Jul25

Eine vulkanische Eruption fördert Material aus dem Erdinnern an die Oberfläche. Dies tut sie, je nach Zusammensetzung des Magmas auf sehr unterschiedliche Art und Weise, als Lavastrom, als Aschenwolke, Bims- oder Glutlawine. Das Magma ist eine Schmelze oder Teilschmelze eines Ausgangsmaterials, in der auch Wasser und Gase gelöst sind und in der häufig schon Kristalle schwimmen.

Vulkanische Eruption © CC0 Public Domain, lizenzfrei

Vulkanische Eruption © CC0 Public Domain, lizenzfrei

Wo und unter welchen Bedingungen entsteht dieses Magma und wie kommt es zu den Eigenschaften, die die unterschiedlichen Eruptionsformen hervorrufen?

Zur Beantwortung brauchen wir zuerst einmal eine Vorstellung vom Aufbau der Erde.

Abriss des Erdaufbaus

Schematischer Schalenaufbau der Erde © Wikipedia /gemeinfrei

Schematischer Schalenaufbau der Erde © Wikipedia /gemeinfrei

Wir wissen, dass die Erde aus Schalen aufgebaut ist mit dem innersten Kern aus hauptsächlich Eisen und einem Anteil Nickel. Hinzu kommen geringe Anteile anderer Metalle, Silizium, Schwefel und Sauerstoff. Obwohl die Temperatur bei ungefähr 6’700 ℃ liegt, ist der innere Kern fest, weil ein Druck von 4 Mio Bar herrscht.

Über dem inneren Kern liegt der äussere Kern, der aus einer Schmelze aus flüssigem Eisen und Nickel besteht. Die Temperatur beträgt nur noch 2’900 ℃. Die gigantische Metallschmelze erzeugt durch Rotation und Konvektionsströmungen das Erdmagnetfeld.

Dem äusseren Erdkern folgt der untere Mantel, dazwischen liegt die Kern-Mantel-Grenze, eine Grenzschicht von 200 bis 300 Kilometern Dicke. In dieser Schicht kommt es zu chemischen und physikalischen Wechselwirkungen. Der untere Erdmantel ist fest, jedoch plastisch verformbar. Aufgrund des hohen Temperaturgradienten zwischen Erdkern und Erdoberfläche finden im unteren Mantel Konvektionsprozesse statt. Dabei bewegen sich Blasen heissen Gesteins nach oben, sogenannte Diapire, während kühleres Gestein nach unten sinkt. Die Konvektionsströmungen innerhalb des Erdmantels agieren als ein Antriebsmechanismus für die Plattenverschiebung und können, wenn die Diapire mit der Lithosphäre in Wechselwirkung treten, vulkanische Aktivitäten hervorrufen. Dieser Prozess war sehr wichtig im Erdaltertum, spielt aber auch heute noch eine Rolle, z. B. beim Hot-Spot Vulkanismus.

Zwischen unterem und oberem Mantel gibt es wieder eine Grenzschicht, auf die der obere Mantel folgt. In der rund 300 km mächtigen Zone existieren Schichten, die man Diskontinuitäten nennt, weil sich das Reflektionsverhalten seismischer Wellen verändert. So gibt es eine 410-km-Diskontinuität, in der zusätzlich die Olivin-Minerale einen Phasenübergang vollziehen. Weitere Diskontinuitäten gibt es bei 520 – und 700 Kilometern.

Wärmekonvektion des festen, aber fliessfähigen Erdmantels © Surachit: based on the public domain USGS image, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=5384943

Wärmekonvektion des festen, aber fliessfähigen Erdmantels © Surachit: based on the public domain USGS image, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=5384943

Die Asthenosphäre ist Teil des oberen Mantels. Die Asthenosphäre hat keine einheitliche Dicke, da diese z. B. von der Mächtigkeit der über ihr liegenden Lithosphäre abhängig ist. Ihre chemische Zusammensetzung entspricht dem oberen Erdmantel. Es lässt sich auch ein Rückgang der seismischen Ausbreitungsgeschwindigkeit feststellen, was mit Low-Velocity-Zone umschrieben wird.

