8. Paleozoic Extinction Events (11.06.)

Erdgeschichte 2014
Joachim Reitner
Nadine Schäfer
Hadean
Schäfer:
Archean
Neoproterozoic Phanerozoic
7. „Cambrian Explosion“ (04.06.)
8. Paleozoic Extinction Events (11.06.)
9. Major evolutionary steps & terrestrial environments (18.06.)
10. Triassic/Jurassic Event, Mesozoic Greenhouse (25.06.)
11. K/T boundary & Tertiary and Quaternary events (02.07.)
12. Humans… (09.07.)
12:45 – 14:15 MN 15
Der große Impakt
Dramatische phanerozoische globale Aussterbe-Ereignisse
Impakt gesteuert?
Kreide/Tertiär
2. Dinosaurier Ereignis
Oort´sche Wolke
& Kuiper-Belt
Kometen-Quelle
Kuiper-Belt
esa
Shoemake-Levi Komet; Einschlag-Sequenz auf dem Jupiter
© JReitner
GZG Geobiology
Univ Göttingen
Impaktereignisse: Szenario an Land
geschockte
Quarze
Impakt-Gläser
Impaktereignisse: Szenario im Meer
Impaktereignisse: Szenario im Meer
- Beginn Quartär
- Sediment am
Meeresboden IrAnomalie
- Schutt über 500 km2
verteilt
- Vermischte Eozäne und
Paläozene Sedimente
- Geschmolzene
Meteoriten Fragmente
- Tsunamite
Iridium Anomalie
End-Kreide Impakt
„Black-Band“
Lokalität des End-Kreide Impakts
Chicxulub Impact
Gulf of Mexico
Chicxulub Impact
Yucatan
200 km
Fern Spike
Fallbeispiel: Kreide/Tertiär-Grenze
Dinosaurier - ausgestorben!
„Dinosaurier“Sterben
65 My
nach der Kreide....
K/T-Grenze
„Tertiär“
Das alte „Tertiär“ gibt es
nicht mehr.
heute wird untergliedert in
Paläogen und Neogen
Paläogen: 65,5-23 ma
Neogen: 23-1,8 ma
weitere Unterteilungen:
s. IUGS Time Scale (2007)
Paläogen-Neogen (65-1,8my)
Der Pangäa-Superkontinentzyklus: Die Erde vor 65 Millionen Jahren
Quelle: http://jan.ucc.nau.edu/~rcb7/mollglobe.html
Kreide-Paläogen-Grenze (KT): Der Atlantik (außer ganz im Norden) verbreitert sich mit
Macht, auch der Indische Ozean wird durch die jetzt rasante Nordwanderung von Indien
schnell größer. Australien hat sich von der Antarktis getrennt, hängt aber noch mit
Südamerika zusammen (Drakepassage). Afrika schiebt sich nach Norden und beginnt, das
Plattenpuzzle im heutigen Mittelmeergebiet zusammenzuschieben (Beginn der Alpidischen
Orogenese). Uralpassage offen. Meeresspiegel rückläufig !
Der Pangäa-Superkontinentzyklus: Die Erde vor 50 Millionen Jahren
Quelle: http://jan.ucc.nau.edu/~rcb7/mollglobe.html
Paläogen (frühes Eozän): Weiteres Nordwandern von Indien und Afrika unter Kontakt mit
Europa und Asien. Dadurch Fortsetzung der Alpidischen Orogenese. Weitere Verbreiterung
von Indischem und Atlantischem Ozean, jetzt auch stärker im Nordatlantik. Noch existiert
aber ein zirkumäquatorialer Warmwasserseeweg (z.T. über Schelfe hinweg wie in
Nordafrika). Tethys offen, Uralpassage. Antarktis und Südamerika sind noch nicht richtig
getrennt.
Der Pangäa-Superkontinentzyklus: Die Erde vor 35 Millionen Jahren
Quelle: http://jan.ucc.nau.edu/~rcb7/mollglobe.html
Paläogen (spätes Eozän): Schließung des zirkumäquatorialen Warmwasserseeweges
durch weitere Nordwanderung Afrikas. Erste Höhepunkte der Alpidischen Orogenese im
Mittelmeerraum. Kollision von Indien & Asien (Himalaya-Orogenese, „Lokalableger“ der
Alpidischen Orogenese). Beginnende Verbreiterung des nördlichen Nordatlantik. Starke
Meeresspiegelrückgänge!
