Fossilisationslehre

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Die Fossilisationslehre (auch Taphonomie) ist die Lehre, die sich mit der Entstehung von Fossilien beschäftigt. Da der abgestorbene Organismus (oder seine Bewegungsspuren) mehrere Phasen durchlaufen, bevor sie Fossilien werden, benutzt die Fossilisationslehre die Erkenntnisse verschiedener anderer Disziplinen, darunter die:

• Biochemie
• Biophysik
• Chemie
• Geologie sowie
• Physiologie (bei Bewegungsspuren)

Die Fossilisation ist ein extrem langwieriger Vorgang.

Inhaltsverzeichnis 1 Entstehung von Fossilien 2 Tod 3 Zersetzung 3.1 Verwesung 3.2 Fäulnis 3.3 Mumifikation 3.4 Inkohlung 4 Einbettung 4.1 Einbettung in Sand 4.2 Einbettung in Schlamm 4.3 Einbettung in Salz 4.4 Einbettung in Bitumen 4.5 Einbettung in Baumharz 5 Spuren 6 Entgasung 7 Erhaltung von Hartteilen 8 Diagenese und Metamorphose 8.1 Stufen der Diagenese 9 Erhaltung 10 Steinkerne 11 Literatur 12 Weblinks 13 Fossilisationslehre (Zusammenfassung) 14 Tod 15 Verwesung 16 Fäulnis 17 Mumifikation 18 Einbettung 19 Entgasung 20 Erhaltung der Hartteile 21 Diagenese 22 Spuren

[Bearbeiten] Entstehung von Fossilien

Fossilien entstehen phasenweise:

• Tod
• Zersetzung
  • Verwesung (aerob)
  • Fäulnis (anaerob)
  • Mumifikation (abiotisch)

• Einbettung
• Entgasung
• Diagenese
• Metamorphose

Je nach Umgebungsumständen können diese Phasen auch wiederholt oder in ihrer Reihenfolge vertauscht stattfinden. So kann es sein, dass ein Organismus sofort eingebettet wird bzw. durch die Einbettung überhaupt erst zu Tode kommt (in Medien wie Bitumen, Treibsand oder Eis). Es kann ein Organismus lange nach der Einbettung wieder freigelegt werden, verwesen, um schließlich erneut eingebettet zu werden. Dies passiert oftmals bei Eisleichen, die nach jahrtausenden der Einbettung von einem Gletscher freigegeben werden und von rezenten Mikroorganismen und Makroorganismen befallen werden, bevor sie erneut, dann endgültig in Sediment eingebettet werden und nach Ablauf geologischer Zeiträume zu Gestein fossilieren.

[Bearbeiten] Tod

Die Fossilisation beginnt mit dem Tod des Organismus. Vorteilhaft ist, wenn dieser für Zeitgenossen unbemerkt bleibt, von denen viele tote Lebewesen, Kadaver als Nahrungsquelle nutzen. Für eine gute Erhaltung ist auch wichtig, dass der Tod durch wenig destruktive Kräfte bewirkt wird, wie etwa durch eine Erkrankung oder durch Ertrinken.

Prinzipiell ist jeder Körper unter geeigneten Bedingungen erhaltungsfähig, gleichgültig wie groß sein Gehalt an Hart- und Weichteilen ist.

[Bearbeiten] Zersetzung

[Bearbeiten] Verwesung

Die Verwesung ist meistens die erste und aerobe Stufe der Fossilisation und beginnt bereits mit dem Abkühlen des Organismus unter Abbau der körpereigenen Stoffe zu einfacheren chemischen Verbindungen. An ihr sind vor allem Mikroorganismen beteiligt, aber auch nekrophore Kleinlebewesen und Wirbeltiere (Aasfresser), die Körperteile ausweiden, verschleppen und entfernen. Bleibt der Organismus an der Oberfläche, führt das zum kompletten Verschwinden der Weichteile. Wird er zunächst teilweise eingebettet, kann die Verwesung vor allem die nicht eingebetteten Bereiche betreffen.

