Die Erde und ihre geologische Vergangenheit

Punkt 13: Die Erde und ihre Vergangenheit

Das Lesen der Gesteine

Bei der Entwicklung der Geologie als Wissenschaft wurden drei zentrale Ideen formuliert:

• Die Erde ist uralt. Die Erde ist vor etwa 4560 Ma (Millionen Jahren) entstanden, obwohl man für viele Jahrhunderte dachte, sie sei kaum 6000 Jahre alt.
• Die Erde ist ständig in Bewegung. Die Oberfläche der Erde verändert sich kontinuierlich durch langsame, schrittweise Prozesse wie die Erosion der Berge oder die Bewegung der Kontinente, aber auch durch sporadische und intensive Prozesse wie vulkanische Eruptionen, Erdbeben oder die Auswirkungen eines Asteroiden.
• Gesteine sind Aufzeichnungen über die Erde.

Maßstäbe in der Geologie

• Zeitskala. Die Einheit der Zeit in der Geologie ist das Ma. Allerdings gibt es Verfahren, die die Verwendung von geologischen Zeiteinheiten auch oberhalb und unterhalb des Ma erfordern. So werden Einheiten wie Sekunden, Tage, Jahre und Tausende von Jahren verwendet. Um jedoch den Ursprung der Erde zu untersuchen, muss man Tausende von Ma zurückgehen.
• Räumliche Skala. Die Vielfalt der räumlichen Skalen, die in der Geologie verwendet werden, ist nicht weniger breit gefächert als die zeitlichen. Räumliche Skalen reichen von Kilometern über Zentimeter und Millimeter bis hin zu Ångström.

2. Rekonstruktion der Erdvergangenheit

Die Rekonstruktion der Geschichte umfasst zwei Arten von Aktivitäten: die Untersuchung der Ereignisse und die zeitliche Einordnung dieser Ereignisse.

Wie wir untersuchen, was Veränderungen auslöste

• Geologische Ereignisse bewirken Veränderungen. Wenn ein Vorfall wichtig ist, wird der Kontrast der hervorgerufenen Änderungen deutlich. Wenn der Vorfall geringfügig ist, werden dennoch Spuren hinterlassen.
• Veränderungen hinterlassen Spuren. Da fast alle Ereignisse in der Geschichte der Erde nicht durch Menschen beobachtet werden konnten, müssen sie von den hinterlassenen Spuren abgeleitet werden. Geologische Veränderungen werden erkannt durch:
  • Die Materialien, die sie schaffen. Zum Beispiel hinterlässt ein Vulkanausbruch Pyroklastika (Asche, Lapilli, Bomben) oder Lavaströme. Eine Flut hinterlässt Schlamm und ein Gletscher Tillit.
  • Die daraus resultierenden Strukturen. Einengungsdruck führt zu Falten oder Aufschiebungen. Das Vorhandensein von Abschiebungen gibt uns Auskunft über einen Zeitraum der Dehnung.
  • Die hinterlassenen Formen. Zum Beispiel gräbt ein Talgletscher ein Tal in Form eines U.

Das Prinzip des Aktualismus

Der Beginn der laufenden Analyse geht davon aus, dass die Prozesse, die zurzeit ablaufen, der Schlüssel zur Interpretation dessen sind, was in der Vergangenheit geschehen ist.

3. Datierungsmethoden

Sobald bekannt ist, dass geologische Ereignisse in einem bestimmten Gebiet stattgefunden haben, ist es notwendig, die zeitliche Abfolge zu rekonstruieren. Es gibt zwei Möglichkeiten der Sortierung:

• Durch eine relative Datierung, die feststellt, was vorher und was nachher aufgetreten ist, ohne numerische Zahlen anzugeben.
• Durch eine absolute Datierung, bei der die Anzahl der Jahre oder Ma angegeben wird, vor denen jedes Ereignis eingetreten ist.

Grundprinzipien der Datierung (Nicolaus Steno)

• Grundsatz der ursprünglichen Horizontalität der Schichten: Abgelagerte Sedimente bilden horizontale Schichten. Wenn wir eine Reihe von Schichten finden, die nicht horizontal angeordnet sind, kann daraus geschlossen werden, dass nach ihrer Entstehung Kräfte gewirkt haben, die ihre ursprüngliche Anordnung verändert haben.
• Grundsatz der seitlichen Kontinuität der Schichten: Schichten erstrecken sich ursprünglich seitlich und enden spitz an den Rändern. Das Alter ist auf der gesamten Oberfläche einer Schicht gleich.
• Prinzip der Überlagerung der Schichten: Sedimente werden übereinander abgelagert. In einer Serie, die sich in ihrer ursprünglichen Anordnung befindet, ist die unterste Schicht die älteste und die oberste die modernste. Um das Material in chronologischer Reihenfolge darzustellen, nutzt man die stratigraphische Säule.

Dach und Wand

Oberflächen, durch die eine Schicht begrenzt wird, nennt man Schichtfugen. Die obere und modernste Fläche wird als Dach einer Schicht bezeichnet. Die Basis ist die Wand. Die gleichen Begriffe werden verwendet, um sich auf eine ganze Reihe von Schichten zu beziehen. Der vertikale Abstand zwischen Dach und Wand einer Schicht wird als Mächtigkeit bezeichnet.

Polaritätskriterien bei vertikalen Schichten

Diese sogenannten Dach-Wand-Kriterien sind eine Reihe von sedimentären Strukturen, die Schichten orientieren. Diese Strukturen befinden sich manchmal an der Oberfläche der Schichten und manchmal in ihnen.

• Trockenrisse. Sie entstehen durch die Austrocknung von tonhaltigen Sedimenten. An der Oberfläche sind sie sehr offen und schließen sich in der Tiefe. Im Schnitt haben die Risse die Form eines V, dessen Spitze gegen die Wand der Schicht zeigt.
• Rippelmarken. Diese werden durch Wellen oder Wind gebildet und haben schärfere Kämme in Richtung des Daches. Am häufigsten verschwinden Rippelmarken im Sediment, wie auch Trockenrisse, aber manchmal bleiben sie im Gestein erhalten.
• Schrägschichtung. Diese kann entstehen, wenn Sandablagerungen durch Wind transportiert wurden. In ihr haben die Lamellen eine sanfte Neigung zur Wand hin.
• Gradierte Schichtung (Granoselektion). Entsteht, wenn Materialien unterschiedlicher Größe abgelagert werden, die von einer Strömung transportiert wurden. Das dickere Material befindet sich näher an der Basis und das dünnere in Richtung Dach.

Konkordanz und Diskordanz

Zwei Materialien stehen in Konkordanz, wenn die Trennfläche parallel zur Schichtungsebene beider verläuft. Andernfalls spricht man von einer Diskordanz. Ein Missverhältnis zwischen der Ablagerung eines Materials und dem folgenden entsteht durch Erosionsprozesse (Erosionsdiskordanz). Wenn eine Faltung vorausging, entsteht eine Winkeldiskordanz, und wenn sowohl Faltung als auch Erosion stattfanden, spricht man von einer Winkel- und Erosionsdiskordanz.