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2017-11-09

Lexikon: Altersbestimmung von Gesteinen und Fossilien









Altersbestimmung von Gesteinen und Fossilien

Grundsätzlich wird zwischen relativer und absoluter Altersbestimmung unterschieden. Zur relativen Altersbestimmung zählen und sollen hier besprochen werden:

Aktualitätsprinzip
Die Lagerungsregel von. N.Steno
Stratigrafie und ihre Methoden
Leitfossilien W.Smith

Die absolute Altersbestimmung ist erst mit der Entdeckung der Radioaktivität möglich geworden. Mit verschiedenen radiometrischen Methoden ist es möglich das Alter von Gesteinen zu bestimmen. Dazu am Ende der Ausführungen einige Worte, insbesondere zur C-14 Methode. Weitere Möglichkeiten der absoluten Altersbestimmung:

Relative Altersbestimmung

Das Aktualitätsprinzip

Das Prinzip geht davon aus, das Naturgesetze zeitlich gesehen stabil sind und nicht von einer bestimmten Zeit abhängig. Daraus ergibt sich die Schlussfolgerung das Naturerscheinungen/Prozesse wie z.b. Vulkanausbrüche, Erdbeben oder die Entstehung von Flüssen zu allen Zeiten denselben Naturgesetzen unterworfen waren und das Prozesse, die man gegenwärtig beobachten kann, auch früher schon gegenwärtig waren.

Diese Aussage hat durchaus praktische Konsequenzen. Hier einige Beispiele:

Eine Gesteinsschicht wird freigelegt. Die Gesteine sehen so aus wie Ergußgesteine aus einem zur Zeit aktiven Vulkan. Schlussfolgerung: Die Gesteinsschicht ist vulkanischen Ursprungs. Es handelt sich um ein Ergußgestein.

Man findet in der Wüste Korallen. Schlussfolgerung: Früher herrschten hier Bedingungen wie in heutigen Korallenriffen. Sauberes sauerstoffreiches Meerwasser.

Sicher sind das simple Beispiele sie verdeutlichen aber das bei konsequenter Anwendung des Aktualitätsprinzips es möglich ist, wissenschaftliche Erkenntnisse zu gewinnen.

Lagerungsprinzip bzw. stratigraphisches Grundgesetz nach N.Steno

Durch Überlegung und Beobachtung kam der dänische Naturwissenschaftler Nicolaus Steno zu wichtigen Erkenntnissen die auch heute noch die Basis geologischer Forschung bilden.

1. Die Ablagerung von Sedimentschichten ist ursprünglich horizontal. Ist das nicht der Fall und Schichten liegen schräg so muss die Störung später als die Ablagerung stattgefunden haben.
Altersbestimmung Punkt 4

2. Zu unterst liegende Schichten sind als erste abgelagert wurden und darüber liegende sind jüngeren Datums.

3. Sedimentäre Schichten laufen horizontal und enden nicht plötzlich. Allerdings kann sich ihre Mächtigkeit verringern oder die Schicht geht allmählich in eine andere Gesteinsart über. Verschiedene Orte aber gleiche Schichten weisen darauf hin das die Schicht einmal verbunden war.

4. Wenn Schichten, andere Schichten quer durchschlagen müssen die durchschlagenen Schichten älter sein als die Schicht die sie durchschlagen.

Stratigraphie

Die Stratigraphie beschäftigt sich mit der Untersuchung von geologischen Schichten und ihrer zeitlichen Einordnung. Ziel ist es Gesteinskörper anhand ihrer organischen sowie anorganischen Merkmale zu ordnen und auch räumlich entfernte Schichten zeitlich in Beziehung zu setzen. (Korrelation) Dabei wird nach dem stratigraphische Prinzip (auch Lagerungsregel) verfahren.