Die Verwesung schreitet nicht an jedem Körperteil gleichmäßig voran. Vor allem die Areale um natürliche (Augen, Mund, Anus usw..) oder 'unnatürliche' Körperöffnungen (Verletzungen) verwesen deutlich schneller. Bei Wirbeltieren verwest der Bereich um den Mund besonders schnell, was oftmals zum Abtrennen des Unterkiefers führt, insbesondere bei frei schwimmenden Kadavern oder solchen, die während der Verwesung umgelagert werden. In solchen Fossilien fehlten dann diese Teile.

Die Verwesung wird beschleunigt durch hohe Umgebungstemperaturen und feuchtes Milieu.

[Bearbeiten] Fäulnis

Gerät der Körper eines abgestorbenen Lebewesens in ein anoxisches Milieu oder stirbt es durch Sauerstoffmangel in einem anoxischen Milieu, tritt keine Verwesung ein oder sie wird frühzeitig oder zeitweise gestoppt. Wegen des Fehlens von Sauerstoff tritt Fäulnis ein, das heißt ein anaerober Abbau der Körperstoffe. In diesen Fällen können sich nur noch anaerobe Mikroorganismen beteiligen, die aber wesentlich mehr Substanz des Körpers hinterlassen. (siehe auch Biostratinomie)

[Bearbeiten] Mumifikation

Unter bestimmten Bedingungen tritt Mumifikation ein, beispielsweise wenn die Umgebungstemperatur niedrig ist und die Luft trocken, zugig oder wenn toxische Einflüsse vorherrschen. Dann entstehen zunächst Mumien, die sich, wenn sie eingebettet werden, zu unverwesten Fossilien unter Erhaltung der Weichteile entwickeln. Mumien allein werden aber ohne Einbettung nicht zu Fossilien, u.a. weil es keine Gebiete auf der Erde gibt, in denen sich Eis oberhalb der Erdoberfläche oder trockene, ungestörte Klimaräume länger halten. Es gibt nirgendwo einen Ort, der schon hunderte von Millionen Jahre lang an der Erdoberfläche eiskalt oder sehr trocken ist. Ändern sich die Umgebungsbedingungen, dann zerfallen solche Körper meist vollständig. Trockenmumien zerfallen unter der Mitwirkung von Mikroorganismen sehr rasch, wenn Feuchtigkeit zutritt, Eismumien können unter Umständen sogar erneut von Aasfressern aufgesucht und zerstreut werden. Offen liegende Mumien verwittern mit der Zeit. Mumien aus geologischen Zeiträumen sind deshalb nicht bekannt. Im Permafrostboden in Sibirien und Alaska sind allerdings vollständige Mammuts und Wollnashörner gefunden worden. Derartige Fossilien zeigen jedoch eine hohe Temperaturempfindlichkeit und nehmen vor allem bei unkontrollierten Auftauprozessen großen Schaden.

[Bearbeiten] Inkohlung

Ein weiterer Fossilisationsprozess ist die Inkohlung. Hierbei findet unter Luftabschluss eine Umwandlung des organischen Materials statt, bei der vorwiegend die Elemente Sauerstoff, Wasserstoff und Stickstoff entfernt werden, wodurch sich der Kohlenstoff relativ anreichert bis fast nur noch Kohlenstoff übrigbleibt. Dabei können mit zunehmender Inkohlung Braunkohle oder Steinkohle entstehen. Der Prozess kommt bei Pflanzenmaterial vor.

[Bearbeiten] Einbettung

Als primäre Einbettung wird die erste Einbettung bezeichnet, ohne dass der Organismus noch einmal umgebettet wird. Sekundäre Einbettung kommt gelegentlich bei Wüstentieren vor, die nach Verdurstungstod mumifizierten, in geschützten Arealen lange Zeit liegen und irgendwann (eventuell mehrfach) verweht und in Sand begraben werden. Eismumien können freigelegt werden, auftauen und durch Wasser an einen anderen Ort transportiert, wo sie (im Flußschwemmsand) erneut begraben werden.

Es gibt also für das Schicksal eines Körpers vor seiner endgültigen Einbettung sehr viele Kombinationsmöglichkeiten. Findet der Organismus aber letztendlich vor oder nach seiner Verwesung oder seiner zwischenzeitlichen Freilegung seine endgültige Lagerstätte, so kommt er in jenes Substrat, mit dessem Schicksal seine weitere Entwicklung zusammen hängt. Je nach der sich bildenden Gesteinsart entstehen daraus typische Fossilien-Formen.