Der grösste Teil des Magmas, der durch Vulkanismus an die Oberfläche der Erde gelangt, stammt aus der Asthenosphäre.

Auf der zum Teil geschmolzenen Asthenosphäre schwimmt nun die Lithosphäre. Sie besteht aus ozeanischer – oder kontinentaler Kruste und oberem Erdmantel. Auch hier gibt es wieder eine Grenzschicht, die bekannte Mohorovičić oder Moho-Diskontinuität. Entdeckt wurde sie vom kroatischen Geophysiker Andrija Mohorovičić. Hier finden plattentektonische Prozesse statt, die eine wichtige Rolle bei der Gestaltung der Erdoberfläche spielen.

Die Lithosphäre schwankt in ihrer Dicke erheblich. Unter den ozeanischen Rücken mit nur wenigen Kilometern ist sie besonders dünn, während sie unter den Kontinenten bis zu 200 Kilometern erreichen kann. Die Lithosphäre besteht aus sieben Hauptplatten und mehreren kleineren Platten, die sich aufeinander- oder voneinander bewegen.

Tektonische Platten © gemeinfrei

Tektonische Platten © gemeinfrei

In diesen Grenzbereichen kommt es dann vermehrt zu tektonischen Ereignissen wie Erdbeben oder vulkanischer Aktivität. Bewegen sich zwei Platten aufeinander zu und schiebt sich eine Platte unter die andere, sprechen wir von Subduktion entlang einer Subduktionszone ( → Die sieben Schwestern). Entfernen sich Platten voneinander, dann wird die Erde aufgerissen und Magma quillt an die Oberfläche. Wir sprechen von einem ozeanischen Rücken, wo neue Kruste entsteht. Wenn Platten nur aneinander vorbeiziehen, ist es eine Bewegung quer zueinander, es handelt sich um eine Transformstörung wie z. B. die berühmte San Andreas Verwerfung. Hier sammelt sich Spannung an, die sich in spontanen Druckentlastungen als Erdbeben entlädt.

Die verschiedenen Arten von vulkanischen Eruptionen sollen im nächsten Beitrag Thema sein. Entspannte Woche!

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Jul18

Einige Kilometer nördlich von Sizilien im Tyrrhenischen Meer liegen die Liparischen Inseln. Bei den Alten Griechen und auch heute heissen sie Äolische Inseln, benannt nach Aiolos, dem Gott des Windes. Man sollte sich des ersteren Namens bedienen, denn die Liparoti, wie die Einwohner der Hauptinsel Lipari heissen, legen Wert darauf. Zur Inselgruppe mit einer Gesamtfläche von 115,4 km² zählen sieben bewohnte Inseln, die von den Einheimischen die “Sieben Schwestern” genannt werden.

Liparische Inseln © lizenzfrei Aeolian_Islands_map ©CC by-Sa 3.0

v.l.n.r.: Liparische Inseln © lizenzfrei / Tyrrhenisches Meer mit den Liparischen Inseln, Quelle: CC by-Sa 3.0

Sie alle sind vulkanischen Ursprungs und wurden 2000 von der UNESCO zum Weltnaturerbe erklärt, weil sie Typlokalitäten der Vulkanologie sind. Auf sie gehen denn auch die zwei Arten von Eruptionen, der Vulcano- und Stromboli-Typ, zurück.

Alle Inseln sind vulkanische Produkte als Folge von plattentektonischen Bewegungen, wobei sich die afrikanischen Platte unter die europäische Platte schiebt.

Die Afrikanisch Platte schiebt sich unter die Eurasische. Der Plattenrand ist rot ausgezeichnet © ESAufbauschema eines Strato- oder Schichtvulkans

Die Afrikanisch Platte schiebt sich unter die Eurasische. Der Plattenrand ist rot ausgezeichnet © ESA / Aufbauschema eines Strato- oder Schichtvulkans ©Aufbauschema eines Strato- oder Schichtvulkans mit Caldera ©CC Attribution-ShareAlike License

Zwei Vulkane sind heute noch aktiv: Vulcano und Stromboli, beides typische Schicht- oder Stratovulkane.

