Marines Sediment

Sedimentprobe vom Grönländischen Kontinentalhang
Meso- und Mikrofossilien einer 12.000 Jahre alten Sedimentprobe vom antarktischen Kontinentalhang: Radiolarien (aus amorphem SiO2, die gräulichen, eigentlich transparenten Sphäroiden), Schwammnadeln (ebenfalls aus amorphem SiO2) und Foraminiferen (aus CaCO3 und agglutiniertem Silt/Schluff, die größeren und/oder helleren Sphären). Die Breite des Bildausschnittes beträgt etwa 10 mm.
Historische Bildtafel, die Jura-Fossilien zeigt, die überwiegend von Vertretern ausschließlich marin lebender Organismengruppen stammen, u. a. von Seelilien (Mitte, groß), † Ammoniten (rechts daneben und rechts oben), † Belemniten (ganz links), Seeigeln (links oben), Korallen und Armfüßern (das rechte obere bzw. linke untere der vier links mittig platzierten Stücke)
Satellitenaufnahme eines Teils des Karbonatwatts vor Long Island, Bahamas, mit Ablaufrinnen („Priele“)
Durch Erosion aus ca. 40 Millionen Jahre alten (Eozän) Meeressedimenten freigelegter fossiler Wal im Wadi Al-Hitan in Ägypten
Die Berchtesgadener Alpen (hier in einer Luftaufnahme) sind nahezu ausschließlich aus marinen Kalksteinen der Trias aufgebaut

Als marine Sedimente oder Meeressedimente bezeichnet die Geologie jene Sedimente, die sich in Meeresbecken ablagern bzw. abgelagert haben. Sie stellen weltweit den größten Anteil unter sowohl den rezenten Sedimenten als auch den Sedimentgesteinen. Die Masse unter den Meeressedimenten stellen wiederum die Schelfsedimente. Den Meeressedimenten gegenüber stehen die terrestrischen Sedimente (auch kontinentale Sedimente genannt) die alle Ablagerungen des Festlands, einschließlich der Süßgewässer, umfassen.

Marine Sedimente und Sedimentgesteine sind wichtige Mutter- und Speichergesteine für Erdöl und Erdgas.

Grobgliederung

Primär sind zwei Formen von Meeressedimenten zu unterscheiden: Terrigene Sedimente und aquagene Sedimente. Terrigene Sedimente (auch lithogene Sedimente genannt) resultieren aus dem Eintrag von meist fein- und feinstkörnigem erodierten (→ detritischen) Gesteinsmaterial durch Flüsse, in geringerem Maße auch durch Wind oder Gletscher, vom Festland in die Meere. Man spricht daher auch von allochthonen Sedimenten. Zu diesen zählen marine Sand-, Silt- und Tonsedimente. Aquagene Sedimente hingegen entstehen in situ (vor Ort) durch passive Ausfällung aus dem Meerwasser oder infolge aktiver Abscheidung aus dem Gewebe von Meereslebewesen. Man spricht daher auch von autochthonen Sedimenten. Zu ihnen gehören u. a. die marinen Karbonat- und Silikatschlämme sowie Riffkalke.

Unterscheidung von terrestrischen Sedimenten

Einige Sedimenttypen, wie Sand, Silt und Ton bzw. die daraus hervorgehenden Sedimentgesteine, können auch auf dem Festland zur Ablagerung gekommen sein, z. B. in Tiefebenen. Ein wichtiges Kriterium zur Unterscheidung von marinen und kontinentalen Sedimenten ist die Fossil­führung. Meeressedimente weisen Fossilien typischer Meereslebewesen auf. Dazu gehören unter den Makrofossilien vor allem die Kopffüßer, Armfüßer, Stachelhäuter, Trilobiten (nur in paläozoischen Sedimentgesteinen) und Korallen. Unter den Meso- und Mikrofossilien sind Foraminiferen, Coccolithophoriden und Conodonten (i.e.L. im Jungpaläozoikum) typische Anzeiger für marines Milieu. Auch bestimmte Spurenfossilien, beispielsweise Thalassinoides, charakterisieren Meeresablagerungen.

Faziestypen mariner Sedimentgesteine

Der große Ablagerungsraum Meeresbecken ist intern in zahlreiche kleinere Ablagerungsräume gegliedert. Dabei weist jeder dieser Ablagerungsräume spezielle Ablagerungsbedingungen auf (Wassertiefe, Entfernung zur Küste, Rate des terrigenen Eintrags, Licht- und Nährstoffangebot, chemisches Milieu einschl. Sauerstoffgehalt, Salzgehalt, pH-Wert, Wassertemperatur usw.), was dazu führt, dass Sedimente, die in einem bestimmten Ablagerungsraum akkumulieren, typische Merkmale besitzen. So nimmt z. B. die mittlere Korngröße terrigener Sedimente in den meisten Fällen mit zunehmender Entfernung des Ablagerungsraumes zur Küste ab. Auch die Fossilführung kann Hinweise auf den Ablagerungsraum geben. So sind Fossilien von Kopffüßern eher typisch für küstenferne Sedimente.

