Biostratigrafie

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Die Biostratigraphie bzw. -grafie (griech. bios = Leben; Stratigraphie = Schichtenkunde) ist eine Teildisziplin der Stratigraphie. Sie beschäftigt sich mit der Gliederung und der relativen chronologischen Bestimmung von Gesteinseinheiten mittels Fossilien.

[Bearbeiten] Geschichtliche Entwicklung

Leitfossilien aus Smiths Monographie von 1815

Die Horizontbeständigkeit von Fossilien wurde schon 1671 bzw. 1695 durch Martin Lister und John Woodward entdeckt^[1]. Aber erst der englische Landvermesser William Smith erkannte um 1800, dass bestimmte Fossilien und Fossilvergesellschaftungen nicht nur horizontgebunden sind, sondern in der vertikalen Gesteinsabfolge in einmaliger Weise in einer bestimmten Reihenfolge auftreten ^[2][3]. In Deutschland formulierte 1810 Leopold von Buch den Begriff des Leitfossils ^[4]. Bis 1830 gliederten Charles Lyell das Tertiärs in Südfrankreich, Gérard-Paul Deshayes die Gesteinsabfolge im Pariser Becken und Heinrich Georg Bronn das italienische Tertiär ^[5] mittels Fossilien. Mit dem auf James Hutton zurückgehenden Konzept des Uniformitarismus etablierte Charles Lyell ^[6] die allgemeine Theorie, die die Sichtweise des Neu-Entstehens und Aussterbens von Arten als in der Erdgeschichte ständig andauernden Prozess begründete^[7]. 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^[8]. Der von Alcide d'Orbigny 1852 als Étage eingeführte Vorläufer des Zonenbegriffs ^[9] bezeichnet noch heute als Biozone die biostratigraphische Grundeinheit der Gliederung mittels Fossilien ^[10]. Neben den ursprünglich zur Gliederung verwendeten Fossilgruppen (Orthochronologie)^[11] wurden nach und nach durch paläontologisch arbeitende Stratigraphen weitere Fossilgruppen (Parachronologie) ^[12] nutzbar gemacht. In der modernen Biostratigraphie werden seit der zweiten Hälfte des zwanzigsten Jahrhunderts Gliederungen durch Serien faktisch lückenlos verfolgbarer, stammesgeschichtlicher Linien (evolutionäre Reihen) angestrebt. Eine ganz moderne Entwicklung ist die Nutzung aller horizontiert aufgesammelter, taxonomisch determinierten Individuen durch rechnergestützte Verfahren^[13].

[Bearbeiten] Verfahren und Konzepte

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

Grundlegende Einheit der Biostratigraphie ist die Biozone. Der Begriff Zone wurde durch Albert Oppel als Verfeinerung und begriffliche Präzisierung der Étage von Alcide d'Orbigny eingeführt ^[9][14]. Die Biozone bezeichnet als chronologische Einheit eine auf der Lebensdauer einer biologischen Art beruhende Zeitspanne und als stratigraphischer Begriff die innerhalb dieser Zeitspanne neu gebildeten Gesteine^[15]. In der Vergangenheit wurden analog der Art auch höhere taxonomische Einheiten für die Gliederung nach ihrer stammesgeschichtlichen Existenzdauer herangezogen. So wurde die auf der Existenzdauer einer Gattung beruhende Zeitspanne als Stufe bezeichnet.

Die moderne Biostratigraphie verwendet nur selten höhere taxonomische Kategorien als die der biologischen Art. Dem entspricht, dass die internationalen Empfehlungen keine biostratigraphischen Kategorien oberhalb der Zone vorrätig halten. Neuerdings sind daher -- abweichend vom traditionellen Gebrauch -- auch die auf Gattungen oder Familien beruhenden Einheiten als Zonen zu bezeichnen^[16].

Es finden verschiedene, streng getrennte Konzepte Anwendung, die durch die Berücksichtigung der Zeitpunkte der Artwerdung und des Aussterbens (bzw. des Erscheinens oder Verschwindens in der Gesteinsabfolge) eines einzelnen Taxons oder der Kombination mehrerer Taxa definiert sind. Eine ausdifferenzierte, konkrete Einheit setzt sich immer mindestens aus dem Namen des begründenden Taxons (bzw. der begründenden Taxa) und dem Begriff "Zone" bzw. "Biozone" zusammen. So bezeichnet die G. kugleri-Zone im Grenzbereich Paläogen/Neogen die durch die Foraminiferen-Art Globorotalia kugleri begründete (Reichweiten-) Zone ^[17].

