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Biostratigraphie

Beispiel einer biostratigraphischen Gliederung. Quelle: google.at

Die Biostratigraphie (von griechisch βίοςbios = Leben; Stratigraphie = Schichtenkunde) ist eine Teildisziplin der Stratigraphie in der Geologie. Sie beschäftigt sich mit der Gliederung und der relativen chronologischen Bestimmung von Gesteinseinheiten mit Hilfe von Fossilien.

Geschichte

Leitfossilien des englischen „Lower Chalk“ (abgelagert im älteren Abschnitt der späten Kreidezeit) aus William Smiths epochalem Werk zur Biostratigraphie (1816)

Nachdem Nicolaus Steno bereits im 17. Jahrhundert erkannt hatte, dass die räumliche Anordnung von Gesteinsschichten übereinander tatsächlich einer zeitlichen Abfolge der Gesteinsbildung nacheinander entspricht (siehe: stratigraphisches Prinzip), und Georges de Cuvier gegen Ende des 18. Jahrhunderts die Erkenntnis verbreitete, dass es im Laufe der Erdgeschichte wiederholt zum Aussterben biologischer Arten gekommen ist, benutzte William Smith das Prinzip der Fossilfolge um das Jahr 1800 sehr erfolgreich bei seiner geologischen Kartierung von England. Um 1810 prägte Leopold von Buch für die zu diesem Zweck besonders geeigneten Fossilien den Begriff Leitfossil.

Bis 1830 gliederten Charles Lyell das Tertiär in Südfrankreich, Gérard-Paul Deshayes die Gesteinsabfolge im Pariser Becken und Heinrich Georg Bronn das italienische Tertiär mittels Fossilien. In der Untergliederung des ehemaligen Primärsystems wurden 1838 durch den Vergleich von unter- und überlagernden Fossilinhalten lithologisch ganz verschiedenartige, räumlich weit auseinanderliegende Gesteinsschichten als zeitlich äquivalente Ablagerungen gedeutet. Der von Alcide d’Orbigny 1852 als Étage eingeführte Vorläufer des Zonenbegriffs bezeichnet noch heute als „Biozone“ die biostratigraphische Grundeinheit der Gliederung mittels Fossilien. Neben den ursprünglich zur Gliederung verwendeten Fossilgruppen (Orthochronologie) wurden nach und nach durch paläontologisch arbeitende Stratigraphen weitere Fossilgruppen (Parachronologie) nutzbar gemacht. In der modernen Biostratigraphie werden seit der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts Gliederungen durch Serien faktisch lückenlos verfolgbarer, stammesgeschichtlicher Linien (evolutionäre Reihen) angestrebt. Eine neue Entwicklung ist die Nutzung aller horizontiert aufgesammelter, einem Taxon zuordenbarer fossilen Individuen durch rechnergestützte Verfahren.

Das Prinzip der Fossilfolge

Die frühmitteleozäne Schichtlücke in der Gesteinsfolge im US-Bundesstaat Virginia wird durch das Fehlen des entsprechenden Leitfossils (eine einzellige Alge) erkennbar.

Unter Fossilfolge versteht man das Vorkommen von Fossilien in einer ganz bestimmten, unveränderlichen und wiedererkennbaren vertikalen Anordnung innerhalb einer Gesteinsabfolge. Im Zusammenhang mit tierischen und pflanzlichen Überresten spricht man auch von Faunen- oder Florenfolge.

Das Prinzip der Fossilfolge (auch „Leitfossilprinzip“ genannt) besagt, dass eine bestimmte Fossiliengemeinschaft im Laufe der Zeit in einem bestimmten Gebiet von einer anderen Vergesellschaftung ersetzt wird. Sobald ein Fossil einmal aus einer Gesteinsabfolge verschwindet, kehrt es in der Abfolge nie mehr zurück. Dieses Prinzip unterscheidet die Biostratigraphie von der Lithostratigraphie, denn, anders als Fossilien, können bestimmte Gesteine im Laufe der Gesteinsabfolge immer wieder in praktisch identischer Form auftreten. Es ermöglicht nicht nur die Korrelierung bestimmter Gesteinsschichten über weite Entfernungen hinweg, selbst wenn deren ursprüngliche Lagerungsverhältnisse durch nachträgliche tektonische Ereignisse gestört und verstellt wurden, sondern auch die relative Datierung der Schichten untereinander und die Vorhersage, welche Schichten an welcher Stelle im Untergrund zu erwarten sind.

Schon lange vor der Veröffentlichung von Charles Darwins Evolutionstheorie legte die Beobachtung der Fossilfolge in den Gesteinen also den Gedanken nahe, dass die Entwicklung der Lebewesen nicht zyklisch verläuft, wie der Kreislauf der Gesteine, sondern in einem gerichteten, grundsätzlich unumkehrbaren Prozess fortschreitet, denn jeder Abschnitt der Erdgeschichte kann durch eine einmalige, nie vorher dagewesene und nie wiederkehrende Vergesellschaftung von fossilen Organismen definiert werden.

Bedeutung für die Geothermie

In der Tiefengeothermie ist, zumindest in den Sedimenten,  die Biostratigraphie die klassische Mehode zur startigraphischen Gliederung. Da nur selten Bohrkerne gewonnen werden, wird der Fossilieninhalt in der Regel anhand der Cuttings (Bohrklein) bestimmt.

Literatur

Brand., G., A., Schulz, A.: Litho-und Biostratigraphie Mittel-Jura (Dogger) in Bohrungen Norddeutschlands. In: Schriftenreihe dt. Geowiss. Nummer 54 (2008)

Schneider, J. , Gebhardt, U., Gaitsch, B. & Döring, H.: Fossilführung und Biostratigraphie. In : Plein, E. (Hrsg.): Stratigraphie von Deutschland I Norddeutsches Rotliegendbecken Rotliegend Monographien Teil II : 25 - 35. Aufl. Frankfurt : Cour. Forsch. - Inst. Senckenberg, 1995.

Koenigswald, W. V . (Hrsg.): Erdgeschichte im Rheinland - Fossilien und Gesteine aus 400 Millionen Jahren. München : Pfeil, 1994.

Weblinks

https://de.wikipedia.org/wiki/Biostratigraphie