Der Idealfall ist, dass ein Organismus unmittelbar nach seinem Tode in ein Substrat eingebettet wird, welches ihn vor Luftzufuhr schützt und welches geeignet ist, ein Fossil auszubilden. Organismen können beispielsweise:

• von Schwemmsand in Flußgebieten umspühlt und so völlig bedeckt werden
• oder sie können in morastigem Untergrund versinken und so überhaupt erst zu Tode kommen
• in Eis eingebettet werden
• von Schlamm begraben oder von Wüstensand zugeweht werden

Die Einbettung in angeschwemmtes Substrat wie Lehm oder Schlamm ist besonders günstig. Reine Sandablagerungen (Sandstein) enthalten aber selten Fossilien, da diese bei späteren kieseligen Prozessen (Diagenese) zerstört werden. Salzsümpfe sind zwar gut geeignet, den Organismus zunächst komplett zu erhalten und auszutrocknen, ermöglichen aber nicht die Entstehung von Fossilien, da auch das Salz im weiteren geologischen Verlauf den Organismus auflöst. Dies ist der Grund, warum Salzflöze keine Fossilien enthalten.

[Bearbeiten] Einbettung in Sand

Die Einbettung in Sand ist sehr effektiv und ermöglicht eine gute Erhaltung der Substanz. Sie kann jedoch in der Diagenese leicht zur Zerstörung des Fossils führen.

[Bearbeiten] Einbettung in Schlamm

Schlamm ist aufgrund seiner Feinkörnigkeit ein sehr geeignetes Erhaltungsmedium und kommt in allen aquatischen Milieus vor allem in Stillwasserzonen vor. Jedoch kann sich der Zerfallsprozess der Organismenreste fortsetzen, sobald der Schlamm getrocknet ist und die Reste infolge Erosion wieder freigelegt werden.

[Bearbeiten] Einbettung in Salz

Einbettung in Salz-Lauge führt zu sehr guter Erhaltung der Weichteile, bildet aber nur selten alte Fossilien aus. Eine hohe Salzkonzentration hemmt die mikrobielle Zersetzung.

[Bearbeiten] Einbettung in Bitumen

Auch die Einbettung in mineralische Öle, Bitumen kommt vor: In natürlichen Erdöl-Seen ertrinken oftmals Wirbeltiere.

[Bearbeiten] Einbettung in Baumharz

Baumharze eignen sich hervorragend als Einbettungsmedium und können die Struktur von Tieren und Pflanzen bis in Einzelheiten erhalten. Kleine Tiere können von einem Tropfen Baumharz umschlossen werden, der im Laufe der Zeit zu Bernstein wird. Solche Einschlüsse heißen Inklusen. Die meisten der Tiere, die in Bernstein konserviert wurden, sind Insekten und Spinnentiere, aber auch Würmer oder Schnecken und sogar kleine Reptilien kommen vereinzelt vor. Neben Tieren sind auch Pflanzenteile wie Pollen, Samen, Blätter, Rinden- und Sprossteile als Bernsteineinschlüsse erhalten. Es kam beim Einschluss in Baumharze jedoch niemals zur Bildung alter Fossilien, da Bernstein bei der Diagenese untergeht. Die meisten Bernsteininklusen stammen aus dem Tertiär und der Kreide.

[Bearbeiten] Spuren

Nicht nur Körper und Körperteile von Lebewesen können zu Fossilien umgebildet werden, auch der Erhalt von Spuren ist möglich und sie gehören zu den häufigsten Fossilien (Ichnofossilien, siehe auch Palichnologie). Beispiele sind Grabspuren, Kriechspuren, Laufspuren, Fressspuren, Kotspuren.

Der Erhalt von Laufspuren setzt voraus, dass das sie tragende Sediment und das sich auflagernde Sediment aus (mindestens leicht) verschiedenen Substraten bestehen, da sonst die beiden Schichten untrennbar miteinander verschmelzen und zu einer strukturlosen Schicht werden. Die Auswertung von Laufspuren ist sehr effektiv, da man aufgrund moderner Erkenntnisse der Bewegungsphysiologie, aber auch der Sportwissenschaft sehr genau weiß, wie welche Formen von Abdrücken unter welchen Umständen zustande kommen. So sind Rückschlüsse möglich auf das Gewicht des Tiers, die Laufgeschwindigkeit, das Lebensalter, den Beckenbau bis hin zu etwaigen Verletzungen.