Der Pangäa-Superkontinentzyklus: Die Erde vor 20 Millionen Jahren
Quelle: http://jan.ucc.nau.edu/~rcb7/mollglobe.html
Neogen: Tethys geschlossen. Uralpassage geschlossen. Weiteres Nordwandern von Afrika
und Indien führt zu den Höhepunkten der Alpidischen (und Himalaya) Orogenese und der
Heraushebung z.B. der Alpen. Der nördliche Nordatlantik ist endgültig aufgebrochen. Die
Trennung zwischen Südamerika und Antarktis (Drake-Passage) führt zu kalten
zirkumantarktischen Strömen, ersten Antarktis-Vergletscherungen, generell zu neuen
ozeanischen Strömungssystemen und einer Abkühlung der Erde  Beginn der
jungkänozoischen Vereisung.
Alpidische Orogenese
Alpidische Orogenese 2
Alpidische Orogenese in den Alpen, Höhepunkte:
illyrische Phase im Obereozän
pyrenäische Phase an der Wende Eozän / Oligozän
Bruchtektonik und Heraushebung: erst im Miozän (dadurch verstärkte
Molassebildung)
Sedimentationsbecken Tertiär
Structural cross-section from the northern margin of the Molasse basin (i.e. the
Jura) to the Alpine (Helvetics) thrust sheets (adapted from Homewood et al.
1986
Indien und Australien
Vordringen des Meeres im Tertiär von Norden
Oligozän
-
Miozän
Überflutung Schelfgebiete und Becken
Wechsel von Meer-/ Brack-/ und Süßwassersedimenten
Meeresstraße durch Rheingraben und Hessische Senke
Braunkohle Lagerstätten aus tropischen Wäldern in Vorsenken der Mittelgebirge
Tertiäre Braunkohle
z.B. Lausitz, Großraum Leipzig etc.
Tertiärer Vulkanismus
- 700 km lange Zone aktiver Vulkane von Eifel über Siebengebirge
bis böhmische Mittelgebirge
- Höhepunkt Miozän (24-11 Ma)
- Eifel mehr als 350 Vulkane, teilweise aktiv bis Pleistozän
Tertiäre Basalte
Fossillagerstätte Grube Messel
- Basaltisches Magma
trifft auf Grundwasser
- Dampfexplosion
- Maarsee
- Sedimentablagerungen
hauptsächlich
bituminöser Tonstein,
Messeler Ölschiefer
- Bildung von
Faulschlamm
- Leptictidium
Fossillagerstätte Grube Messel
Klimatrends
Eozän/Oligozän
Beginn der letzten globalen Abkühlung
22oC
17oC
12oC
40
Temperaturverlauf Paläogen/Neogen
Paleozän: Temperaturen wie heute
Eozän: hohe Temperaturen, geringer latitudinaler Gradient
Klimatrends
Eozän/Oligozän
Beginn der letzten globalen Abkühlung
RM DeConto et al. Nature 455, 652-656 (2008) doi:10.1038/nature07337
Entwicklung des
Antarktischen Eisschildes
Ursachen sind unklar, diskutiert
werden Meteoriten Impakte,
vulkanische Aktivität.
durch Vereisung bedingte
Meerespiegelschwankungen
und gebirgsbildende Prozesse
41
Äquatorialer Ringstrom (Eozän)
Klimawandel Eozän-Oligozän
dramatischer Klimawandel: in nur
ca. 100 ka Herausbildung der
Psychrosphäre (kaltes Tiefenwasser)
Proxies (Näherungswerte):
Isotopie
O-
Auslöser Plattentektonik:
Schließen der Durchlässe für
den weltumspannenden, warmen,
äquatorialen Ringstrom, Öffnen
der Passagen für den kalten
antarktischen Ringstrom
Etablierung zirkumantarktischer
Strom (Ende Oligozän)
Aufbau
des
antarktischen
Eisschildes
dadurch
Meeresspiegelregression.