Die heutige Aktivität von Vulcano beruht vor allem auf den unzähligen Fumarolen im Kraterbereich, wobei der Anteil der Solfataren (hoher Schwefelgehalt) besonders gross ist. Am Fusse des Vulkans gibt es noch eine andere Überraschung, die Schlammtümpel, die ein Eldorado für Gelenkskranke sind. Mehrere heisse Quellen speisen die “Fangi” und nebenan auf dem Meeresboden warten die heissen Sprudel.

Von Stromboli lässt sich sagen, dass er weltweit der einzige Vulkan ist, welcher in kurzen, relativ regelmässigen Abständen ausbricht. Die Eruptionen finden in mehreren Kratern statt, welche sich alle in einer Caldera befinden und da der Rand durch einen Einschnitt unterbrochen ist, rutscht das ausgeworfene Material bei grösseren Ausbrüchen die “Sciara del fuoco”, auf der Feuerrutschbahn also hinunter ins Meer.

Dank der Abgeschiedenheit der Insel und der Tatsache, dass für das feurige Spektakel 900 Höhenmeter zu Fuss zurückgelegt werden müssen, ist Stromboli vom Massentourismus immer noch weitgehend verschont.

Der Vulkan Stromboli
Die Äolischen Inseln

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Jul11

Arabien ist die grösste Halbinsel der Welt, umfasst sie doch eine Fläche von nahezu 3 Millionen km². Die Halbinsel ist mit der Grossen Nefud im Norden und der Rub al-Chali im Süden fast vollständig ein Wüstengebiet und gehört zu den fünf grössten Wüsten der Erde.

Berühmt wurde die “Grosse Nefud”, die beinahe 80’000 km² bedeckt, durch Lawrence von Arabien, der sie 1917 zusammen mit beduinischen Kämpfern in Rekordzeit durchritt. Die Rub al-Chali mit ihren 780’000 km² ist die grösste Sandwüste der Erde und erstreckt sich im südlichen Arabien von Westen nach Osten, Jemen und Oman einschliessend.

Beide Wüsten gehören, bedingt durch ihre geographische Lage, zu den Wendekreiswüsten.

Arabische Halbinsel; © SeaWiFS Project, NASA/Goddard Space Flight Center, and ORBIMAGE - http://visibleearth.nasa.gov/view_rec.php?id=898, Gemeinfrei, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=3325274

Arabische Halbinsel; © SeaWiFS Project, NASA/Goddard Space Flight Center, and ORBIMAGE – Gemeinfrei, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=3325274

Geologie – Tektonik

Arabien bildet tektonisch gesehen die Arabische Platte, eine eher kleine Kontinentalplatte, die geologisch zum afrikanischen Kontinent gehört und seit etwa 50 Millionen Jahren durch die Bildung des Grabenbruchs des Roten Meeres Richtung Osten driftet. Geologisch gehört Arabien also zu Afrika, geographisch jedoch zu Asien.

Das Rote Meer, ein Nebenmeer des Indischen Ozeans, ist bis zu 2600 m tief und 2240 km lang und verbreitert sich jährlich um 0,8 cm im Norden und 1,6 cm im Süden.

Der geologisch älteste Teil der Arabischen Platte mit Gesteine aus dem Präkambrium, ist der Arabische Schild, welcher sich im Westen neben dem Roten Meer befindet. Hier liegen der Hedschas und das Asir-Gebirge und im Jemen der 3760 Meter hohe Berg Dschabal an-Nabi Schuʿaib.

