Das
Karbon
ist eine Periode in der Ära des
Paläozoikum im Äon
Phanerozoikum. Es
wurde bereits 1822 in England als geologisches System (= Periode)
eingeführt. Namensgebend sind die Weltweitverbreiteten Kohleflöze
vor allem im Oberkarbon
(lateinisch
carbo = Kohle). Das
Karbon begann
359,2 +- 2,5 Ma BP und endete vor 299 +- 0,8 Ma BP.
Die zeitlichen Grenzen zum älteren
Devon und jüngeren
Perm
werden durch radiometrische Datierungen des Alters von Grenzsedimente
ermittelt.
Die stratigraphische Gliederung des
Karbons wird regional unterschiedlich
vorgenommen; eine einheitliche internationale Stufengliederung und deren
internationale Benennung ist in der Entwicklung und teilweise schon
verabschiedet. Die nachfolgende Gliederung geht noch von der europäischen
Bezeichnung und zeitlichen Gliederung aus.
Gliederung des Karbons in Epochen:
1. Dinantium
(Unterkarbon)
|
ab 360 Ma BP - |
2. Silesium
(Oberkarbon)
|
ab 320 Ma BP - 299 Ma BP |
In Nordamerika wird ebenfalls eine, jedoch von den europäischen
Verhältnissen abweichende, Zweiteilung des Karbons vorgenommen. Das
Mississippium
(Mississippian)
entspricht in etwa dem
mitteleuropäischen Dinantium (Unterkarbon) und ist nach den mächtigen Kalksteinserien
benannt, die besonders gut im Tal des Mississippi aufgeschlossen sind. Das
Pennsylvanium
(Pennsylvanian) enthält die kohlehaltigen Flöze des
Silesiums (Oberkarbon).
Pflanzenreich
Man könnte das
Karbon, zumindest das
Silesium, auch als das
Zeitalter der Farne bezeichnen. Wenn man bedenkt, dass mehrere Kubikmeter
Holz nötig sind um einen Kubikmeter Kohle entstehen zu lassen, lässt sich
das enorme Ausmaß der Steinkohlewälder des Silesiums erahnen.
Die beherrschenden Vertreter der Flora in den Kohlesümpfen waren die
Gattungen Lepidodendron
und
Sigillaria, baumartige Pflanzen,
die zur Pflanzenabteilung der Bärlapppflanzen
(Lycopodiophyta)
gezählt werden. Die Vertreter beider Gattungen erreichten Größen von bis
zu 40 Metern und Stammesdurchmesser von über einem Meter.
Die Schachtelhalme (Spenophyta) brachten mit den
Kalamiten
(Calamites)
ebenfalls bis zu 20 Meter große Baumformen hervor (meist sind von den
Stämmen nur Steinkerne der verholzten Markröhren erhalten).
Die bereits im
Devon erschienene Gruppe der
Farnsamer
(Pteridospermatophyta) brachte mit
Glossopteris
(vom damaligen
Südkontinent
Gondwana) ebenfalls baumartige Formen hervor. Diese
Pflanzen zeigten Jahresringe was auf die Gondwana-Vereisung im
Silesium
zurückzuführen ist. Erst gegen Ende des Silesiums lassen sich die ersten
Vertreter der Samenpflanzen (Gymnospermen, Nacktsamer) nachweisen.
Bekannte Beispiele sind die zu den Voltziales zählenden Gattungen
Lebachia und
Walchia. Ebenfalls traten die
Cordaiten erstmals
gegen Ende des Karbons auf. Sie überlebten das Massenaussterben im
Perm
nicht. Die Cordaiten und die Voltziales, welche im
Unter-Jura
wieder ausstarben, werden zu den Koniferen (Nadelbäume) gestellt.
Tierreich
Leben in den Ozeanen
Gepanzerte Fische
(Placodermen), die in den Ozeanen des
Devon die
vorherrschende Gruppe waren, erholten sich nicht vom Massenaussterben an
der Wende Devon/Karbon. Die Entwicklung verlief hin zu
beweglicheren Formen der Strahlenflosser.
Es entstanden die
Crinoiden, die zum Stamm der
Stachelhäuter
(Echinodermata) gehören. Crinoiden sind am Meeresboden festgeheftete
Nahrungsfilter, die in den Ozeanen des Karbons regelrechte "Rasen"
bildeten und oft gesteinsbildend auftraten. Andere gesteinsbildende
Organismengruppen waren Moostierchen (Bryozoa, verästelte oder
fächerförmige, Koloniebildende Tiere) und Formen der
Foraminiferen, die
Großforaminiferen (vor allem die Gattungen
Schwageria und
Fusulina).