[Bearbeiten] Entgasung

Als Entgasung bezeichnet man einen anaeroben Prozess, bei dem sämtliche, von Mikroorganismen energetisch verwertbaren Bestandteile des Körpers aufgebraucht werden. Das geschieht unter Bildung von Kohlenstoffdioxid, Wasserstoff, Ammoniak, Schwefelwasserstoff und anderen Gasen. Dabei geht die Weichteilsubstanz unter, stellt aber andere Substanzen bereit, die den Zwischenraum ausfüllen. Mit der Zeit verliert der Kadaver stark an Substanz und hinterlässt dabei sekundär entstehende Strukturierungen im umgebenden Sediment. Die Gase entweichen durch das Einbettungssubstrat nach oben. Werden Spuren dieser Gase erhalten, kann man daran später die räumliche Lage des Körpers in dieser Phase bestimmen. So entstehen auch Libellen, gasgefüllte Hohlräume, die sich später mit neuen Substanzen füllen, welche am Fossil erkennbar sind (geologische Wasserwaagen). Am Ausmaß der kleinen Kanäle, die sich später mit feinerem Sand oder anderen Substanzen füllen, kann man erkennen, in wie weit der Kadaver vor der Einbettung noch Weichteile enthielt. Im Idealfall war er unbeschädigt, oft aber war er angefressen.

Bei der Einbettung des Kadavers in Sand oder weichen Schlamm, der zur Bildung von extrem haltbaren Fossilien führen kann, ist sehr selten Weichteilsubstanz erhalten.

Muscheln, die im Sand sterben, erzeugen oftmals typische Entgasungstrichter. Es kommt auch vor, dass gasgefüllte Hohlräume keine Verbindung zur Außenwelt erlangen und über geologische Zeiten erhalten bleiben. Solche Inklusionen füllen sich im Laufe der Zeit mit stabilen kristallinen Einlagerungen oder werden durch Brüche oder Umlagerungen entstellt.

mögliche Rückschlüsse:

• Einbettungstemperatur
• Einbettungsmedium
• Menge der Weichteile
• Salzgehalt bei der Einbettung

[Bearbeiten] Erhaltung von Hartteilen

Hartteile unterliegen auch abiotischer und biotischer Zersetzung (Verwitterung) und sind nicht selten auf verschiedene Weise gebrochen oder angewittert. Sie verwesen aber nicht so schnell wie Weichteile und werden daher öfter erhalten. Muscheln und Schnecken haben oft eine glatte Oberfläche ihrer Hartteile, die sie zu Lebzeiten vor vielerlei Angriffen aus ihrer Umgebung schützt. Calcium-Verbindungen wie Calciumcarbonat, Perlmutt, Apatit und andere sind ein idealer Schutz vor verschiedenen Umwelteinflüssen. Eingebaute Proteinbestandteile werden so zunächst geschützt und zerfallen erst während der weiteren Umwandlung des eingebetteten Materials im Gestein.

Die Knochenbestandteile von Wirbeltieren, die überwiegend aus anorganischen Substanzen wie Calcium-Verbindungen (Calciumphosphate) bestehen, werden also vor und nach der Einbettung viel vollständiger erhalten als die Weichbestandteile. Sie unterliegen jedoch in jeder Hinsicht den bei der Sedimentation herrschenden Gesetzen und verhalten sich bei sämtlichen Prozessen und Umbildungen ebenso wie das Gestein.

[Bearbeiten] Diagenese und Metamorphose

Der eingebettete und entgaste Kadaver unterliegt dem selben Schicksal wie das ihn umgebende Substrat. Es wird zunehmend stärker bedeckt (andernfalls entstehen keine Fossilien) und kommt unter den Einfluss erhöhten Drucks und oft auch erhöhter Temperatur.

Eine erste Umwandlungsstufe wird Diagenese genannt und sie ist entscheidend für das weitere Schicksal der Hartsubstanz der Lebewesen. Sie beginnt, wenn aus den weicheren Sedimenten durch Verfestigung Sedimentgesteine entstehen und sich so das ursprünglich abgelagerte Sediment verwandelt. Diese Verwandlung betrifft auch die eingelagerten Reste der Lebewesen, die sich zu eigentlichen Fossilien entwickeln.

