Es gibt mehrere grundlegende Prinzipien, die Geologen verwenden, um die Geschichte eines Gesteins herauszufinden:
- Uniformitarismus
- Ursprüngliche Horizontalität
- Überlagerung
- Querschnittsbeziehungen
- Walthersches Gesetz
Uniformitarismus
Das Prinzip des Uniformitarismus besagt, dass Prozesse, die die Erdkruste verändern, dieselben sind, die vor Millionen von Jahren stattfanden. Außerdem sind die Ergebnisse von Prozessen heute die gleichen wie die Ergebnisse der gleichen Prozesse vor Millionen von Jahren. Das bedeutet, dass wir unsere Beobachtungen von Prozessen, die heute stattfinden, und Beobachtungen der Ergebnisse nehmen können und den Prozess kennen, der es gebildet hat, wenn wir dasselbe Ergebnis in der Gesteinsaufzeichnung sehen. Sie können zum Beispiel in einen Bach schauen und Rippelspuren im Sand sehen, die durch den Fluss des Wassers über den Sand entstanden sind. Wenn Sie Riffelspuren im Gestein sehen, können Sie wissen, dass ein ähnlicher Prozess am Werk war.
Ursprüngliche Horizontalität
Das Prinzip der ursprünglichen Horizontalität besagt, dass sich Sediment horizontal ablagert. Bei Flüssigkeiten kann man sich das leichter vorstellen: stellen Sie sich vor, Sie gießen Wasser in eine Tasse. Die Oberfläche des Wassers ist vollkommen flach – horizontal. Wenn Sie dieses Wasser in eine Schüssel schütten, bleibt die Oberfläche flach. Nun stellen Sie sich vor, dass Sie eine Wackelpuddingmischung in der Schüssel haben – wenn Sie diese abkühlen und fest werden lassen und dann eine andere Farbe darüber gießen, haben Sie zwei flache Schichten Wackelpudding, eine über der anderen. Dies ist ähnlich, wie sich Sedimentgestein bildet. Wenn Wasser Sedimente von hohen Regionen, wie Bergen, zu niedrigen Regionen, wie dem Ozean, bewegt, nimmt die Energie des Systems ab, bis die Sedimente in einem Becken, wie einem See oder einem Ozean, abgelagert werden. Mehr Sediment wird oben abgelagert, und mit der Zeit lithifiziert die gesamte Abfolge (so ähnlich wie der Wackelpudding im Kühlschrank). Die Felsen bleiben horizontal, bis eine Kraft auf sie einwirkt, die sie aus ihrer ursprünglichen Ausrichtung drückt (oder zieht).
Gesetze der ursprünglichen Horizontalität (1:22)
Prüfen Sie Ihr Verständnis
Die Felsen in diesem Bild sind Sandstein (ein Sedimentgestein). Was denken Sie, gehört zu ihrer Geschichte?
Superposition
Dieses Prinzip besagt, dass bei einer Abfolge von Gesteinen in ihrer ursprünglichen Ausrichtung das älteste Gestein unten und das jüngste Gestein oben liegt. Eine einfache Art, darüber nachzudenken, ist, dass, damit etwas auf etwas anderem liegt, zum Beispiel, um ein Buch auf einen Tisch zu legen, der Tisch schon da sein muss. Wenn der Tisch nicht schon da ist und Sie das Buch darauf legen, fällt es auf den Boden (und Achtung! Der Boden musste da sein, damit das Buch darauf landen konnte.). Dasselbe gilt für Felsen. Damit sich ein Sandstein auf einem Kalkstein ablagern kann, muss der Kalkstein bereits vorhanden sein. Wenn man das weiß, können Geologen das relative Alter von Gesteinen übereinander bestimmen.
Gesteinsbilder. A, b, c, d, e, f
Querschnittsbeziehungen
Gleich dem Prinzip der Überlagerung muss ein Gestein bereits vorhanden sein, um von einer Verwerfung, einer eruptiven Intrusion oder einer Erosion geschnitten zu werden. Indem Geologen sorgfältig untersuchen, welche Gesteinseinheiten von Verwerfungen oder Intrusionen angeschnitten sind oder welche Gesteinseinheiten verwittert wurden, können sie das relative Alter von Gesteinen weiter bestimmen.
Bild von Gesteinen: drei sind angeschnitten, die Gesteine oben sind es nicht
Walther’s Law
Walther’s Law unterscheidet sich ein wenig von den zuvor besprochenen geologischen Prinzipien, aber es ist genauso
wichtig. Anstatt sich nur mit der relativen Zeit zu beschäftigen, beschäftigt sich das Walthersche Gesetz mit dem relativen Raum durch die Zeit. Das Walthersche Gesetz besagt, dass Ablagerungsumgebungen, die auf der Erdoberfläche seitlich nebeneinander liegen, auch in einer stratigraphischen Abfolge nacheinander auftreten. Wenn etwas fehlt, fehlt die Zeit, oder es gibt eine Diskordanz.
