Historische Geologie:
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Format: | Buch |
Sprache: | German English |
Veröffentlicht: |
Heidelberg [u.a.]
Spektrum, Akad. Verl.
2001
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Ausgabe: | 2., dt. Aufl. |
Schriftenreihe: | Spektrum-Lehrbuch
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INHALT
V
Inhalt
Vorwort XII
Kapitel 1
Die Erde als System l
Die Erforschung des Systems Erde 1
Die Komponenten des Systems 1
Die Zerbrechlichkeit des Systems 2
Das Prinzip des Uniformismus 2
Aktualismus: Die Gegenwart als Schlüssel
zur Vergangenheit 2
Das Ende der Katastrophentheorie 4
Eigenschaften und Entstehung der Gesteine 5
Die grundlegenden Gesteinsgruppen 5
Klassifikation von Gesteinskörpern 9
Nicolaus Stenos drei Grundprinzipien
für Sedimentgesteine 9
Der Kreislauf der Gesteine 10
Weltweite Datierung von Schichtenfolgen 12
Fossilien, Leithorizonte und das relative Alter
von Gesteinen 12
Radioaktivität und das absolute Alter
der Gesteine 13
Die geologische Zeitskala 13
Die Entwicklung der geologischen Zeitskala 14
Der tiefere Untergrund 15
Der Dichtegradient 15
Lithosphäre und Asthenosphäre 17
Plattentektonik 18
Plattenbewegungen 18
Der Antrieb der Plattentektonik 20
Plattentektonik und der Kreislauf der Gesteine 21
Der Kreislauf des Wassers 21
Die Speicher 22
Wechselwirkungen mit dem Kreislauf
der Gesteine 23
Linear ablaufende Veränderungen innerhalb der
Erdgeschichte 23
Die Entwicklung des Lebens 24
Physikalische und chemische Entwicklungen 24
Geschichte der Ökosysteme 25
Episodische Veränderungen in der Erdgeschichte 25
Lücken in der Schichtenfolge 25
Katastrophale Sedimentationsereignisse 27
Episodische Ereignisse in der Geschichte
des Lebens 27
Zusammenfassung 27
Kapitel 2
Die Diversität des Lebens 31
Fossilien 31
Hartteile - die am häufigsten überlieferten
Skelettelemente der Organismen 31
Weichteilerhaltung von Organismen 34
Imprägnation 34
Hohlform und Abdruck 35
Spurenfossilien 35
Fossile Brennstoffe 36
Die Qualität der Fossilüberlieferung 37
Die Reiche der Organismen 37
Taxonomische Einheiten 38
Rekonstruktion des Stammbaumes des Lebens 40
Das Erkennen von Kladen
und ihrer Verwandtschaftsbeziehungen 40
Ein allgemeines Kladogramm der Vertebraten 41
Die generelle Stammesentwicklung
der Vertebraten 41
Untersuchungen an niedrigeren taxonomischen
Kategorien am Beispiel der Pferde 42
Die Qualität der stammesgeschichtlichen
Rekonstruktion 44
Prokaryoten - die beiden Reiche
der Bakterien 45
Archaebacteria (Archaebakterien) 45
Eubacteria (Eubakterien) 45
Protista (Einzeller) 45
Fungi (Pilze) 48
Plantae (Pflanzen) 49
Sporenpflanzen (blütenlose Pflanzen) 50
Samenpflanzen (Blütenpflanzen) 50
Animalia (Tiere) 51
Porifera (Schwämme) 51
Cnidaria (Nesseltiere) 51
Chordata (Chordatiere) 60
Zusammenfassung 63
VI
INHALT
Kapitel 3
Umwelt und Leben 67
Grundzüge der Ökologie 70
Die Art in ihrem Lebensraum 70
Biozönosen 71
Biogeographie 73
Die Atmosphäre 73
Die chemische Zusammensetzung
der Atmosphäre 74
Temperaturen und Bewegungen
in der Atmosphäre 75
Festlandflächen 77
Klimazonen und Vegetation 78
Der Einfluss der Höhenlage auf das Klima 82
Festland, Wasser und jahreszeitliche
Temperaturschwankungen 83
Fossile Pflanzen als Klimaindikatoren 85
Der marine Lebensraum 86
Meeresströmungen 8 7