Arabisch-Nubischer Schild © Kopiersperre (Diskussion) - Eigenes Werk, Gemeinfrei, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=45737444

Arabisch-Nubischer Schild © Kopiersperre, Gemeinfrei, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=45737444

Im Zentrum und teilweise im Osten der Arabischen Platte wird das präkambrische Grundgestein von einer bis über 10 Kilometer dicken Sedimentschicht bedeckt. Dort finden sich grosse unterirdische Salzbecken, die sich teilweise zu Salzstöcken umformten. Und so sind dort auch Lagerstätten von Erdöl und Erdgas entstanden. Die grössten Ölfelder sind das Ghawar-Ölfeld in Saudi-Arabien und das Burgan-Ölfeld in Kuwait. Das grösste Gasfeld ist das Nord-Feld in Katar, das seine Fortsetzung im Iran findet. Auf der iranischen und irakischen Seite des Persischen Golfs und im Gebiet um Mosul, im Irak, gibt es weitere Lagerstätten. Im Omangebirge finden sich Ophiolithe (→ Erdwissen Beitrag: Das Mekka der Geologen liegt im Oman) also auf das Festland geschobener ehemaliger Ozeanboden.

Erdöl und Erdgas wie auch fossiles Grundwasser liegen im Osten der Halbinsel gegen den Persischen Golf – wie kommt das?

 

 

Die Plattentektonik und das Klima die damals herrschten, haben dazu geführt, dass sich unter dem Persischem Golf und dem Kaspischen Meer ausgedehnte Öl- und Gasreserven bildeten. Durch die Bewegungen der Plattentektonik wurde aus flachen und warmen Schelfmeeren, in denen es von Plankton und Pflanzen wimmelte, Seen. Die abgestorbenen Tiere und Pflanzen bildeten das Sediment. So entstand über Jahrmillionen Schicht für Schicht, der mit toter organischer Substanz angereicherten Sedimente.  Meeresgebiete wurden zu Wüsten und wieder zu Meeren, so wie es dem Persischem Golf mehrmals ergangen ist. Im übrigen ist dieser Prozess noch nicht abgeschlossen.

Nach der letzten Eiszeit vor etwa 25’000 Jahren, als das Klima auf der Arabischen Halbinsel ähnlich warm und niederschlagsreich war wie in den heutigen Savannen, und das Wasser im Boden versickerte, sammelte es sich in den Hohlräumen der Sedimentgesteine.

Deshalb liegt der grösste Teil der fossilen Grundwasserhorizonte genau dort, wo auch die meisten Erdöl- und Erdgasvorräte gespeichert sind. So kann es passieren, dass jemand Wasser findet, obwohl er nach Öl sucht – und umgekehrt. Und genau wie das Öl sind auch die kostbaren Tropfen aus der Eiszeit endlich. Als Folge davon sinkt der Grundwasserspiegel und von den Küsten her dringt Salzwasser ein.

 

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Jul04

Das Greina Alta Trekking führt von Disentis nach Vals. Man durchquert eine alpine Region mit 3 SAC Hütten, 3 Kulturen und 3 Sprachen und steht im Banne von 3 mächtigen Dreitausendern: Piz Medel, Piz Vial und Piz Terri. Hier ist die Biodiversität besonders reich, die Landschaft besonders still und mystisch und der Widerstand gegen das geplante Wasserkraftwerk mit Stausee in der Greina von 1948/49 und 1985 war besonders erfolgreich. 1996 wude die Greinaebene wegen ihrer aussergewöhnlichen Vielfalt ins Bundesinventar der Landschaften und Naturdenkmäler von nationaler Bedeutung aufgenommen, den Schritt zum Adula Nationalpark mit der Greina als Herzstück schaffte sie 2016 allerdings nicht.

Greina von SW © Adrian Michael: CC BY-SA 3.0 →https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=2567392

Greina Hochebene © Adrian Michael: CC BY-SA 3.0

Der Greinapass wurde bereits während der Bronzezeit vor rund 4000 Jahren begangen. Für die Römer war er, zusammen mit dem Lukmanierpass, Durchgangs- und Handelsroute und im Mittelalter wurde er als Saumpfad benutzt.

Der Zugang ins Gebiet verspricht Spannung und Abwechslung, sei es durch die von Gletschern geprägten Bergtäler, die Wasserfälle, die farbenfrohe Alpenflora, die hellen und dunklen Gesteine und die versumpften Abschnitte mit mäandrierenden Bächen und der einmaligen Tundralandschaft.