[Bearbeiten] Phylo-Zone

Die Phylo-Zone umfasst die Existenzdauer einer abgegrenzten Art innerhalb einer evolutionären Entwicklungsreihe. Sie beginnt mit dem Erscheinen der namensgebenden Art und endet mit dem Erscheinen des Nachfolger-Taxons. Eine solche Gliederung setzt eine präzise Kenntnis der Entwicklungsreihe voraus. Wichtig zum Verständnis einer solchen Entwicklungsreihe sind Kenntnisse, warum die einzelnen Glieder in dieser Dichte überhaupt beobachtet werden können und welches die inneren und/oder äußeren "Antriebe" des stetigen Formenwandels sind. Mittels dieses Konzepts ist die stabile Ausdifferenzierung von Zonen äußerst kurzer Zeitdauer möglich. Ein Beispiel hierfür ist die Gliederung des Oberdevons durch Plattform-Conodonten der Gattung Palmatolepis^[18].

[Bearbeiten] Reichweiten-Zone

Eine Reichweiten-Zone repräsentiert den Abschnitt des zeitlich-stratigraphischen und geographischen Vorkommens eines oder mehrerer Taxa. Hier wird weiter zwischen der

• Taxon-Reichweiten-Zone,
• Überlappungs-Zone,
• Intervall-Zone,
• Vergesellschaftungs-Zone,
• und Häufigkeits-Zone

unterschieden^[19].

Das Konzept der Taxon-Reichweiten-Zone entspricht dabei weitestgehend dem des Leitfossils.

[Bearbeiten] Biohorizont

Ein Biohorizont ist eine biostratigraphisch begründete Fläche in einem Gesteinskörper. Jeder Punkt der Fläche repräsentiert den Zeitpunkt eines paläontologisch wahrnehmbaren Wechsels^[20].

[Bearbeiten] Quellen

1. ↑ Bülow & Guntau 1970: 18
2. ↑ Stanley 2001: 12
3. ↑ Müller 1992: 25
4. ↑ Lehmann 1977: 205
5. ↑ Bülow & Guntau 1970: 22
6. ↑ Lyell 1830-1833
7. ↑ Stanley 2001: 4
8. ↑ Rudwick 1979: 16
9. ↑ ^{a b} Lehmann 1977: 413
10. ↑ Steininger & Piller 1999: 9
11. ↑ Lehmann 1977: 255
12. ↑ Lehmann 1977: 270
13. ↑ Sadler & Cooper 2003
14. ↑ Schweigert 2005
15. ↑ Müller 1992: 237
16. ↑ Steininger & Piller 1999:10
17. ↑ Stainford & Lamb 1981
18. ↑ Sandberg & Ziegler 1990
19. ↑ Steininger & Piller 1999: 10-14
20. ↑ Steininger & Piller 1999: 14

[Bearbeiten] Literatur

• K. v. Bülow & M. Guntau (1970): Geschichte der Geologie. -- In: Die Entwicklungsgeschichte der Erde. Brockhaus Nachschlagewerk Geologie mit einem ABC der Geologie. -- 4. Aufl.; ; Leipzig (Brockhaus).
• U. Lehmann (1977): Paläontologisches Wörterbuch. -- 2. Aufl.; Stuttgart (Enke).
• Ch. Lyell (1830-1833): Principles of Geology, being an attempt to explain the former changes of earth's surface, by reference to to causes now in operation. -- 3 Bd.; London (Murray).
• A.H. Müller (1992): Lehrbuch der Paläozoologie. Band I. Allgemeine Grundlagen. -- 5. Aufl.; Jena u. Stuttgart (Gustav Fischer).
• M.J.S. Rudwick (1979): The Devonian: A system born from conflict. -- In: M.R. House & C.T. Scrutton & M.G. Basset [Hrsg.], The Devonian System. -- Special Papers in Palaeontology, Bd. 23; London.
• P.M. Sadler & R.A. Cooper (2003): Best-Fit Intervals and Consensus Sequences. -- In: P.J. Harries [Hrsg.], High-Resolution Approaches in Stratigraphic Paleontology. -- Topics in Geobiology, Bd. 21; Dordrecht (Kluwer). -- [ISBN 1-4020-1443-0]
• G. Schweigert (2005): Albert Oppel (1831-1865) - ein viel zu kurzes Leben für die Paläontologie. --Artikel auf der Homepage der Paläontologischen Gesellschaft.
• R-M. Stainford & J.L. Lamb (1981): An Evaluation of planctonic foraminiferal Zonation of the Oligocene. -- University of Kansas, Paleontologigal Contributions, Bd. 104; Lawrence/Ka. -- Foram Zonation.htm
• St.M. Stanley (2001): Historische Geologie. -- 2. Aufl.; Heidelberg u. Berlin (Spektrum Akademischer Verlag). -- [ISBN 3-8274-0569-6]
• F.F. Steininger & W.E. Piller [Hrsg.] (1999): Empfehlungen (Richtlinien) zur Handhabung der stratigraphischen Nomenklatur. -- Courier Forschungsinstitut Senckenberg, Bd. 209; Frankfurt am Main.
• W. Ziegler & Ch.A. Sandberg, Ch.A. (1990): The Late Devonian Standard Conodont Zonation. -- Courier Forschungsinstitut Senckenberg; Frankfurt am Main.