielseitigerer Mikroorganismen.

Proterozoikum (ca. 2 500–542 Ma)

• Das Klima war teilweise sehr kalt (z. B. Schneeball-Erde-Phasen).
• Die Kontinente sammelten sich in einem Superkontinent, der als Rodinia bezeichnet wird.

Phanerozoikum (seit ca. 542 Ma)

Das Phanerozoikum umfasst die Zeit, in der viel größeres makroskopisches Leben auftrat. Es gliedert sich in drei große Ären: Paläozoikum, Mesozoikum und Känozoikum.

Paläozoikum (ca. 542–251 Ma)

• Es traten viele Organismen mit Exoskeletten auf.
• Die Kontinente reorganisierten sich mehrfach.
• Perioden: Kambrium, Ordovizium, Silur, Devon, Karbon und Perm.

Paläozoikum: Fossilienmerkmale

• Trilobiten: Marine Arthropoden mit einem Exoskelett aus Chitin; oft sehr charakteristische Formen.
• Graptolithen: Meeresorganismen, die häufig kolonial auftraten.
• Riesige Farne: Beispielsweise Lepidodendron (große, baumartige Pflanzen im Karbon).
• Panzerfische: Erste knöcherne oder gepanzerte Fische erschienen.

Mesozoikum (ca. 251–65 Ma)

• Der Superkontinent Pangaea begann sich zu zerbrechen; die Kontinente drifteten auseinander.
• Das Klima war überwiegend warm; es gab lange Zeiten ohne ausgeprägte Eiszeiten.
• Am Ende des Mesozoikums kam es durch einen oder mehrere Meteoriteneinschläge zu großen Aussterbeereignissen, darunter das Aussterben der Dinosaurier an der Grenze Kreide–Paläogen.
• Perioden: Trias, Jura, Kreide.

Mesozoikum: Fossilienmerkmale

• Ammoniten: Kopffüßer mit spiralig gewundenen Schalen, unterteilt in Kammern.
• Belemniten: Kopffüßer mit länglichen, stiftförmigen Schalenresten.
• Reptilien: Dinosaurier und andere Reptilien dominierten die terrestrischen Ökosysteme.

Känozoikum (ca. 65 Ma bis heute)

• Die Kontinente verteilten sich weiter; Gebirge wie die Alpen, die Anden, der Himalaya und die Pyrenäen bildeten sich großteils.
• Das Klima kühlte im Laufe des Känozoikums zunehmend ab.
• Säugetiere, Vögel und Blütenpflanzen (Angiospermen) traten und diversifizierten sich stark.
• Zeitalter: Tertiär und Quartär (klassische Unterteilung des Känozoikums).

Känozoikum: Fossilienmerkmale

• Nummuliten: Foraminiferen mit scheibenförmigen Schalen, häufig in Kalksteinen des Paläogens.
• Säugetiere: Vielfältige Gruppen, teilweise ähnlich den Nagetieren, aber mit großer Diversität.
• Mesohippus: Ein Vorfahr des Pferdes mit drei Zehen an jedem Fuß.
• Smilodon (Säbelzahnkatze): Bekannt für sehr lange, säbelförmige Eckzähne.