Tiefsee 89
Marine Lebensgemeinschaften und Nahrungs-
netze 90
Temperaturen und Biogeographie 92
Salzgehalt als limitierender Faktor 97
Das Süßwasser als Lebensraum 97
Zusammenfassung 97
Kapitel 4
Sedimentationsräume 101
Boden 104
Bodenbildung 104
Fossile Böden 105
Seen und Gletscher als Sedimentationsräume 106
Seen als Sedimentationsräume 106
Glaziale Sedimentationsräume 108
Wüsten und aride Becken 110
Death Valley - ein rezentes Beispiel 111
Sanddünen 112
Flusssysteme als Sedimentationsräume 113
Schwemmfächer und Sedimente
verflochtener Flüsse im humiden Klima 113
Mäandrierende Flüsse 115
Deltas 117
Marine Ablagerungsräume 120
Düneninseln und Lagunen 121
Schelfgebiete und Epikontinentalmeere 123
Fossilien als Milieu-Indikatoren 123
Biogene Riffe 123
Karbonatplattformen 127
Küstennahe marine Sebkhas 132
Tiefseesedimente 134
Kontinentalränder und Suspensionsströme
(Turbidite) 134
Pelagische Sedimente 136
Zusammenfassung 139
Kapitel 5
Altersbestimmung und die
Parallelisierung von Gesteinsserien 141
Die geologische Zeitskala 141
Fossilabfolge 141
Geologische Systeme 144
Stratigraphische Einheiten 145
Chronostratigraphische und geochronologische
Einheiten 145
Biostratigraphische Einheiten 146
Magnetostratigraphie und Polaritätseinheiten 147
Lithostratigraphische Einheiten,
Profile und Fazies 149
Frühe Abschätzungen des Erdalters 152
Salzgehalt der Ozeane 152
Geschwindigkeit der Sedimentakkumulation 152
Die Temperatur der Erde 153
Radioaktivität und (absolute) Gesteinsalter 153
Radiometrische Datierung 153
Verwendbare Isotope 154
Fossilien kontra Radioaktivität:
Die Genauigkeit der Parallelisierung 157
Datierung durch stratigraphische Merkmale 159
Isotopenstratigraphie 159
Eventstratigraphie 160
Diskordanzen, Schichtflächen
und Seismostratigraphie 162
Sequenzen 164
Zusammenfassung 167
INHALT
VII
Kapitel 6
Evolution und Fossilüberlieferung 169
Der Beitrag von Charles Darwin 172
Die Reise der „Beagle" 173
Anatomische Beweise 176
Natürliche Auslese 177
Populationen, Arten und Artenbildung 177
Aussterben 178
Entstehungs- und Aussterberaten von Taxa 178
Evolutionäre Radiation 178
Aussterberaten 182
Evolutionäre Konvergenz 183
Entwicklungstendenzen 184
Veränderungen der Körpergröße 184
Der Ablauf von Entwicklungstendenzen 187
Die Irreversibilität der Evolution 193
Zusammenfassung 194
Kapitel 7
Plattentektonik 197
Die Vorstellung der Kontinentaldrift
und ihre geschichtliche Entwicklung 197
Alfred Wegener:
Ein Pionier des 20. Jahrhunderts 201
Alexander du Toit und die Schichtenfolge
von Gondwanaland 201
Die Ablehnung der Kontinentaldrift 205
Das Problem des Paläomagnetismus 206
Der Ursprung der Plattentektonik 207
Seafloor-Spreading 208
Der Triumph der Paläomagnetik 211
Tektonische Prozesse und Vulkanismus
an Plattengrenzen 212
Prozesse an den mittelozeanischen Rücken 213
Transformstörungen 213
Subduktion an Tiefseerinnen 213
Ursachen der Plattenbewegungen 215
Subduktionszonen 216
Relative Plattenbewegungen 217
Absolute Plattenbewegungen 218
Zusammenfassung 220
Kapitel 8
Gebirgsbildung 223
Das Auseinanderbrechen (Rifting) der Kontinente 223
Geologische Merkmale kontinentaler
Riftvorgänge 227
Passive Kontinentalränder 228
Plattentektonik und Orogenese 229
Gebirgsbildung durch Kontinent-
Kontinent-Kollision 229
