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Aufzeichnungen in der Gesteinshülle der Erde

Die Gesteine der Erde sind gleichsam ein in viele einzelne Teile zerlegtes und bruchstückhaftes Manuskript über die Vergangenheit unseres Planeten. Obwohl manchmal nur skizzenhaft angelegt, können diese historischen Aufzeichnungen nahezu 3,8 Milliarden Jahre zurückverfolgt werden – das entspricht dem Alter der ältesten uns bekannten Gesteine. Besonders die Sedimentgesteine sind ideale Wegweiser durch die erdgeschichtliche Vergangenheit, da ihre charakteristischen Merkmale die Vorgänge, unter denen sie abgelagert und verfestigt wurden, widerspiegeln. Den Ablauf der geologischen Geschichte, wie sie von Sedimenten aufgezeichnet wird, bezeichnet man als Schichtenfolge. Darunter ist die Aufeinanderfolge der Schichten von den sehr alten bis zu den ganz jungen, anstehenden Gesteinen zu verstehen. Die Wissenschaft, die sich mit der Erforschung und Deutung dieser geschichteten, sedimentären Gesteine beschäftigt, heißt Stratigraphie. Der »Aktualismus«
Der schottische Geologe James Hutton (1726-1797) befreite die geologische Wissenschaft durch die Konzeption des sogenannten Aktualismus von der nutzlosen Überprüfung biblischer Textstellen zur Erforschung der Erdgeschichte. Die in Huttons 1795 veröffentlichtem Werk »Theory of the Earth« vorgetragene These behauptet, dass sich die geologischen Prozesse in der Vergangenheit in derselben Weise vollzogen wie die beobachtbaren in der Gegenwart. Sie unterstellt also, dass die charakteristischen Abläufe von Erosion (Abtragung), Transport und Absetzung der Verwitterungsprodukte immer die gleichen sind. Diese Sedimentationsvorgänge lassen sich selbst in Jahrmillionen alten Gesteinen noch erkennen. Heute ist die Gültigkeit der aktualistischen Methode insofern eingeschränkt, als auch eine Entwicklung der geologischen Kräfte berücksichtigt wird. Die Untersuchung der Schichtenfolgen Der Grundgedanke der Stratigraphie beruht auf der Überlagerung der Sedimente. In jeder horizontalen, ungestörten Sedimentabfolge sind die unteren Gesteine älter als die darüber liegenden. Diese Regel trifft nicht nur für die relative Altersstellung der einzelnen Schichten zu, sondern auch für Mineralien w innerhalb einer Schicht. Niemals wurde jedoch eine vollständige sedimentäre Schichtenfolge entdeckt – sie würde eine Mächtigkeit von einigen hundert Kilometern aufweisen. Deshalb erfordert das richtige Zusammenfügen der einzelnen, oft weit voneinander entfernt liegenden Teile einer Schicht auch geologischen Spürsinn. Die dabei am häufigsten angewendete Methode besteht darin, einer durch besondere Merkmale auffallenden Gesteinsschicht so weit wie möglich zu folgen. Dieses Verfahren lässt sich gewöhnlich nur innerhalb eines begrenzten Gebietes befolgen, da Verwitterung, Überlagerungen, Faltungen oder Störungen das Aufsuchen der betreffenden Schicht erschweren oder sogar verhindern. Die zeitliche Erstreckung einer Schichtenfolge kann durch das Auffinden charakteristischer Kennzeichen in den Gesteinen festgestellt werden. Unterschiedliche Bedingungen während der Verwitterung, Ablagerung und Gesteinsverfestigung prägen die verschiedenen Schichtpakete einer zusammenhängenden Formation. Korrelationsverfahren können also für den Vergleich von horizontalen Schichtenfolgen wie auch zeitlichen (vertikalen) Abfolgen herangezogen werden. Fossilien als Zeitmarken Fossilien (Versteinerungen) sind ein ausgezeichnetes Hilfsmittel, um Vergleichsuntersuchungen durchzuführen. Am nützlichsten erwiesen sich hierbei diejenigen Fossilien, die flächenmäßig weit verbreitet, aber in ihrem vertikalen Auftreten eng begrenzt sind und so eine kurze Blütezeit ihrer Art anzeigen. Da Organismen stammesgeschichtlich meist eine kontinuierliche Entwicklung durchlaufen, können ihre Fossilien dazu dienen, Gesteine altersmäßig richtig einzustufen. Die Ausbildung der Fossilien in den Gesteinen befähigt den Paläontologen, verschiedene Einzelschichten ein und desselben Zeitabschnittes auseinanderzuhalten. Die meisten Fossilien sind Überreste von Organismen, die in der Zeit lebten, als die Gesteine entstanden, worin sie später gefunden wurden. So können beispielsweise anhand unserer Kenntnisse über die Lebensweise rezenter Korallen die Versteinerungen riffbildender Korallen als Beweis für die Sedimentation in einem marinen Milieu mit klarem, warmem und seichtem Wasser verwendet werden. Das genaue Erfassen der sedimentären Gesteinsabfolgen ist grundlegende Voraussetzung, um die verschiedenen Einzellagen innerhalb von Sedimentserien zeitlich überhaupt einordnen zu können, und stellt somit eine der wichtigsten Methoden der geologischen Kartierung dar. Kristalline (d. h. aus Magma auskristallisierte) Gesteine sind im Gegensatz zu Sedimentgesteinen nicht in säuberlich aufeinanderfolgenden Lagen abgesetzt. Sie können ihren Erstarrungsort nur in schmelzflüssigem Zustand durch Auf dringen (Intrusion) in bereits bestehendes Gestein erreichen. Diese Intrusiv- oder Tief enge steine (z. B. Granit, Diorit, Gabbro) sind deshalb stets jünger als die sie umgebenden Gesteine. Erfolgt die Erstarrung solcher kristalliner Gesteine dagegen an oder nahe der Erdoberfläche (Basalt, Obsidian, Kryolith), so sind sie durch ein überwiegend feinkörniges Gefüge charakterisiert und werden als Extrusiv-, Erguss- oder vulkanische Gesteine bezeichnet.

emu