Die Diagenese beginnt mit der Verwandlung von lockerem Sediment in festes Substrat, wenn der Druck weiter steigt. Die Diagenese bewirkt auch, dass in Fossilien oft nicht mehr das ursprüngliche Material vorhanden ist, aus welchem die abgestorbenen Organismen bestanden. Oft wird es durch Siliziumverbindungen ersetzt. Man spricht dann von Gesteins-Metamorphose.

Gesteine die unter hohem Druck und hoher Temperatur metamorphieren, verlieren ihre Struktur und enthalten keine Fossilien mehr. Diese Gesteine werden Metamorphgesteine oder Metamorphite genannt.

[Bearbeiten] Stufen der Diagenese

Es lassen sich verschiedene Stufen unterscheiden

• Entwässerung
  • mit steigendem Druck tritt Entwässerung ein
  • Fossilienkörper werden flach gedrückt und entsprechen dann dem Bild des Fossilen Fotografen
• Kompaktion
  • weiteren Verdichtung des entstehenden Fossils durch Gesteinsdruck
  • es schrumpft mitunter erheblich, vornehmlich vertikal
• Auslaugung
  • in mehreren Stufen
  • Salzlösungen gleichen allmählich ihre Konzentrationen einander an
  • Fossil nimmt die selbe kristalline Struktur an wie das Umgebungsmaterial
  • ein Großteil des ursprünglichen Materials geht verloren
  • Es spielen hier Konzentrationsgradienten der unterschiedlichen Salz-Ionenklassen eine Rolle. Meist pegeln sich Siliziumverbindungen ein.
• Bruch und mechanische Verformung
  • Verformungen und Brüche, die wieder der chemischen Umbildung unterliegen. Kein noch so kleiner Hohlraum kann länger bestehen, ohne dass sich Salze einlagern und ihn verfüllen.
• Umkristallisation
  • die chemische Struktur des Fossils verändert sich weiter.
  • allmählich ablaufende stoffliche Umgruppierungen im Umgebungsgestein gehen weiter
  • im Extremfall wird das Gestein metamorph und verliert seine fossiläre Information
  • in Ergußgestein eingeschlossene Fossilien verhalten sich oft etwas anders, da unverwittertes Ergußgestein selbst schon sehr kompakt ist. Bekannt sind Baumstämme, die rasch von Lawa umflossen und eingeschlossen wurden: ihre Oberflächen sind meist in allen Einzelheiten erkennbar.
• Abscheiden von Bindemitteln
  • Bindemittel sind verschiedene anorganische Stoffe oder chemische Zerfallsprodukte organischen Ursprungs, die chemisch stabil sind.
  • Sie werden mit der Zeit aus dem Substrat abgeschieden oder umgewandelt
• Entstehung von Konkretion
  • Das vom Fossil ins Umgebungsgestein ausgewanderte Material kommt oft nicht sehr weit vom Fleck. Es bleibt - je nach Substanz - in unmittelbarer Nähe und reichert das dortige Gestein um Elemente und Verbindungen an. Effekte, die in der Umgebung entstehen, sind zum Beispiel Konkretionen.
  • Mineralabscheidungen stellen eine Art Aura dar
  • bei jüngeren Fossilien kann man diese Veränderungen mit bloßem Auge erkennen und sich bei Grabungen auf den Fund vorbereiten.

Aufgrund der Diagenese kann das Alter eines Fossils oftmals nicht anhand seines Substrats bestimmt werden.

[Bearbeiten] Erhaltung

Vor allem bei jüngeren Fossilien oder unvollständiger Fossilisation finden sich in einer anorganischen Matrix noch organische Reste. Wichtig ist der schnelle Sauerstoffabschluss in einem sich später verfestigenden Material, so dass man Fossilien meist an Orten mit hoher Sedimentationsrate, wie Sümpfen, Mooren, Seen oder Flachmeeren findet. Von der Fossilisation ist jedoch nur eine sehr geringe Menge der gesamten umgesetzten Biomasse betroffen, wobei sich dies sehr stark an regionalen Gegebenheiten orientiert.