Okay, das war eine Menge zu verkraften. Lassen Sie uns das aufschlüsseln, beginnend mit lateral benachbarten und Ablagerungsumgebungen. Wenn zwei Dinge direkt nebeneinander liegen, sind sie seitlich benachbart. Eine Ablagerungsumgebung ist einfach ein Ort, an dem sich Sediment ablagern kann. Verschiedene Arten von Sedimentgestein bilden sich in verschiedenen Ablagerungsumgebungen, so dass Geologen oft herausfinden können, was an einem bestimmten Ort vor Millionen von Jahren existierte. Einige Beispiele für Ablagerungsumgebungen sind mäandrierende Flüsse, Deltas, Strände, Seen, Sümpfe, flache Meere und tiefe Meere. Was sind also seitlich angrenzende Ablagerungsbereiche? Zwei Ablagerungsmilieus werden als lateral benachbart angesehen, wenn man von einem zum nächsten gehen kann, ohne dass etwas dazwischen liegt. (Wenn es etwas dazwischen gibt, ist dieses Etwas die lateral benachbarte Umgebung!) Stellen Sie sich vor, Ihre Küche hat eine Tür zu einer Veranda, und Ihre Veranda liegt nur eine Stufe über Ihrem grasbewachsenen Hinterhof. Sie können von der Küche zur Veranda gehen, ohne auf den grasbewachsenen Hinterhof zu stoßen. Das bedeutet, dass Ihre Küche und die Veranda seitlich aneinander grenzen. Können Sie von Ihrer Küche in den grasbewachsenen Hinterhof gelangen, ohne auf etwas anderes zu stoßen? Nein, Sie müssen die Veranda überqueren, um in den Hof zu gelangen. Die Küche und der Hof sind nicht seitlich angrenzend. Das Bild unten zeigt typischerweise seitlich angrenzende Ablagerungsumgebungen.
Änderungen in der Ablagerungsumgebung werden durch Änderungen des Grundwasserspiegels oder der Höhe des Endwasserkörpers (oft, aber nicht immer des Meeresspiegels!) verursacht. Wenn sich der Grundwasserspiegel ändert, verschieben sich die Ablagerungsumgebungen, um ein neues Gleichgewicht zu erreichen. Wenn der Meeresspiegel sinkt, können Sie das Bild der Ablagerungsumgebung nach rechts verschieben. Allerdings können Sie die Berge nicht verschieben, so dass Sie am Ende die Umgebungen zwischen den Bergen und dem Ozean ausdehnen. Wo Sie früher ein Delta hatten, haben Sie jetzt vielleicht einen mäandernden Fluss. Wenn Sie stattdessen den Versiegelungsgrad anheben, würden Sie den Ozean nach links verschieben und die Umgebungen dazwischen zerquetschen. Das Ergebnis könnte ein Delta sein, wo Sie früher einen mäandrierenden Fluss hatten. Stellen Sie sich den Strand als Hauptaugenmerk vor: Wenn sich der Strand dorthin bewegt, wo früher der Ozean war, ist der Meeresspiegel gesunken und Ihre Sedimente progradieren. Bewegt sich der Strand von der Stelle weg, an der früher der Ozean war, ist der Meeresspiegel gestiegen und Ihre Sedimente gehen zurück.
Wie haben Sie abgeschnitten? Wenn Sie etwas falsch gemacht haben, gehen Sie zurück zum Bild der Ablagerungsumgebungen und stellen Sie sich vor, die zweite Umgebung auf die erste zu legen. Wenn Sie die zweite Umgebung in Richtung des Ozeans verschieben müssen, muss der Meeresspiegel sinken. Wenn Sie die zweite Umgebung in Richtung der Berge verschieben müssen, muss der Meeresspiegel steigen.
Nun stellen Sie sich vor, Sie haben einen Gesteinsabschnitt. Hier ist, was ein Geologe von den fünf obigen Beispielen sehen würde. Die Richtung der Veränderung der Ablagerungsumgebung, die sich von oben nach unten bewegt (von der ältesten zur jüngsten), sagt Ihnen etwas über die Veränderung der Umgebung, die wiederum etwas über die Veränderung des Basisniveaus aussagt. Verwenden Sie das Bild, um benachbarte Ablagerungsumgebungen zu zeigen, denken Sie, dass das Basisniveau in dieser Gesteinsfolge steigt oder fällt?
Bild – drei Beispiele von Ablagerungsumgebungen mit Verbindungspunkten, um räumliche Zusammenhänge zu zeigen. Ein hohes Basisniveau, ein mittleres Basisniveau und ein niedriges Basisniveau, mit Pfeilen dazwischen, um zu zeigen, in welche Richtung sich das Basisniveau bewegt
Die Informationen, die ein Geologe über Ablagerungsumgebungen und den Anstieg und das Absinken des Meeresspiegels im Laufe der Zeit erhalten kann, lassen ihn wissen, wo sich die ölhaltigen Sedimentgesteine befinden könnten!