Geologie Grundlagen: Sedimente, Fossilien und Eiszeiten

Sedimentäre Ablagerungsräume

Kontinentale Sedimente

Charakterisiert durch rote Schichten und detritische Sedimente.

Marine Sedimente

Marine, oft gräuliche Schichten, die unter Wasser abgelagert werden. Häufig bestehen sie aus biochemischen Karbonaten.

Übergangssedimente

Ablagerungen, die unter dem Einfluss von Meeres- und Kontinentalbedingungen entstehen.

Geologische Schichten

Geologische Schichten sind horizontale Strukturen, die durch Diagenese verfestigt werden. Sie können alt und mächtig sein.

Aufbau von Schichtpaketen

• Basis: Der älteste, untere Teil einer Schichtfolge.
• Decke: Der jüngste, obere Teil einer Schichtfolge.
• Mächtigkeit: Die vertikale Stärke einer Schicht zwischen ihrer oberen und unteren Begrenzung.

Drei grundlegende geologische Prinzipien

• Prinzip der Überlagerung (Steno, 17. Jahrhundert)

  In einer unverformten Schichtfolge liegen die älteren Schichten unten und die jüngeren Schichten oben.

• Prinzip des Aktualismus (Lyell, 19. Jahrhundert)

  Die gegenwärtigen geologischen Prozesse sind die gleichen, die auch in der Vergangenheit wirkten (z.B. Flussablagerungen). Die Gegenwart ist der Schlüssel zur Vergangenheit.

• Prinzip der Schnittbeziehung

  Jüngere geologische Strukturen (wie Verwerfungen oder Intrusionen) schneiden oder durchdringen ältere Strukturen.

Sedimentgesteine und ihre Merkmale

Bei der Gesteinsbildung und Ablagerung entstehen verschiedene Sedimentgesteine und Strukturen:

• Konglomerat: Ein grobkörniges Sedimentgestein aus gerundeten Gesteinsfragmenten.
• Trennschichten: Deutliche Grenzen zwischen einzelnen Gesteinsschichten.
• Mergel: Ein Mischgestein aus Ton und Kalk.
• Kalk: Ein Sedimentgestein, das hauptsächlich aus Calciumcarbonat besteht.
• Gips: Ein Evaporitgestein, das durch Ausfällung aus Salzwasser entsteht.
• Zementation: Der Prozess, bei dem Porenräume in Sedimenten durch Mineralausfällung gefüllt und verfestigt werden.

Fossilien und Fossilisation

Was ist ein Fossil?

Ein Fossil ist jeder erhaltene Überrest oder jede Spur von Lebewesen, die in der geologischen Vergangenheit existierten.

Der Prozess der Fossilisation (Versteinerung)

Die Fossilisation ist ein komplexer Prozess, bei dem organische Materie in anorganische Substanz umgewandelt wird. Die wichtigsten Schritte sind:

1. Ablagerung: Das organische Material wird schnell von Sedimenten bedeckt und so vom Sauerstoff isoliert, was den Verfall verlangsamt.
2. Einbettung: Die Überreste werden von weiteren Sedimentschichten umschlossen, wodurch sie vor Zerstörung geschützt sind.
3. Diagenese und Umwandlung: Das umgebende Sediment verfestigt sich zu Gestein, und chemische Reaktionen führen zur Umwandlung der organischen Substanz.
4. Mineralisation: Die organischen Reste werden durch Mineralien ersetzt oder imprägniert, wodurch sie versteinern.
5. Aufschluss: Die Fossilien werden durch Erosion oder tektonische Prozesse an die Erdoberfläche gebracht und sichtbar.

Ablauf der Fossilbildung im Sedimentationsprozess

1. Tod des Lebewesens: Der Organismus stirbt.
2. Zersetzung der Weichteile: Die leicht zersetzbaren Weichteile des Organismus vergehen.
3. Erhalt der Hartteile: Die mineralisierten Hartteile (z.B. Knochen, Schalen) bleiben erhalten und werden eingebettet.
4. Gesteinsbildung mit Fossilien: Durch Sedimentation und Diagenese entsteht Gestein, das die Fossilien umschließt.
5. Aufschluss des Fossils: Das Fossil wird später durch geologische Prozesse an die Oberfläche gebracht.

Leitfossilien

Ein Leitfossil ist ein Fossil eines Tieres oder Organismus, das eine große geografische Verbreitung und eine relativ kurze Lebensdauer in der Erdgeschichte hatte. Leitfossilien sind wichtig für die Datierung von Gesteinsschichten.

Das Quartär: Eiszeiten und Klimawandel

Das Quartär ist die jüngste geologische Periode und wird in zwei Epochen unterteilt:

• Holozän

  Die aktuelle Epoche, die vor etwa 11.700 Jahren begann. Es ist die Zeit nach der letzten großen Eiszeit, gekennzeichnet durch einen weltweiten Anstieg des Meeresspiegels (ca. 30 Meter seit dem Höhepunkt der letzten Eiszeit).

• Pleistozän

  Die längere Epoche vor dem Holozän, die vor etwa 2,58 Millionen Jahren begann und bis vor 11.700 Jahren dauerte. Es war eine Zeit, die von mehreren großen Eiszeiten (Glazialen) und wärmeren Zwischeneiszeiten (Interglazialen) geprägt war. Das Pleistozän sah eine vielfältige Flora und Fauna, die Entstehung des modernen Menschen und das Aussterben vieler Großtierarten.

Wichtige Eiszeiten des Pleistozäns (Alpenraum)

Die wichtigsten alpinen Eiszeiten, von jüngst nach ältest:

• Würm-Kaltzeit: Begann vor etwa 115.000 Jahren.
• Riss-Kaltzeit: Begann vor etwa 300.000 Jahren.
• Mindel-Kaltzeit: Begann vor etwa 600.000 Jahren.
• Günz-Kaltzeit: Begann vor etwa 1,1 Millionen Jahren.
• Donau-Kaltzeit: Begann vor etwa 1,8 Millionen Jahren.
• Biber-Kaltzeit: Begann vor etwa 2,5 Millionen Jahren.

Ursachen von Eiszeiten

Die Entstehung von Eiszeiten ist ein komplexes Zusammenspiel verschiedener Faktoren:

• Veränderungen der Erdbahnparameter (Milanković-Zyklen): Schwankungen in der Exzentrizität der Erdumlaufbahn, der Neigung der Erdachse und der Präzession beeinflussen die Verteilung der Sonneneinstrahlung auf der Erde.
• Atmosphärische Veränderungen: Eine Abnahme des Treibhausgasgehalts (insbesondere CO2) in der Atmosphäre kann zu einem globalen Temperaturrückgang führen.
• Veränderungen der Sonnenaktivität: Schwankungen in der Intensität der Sonnenstrahlung können das Erdklima beeinflussen.
• Vulkanismus: Große Vulkanausbrüche können Asche und Aerosole in die Atmosphäre schleudern, die die Sonneneinstrahlung reduzieren und eine Abkühlung bewirken.
• Kontinentaldrift: Die Position der Kontinente beeinflusst Meeresströmungen und Windsysteme, was wiederum das globale Klima und die Eisbildung beeinflusst.