Orogenese ohne Kollision von Kontinenten 230
Mechanismen der Deformation 232
Ablagerung in den Vorlandbecken (Vortiefen) 232
Die Anden: Gebirgsbildung ohne Kollision
von Kontinenten 234
Die Alpen 235
Struktur und Bau der Alpen 236
Flysch und Molasse 238
Die Entstehung der Alpen 238
Der Himalaya 239
Plattenbewegungen 240
Der Ablauf der Orogenese 241
Die Appalachen - ein altes Gebirgssystem 243
Die tektonischen Einheiten der Appalachen 243
Die Verschmelzung kleinerer Krustenfragmente
zu Kontinenten 244
Zusammenfassung 245
Kapitel 9
Chemische Stoffkreisläufe 247
Speicher 247
Stoffflüsse 247
Rückkopplung 250
Kohlendioxid, Sauerstoff und biologische Prozesse 250
Der Kreislauf von Photosynthese und Atmung
bei Pflanzen 251
Photosynthese für das Wachstum organischer
Substanz 251
Atmung 252
Atmung bei Destruenten 252
Einbettung von Pflanzenmaterial und der Chemismus
der Atmosphäre 253
Aquatische Ökosysteme 255
VIII
INHALT
Die Anwendung von Isotopen zur Untersuchung
globaler Zyklen 256
Kohlenstoffisotope 256
Atmosphärischer Sauerstoff 257
Atmosphärisches Kohlendioxid 258
Die Bedeutung der Verwitterung 260
Verteilung des atmosphärischen
C02-Gehaltes im Phanerozoikum 262
Negative Rückkopplungseffekte: Wie der C02-Gehalt
unter Kontrolle gehalten wird 264
Temperatur und Verwitterungsrate 264
Niederschläge und Verwitterungsrate 264
Sauerstoffisotope, Klima und der Kreislauf
des Wassers 265
Temperatur und Isotopenverhältnisse in Hartteilen
der Organismen 265
Salinität und Isotopenverhältnisse 267
Gletschervolumen und Isotope 268
Chemie des Meerwassers und mineralogische
Zusammensetzung der organischen Hartteile 269
Zusammenfassung 273
Kapitel 10
Die Erde im Archaikum 275
Das Alter der Planeten und des Universums 278
Die Entstehung des Sonnensystems und der Erde 281
Die Sonne 281
Die Planeten 281
Die Entstehung der Erde und ihres Mondes 282
Der Schalenbau der Erde 283
Die katastrophale Geburt des Mondes 283
Die frühe Atmosphäre 285
Die Ozeane 286
Die Frühzeit der Erde 286
Die Krater des Mondes 286
Eine heißere Erde und kleinere
Lithosphärenplatten 287
Die Entstehung der Kontinente 288
Hot Spots oder wo saure Kruste entsteht 288
Warum die archaischen Kontinente klein
blieben 289
Die älteste kontinentale Kruste 289
Das Gesamtwachstum kontinentaler Kruste 290
Gesteine des Archaikums 290
Allgemeine Merkmale der Sedimentgesteine 291
Grünsteingürtel 291
Die Entstehung großer Kratone 293
Leben im Archaikum 296
Fossilüberlieferung 296
Aminosäuren 297
Eine RNA-Welt? 298
Wo entstand das Leben? 300
Zusammenfassung 302
Kapitel 11
Die Erde im Proterozoikum 305
Eine moderne Form der Gebirgsbildung 305
Weltweite Ereignisse im Zeitraum zwischen 2,5 und
einer Milliarde Jahre 310
Die paläoproterozoische Vereisung 310
Leben im frühen Proterozoikum 311
Die Entstehung des atmosphärischen Sauerstoffs 314
Das Neoproterozoikum 316
Die neoproterozoischen Vereisungen 316
Leben im Neoproterozoikum 316
Die explosionsartige Evolution der Tiere 317
Expansion und Verkleinerung der Kontinente 322
Nordamerika, Grönland, Schottland und Nordirland
als Festlandsmasse Laurentia 324
Präkambrische Provinzen und tektonische
Akkretion 324
Ein größerer Kontinent 326
Mesoproterozoische Riftvorgänge im zentralen
und östlichen Nordamerika 326
Die Grenville-Orogenese 328
