Stratigraphie (Geologie)

Die Stratigraphie (auch Stratigrafie) ist in den Geowissenschaften die wichtigste Methode zur Korrelation und relativen Datierung besonders von fossilführenden Sedimentgesteinen, aber auch von fossilfreien Vulkaniten (Lavaströme, Vulkanaschen). Sie ist heute in eine Reihe von Teildisziplinen aufgeteilt, deren kombinierter Einsatz in Verbindung mit der Geochronologie eine recht genaue, relative wie absolute Altersbestimmung von Gesteinen und damit eine Rekonstruktion der Erdgeschichte ermöglicht.

Allgemeine Definition

Das Ziel der Stratigraphie ist es, Gesteinskörper anhand der darin enthaltenen organischen und anorganischen Merkmale zeitlich relativ zu ordnen und auch räumlich weit entfernte Gesteinseinheiten miteinander zeitlich in Beziehung zu setzen (Korrelation). Sie verfolgt das Ziel, von lokalen und regionalen Abfolgen ausgehend, diese in die international gebräuchlichen globalen chronostratigraphischen bzw. geochronologischen Einheiten einzuhängen. Die Stratigraphie ist als Zweig der historischen Geologie die Grundlage für die Rekonstruktion der Erdgeschichte und der Geschichte des Lebens auf der Erde. Sie dient jedoch vielfach auch der Lösung von allgemeingeologischen Fragen.

Im 19. Jahrhundert wurde erkannt, dass man diese Methode auch auf ganz andere Schichten anwenden könne, einschließlich der in ihnen enthaltenen Elemente. Damit wurde die Stratigraphie auch auf die Archäologie übertragen.

Stratigraphisches Prinzip

Das stratigraphische Prinzip (auch „stratigraphisches Grundgesetz“ oder Lagerungsregel genannt) ist die Grundlage der Stratigraphie: Sedimentschichten im Liegenden („unten“) sind älter als Sedimentschichten im Hangenden („oben“). Dieses Prinzip erkannte bereits Nicolaus Steno im Jahre 1669. Tektonische Vorgänge, ungewöhnliche Ablagerungsräume und Intrusivkörper können diese Regel aber in manchen Fällen umkehren.

Methoden der Stratigraphie

Die Stratigraphie untersucht die zeitliche Bildungsfolge von Gesteinen bzw. Gesteinskörpern anhand von anorganischen und organischen Merkmalen und Gesteinsinhalten. Je nach untersuchten Merkmalen oder Inhalten werden u. a. die folgenden Unterdisziplinen unterschieden:

• Chronostratigraphie: Die relative Zeitbestimmung anhand von Zeitmarken in Gesteinskörpern. Diese Zeitmarken können das Erstauftreten oder Erlöschen bestimmter Fossilien, Ereignishorizonte, geochemische Marker und auch Polaritätswechsel im Erdmagnetfeld sein. Alle anderen Methoden der Stratigraphie werden in die chronostratigraphische Abfolge eingehängt
• Biostratigraphie: Die relative Zeitbestimmung durch Fossilien. Hier werden in erster Linie die Lebensdauer und das Erstauftreten oder Aussterben von einzelnen Tierarten, seltener auch von Faunengesellschaften herangezogen. Weiter unterschieden werden die
  • Orthostratigraphie: Gliederung durch verbindlich festgelegte Leitfossilien und die
  • Parastratigraphie: Gliederung durch andere Leitfossilien
• Lithostratigraphie: Gliederung nach unterscheidbaren Gesteinseinheiten. Sie wird in erster Linie zur Kartierung und Darstellung von Gesteinseinheiten in einer geologischen Karte benutzt
• Eventstratigraphie: Gliederung aufgrund besonderer äußerer Ereignisse (engl. events), die zu ihrer Bildung führten (z. B. Tempestite, Tsunamite, Vulkanausbrüche, aber auch biologische Events wie etwa Aussterbeereignisse)
• Magnetostratigraphie: Gliederung der jüngeren Erdgeschichte nach der Abfolge der Magnetfeldumkehrungen
• Sequenzstratigraphie: Gliederung der Gesteine aufgrund durch unterschiedliche Meeresspiegelstände beeinflusster Sedimentationseinheiten (Sequenzen)
• Allostratigraphie: Gliederung der Gesteine aufgrund quasi-isochroner Ereignisse
• Chemostratigraphie: Gliederung der Gesteine anhand unterschiedlicher Isotopenverhältnisse (meist Sauerstoff-, Kohlenstoff- und Schwefelisotope)
• Pedostratigraphie: Gliederung fossiler Bodenhorizonte

