Geologische Prinzipien: Schichtung, Fossilien & Metamorphose

Grundlegende stratigraphische Prinzipien

Prinzip der ursprünglichen Horizontalität

Schichten bilden sich ursprünglich in horizontalen Lagen.

Prinzip der lateralen Kontinuität

Schichten setzen sich seitlich fort, bis sie ausdünnen oder an einem Beckenrand enden.

Prinzip der Überlagerung (Superposition)

In einer ungestörten Schichtenfolge ist die untere Schicht älter als die darüberliegende. Die Obergrenze einer Schicht wird als Dachfläche (oder Hangendes) bezeichnet, die Untergrenze als Wandfläche (oder Liegendes).

Polaritätskriterien

Das Superpositionsprinzip gilt für horizontal lagernde Schichtfolgen. Wenn Schichten jedoch verkippt oder überkippt sind (Dachfläche liegt unter der Wandfläche), benötigt man Polaritätskriterien zur Bestimmung von Oben und Unten.

Sedimentstrukturen als Kriterien

• Trockenrisse: Entstehen an der Oberfläche von Sedimenten bei Austrocknung.
• Rippelmarken: Wellenartige Strukturen, gebildet durch Wind oder Wasserströmung.
• Kreuzschichtung (Schrägschichtung): Interne Schräglagen in Sandablagerungen.
• Gradierte Schichtung (Granoselektion): Korngrößenabnahme von unten nach oben innerhalb einer Schicht durch Ablagerung aus einer Suspension.

Radioaktive Datierung

Einige radioaktive Isotope sind instabil und zerfallen spontan in stabile Isotope. Dieser Übergang erfolgt unter Aussendung von Teilchen (Radioaktivität) mit einer konstanten Rate, was zur Altersbestimmung genutzt werden kann.

Fossilisation: Prozesse der Erhaltung

Erhaltung in Bernstein

Bernstein ist fossiles Harz von Nadelbäumen. Gelegentlich werden Organismen, insbesondere Insekten, in diesem Harz eingeschlossen und bleiben erhalten.

Erhaltung in Asphalt

Erdöl kann unter Druck an die Oberfläche austreten. Nach Oxidation und Verdunstung der flüchtigen Bestandteile bleibt ein zäher Asphalt zurück. Tiere, die in solche natürlichen Asphaltgruben geraten, werden konserviert, da der Asphalt bakterielle Zersetzung verhindert. So wurden Fossilien großer Säugetiere gefunden.

Erhaltung in Eis

Im Permafrostboden wurden Mammuts gefunden, die so gut erhalten waren, dass sogar der Mageninhalt analysiert und Rückschlüsse auf die Todesursache gezogen werden konnten.

Metamorphose von Gesteinen

Alle Gesteine bestehen aus Mineralien. Metamorphose bezeichnet eine Reihe von Änderungen in der mineralogischen Zusammensetzung und/oder Textur eines Gesteins. Diese Änderungen finden im festen Zustand statt und werden durch erhöhten Druck, erhöhte Temperatur oder beides verursacht. Der Prozess ist in der Regel isochemisch (die chemische Gesamtzusammensetzung des Gesteins ändert sich kaum).

Arten der Metamorphose

• Metasomatose: Metamorphose mit wesentlicher Änderung der chemischen Zusammensetzung durch Fluide.
• Dynamometamorphose (Druckmetamorphose): Hauptsächlich durch gerichteten Druck verursacht.
• Kontaktmetamorphose (Thermometamorphose): Hauptsächlich durch hohe Temperaturen in der Nähe von Magmenintrusionen verursacht.
• Regionalmetamorphose (Thermodynamische Metamorphose): Großräumige Metamorphose durch gleichzeitige Einwirkung von Druck und Temperatur, typisch für Gebirgsbildungsprozesse.

Veränderungen während der Metamorphose

• Zunahme der Dichte: Der Druck reduziert den Porenraum zwischen den Mineralien, was zu einer dichteren Packung führt.
• Bildung neuer Minerale: Anpassung an die neuen Druck- und Temperaturbedingungen oder durch chemische Reaktionen mit zirkulierenden Fluiden.
• Umkristallisation: Wachstum vorhandener Mineralkörner zu größeren Kristallen.
• Neuausrichtung der Kristalle: Unter gerichtetem Druck richten sich längliche oder plattige Minerale bevorzugt senkrecht zur Druckrichtung aus, was zur Ausbildung einer Foliation (Schieferung) führt.