Klimatrends
Eozän/Oligozän
Beginn der letzten globalen Abkühlung
- Foraminiferen Proxy für Temperatur zeigen graduellen Rückgang
- Dinocysten Vergemeinschaftung abrupt ersetzt Ende Eozän
41
Ausbau von Eischilden
Temperaturverlauf Paläogen/Neogen
Chesapeake Impact 35 Ma
Eozän/Oligozän
Beginn der letzten globalen Abkühlung
41
Anfang 90er, Ostküste USA
Durchmesser 85 km
Tiefe 1,3 km
Vollständig unter Sediment bedeckt
The Messinian Salinity Crisis (MSC)
Ca. 6-5 Ma
- Entwicklung der Tethys/Paratethys
- Auslöser Ausdehnung der Gletscher
dadurch Wasserverlust in Ozeanen
Gips und Steinsalzvorkommen im Mittelmeer
CRIPPS (2005), Mediterranean evaporites, from Rouchy (2004)
Meeresspiegeländerung
•
•
•
•
im frühen Messin
ca. 60 m
global nachweisbar
glazial induziert
• aber reicht nicht aus
CRIPPS (2005), Present-day coastlines, with Tortonian
higher ground shaded, Adapted from Duggen et al., 2003
Tektonik
CRIPPS (2005), The Western Mediterranean at 10 Ma ago
(from Rosenbaum et al. 2002)
nach Duggen et al. (2003)
• a. Roll back der Subduktionszone
• b. Delamination von Kontinentaler Kruste (Abtrennung Kruste von Mantel)
• c. Kombination ergibt randlich maximale Hebung
Folgen der Austrocknung
• extremer Abfall des Meeresspiegels
• starke Erosion an Kontinentalrändern
• sehr tiefes Einschneiden der Flüsse
• tiefe Canyons bei allen großen Flüssen
• Bsp. Nil:
• bei Kairo Flussbett ca. 2500 m tiefer
• bei Assuan noch 750 m
• Grenze Miozän - Pliozän
• Unterschiedliche Modelle
• katastrophale Flutung
• vs. schnelle Flutung
• Canyons seismisch belegt
• vollmarine Bedingungen
Ozeanische Zirkulation
Lebewelt:
wichtige Ereignisse
- Diversifizierung und
Ausbreitung der
Säugetiere
- Durch Klimaabkühlung
episodische
Aussterbeereignisse
- Savannenausbreitung
- Große Korallenriffe
- Erste Affen
- Größte Landsäuger
Leitfossilien im Tertiär
Marin:
Planktonische/(benthonische
Foraminiferen (Großformen)
Kalkiges Nannoplankton
Pelycypoden (mod. Muscheln)
Gastropoden
Nichtmarin:
Landpflanzen
Angiospermen (Bedecktsamer)
Sporen und Pollen (Gräser)
Ostracoden
Gastropoden
Otolithen
Säugetierreste
Moderne Gastropoden
Diverseste Invertebratengruppe
Vertebraten
Radiation der Säugetiere
Besonders ab Eozän
Huftiere
Rüsseltiere
Nagetiere
Entwicklung von Riesenformen im
Oligozän
Entwicklung der Wirbeltiere/Säugetiere
- Adaptive Radiation der Säugetiere
- Jeder Balken eine Ordnung schon
10 Ma nach Dinosauriern
Meeressäuger, Huftiere
Katzenartige Raubtiere
Faunen- und
Florenaustausch
- Alttertiär
Eurasien/Nordamerika
- Jungtertiär
Nord-/Südamerika
Lebewelt: Wirbeltiere
Vögel
Evolution der Pflanzen
Evolution der
Pflanzen:
Gräser
Eozän: auf waldige/sumpfige Gebiete. Ähnlich wie bei heutigen Riedgräsern
kein ständiges Nachwachsen !
Oligozän: wichtiger adaptiver Durchbruch! Entstehung des kontinuierlichen
Wachstumsprozesses. Entstehung offenerer Landschaften.
Miozän: kontinuierliches Wachstum
Korreliert mit immer kühleren und trockeneren Klimaten, v.a. in den Zentren
der Kontinente.
Zahlreiche Co-Evolutionen, am bekanntesten ist die mit den Pferden.
Gegenwart
Quartär
Moderne Eis- und Warmzeiten
Die letzten 2.000.000 Jahre
42
Pleistozän und Holozän Stratigraphie
Thermohalines Strömungssystem
Quartär
Eis- und Warmzeiten
der letzten 600.000
Jahre
Gesteuert durch die
Milankovic
Orbital-Zyklen
http://forumpolitics.com/blogs/2007/03/17/an-inconvient-truth-transcript/ www.answers.com/topic/milankovitch-cycles
43
JR 2008
Milankovitch-Zyklen
Vereisungsphasen
Der Pangäa-Superkontinentzyklus: Die Erde vor 0,5 Millionen Jahren
Quelle: http://jan.ucc.nau.edu/~rcb7/mollglobe.html
Quartär: Die Antarktis ist seit vielen Millionen Jahren vergletschert. Aber auch die
Nordhemisphäre ist nach der Entstehung einer Landverbindung zwischen Nord- und
Südamerika (Isthmus von Panama) zyklisch vereist (nordhemisphärische Vereisung in
Verbindung mit der Etablierung des thermohalinen Zirkulationsbandes in den Weltozeanen
und
des
Nordatlantikstroms
in
seiner
„stabilen
pleistozänen
Form“).
Geringe plattentektonische Aktivitäten
Inlandsgletscher im Pleistocene
Holozän
Holozän Stratigraphie