Ebenso eindrücklich ist die Geologie: Hier treffen sich Gesteine des Gotthardmassivs mit Sedimenten des Helvetikums und teils stark metamorphen Tiefseesedimenten aus der Serie der Bündnerschiefer und Flysche. Ins Auge springen die hellen Dolomite und Rauhwacken rund um den Greinapass.

Für Interessierte → Geologische Wanderung in die Greina

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Jun27

Bei den Milanković-Zyklen (→ Gab es eine Schneeball Erde vor 750 Millionen Jahren?) handelt es sich um ein Modell die Kalt- und Warmzeiten mit den periodischen Variationen der Erdbahnparameter, welche eine Änderung der Sonneneinstrahlung bewirken, zu erklären. Es werden die langperiodischen Variationen der Solarkonstante und ihre Ausprägung auf die Jahreszeiten mathematisch beschrieben. Sie erklären die natürlichen Klimaschwankungen und sind für die Klimatologie und Paläoklimatologie von grosser Bedeutung. Die wichtigsten Parameter wie die Exzentrität, die Präzession und die Neigung der Erdachse und die daraus errechneten Zyklen sind in den beiden unteren Grafiken dargestellt. Diese Entdeckung ist dem kroatischen Mathematiker und Geophysiker Milutin Milanković zu verdanken.

Die wichtigsten Erdbahnparameter und ihre Zyklen in den letzten 1000 Millionen Jahren; @ Bild neu gezeichnet nach Zachos, J., M. Pagani, L. Sloan, E. Thomas and K. Billups (2001): Trends, Rhythms, and Aberrations in Global Climate 65 Ma to Present, Science 292, 686-693 Milankovitch_Variations

L.: Die wichtigsten Erdbahnparameter mit ihren Zyklen in den letzten 1000 Millionen Jahren; © Nach Zachos, J., M. Pagani, L. Sloan, E. Thomas and K. Billups (2001): Trends, Rhythms, and Aberrations in Global Climate 65 Ma to Present, Science 292, 686-693. R.: Diagramm der Milanković-Zyklen berechnet für die letzte Million Jahre unter Einbezug der Zyklen der Präzession, der Neigung der Erdachse, der Exzentrizität der Erdbahn und die daraus berechneten Schwankungen der Intensität der Solarstrahlung. Einbezogen wird der aus geologischen Klima-Proxys ermittelte Wechsel der Kalt- und Warmzeiten im jüngeren Pleistozän; © CC BY-SA 3.0 zusammengetragen von Robert A. Rohde aus öffentlich zugänglichen Daten.

Die Neigung der Erdachse bewirkt ein 41’000-jähriger Zyklus, denn die Erdachse steht nicht senkrecht zur Erdbahn um die Sonne. Eine solche Neigung ist langfristigen, regelmässigen Veränderungen unterworfen: Sie ist zeitweise steiler oder flacher.

Die Exzentrizität der Erdbahn bewirkt 100’000- und 400’000-jährige Zyklen, denn im Lauf eines Jahres ist der Abstand der Erde von der Sonne nicht konstant, d. h. die Erdbahn verläuft elliptisch. Diese Exzentrizität verändert sich mit der Zeit. Zur Zeit ist der Winter auf der Nordhalbkugel sonnennäher als der Sommer, was sich klimatisch bemerkbar macht. Die Änderungen der Ellipsenform erfolgen nach einer komplizierten Überlagerung von vier Zyklen. Dominant sind eine Schwankung von 100’000 Jahren und eine zweite Schwankung von 413’000 Jahren.

Die Präzession der Erdachse bewirkt ein 23’000-jähriger Zyklus und macht die Sache zusätzlich kompliziert, weil auch die Lage des Sommers und des Winters auf der Ellipse wandert. Die Periode dieser Wanderung des Perihels beträgt 23’000 Jahre und ist eine Folge der Präzessionsbewegung der rotierenden Erde, die durch die Gravitationskräfte der Sonne, des Mondes und der anderen Planeten des Sonnensystems auf den schräg stehenden Kreisel Erde hervorgerufen wird.