Die Britischen Inseln in proterozoischer Zeit 328
Die frühe Entwicklung Australiens 332
Eurasien: Eine aus vielen Teilen zusammengesetzte
Landmasse 332
Bildung und Zerfall von Großkontinenten 334
Die Entstehung des Großkontinentes Rodinia 334
Die Entstehung des Pazifischen Ozeans und der
amerikanischen Westküste 334
Ein weiterer Großkontinent? 336
Die Geburt der paläozoischen Kontinente 336
Zusammenfassung 337
INHALT
IX
Kapitel 12
Die Erde im älteren Paläozoikum 339
Die Entwicklung der Organismen
im Kambrium 339
Leben im frühen Kambrium 339
Leben im höheren Kambrium 348
Leben im Ordovizium 350
Das Unterordovizium 350
Die große Radiation im Ordovizium 351
Leben im freien Meerwasser 354
Die Entwicklung des Tierlebens und der Niedergang
der Stromatolithen 355
Aussterben und Diversität im marinen Bereich 355
Eroberten Pflanzen bereits das Festland? 357
Die paläogeographischen Verhältnisse
im Kambrium 357
Periodische Massenaussterben der Trilobiten 359
Die paläogeographischen Verhältnisse
im Ordovizium 361
Vereisungen und das Absinken des
Meeresspiegels 361
Ein großes Massenaussterben 362
Regionale Beispiele 363
Die Taconische Orogenese am Ostrand
Laurentias 363
Stabilität im Westen Nordamerikas 367
Meeresspiegelschwankungen im Zentrum
von Laurentia 369
Kontinentale Akkretion in Australien 371
Zusammenfassung 372
Kapitel 13
Die Erde im mittleren Paläozoikum 375
Fauna und Flora 375
Neubelebung des marinen Bereichs 375
Pflanzen erobern das Festland 388
Tiere erobern das Festland 392
Paläogeographie 393
Der Beginn einer neuen Vereisungsphase 396
Das Massenaussterben im Oberdevon 396
Regionale Beispiele 397
Der Osten Nordamerikas 398
Euramerika (Old-Red-Kontinent) 398
Australien 408
Das devonische Great Barrier Reef 408
Zusammenfassung 410
Kapitel 14
Die Erde im jüngeren Paläozoikum 413
Fauna und Flora 416
Neue marine Organismen 416
Riffe und das Aragonitmeer 418
Pflanzenleben auf dem Festland 420
Land- und Süßwasserorganismen 421
Paläogeographie des jüngeren Paläozoikums 429
Das Unterkarbon:
Großräumige Karbonatsedimentation 432
Ereignisse an der Wende Unter-/Oberkarbon 432
Das höhere Karbon: Kollision der Kontinente
und Klimagegensätze 432
Das Perm: Klimatische Vielfalt 433
Kohlendioxidgehalt der Atmosphäre
und das permokarbonische Klima 435
Das Aussterben am Ende des Perms 435
Die erste Phase des Aussterbens 436
Das endgültige Aussterben 436
Regionale Beispiele 438
Die Alleghenische Orogenese und
die Appalachen 438
Krustenbewegungen im Süden und Südwesten
der Vereinigten Staaten 441
Der Westen der Appalachen: Schwarzschiefer,
Kalksteine und Deltaschüttungen 444
Kohlevorkommen in Nordamerika und Europa 445
Die Schichtenfolge des Perms in Westtexas 447
Der Westrand Nordamerikas 453
Kontinentaldrift und Evaporite in Nord- und
Mitteleuropa 453
Zusammenfassung 455
Kapitel 15
Die Erde im älteren Mesozoikum 457
Leben in den Meeren: Eine neue Welt 457
Leben am Meeresboden 460
Leben im offenen Ozean 462
Leben auf dem Festland 465
Landpflanzen: Die mesozoische
Gymnospermenflora 465
Landtiere: Das Zeitalter der Dinosaurier beginnt 468
Paläogeographie 475
Pangaea während der Trias 475
Der Zerfall von Pangaea 480
Die Welt des Juras 482
X
INHALT
Massenaussterben 483
Regionale Beispiele 483
Nordamerika im älteren Mesozoikum:
tektonische Einbruchsstrukturen in der Umgebung
