Geologische Zeitskala

Die geologische Zeitskala ist eine stratigraphische Tabelle, welche die Erdgeschichte chronologisch und hierarchisch gegliedert darstellt. Mit Beginn des Phanerozoikums („Zeitalter des sichtbaren (tierischen) Lebens“) vor 542 Millionen Jahren setzt der kontinuierliche Fossilbericht ein, der mit den Methoden der Biostratigraphie eine differenziertere Einteilung ermöglicht.

In geologischen Tabellen befinden sich die älteren Zeitabschnitte unten (Liegendes), die jüngeren oben (Hangendes), so wie die Serien der Sedimentgesteine innerhalb eines idealisierten, tektonisch ungestörten Gesteinsprofils anzutreffen sind. Andere Darstellungen entsprechen nicht dem internationalen Standard.

Eine international verbindliche Einteilung der geologischen Zeitskala wird von der „International Commission on Stratigraphy“ (ICS) vorgenommen. Die Tabelle rechts zeigt die Erdzeitalter nach ICS-Standard in kompakter Übersicht. Sie ist nicht vollständig (die Einteilung in Serien und Stufen fehlt) und nicht kommentiert. Eine ausführliche Version ist die Geologische Zeitskala (Tabelle).

Internationale Tabellen-Standards

Historie der geologischen Skalen

Bereits im 17. Jahrhundert war durch die Arbeiten von Nicolaus Steno bekannt, dass verschiedene Gesteinsschichten verschiedene Zeiträume der Erdgeschichte repräsentieren, doch gab es keine Methode, sie zu datieren oder zu ordnen. Fossilienfunde von Meeresbewohnern im Hochgebirge ließen auch frühzeitig den Schluss zu, dass die Erde nicht unveränderlich, sondern tiefgreifenden Umwälzungen unterzogen ist. Diese Erkenntnis wirkte schon allein befremdlich aufgrund einer massiven Unterschätzung der zur Verfügung stehenden geologischen Zeitmenge. Eine Möglichkeit der absoluten Altersbestimmung von Gesteinen gab es nicht. Ebenfalls irrtümlich angenommen wurde, dass Fundstücke einer Gesteinsart jeweils gemeinsam zu einem Zeitpunkt entstanden sein müssten. In der Folgezeit wurde das Problem von zahlreichen Wissenschaftlern immer wieder aufgeworfen, darunter die britischen Geologen William Smith und Charles Lyell. Heute ist das geologische Alter der Erde sowie die wirkenden geologischen Prozesse allgemein bekannt und anerkannt, wobei jedoch der Ablauf der geologischen Entwicklung nur unvollständig verstanden ist. Insbesondere über die Zeit vor dem Erscheinen erster Fossilien, die den Großteil der Erdgeschichte ausmacht, gibt es derzeit nur schemenhafte Kenntnisse.

Erste graphische Darstellungen entstanden, in dem Einzelpersonen die Abfolge von Gesteinsschichten graphisch darstellten und mehrere dieser Darstellungen in eine gemeinsame abstrakte Tabelle integrierten. Auch moderne Skalen folgen dieser Tradition, wobei die Struktur der Tabellen heute von Organisationen festgelegt wird, deren Mitglieder sich nach jeweils festgelegten Kriterien auf einen Konsens einigen. Neben den Tabellen gibt es heute auch die Möglichkeit, Erdkarten der verschiedenen Zeitalter zu erstellen. Für diese anschauliche Darstellungsform der Erdgeschichte gibt es derzeit noch keine normierte oder konsente Version.

Die in Wikipedia zugrundegelegte Geologische Zeitskala geht auf die Geologic Time Scale 2004 (GTS 2004) der International Commission on Stratigraphy (gegr. 1977) zurück. Die Klassifikationen in Europa sind jedoch älter.

Derzeit werden weltweit jedoch einige leicht unterschiedliche Tabellen der Geologische Zeitskala verwendet:^[1]

• die Tabelle der International Commission on Stratigraphy (ICS)
• die internationale Richtskala der Geological Society of America
• die Tabelle der Commission de la Carte Geologique de Monde, Paris

Äon, Ära, Periode, Epoche, Alter

Die Erdgeschichte beansprucht etwas weniger als ein Drittel jener Zeit, in der sich das Universum entwickelte und überspannt, an menschlichen Vorstellungen gemessen, einen gigantischen Zeitraum. Dieser wird daher hierarchisch unterteilt.

Die Gliederungsebenen bezeichnen hierarchisch strukturierte Zeitintervalle:

• Äon (engl. eon, gr. αἰών, aiṓn „eine Ewigkeit“)
  • Ära, Erdzeitalter (engl. era, mlat. aera „Zeitalter“), auch Gruppe oder vereinfachend Zeitalter genannt
    • Periode (engl. period, gr. περίοδος, períodos „ein sich wiederholender Abschnitt“)
      • Epoche (engl. epoch, gr. ἐποχή, epochḗ „Haltepunkt“)
        • Alter (entsprechend dem gleichbedeutenden engl. age)

Die Zeitintervalle können durch Sub-Kategorien weiter strukturiert sein. So ist beispielsweise die Periode Karbon in die Sub-Perioden Pennsylvanium (Oberes Karbon) und Mississippium (Unteres Karbon) unterteilt.