Die häufigsten Fossilien sind Versteinerungen. Die Verformung der Erdkruste ist dabei einer der Gründe, der dafür sorgt, dass in älteren Erdschichten immer weniger Fossilien gefunden werden. Bei Tieren bleiben dabei meistens nur harte Bestandteile wie Knochen, Zähne oder Schalen übrig. Wenn Holz von Kieselsäure durchdrungen wird, man spricht hierbei von Verkieselung, können sogar noch die Jahresringe erhalten bleiben, was im Falle der versteinertern Wälder besonders zum Ausdruck kommt. In seltenen Fällen können aber auch Weichteile erhalten bleiben, so zum Beispiel bei der Ediacara-Fauna in Australien, den Burgess-Shale-Fossilien in Kanada oder den Chengjiang-Fossilien in der Volksrepublik China.

[Bearbeiten] Steinkerne

Verläuft der Abschluss eines Lebewesens oder Lebewesenteils durch Sedimentation so langsam, dass das Lebewesen verwest bzw. sich Hartteile auflösen und einen Hohlraum im umgebenden Gestein hinterlässt, der mit der Zeit von einsickernden Mineralien oder von aus eindringenden Lösungen sich abscheidenden Mineralien ausgefüllt wird, entstehen Steinkerne als Fossilien. Bei diesem Vorgang bleibt die ursprüngliche Gestalt des Innenraums eines Tieres erhalten.

[Bearbeiten] Literatur

• Arno Hermann MÜLLER: Lehrbuch der Paläozoologie, Gustav Fischer, 1992
• R.G. Bromley: Spurenfossilien – Biologie, Taphonomie, Anwendungen. Springer, Berlin 1999. ISBN 3-540-62944-0
• R.L. Lyman: Vertebrate Taphonomy. Cambridge University Press, Cambridge 1994. ISBN 0-521-45215-5
• R.E. Martin: Taphonomy: A Process Approach (Cambridge Paleobiology Series). Cambridge University Press, Cambridge 1999. ISBN 0-521-59833-8

[Bearbeiten] Weblinks

• Making fossils Animierte Darstellung der Fossilisationsvorgänge (auf Englisch)
• Einführungen zur Taphonomie, ein Link-Verzeichnis (auf Englisch)

[Bearbeiten] Fossilisationslehre (Zusammenfassung)

Die Entstehung von Fossilien ist kompliziert und extrem langwierig. Denn Fossilien entstehen phasenweise. Umgebungsumstände können diese beeinflussen. So kann es sein, dass Phasen auch wiederholt werden, oder die ganze Reihenfolge sogar vertauscht wird. Wenn eine Phase nicht eintritt, oder nicht vollendet wird, entsteht kein Fossil.

[Bearbeiten] Tod

Der Fossilisationsprozess beginnt mit dem Tod des Lebewesens, oder der Pflanze. Für eine gute Erhaltung ist wichtig, dass der Tod nur durch geringe destruktive Kräfte bewirkt wird. Bei geeigneten Bedingungen kann jeder Körper, egal wie viele Hart- und Weichteile er enthält, erhalten bleiben. Anschließend können verschiedene Phasen der Zersetzung folgen: Zersetzung

[Bearbeiten] Verwesung

Die Verwesung beginnt bereits mit dem Abkühlen des Organismus. Nicht an jedem Körperteil arbeitet sich die Verwesung gleichschnell voran. Vor allem die Bereiche um den Mund, die Augen und Verletzungen verwesen besonders schnell. Durch hohe Umgebungstemperaturen und eine hohe Luftfeuchtigkeit wird der Verwesungsprozess beschleunigt.

[Bearbeiten] Fäulnis

Wenn das Lebewesen durch Sauerstoffmangel gestorben ist, oder in ein sauerstoffloses Gebiet gerät, findet keine Verwesung statt oder sie wird abgebrochen. Wegen des Sauerstoffmangels bildet sich Fäule.

[Bearbeiten] Mumifikation

Wenn beispielsweise die Temperatur der Umgebung zu niedrig und die Luft zu trocken ist, tritt Mumifikation ein. Wenn diese Mumien eingebettet werden entstehen unverweste Fossilien. Bei diesen sind die Weichteile noch erhalten. Damit unverweste Fossilien bestehen bleiben können müsste es einen Ort geben, an dem es Millionen von Jahren eiskalt oder sehr trocken ist. Da es aber keinen solchen Ort gibt, zerfallen solche Körper meist vollständig.