des Atlantischen Ozeans 483
Der Westen Nordamerikas 486
Europa: Die Trias 491
Europa: Der Jura 493
Zusammenfassung 500
Kapitel 16
Die Erde in der Kreidezeit 503
Fauna und Flora 503
Leben im offenen Ozean 503
Leben am Meeresboden 510
Der Aufstieg der modernen marinen
Raubtiere 514
Bedecktsamer erobern das Festland 515
Große Dinosaurier und kleine Säugetiere 517
Paläogeographische Verhältnisse in der Kreide 523
Neue Kontinente und Ozeane 523
Meeresspiegel, Klima und Meeresströmungen 523
Das Aussterben am Ende der Kreide 527
Hinweise auf einen Asteroidenimpakt 528
Folgen des Impakts 530
Fossilien und der Zeitpunkt des Aussterbens 531
Die Nachwirkungen 531
Regionale Beispiele 532
Die Gebirgsbildung in den Kordilleren
im Westen Nordamerikas 532
Die Golfküste und das nordamerikanische
Binnenmeer 533
Die Ostküste: Die Entwicklung des modernen
Kontinentalschelfs 536
Die Meere der Schreibkreide in Europa 536
Das Meer überflutet Australien 538
Zusammenfassung 5 40
Kapitel 17
Die Erde im Paläogen 543
Weltweite Ereignisse 546
Entwicklung des Lebens im marinen Bereich 546
Entwicklung der Landpflanzen 547
Land- und Süßwasserorganismen des
älteren Paläogens 549
Säugetiere des Oligozäns 553
Klimaveränderungen und Massenaussterben 554
Regionale Ereignisse 561
Die Antarktis und die globale Klimaveränderung
561
Australien driftet nach Norden 562
Die Nordhalbkugel:
Wechselnde Positionen von Land und Meer 562
Tektonik im Westen Nordamerikas 563
Die Golfküste 568
Europa 568
Das Mittelmeer 571
Zusammenfassung 572
Kapitel 18
Die Erde im Neogen 575
Weltweite Ereignisse 575
Das Leben im Meer 575
Das Leben auf dem Festland 580
Klimaveränderung im jüngeren Neogen 585
Regionale Ereignisse 597
Entwicklung im Westen Nordamerikas 597
Der Atlantische Ozean und seine Randbereiche 605
Die Entstehung des Karibischen Meeres 606
Der Austausch der Säugetierfaunen Amerikas 608
Klimatische Konsequenzen für den Bereich
des Atlantiks 608
Afrika, Südeuropa, Asien und Australien 611
Die Entwicklung des Menschen 618
Frühe Menschenaffen in Afrika und Asien 618
Die Australopithecinen 619
Homo erectus, unser Vorfahre 623
War der Neandertaler unser Verwandter? 624
Zusammenfassung 627
Kapitel 19
Die Erde im Holozän 631
Der Rückzug der Gletscher 631
Plötzliche weltweite Ereignisse im älteren Holozän 635
Die ersten Amerikaner 638
Das plötzliche Aussterben der Großsäuger 639
Die Overkill-Hypothese 640
Die Klima-Hypothese 641
Ein möglicher Kompromiss:
Sowohl Jagd als auch Klima 641
INHALT
XI
Klimaschwankungen der letzten 10000 Jahre 641
Der Beginn des Ackerbaus 641
Atlantikum und Subboreal 642
Gletscher, Baumgrenze und Jahresringe 642
Temperaturverlauf seit dem Atlantikum 644
Dürreperioden 644
Meeresspiegel 646
Folgen des frühholozänen Meeresspiegelanstieges
Die Küstenlinien im Laufe der vergangenen 7 000
Jahre 647
Das 20. und 21. Jahrhundert:
Der Eingriff des Menschen 649
Menschliche Tätigkeit und die
Treibhaus-Erwärmung 649
Methan aus der Tundra und der Tiefsee 650
Folgen eines künftigen Klimawechsels 650
Direkte Auswirkung eines zunehmenden
C02-Gehaltes auf die Pflanzen 651
Anstieg des Meeresspiegels 653
Zusammenfassung 653
Anhang 655
646 Glossar 659
Weiterführende Literatur 685
Bildnachweise 691
Index 699 |
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