Die Geochronologie beschäftigt sich mit absoluten Zeitmessung und Zeitbestimmung der erdgeschichtlichen Vergangenheit. Sie ist im Prinzip eine von der Stratigraphie unabhängige Disziplin, die absolut-zeitliche Datierung von Gesteinen ist jedoch nur in Verbindung mit der Stratigraphie sinnvoll. Auch die Dendrochronologie ist eine geochronologische Methode i. w. S., die u. U. eine jahrgenaue Datierung der untersuchten Hölzer erlaubt. Sie ist jedoch nur in dem geologisch sehr kurzen Zeitraum der letzten 12000 Jahren (d. h. nur im Holozän) einsetzbar. Sie ist besonders in der archäologischen Stratigraphie ein wichtiges Hilfsmittel zur Datierung der Schichten. Auch die Warvenchronologie ist eine geochronologische Methode, die eine im Idealfall jahrgenaue Altersbestimmung ermöglicht. Sie ist in Schweden auf die letzten 10000 Jahre beschränkt, in der Eifel bis 23000 vor heute. In einzelnen Seen sind jedoch Datierungen bis 76000 Jahre vor heute gelungen.

Geologische Zeitskala

Die verschiedenen Methoden der Stratigraphie haben mittlerweile eine sehr detaillierte relative Zeitskala der Erdgeschichte ergeben. Um diese relativen Zeitabschnitte jedoch in eine absolute Zeitskala einzuordnen, reichen die Methoden der Stratigraphie nicht aus. Die Forscher des späten 18. und des 19. Jahrhunderts setzen erstmals die Vorstellung durch, dass die Erde nicht innerhalb weniger tausend Jahre entstanden ist. Sie konnten zunächst jedoch nur schätzen, in welchen Zeiträumen die Erde und das Leben auf ihr tatsächlich entstanden ist.^[1] Im 20. Jahrhundert ermöglichte dann die Entdeckung der radioaktiven Zerfallsprozesse durch Henri Becquerel und der daraus abgeleiteten radiometrischen Altersbestimmungen eine Methode der absolut-zeitlichen Bestimmung von Gesteinen. Die inzwischen entwickelten verschiedenen Methoden der radiometrischen Altersbestimmungen erlauben inzwischen eine verhältnismäßig genaue absolute Altersbestimmung der Ereignisse der Erdgeschichte. Die Genauigkeit nimmt jedoch mit zunehmendem Alter der Gesteine immer mehr ab. Die durch die verschiedenen Methoden der Stratigraphie erstellte relative Zeitskala behält aber weiterhin ihre Gültigkeit, da die verschiedenen stratigraphischen Methoden eine wesentlich genauere Gliederung und Unterteilung der Erdgeschichte ermöglichen als nur durch die Geochronologie allein.

Einzelnachweise

Literatur

• H. Franke: Methoden der Geochronologie. Springer-Verlag, 1969
• H. Murawski, W. Meyer: Geologisches Wörterbuch. Ferdinand Enke Verlag, 1998
• F. Press, R. Siever: Allgemeine Geologie. Spektrum Akademischer Verlag, 1995
• J. Rey: Geologische Altersbestimmung. Ferdinand Enke Verlag, 1991
• K.A. Gradstein, J.G. Ogg: A Geologic Time Scale 2004. Cambridge University Press, 2005
• North American Commission on Stratigraphic Nomenclature (NACSM): North American stratigraphic code. American Association of Petroleum Geologists Bulletin, 67: 841-875, Tulsa, Oklahoma 1983, ISSN 0149-1423

Weblinks

• http://www.stratigraphy.org/ (International Commission on Stratigraphy: Klick auf |GSSPs| für stratigraphische Tabelle im HTML-Format)
• http://www.stratigraphy.org/chus.pdf (aktuelle Version der stratigraphischen Tabelle der International Commission on Stratigraphy als PDF-Dokument)
• http://www.stratigraphie.de/ Deutsche Stratigraphische Kommission
• http://www.stratigraphie.de/std/index.html Stratigraphische Tabelle von Deutschland 2002 (STD 2002)
• http://www.stratigraphy.net/ bietet stratigraphische Daten (z.B. Verzeichnis stratigraphischer Einheiten) und Webdienste (Ageparser)
• http://www.mineralogie.uni-wuerzburg.de/palbot/geology/geology.html#scale Linkliste stratigraphischer Tabellen (in Englisch)
• http://strata.geol.sc.edu (Sehr gute englischsprachige Seite zum Thema Sequenzstratigraphie)