[Bearbeiten] Einbettung

Wenn ein Organismus direkt nach seinem Tod unter Sauerstoffabschluss eingebettet wird, ist das die beste Voraussetzung um ein Fossil zu bilden. Es gibt unterschiedliche Substrate, die die Fossilienbildung begünstigen: - Schwemmsand - moorähnliche Substrate - Eis - Schlamm. Da Schlamm so feinkörnig ist, ist es ein gutes Erhaltungsmedium. Erosion kann zur Folge haben, dass die Reste wieder freigelegt werden und der Zerfallsprozess weiter geht. - Sand. Es ist besonders geeignet wenn die Einbettung in angeschwemmten Substraten wie Lehm und Schlamm erfolgt. In reinen Sandablagerungen (Sandstein) sind selten Fossilien enthalten, da diese bei der Diagenese zerstört werden.

[Bearbeiten] Entgasung

Bei der Entgasung werden sämtliche Bestandteile des Körpers verwertet. Dabei bildet sich Kohlenstoffdioxid, Wasserstoff, Schwefelwasserstoff, Ammoniak und andere Gase. Die Weichsubstanzen werden zersetzt, bilden aber andere Substanzen die die entstandenen Hohlräume ausfüllen. Die durch die Verwertung des Körpers entstehenden Gase entweichen durch das Substrat indem der Körper eingebettet ist. Durch die Entgasung kann man Rückschlüsse auf die Menge der Weichteile (ob der Körper bei der Einbettung unbeschädigt oder schon angefressen war), die Einbettungstemperatur, den Salzgehalt bei der Einbettung und das Einbettungsmedium ziehen.

[Bearbeiten] Erhaltung der Hartteile

Nun folgt die Erhaltung der Hartteile. Zwar sind die Hartteile auch der Zersetzung ausgeliefert, sie verwesen jedoch nicht so schnell wie die Weichteile. Die Knochen der Wirbeltiere bestehen zum Großteil aus Kalzium, deshalb überstehen sie meistens fast unbeschädigt den Fossilisationsprozess.

[Bearbeiten] Diagenese

Auf den eingebetteten Körper wirkt nun eine höhere Temperatur und ein immer stärker werdender Druck. Das kommt davon, dass er zunehmend stärker bedeckt wird. Das ist auch gut so, denn sonst könnte kein Fossil entstehen.

Wenn aus weichem Sediment durch viel Druck Sedimentgestein entsteht, beginnt die erste Umwandlungsstufe, die Diagenese. Es gibt verschiedene Stufen:

• Entwässerung

Wenn der Druck auf den Körper steigt wird dieser flach gedrückt und die Entwässerung tritt ein.

• Kompaktion

Durch Gesteinsdruck schrumpft das Fossil weiter und verdichtet sich.

• Auslaugung

Das Fossil nimmt dieselbe kristalline Struktur an wie das Substrat das es umgibt.

• Bruch und Verformung

Salze lagern sich in kleine Hohlräume ein. Das Fossil verformt sich und kann an manchen Stellen auch brechen.

• Umkristallisation

die chemische Struktur des Fossils verändert sich weiter.

• Abscheiden von Bindemitteln

chemische Zerfallsprodukte organischen Ursprungs oder anorganische Stoffe werden als Bindemittel bezeichnet. Diese werden mit der Zeit umgewandelt, oder aus dem Substrat abgeschieden.

Durch die Diagenese ist es oft nicht möglich das exakte Alter eines Fossils anhand des Substrats (indem es sich befindet) zu erkennen.

[Bearbeiten] Spuren

Nicht nur Körper von Organismen können Fossilien bilden, sondern auch Grabspuren, Kriechspuren, Fressspuren, Kotspuren oder auch Laufspuren. Solche Spuren zählen zu den am häufigsten gefundenen Fossilien. Durch solche Versteinerungen kann man Rückschlüsse auf das Lebensalter des Tiers, die Laufgeschwindigkeit, den Körperbau und ungefähre Verletzungen ziehen. Für die Bildung von Laufspuren ist erforderlich, dass das Substrat indem sich der Fußabdruck befindet ein anderes ist, als das Substrat das ihn verdeckt. Wenn die beiden Substrate identisch sind, verbinden sie sich zu einer undurchdringlichen Masse, und das Fossil kann nicht geborgen werden.