Großforaminiferen sind einzellige, benthisch lebende, amöboide Lebewesen,
die jedoch bis 10 cm Größe erreichen.
Die Ammonoideen, eine Gruppe der Kopffüßer
(Cephalopoda), entwickelten
sich zu großer Mannigfaltigkeit. Die Biostratigraphie des
Karbon beruht
zum großen Teil auf dieser Gruppe.
Leben an Land
Die ältesten, flügellosen Insekten sind bereits aus
dem Unterdevon bekannt, im
Silesium
(Oberkarbon) waren bereits geflügelte Insekten
entwickelt. Diese unterscheiden sich jedoch von heute lebenden Formen
dadurch, dass ihre Flügel nicht zusammenfaltbar waren (heute sind nicht
zusammenfaltbare Flügel nur von Libellen und Eintagsfliegen bekannt). Die
einzigen an Land lebende Wirbeltiere des Karbon waren Amphibien. Meist
behielten sie jedoch eine aquatische oder zumindest semiaquatische
Lebensweise bei. Die Amphibien hatten an Land keinerlei
Nahrungskonkurrenten und entwickelten mannigfaltige Formen. Manche Arten
erreichten Größen bis zu sechs Metern.
Die ersten den Reptilien zugeordneten Skelette sind an der Basis des
Silesiums gefunden worden. Vermutlich während des
Silesiums entwickelte
sich auch das so genannte Amnion-Ei, mit fester Außenschale und
zwei Dottersäcken. Da das Amnion-Ei in sich einen abgeschlossenen
Flüssigkeitskörper darstellt, bedeutete es größere Unabhängigkeit vom
Wasser bei der Fortpflanzung.
Paläogeographie
Vorgeschichte
Bereits im
Devon war es zur Kollision der beiden Kontinentmassen
Laurentia (Nordamerika) und
Fennosarmatia (Nordeuropa und Russische Tafel)
gekommen. Dieses plattentektonische Ereignis bezeichnet man als
kaledonische Orogenese. Die neu gebildete Kontinentmasse trägt den Namen
Euramerika. Im
Devon befand sich
Euramerika in kontinentaler Position.
Zwischen Euramerika und der etwas weiter südlich liegenden Kontinentmasse
von Gondwana (Afrika, Südamerika, Antarktis, Australien und Indien) befand
sich ein durch verschiedene Terranes, kleinere Massen kontinentaler
Kruste, gegliederter Meeresraum. Erste Kollisionen in diesem Bereich
hatten schon im Oberdevon
die variszische Orogenese eingeleitet.
Entwicklung im Karbon
Im Verlauf des
Dinantium
(Unterkarbon) setzte sich die Konvergenz von
Laurasia
und
Gondwana fort und erreichte an der Wende von
Dinantium und
Silesium einen
ersten Höhepunkt. Diese Kollision ist die Ursache der variszischen
Orogenese in Europa. Erst im Silesium
schloss sich der Bereich zwischen
Nordwestafrika und Nordamerika, die Bildung der Appalachen fand damit
ihren Abschluss. Mit dem Anschluss des sibirischen und des Kasachstan Kraton an
Euramerika (dabei entstand das Ural-Gebirge) waren
schließlich im Perm alle großen Kontinentmassen zu einem Superkontinent,
der Pangäa, vereinigt. Der die
Pangäa umgebende Ozean wird
Panthalassa
genannt.
Klima
Zu Beginn des
Karbon befand sich die Südspitze Afrikas im Bereich des
Südpols. Im weiteren Verlauf des Karbon drehte sich
Gondwana im
Uhrzeigersinn, im Perm befand sich die Antarktis über dem Südpol. Im
Dinantium bildeten sich bereits erste Vergletscherungen, die
Eisausbreitung fand allerdings erst an der Grenze
Karbon/Perm ihren
Höhepunkt. Hinweise auf diese permo-karbone-Vereisung finden sich
auf allen Teilen des Gondwana-Kontinents in Form von Tilliten
(Moränenablagerungen) in mehreren sedimentären Horizonten. Dies lässt auf
einen mehrfachen Wechsel von Warm- und Kaltzeiten schließen. Eine Ursache
in den weit verbreiteten Kohleablagerungen des
Silesiums kann in
glazio-eustatischen Meeresspiegelschwankungen gesehen werden, die
durch wiederholte Bildung großer Inlandseismassen im Südbereich von
Gondwana hervorgerufen wurden,
Das Karbon in Europa
Unterkarbon
Kohlenkalk-Fazies
Am Südrand von
Euramerika kam es im
Dinantium zu einer sehr
fossilreichen Sedimentation von Kalkstein. Der Bereich der
Kohlenkalk-Fazies erstreckte sich von Irland/England, Belgien und die
Ardennen über das linksrheinische Schiefergebirge bis nach Polen. Im
Bereich Englands wurde die marine Karbonatsedimentation durch mehrere
Hochzonen gegliedert (vor allem das London-Brabanter-Massiv und die
Normannische Schwelle). Zur Ablagerung kamen Moostierchen-Riffkalke,
Schuttkalke und dunkle bituminöse Kalke. An Fossilien sind vor allem
Bryozoen, Korallen, Armfüßler (Brachiopoda), Goniatiten und Crinoiden
überliefert. Die Mächtigkeit des Kohlenkalk erreicht 300-700 Meter und ist
zur südlich anschließenden Kulm-Fazies, siehe unten, durch Riffschutt und
Kalkturbidite verzahnt.