Historisch entwickelte sich die Benennung der Zeitintervalle aus Bezeichnungen für Gesteinseinheiten. Deshalb gibt es in der Regel eine korrespondierende Gesteinseinheit mit demselben Eigennamen. So entsprechen die Gesteine des Devon-Systems dem Zeitintervall der Devon-Periode. Parallel zu den Kategorien Ära, Periode, Epoche und Alter der zeitbezogenen geochronologischen Gliederung werden daher oft die entsprechenden Kategorien für die gesteinsbezogene chronostratigraphische Gliederung verwendet: Statt Äon kann daher vom Äonothem, anstelle der Ära vom Ärathem gesprochen werden. Genauso können gesteinsbezogene Begriffe für die Periode (System), Epoche (Serie) und das sogenannte Alter (Stufe) eintreten.

In unterschiedlichen Tabellen können verschieden sein:

• die Zuordnung der Namen, die oftmals nach lokal vorkommenden Gesteinen oder Fossilien gewählt werden. Hieraus resultieren Konflikte in der Benennung, die für Verwirrung sorgen z. B. auch die unterschiedliche Benennung der Kaltzeiten im Alpenraum (z. B. Günz-Kaltzeit) und in Norddeutschland (Elbe-Kaltzeit);
• die Zuordnung der Namen zu den absoluten Zeitpunkten in mya, so beginnt das Kambrium beispielsweise in unterschiedlichen Tabellen zu unterschiedlichen Zeitpunkten, beispielsweise bei 540 mya, 542 mya oder 570 mya. Modernen Tabellen liegen zum Teil verbesserte Methoden der Altersbestimmung zugrunde;
• die Zuordnung zu den Hierarchien (Einheiten/Gliederungsebenen). So sind beispielsweise Paläogen und Neogen in der Hierarchie „aufgestiegen“, wobei das Neogen (neuerdings Periode) seine vormaligen Nachfolger als Epochen nunmehr enthält.

Den unterschiedlichen Tabellen sind aber immer gemeinsam:

• die absoluten Zeitangaben in mya in Bezug auf ein Fossil, da sich dessen Alter am Gestein bestimmen lässt. Es ist deshalb möglich, jede Tabelle gleichwertig zu verwenden, solange man die Altersangaben benutzt (siehe auch Altersbestimmung (Archäologie)).

Stratigraphische Klassen allgemein

Altersbestimmung

Die Zeitalter und Perioden des Phanerozoikums werden heute vor allem anhand von Fossilien klassifiziert, wobei das Alter der Gesteine mit radiochemischen Methoden bestimmt wird und somit auch das Alter der Fossilien feststeht. (siehe auch Altersbestimmung) Gesteine älterer Perioden lassen sich nur noch mit geophysikalischen Methoden zuordnen, die zunehmend auch die Entwicklung im Proterozoikum und Archaikum erhellen können. Weitgehend unbekannt sind die Geschehnisse im Hadaikum, vor allem, weil kaum noch Gesteine aus dieser Zeit vorhanden sind. Die seither ablaufenden exogenen und endogenen geologischen Umwälzungen der Erdkruste haben einen Großteil der damals entstandenen Formationen abgetragen oder in große Tiefe hinab gedrückt.

Rolle der Atmosphäre

Zunehmend erkennt man, dass die Erdatmosphäre einen wichtigen Faktor in der Erdgeschichte darstellt. Sie war zu unterschiedlichen Epochen unterschiedlich zusammengesetzt, was wechselseitig mit der Entwicklung der Lebewelt einherging. Vor allem ihre Zusammensetzung in alten erdgeschichtlichen Zeiträumen ist heute noch nicht geklärt. Als sicher gilt, dass atmosphärischer Sauerstoff eine direkte Folge der Lebensentwicklung ist und ohne Lebewesen nicht vorhanden wäre. Verschiedene Sedimentgesteine, die heute in großer Menge vorkommen, konnten überhaupt nur deshalb entstehen. (z. B. Kalkgesteine)

Das Bild unserer Erde

Die belebte Natur hat das geologische Gesicht der Erde stets stark beeinflusst. Das Leben hat sich verhältnismäßig rasch nach der Entstehung der Erde entwickelt und während seiner Entfaltung alle sich ihm bietenden Lebensräume eingenommen. Spätestens seit es im Paläozoikum im Zuge der so genannten „Kambrische Explosion“ zu einer sprunghaften Zunahme von Lebewesen im Fossilbericht kam, ist nahezu jeder Winkel der Erdoberfläche als von Organismen besiedelt erkennbar, Ausnahmen waren stets nur von begrenzter örtlicher oder zeitlicher Bedeutung. Aus diesem Grunde spricht man auch davon, dass die Biomasse eine Oberflächeneigenschaft unseres Planeten ist.

