Entwicklung des Systems Erde

Entwicklung des Systems Erde
• Hintergrund und Geschichte der LV
• Präkambrium bis ins Neogen (Quartär nur Übersicht wegen
Wahlpflicht-Modul im 5. Semester (KAENUM .BA.Nr. 209)
• LV Struktur: Wesentliche Prozesse und Methoden, die Zeitachse
als “roter Pfaden”; alle 14 Tage Übungen, Klausur am 3.2.2011
• LV Unterlagen im Netz:
http://www.geo.tu-freiberg.de/dynamo/Abbildungen_Lehre.htm
Literaturempfehlungen
Condie, K.C. (1994): Archean crustal evolution.- Developments in Precambrian Geology II,
Elsevier, Amsterdam, 528 S.
Condie, K.C. (2000): Plate tectonics and crustal evolution.- Butterworth & Heinemann,
Oxford, 4. Auflage, 282 S.
Condie, K.C. (2005): Earth as an evolving planetary system.- Elsevier, 5. Auflage, 447 S.
Geyh, M.A. (2005): Handbuch der physikalischen und chemischen Altersbestimmung.Wiss. Buchgesellsch., Darmstadt, 211 S.
Krömmelbein, K. & Strauch, F. (1991): Historische Geologie, Erd- und Lebensgeschichte.14. Auflage, Nachfolge von Brinkmanns Abriss der Geologie, Bd II, Enke Verlag,
Stuttgart, 404 S.
Lunine, J. (1999): Earth – Evolution of a habitable world.- Cambridge Univ. Press, 319 S.
Rollinson, H. (2007): Early Earth systems – a geochemical approach.- Blackwell Publ.,
Malden, 285.
Rothe, P. (2000): Erdgeschichte – Spurensuche Gestein.- Wissenschaftl. Buchgesellschaft
Darmstadt, 240 S.
Stanley, S.M. (2009): Earth System History.- 3. Auflage, Freeman and Co., New York, 551.
Stewart, W.N. & Rothwell, G.W. (2009): Paleobotany and the evolution of plants.- 2.
Auflage, Cambridge Univ. Press, 521 S.
Tröger, K.-A. (1984): Abriß der Historischen Geologie.- Akademie-Verlag, Berlin, 718 S.
Windley, B.F. (1995): The evolving continents.- 3. Aufl., Wiley & Sons, New York, 526 S.
www.stratigraphy.org
“Sichtbares/offenbares Leben”
“Neues Leben”
“Mittelaltes Leben”
“Altes Leben”
1835: Adam Sedgwick & Roderic Murchison (Röm. für Wales)
“Frühes Leben”
Biostratigraphie und Geochronologie
• Biostratigraphie: Wesentlich seit dem 19. Jhdt.: Relative
Stratigraphie
• Theorien zur Abschätzung des Alters der Erde (Stanley 2009):
– Salzgehalt des Ozeans >> 90 Ma (Joly 1899)
– Sedimentakkumulation >> 100 Ma
– Erdwärme >> 20 – 40 Ma (Kelvin 1865)
• Geochronologie: seit der Mitte des 20. Jhdt.
Radiometrische Altersbestimmung
Zerfallsgesetz:
N = Noe-t,  = Zerfallskonstante
Halbwertszeit:
thalbe = ln2

Die Schließungszeit t eines Systems (z.B. Abkühlereignis einer Lava) kann mit
t = ln(1 + D/M)

ermittelt werden.
D = Anzahl der heute vorhanden Tochterisotope,
M = Anzahl der noch vorhandenen Mutterisotope (z.B. 40K > 40Ar).
Initiales Sr-Verhältnis:
Mantel/Kruste Indikator
Rb ersetzt K im Kristallgitter
Das Alter der Erde
Rb/Sr-Alter aller Meteoriten*: 4.56 Ga
*außer Meteoriten vom Mond & Mars
Minster et al. 1982 in Lunine 1999
NWA 3098 (R5 Chondrite)
Meteorites Australia
Archaische Kruste
Condie 1997
Itsaq-Komplex in SW Grönland ≤ 3,8 Ga
Nutman et al. 1996
Alter Zirkon aus dem Yilgarn-Kraton (W Australia)
mit SHRIMP U/Pb-Altersdaten
Ca. 20 µm
Nelson et al. 1997
Älteste kontinentale Kruste: Grünsteingürtel und TTG*-Granitoid-Gneis-Komplexe
Beispiel: Pilbara-Block in NW Australia
(*Tonalit-Trondhjemit-Granodiorit)
Van Kranendonk et al. 2001
Ausschnitt aus Blatt Marble Bar, 1 : 250 000
Pilbara Block, ≤ 3,5 Ga
SiO2-reiche Laven
Stromatolite
Cherts
Pilbara
Magmatismus
über
Mantelplume
Vertikale
Dynamik durch
Dichte-Inversion
Van Kranendonk et al. 2001
Spekulatives Modell der frühen präkambrischen Kruste (nach Kröner 1991)
Plattentektonisches Modell der Bildung archaischer kruste
Wachstum kontinentaler Kruste
flächentreue Darstellung
Prozesse:
• Akkretion von ozeanischen Inselbögen und
Intraplatten-Vulkankomplexen
• kontinentales Rifting mit Mantel-derivatem
Magmatismus
• Magmatismus am aktiven Kontentalrand
Präkambrium: ca.
87% der heutigen
kontinentalen
lithosphäre
Condie 1997
Condie 1997 u. 2005
Präkambrische Akkretion von Laurentia
(aus Stanley 2009)
Die präkambrische Akkretion von Baltica
Die proterozoischen Superkontinente
SWEAT =
SW US, East Antarctica
• Welches ist jeweils der Kern-Kontinent?
• Welche Kontinente fehlen bei Gondwana?
Große Gang-Schwärme:
Ein Werkzeug zur
PaläokontinentRekonstruktion
Kontinentales Rifting