Kulm-Fazies
Die Kulm-Fazies schließt sich südlich an die Kohlenkalk-Fazies an, sie
stellt eine synorogene Sedimentation dar, also Ablagerungen, die
gleichzeitig mit der Gebirgsbildung der variszischen Orogenese erfolgten.
Das klastische Material wurde dabei von der Mitteldeutschen
Kristallinschwelle, damals ein Inselbogen, geliefert. Das
Sedimentationsbecken, in dem die Kulm-Fazies zur Ablagerung kam, wurde
durch diese Schwelle grob in einen nördlichen und einen südlichen Bereich
geteilt. Der nördliche Bereich bildet heute das Rheinische
Schiefergebirge. In diesem Beckenbereich kamen hauptsächlich Tonschiefer
(mit der bivalven Muschel (Posidonia becheri)
und Radiolarien
führende Kieselschiefer ( Lydite) zur Ablagerung.
Im südlichen Bereich herrschte eine Flyschfazies mit turbiditischen
Sandsteinen, Grauwacken und Olisthostromen vor. Die Kulm-Fazies erreichte
in diesem südlichen Becken Mächtigkeiten von bis zu 3.000 Meter.
Die variszische Orogenese
Beim variszischen Gebirge handelt es sich um ein kompliziert gebautes
Decken- und Faltengebirge. Die enorme Krustenverkürzung macht sich in
starken Verfaltungen und internen Überschiebungen bemerkbar. Der Name
stammt von den Varisziern,
einem alten bayerischen Volksstamm. Das
mitteleuropäische Variszikum wird von Norden nach Süden in folgende Zonen
eingeteilt:
1. Das Subvariszikum stellt einen Molassetrog dar, der
im Silesium die Abtragungsprodukte des
aufsteigenden Gebirges aufnahm.
Im Subvariszikum, bzw. an dessen Randbereich entwickelten sich
außerdem im
Silesium die größte Masse
der Mitteleuropäischen Kohlevorkommen.
2. Das Rhenoherzynikum umfasst Harz, Ardennen,
Rheinisches Schiefergebirge und reicht bis Cornwall.
3. Zum Saxothuringikum gehören die Sudeten, das
Erzgebirge, Thüringer- und Frankenwald, Spessart und
Odenwald und die nördlichen
Bereiche der Vogesen und des Schwarzwaldes, wobei Odenwald, Spessart und
zudem Pfalz, Rohla und
Kyffhäuser zur Mitteldeutschen Kristallinzone zählen, die der nördliche
Teil des Saxothuringikums darstellt.
4. Das Moldanubikum umfasst die Böhmische Masse,
Schwarzwald und Vogesen.
Wie bereits erwähnt fanden erste Kollisionen von Terranes (kleinere Massen
kontinentaler Kruste) bereits im Devon statt. Zur Hauptfaltungsphase der
variszischen Orogenese kam es an der Grenze Unter/Oberkarbon, auch als
sudetische Phase bezeichnet. Bis ins Perm ist in den mitteleuropäischen
Varisziden tektonische Aktivität nachweisbar.
Oberkarbon, oder: die postvariszische Entwicklung
Während der Hauptphase der variszischen Gebirgsbildung waren große Teile
Europas zu Festland und damit zu Abtragungsgebieten geworden. Die
Sedimentation im Silesium unterschied sich damit grundlegend von den
Verhältnissen im Dinantium.
Subvariszikum
An den Rändern des Subvariszischen Beckens entwickelt sich
hauptsächlich im Westfal ein paralischer Kohlegürtel mit ausgedehnten
Kohlesümpfen. Dieser Gürtel paralischer Kohlen zieht sich von Südengland
über das Ruhrgebiet bis nach Polen, Im Ruhrgebiet erreicht das
Silesium
eine maximale Mächtigkeit von 6.000 Metern.
Quelle: Text Wikipedia mit
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