Die nächste Kaltzeit kommt bestimmt

Die Summe aller astronomisch klimarelevanten Konstellationen, d. h. wenn gleichzeitig starke Exzentrizität, starke Achsenneigung und Sonnennähe im Nordsommer zusammentreffen, ergibt beispielsweise eine besonders starke sommerliche Einstrahlung in den klimaempfindlichen hohen Breiten der Nordhalbkugel. Genau dort befinden sich die grossen Landmassen Sibirien und Kanada und dort kann die positive Eis-Albedo-Rückkopplung wirksam werden.

Im Unterschied zu anderen Klimaantrieben kann bei den astronomischen Bahnparametern eine zuverlässige Klimaprognose über Jahrtausende hinweg berechnet werden. Das Erdklima ist jedenfalls auf eine allmähliche Abkühlung eingestellt, die aber – hier macht sich der 400’000-Jahreszyklus bemerkbar – wesentlich schwächer ausfallen wird als die letzten vier Kaltphasen. Man erwartet daher eine länger andauernde Warmzeit ähnlich der vor rund 400’000 Jahren. Auch der 100’000-Jahres-Zyklus wird gegenüber den 23’000- und 41’000-Jahresperioden der Präzession und der Neigung der Erdachse ein wenig in den Hintergrund treten.

Für Klimaschwankungen über Jahrzehnte bis Jahrhunderte sind die astronomischen Schwankungen allerdings unbedeutend.

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Jun20

Joseph Kirschvink stellte 1992 die Hypothese der “Schneeball Erde” auf und postulierte, dass die damalige Erde vom Weltall aus – wegen der geschlossenen Eisdecke über den Meeren und den Kontinenten – wie ein gigantischer Schneeball ausgesehen haben könnte.

Illustration der "Schneeball Erde" vor mehr als 700 Millionen Jahren. Credit: NASA

Illustration der “Schneeball Erde” vor mehr als 700 Millionen Jahren. Credit: NASA

Ob die Erde einst komplett vereist war oder nicht, wird unter Forschern kontrovers diskutiert. Mindestens vier Vereisungen im späten Proterozoikum vor 750 bis 580 Millionen Jahren lassen sich in fast allen Gegenden der Erde nachweisen. Eine Gesamtvereisung der Erde wird für zwei Eiszeiten, die Sturtische vor 715 bis 680 Millionen Jahren und die Marinoische vor 660 bis 635 Millionen Jahren, vermutet. Auch eine noch frühere Vereisungen, die Huronische vor etwa 2,3 bis 2,2 Milliarden Jahren, ist nachgewiesen.

Schneeballerde

Die Ursache der Vereisungen wird im Auseinanderbrechen des Superkontinents Rodinia vermutet. Niederschläge setzte in Gegenden ein, die vorher, wegen der Grösse des Superkontinents, trocken und wüstenähnlich waren. Und so setzte neben der physikalischen Verwitterung wieder die chemische ein. Das im Regenwasser gelöste atmosphärische Kohlendioxid ermöglichte die Kohlensäureverwitterung. Weil so Treibhausgase aus der Atmosphäre entfernt werden, konnten die Temperaturen sinken, was eine erdweite Vergletscherung ausgelöst haben soll.

Weitere Vermutungen sehen den Auslöser der Sturtischen Eiszeit in den Franklin-Flutbasalten im heutigen Kanada, welches sich damals am Äquator befand. Die Laven, die sich ihren Weg durch sulfatische Evaporitgesteine bahnten, setzten ungeahnte Mengen an Schwefelgasen (SO2, H2S) frei, die in die Stratosphäre aufstiegen, dort Aerosole bildeten und das Sonnenlicht reflektierten. Der Rückzug des Eises wird auf Kohlenstoffdioxid zurückgeführt, das durch Vulkanismus in die Atmosphäre entwich.

Als Folge dieser Eiszeiten sollen sich mehrzellige Lebewesen (Metazoen) entwickelt haben, die sich nach dem Ende der Eiszeit im Ediacarium (vor 630 bis 542 Millionen Jahren) explosionsartig verbreiteten (Ediacara-Fauna) → Das älteste Ökosystem der Erde.