Bemerkungen zur Paläobotanik

In der Paläobotanik werden an Stelle der Endsilbe -zoikum die Endsilbe -phytikum verwendet. Das Paläozoikum wird in der Botanik unterteilt in Paläophytikum (Silur bis Perm) und Eophytikum (Kambrium und Ordovizium).

Da das Neophytikum (= Känophytikum) 95 Millionen Jahre dauerte und das Neozoikum (= Känozoikum) 65 Millionen Jahre, sind die Grenzen gegeneinander verschoben.

Veranschaulichung der Erdzeitalter

Die Erdzeitalter bilden zusammen eine enorme Zeitspanne, welche mit Maßstäben aus dem menschlichen Alltag nur schwer zu ermessen ist. Da hieraus oftmals Missverständnisse resultieren, wie etwa eine zu „kurze verfügbare Zeit“ für die Evolution, sind folgende Vergleiche deshalb als Hilfsmittel gebräuchlich, sich diese enormen Zeiträume doch vorstellen zu können.

gesamtes Erdalter	Vergrößerung Phanerozoikum	Vergrößerung Känozoikum

Vergleich Erdzeitalter – Ein Tag

Wäre die Erde einen Tag alt, so gäbe es den Menschen erst seit wenigen Sekunden.

Die Erdgeschichte dargestellt in 24 Stunden

Vergleich mit dem UNO-Gebäude in New York

Das UNO-Hauptquartier in New York City. Links das Sekretariatsgebäude, rechts im Hintergrund das UNO Plaza

Es ist 40 Stockwerke hoch. Jedes Stockwerk entspräche dabei 100 Millionen Jahren.

(*) Auf dem Dach des Gebäudes liegt ein Buch mit 500 Seiten, das dem Alter der Menschheit entspricht, die letzte Seite entspricht der Zeit seit Christi Geburt.

Frühere Einteilung des Känozoikums

Tertiär

Das Ärathem des Känozoikums wurde früher in Tertiär und Quartär eingeteilt. Mittlerweile wird das Tertiär von der Internationalen Kommission für Stratigraphie in der Geologischen Zeitskala (Geologic Time Scale 2004) nicht mehr verwendet. Heute wird das Känozoikum in Paläogen, Neogen und Quartär eingeteilt.

Die Bezeichnung „Tertiär“ (65,5–1,806 Ma) rührt daher, dass Europas frühere Geologen (vor etwa 200 Jahren) diesen Zeitabschnitt wegen der sehr mächtigen Sedimente stark überschätzten. So wurde er als Dritte Epoche der Erdgeschichte dem Meso- und Paläozoikum zur Seite gestellt.

Wegen der in den stark besiedelten Beckenlagen festgestellten dicken Sedimentschichten und wegen der alpidischen Gebirgsbildung unterteilte man das Tertiär sehr vielfältig:

• Paläogen mit Paläozän, Eozän und Oligozän (und jeweils weitere Unterteilungen nach regional-stratigraphischen Aspekten)
• Neogen („neu entstanden“) mit dem Miozän und dem Pliozän (und jeweils weitere Unterteilungen nach regional-stratigraphischen Aspekten)

Quartär

Der Name Quartär (2,588 Ma bis heute) bedeutet „Vierte Erdepoche“ – Begründung wie oben.

• Pleistozän (vier große Kaltzeiten und drei Warmzeiten)
• Holozän (geologische Gegenwart seit etwa 11000 Jahren)
• Anthropozän von einigen Geologen angesetztes neuestes Erdzeitalter seit dem Jahre 1800

Die Grenze Neogen/Quartär ist derzeit in der Diskussion. Ein alternativer Vorschlag lautet: die jüngste Stufe des Pliozäns, das Gelasium, wird in das Quartär mit einbezogen. Dies würde die Grenze vom Neogen bzw. Pliozän und dem Quartär auf 2,588 Ma zurück verschieben. Dieses Datum würde in etwa mit dem Beginn der Vergletscherungen in den Mittleren Breiten korrelieren.

Siehe auch

• Paläo/Geologische Zeitskala
• Lunare Zeitskala

Weblinks

• Geologische Zeittafel im Mineralienatlas
• http://www.stratigraphy.org – The International Commission on Stratigraphy (ICS)
• http://www.geosociety.org/science/timescale/timescl.pdf – die internationale Richtskala der Geological Society of America (PDF-Datei; 106 kB)
• http://www.scotese.com – Erdkarten aller Erdzeitalter seit dem späten Präkambrium
• http://www.gd.nrw.de/w_ges.htm – Illustrierte Übersichtstabelle über die Erdgeschichte (vom Geologischen Dienst NRW)
• http://www.urweltmuseum.de – Animierte geologische Uhr
• http://www.ucmp.berkeley.edu/help/timeform.html – Geologische Zeittabelle
• Stratigraphische Tabelle von Deutschland 2002 der Deutschen Stratigraphische Kommission (PDF-Datei; 1,49 MB)
• Stratigraphische Tabelle von Österreich 2004 der Kommission für die paläontologische und stratigraphische Erforschung Österreichs (PDF-Datei; 372 kB)

Fußnoten