Im Laufe der modernen Wissenschaft haben sich eine Reihe von Spezialdisziplinen gebildet. Die wichtigsten sind:

Chronostratigraphie: 

Zeitbestimmung mit Hilfe von Zeitmarken im Gesteinskörper. Z.b. Ereignishorizonte: Ein Schicht findet sich weltweit stratigraphisch an der gleichen Position. Ursache je nach Befund z.b. weltweite Klimaänderung oder Meteoriteneinschlag.

Biostrathigraphie: Bestimmung durch Fossilien (siehe Leitfossilien)

Magnetostratigraphie: Gliederung in Magnetfeldumkehrungen

Andere: Sequenzstratigraphie, Eventsstratigraphie

Leitfossilien

Mit Leitfossilien ist es möglich das relative Alter von Gesteinsschichten vorzunehmen. Findet man an verschiedenen Orten der Erde das gleiche Leitfossil im Sedimentgestein vor so sind die Gesteine annähernd gleich alt. (Biostratigrafie)
Ideale Leitfossilien müssen folgende Bedingungen erfüllen:

Die Art sollte nur kurze Zeit existiert haben.

Eine weite geographische Verbreitung.

Leichte und eindeutige Bestimmbarkeit.

Eine hohe Anzahl vorkommender Exemplare

Wichtige Leitfossilien sind:

Trilobiten- Kambrium bis Silur
Graptolithen- Ordovizium bis Silur
Ammoniten- Trias, Jura
Schnecken und Muscheln- Tertär, Quartär

Mikrofossilien
Foraminiferen
Ostracoden
Conodonten
Pollen und Sporen

(Bilder rechts und unten Ammoniten Fundort Thüringen )



Absolute Altersbestimmung

Auf die Verfahren der absoluten Altersbestimmung soll nur kurz zur Information eingegangen da sich meine Seite vor allem an Sammler und interessierte Laien richtet.

Radiometrische Methoden

Prinzip

Der Zerfall radioaktiver Isotope geschieht nach physikalische Gesetzen. Die Zeit, in der die Isotope zur Hälfte zerfallen, wird Halbwertszeit genannt. Aus dem Rest des verbleibenden Materials, der Halbwertszeit und einem Ausgangswert kann das Alter berechnet werden.

Bekannte Methoden sind:

Kalium-Argon Methode: Der Zerfall von radioaktiven Kalium 40 zu Argon 40 und Calcium 40. Es können Gesteine mit einem Alter von 200 bis 800 Millionen Jahre bestimmt werden.

Rubidium-Strontium-Methode: Geeignet um die ältesten Gesteine der Erde zu datieren.

Kohlenstoff-14-Methode: Für Objekte bis zu einem Alter von maximal 70000 Jahre geeignet. Mit absterben eines Organismuses beginnt der Kohlenstoff 14 zu zerfallen. Der Kohlenstoff eines abgestorbenen Organismuses wird nicht mehr ersetzt. Da die vorhandene Menge in lebenden Organismen bekannt ist läßt sich das Alter berechnen.

Dendrochronologie

Wertet die Jahresringe von langlebigen Bäumen aus. Dadurch können Ereignisse der letzten 4000 Jahre datiert werden. (z.b. Klimaveränderungen)

Warvenanalyse

Von schwedischen Wissenschaftlern entwickelt. Eine Warve ist die Sedimentschicht die in einem Jahr in einem stehenden Gewässer abgelagert wird. Dadurch ist es möglich z.b. Warven aus dem Pleistozänzu zählen und auszuwerten. ( etwa Sedimentationsgeschwindigkeit in einem bestimmten Zeitraum)


Smith, William

Gilt als Begründer der britischen Geologie und erstellte die erste geologische Karte für Großbritannien. Als Ingenieur bemerkte er beim Bau eines Kanales, das manche Fossilien, nur in bestimmten Schichten zu finden waren. Weit voneinander entfernt liegende Gesteinsschichten konnten auf Grund dieser Erkenntnis stratigrafisch der gleichen Stufe zugeordnet werden. Darauf aufbauend konnte das Leitfossilienprinzip entwickelt werden.





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