Eine Erklärung – auch zur Klarstellung der bestehenden Diskrepanzen – liefert die sogenannte Wilsonbreen-Formation im Nordosten Spitzbergens, das ja zu jener Zeit auch am Äquator lag, wo Schnee fiel und es Gletscher gab. Diese Gesteinsschichten enthalten detaillierte Informationen über die Umweltveränderungen am Ende der Sturtischen Eiszeit. So stellten die Forscher fest, dass in der 180 Meter dicken Gesteinsabfolge verschiedene Schichten vorliegen, die unter unterschiedlichen Bedingungen entstanden sind. Sie schliessen auf drei Zyklen von Gletschervorstössen und Rückzügen, die im Zeitraum von nur 100’000 Jahren abliefen. Das Ende der Vereisung war also kein einfaches Umschalten vom Eishaus zum Treibhaus. Stattdessen änderte sich das Klima zyklisch. Triebkraft dafür waren nicht primär erhöhte Kohlendioxidwerte der Atmosphäre, sondern vielmehr Schwankungen der Erdachse, die sogenannten Milankovic-Zyklen.

→ Snowball Earth

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Jun13

Der geologische Zeitraum des Lebens auf der Erde umfasst nachweislich 3,5 Milliarden Jahre. Der Auftakt machte das Auftreten des Stromatolithen-Ökosystems. Stromatolithe sind biogene Sedimentgesteine, die durch das Wachstum und den Stoffwechsel von Mikroorganismen (Bakterien und blau-grüne Algen) unter Einfangen und Bindung von Sedimentpartikeln oder Fällung gelöster Stoffe in einem Gewässer entstehen.

Lebende Stromatolithenkolonie am Lake Thetis, Westaustralien; © Ruth Ellison CC BY 2.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=1073339

Lebende Stromatolithenkolonie am Lake Thetis, Westaustralien; © Ruth Ellison CC BY 2.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=1073339

Diese ersten Ökosysteme des Präkambriums hat man auf Spitzbergen und Grönland bis nach Südafrika, Australien und der Antarktis gefunden. Die Baumeister sind die ersten Lebensformen, zu denen die Cyanobakterien zählen. Sie zeichnen sich vor allen anderen Bakterien durch ihre Fähigkeit zur oxygenen Fotosynthese aus. Cyanobakterien besitzen im Gegensatz zu Algen keinen echten Zellkern und sind somit als Prokaryoten nicht mit den als “Algen” bezeichneten eukaryotischen Lebewesen, d. h. ein- oder mehrzellige Organismen, deren Zellen einen Zellkern enthalten, verwandt.

Das Einsetzen der Fotosynthese vor 3 Milliarden Jahren hat die Erde grundlegend umgestaltet, denn es gäbe kein atmosphärischer Sauerstoff, keine oxidative Verwitterung, keine Ozon-Schicht, kein Landleben, keine Atmung und auch kein “höheres bzw. vielzelliges Leben”. Der Entwicklungsbeginn vielzelligen Lebens, die marinen Ediacara-Faunen, setzte vor etwa 700 Millionen Jahren ein und ähnelt den heute bekannten einfacheren Formen von Algen.

Der steile Anstieg der Biodiversitätskurve wie sie mit der Kambrischen Artenexplosion um 540 Millionen Jahren zum Ausdruck kommt, hat ihre Wurzeln im Präkambrium. Dazwischen liegt jedoch ein Evolutionstief, das mit mindestens vier Vereisungen im späten Präkambrium vor 750 bis 580 Millionen Jahren in Verbindung gebracht wird.

Der kambrische Big Bang der Artenexplosionen wird mit heftigem Vulkanismus auf Grund von schnell driftenden Landmassen und damit enormen Veränderungen ehemaliger Lebensräume eingeläutet. Gondwana rotierte in nur 15 Millionen Jahren um 90 Grad. Eine solche Neuverteilung der Landmassen schuf viele neue Lebensräume, was zur biologischen Explosion und neuen Ökosystemen geführt haben musste.

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Die Lösung

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