Die Gesamtheit aller Merkmale, die ein marines Sedimentgestein in Abhängigkeit seiner Ablagerungsbedingungen aufweist, wird als marine sedimentäre Fazies bezeichnet und je nach Ablagerungsraum näher spezifiziert. So wird eine Küstenfazies, die die Gesamtheit der unmittelbar in Küstennähe abgelagerten Sedimente umfasst, von einer neritischen Fazies, die die Gesamtheit der Flachmeersedimente in gewisser Entfernung zur Küste umfasst, und diese wiederum von einer pelagischen Fazies, die die Gesamtheit der Tiefseesedimente des offenen Ozeans umfasst, unterschieden. Innerhalb dieser groben Faziesgliederung wird weiter unterteilt.

Die weltweit höchste Diversität an Ablagerungsräumen/-milieus und damit die größte Vielfalt an Faziestypen entfällt auf die Küstenbereiche und die Flachsee (Schelf). So werden dort u. a. Watt­fazies, Sabcha­fazies, Riff­fazies, diverse Lagunen­fazies, Delta­fazies (als Übergangsfazies von fluviatiler zu mariner Sedimentation), Prodeltafazies und offener Schelf (bei relativ großer Wassertiefe und Küstenferne und entsprechend relativ monoton-feinkörniger Sedimentation auch als hemipelagische Fazies bezeichnet) unterschieden. Alle diese Ablagerungsräume bzw. Fazies lassen sich intern wiederum in einzelne Ablagerungsbereiche bzw. Subfazies gliedern.

Tiefseesedimente sind weitaus geringdiverser und in erster Linie durch Schlämme bzw. sehr feinkörnige Gesteine verschiedener Zusammensetzung repräsentiert. Eine spezielle Tiefseefazies ist die Turbiditfazies, die u. a. durch einen speziellen Transportmechanismus des Sediments, sogenannte Trübeströme, charakterisiert ist und daher relativ grobkörnige Ablagerungen aufweist. Eine Spezialform der Turbiditfazies ist wiederum die Flyschfazies, die einen Ablagerungsraum an einem aktiven Kontinentalrand repräsentiert.

Geologische Überlieferung

Heute finden sich große Vorkommen mariner Sedimentgesteine auf dem Festland. Dies hat vor allem zwei Ursachen: Meeresspiegelschwankungen und Gebirgsbildungen.

Meeresspiegelschwankungen

In geologischen Zeiträumen betrachtet, fällt und steigt der eustatische Meeresspiegel und heben und senken sich Bereiche der kontinentalen Erdkruste aus verschiedenen Gründen in relativ kurzer Folge. Ein Anstieg des eustatischen Meeresspiegels oder die Absenkung einer Krustenscholle am Rand eines Kontinentalblocks führt zu sogenannten marinen Transgressionen, d. h., das Meer dringt auf den Kontinent vor, wodurch sich dort entsprechende Ablagerungen ansammeln. Da der eustatische Meeresspiegel aktuell im Vergleich zum phanerozoischen Mittelwert relativ niedrig liegt, sind weite Teile der Kontinentalblöcke heute Festland und die marinen Ablagerungen vergangener erdgeschichtlicher Epochen liegen buchstäblich „auf dem Trockenen“.

Beispiele für solche ehemaligen Meeresbereiche auf den heutigen Festländern (sogenannte Epikontinentalmeere) sind das Zechsteinmeer des Perms und das Muschelkalkmeer der Trias von Mitteleuropa sowie der Western Interior Seaway der Kreide Nordamerikas.

Gebirgsbildungen

Der zweite Mechanismus, durch den Meeresablagerungen auf das Festland geraten können, sind die plattentektonisch verursachten Gebirgsbildungen infolge des Zusammenstoßes zweier Kontinentalblöcke. Während des Zusammenstoßes werden die Sedimente, die sich in dem Meeresbecken angesammelt hatten, das vor der Kollision zwischen diesen Kontinentalblöcken bestand, gefaltet, übereinandergeschoben und schließlich großflächig in Form eines Kettengebirges (veraltet Faltengebirge, geol.: Kollisionsorogen) herausgehoben. Beispiele für Meeressedimente in Kettengebirgen gibt es überall auf der Welt, in Europa vor allem in Gestalt der zu einem Großteil von marinen Kalksteinen geprägten alpidischen Ketten, wie den Alpen (speziell Ost- und Südalpen), dem Apennin oder dem Dinarischen Gebirge.

Literatur

  • Wolf von Engelhardt, Hans Füchtbauer, German Müller: Sediment-Petrologie. Band 2: Hans Füchtbauer (Hrsg.): Sedimente und Sedimentgesteine. 4., gänzlich neubearbeitete Auflage. Schweizerbart, Stuttgart 1988, ISBN 3-510-65138-3.
  • Douglas A. Segar, Elaine Stamman Segar: Chapter 6: Ocean Sediments. In: Introduction to Ocean Science. 3rd edition (electronic version 3.2), ISBN 978-0-9857859-0-1 (PDF 7,1 MB)
  • Reed Wicander, James S. Monroe: Historical Geology: Evolution of Earth and Life Through Time. Sixth Edition, Brooks/Cole, Belmont (CA) 2010, ISBN 978-0-495-56007-4.
  • Angela L. Coe (Hrsg.): The Sedimentary Record of Sea-Level Change. Cambridge University Press, Cambridge 2003, 288 S., ISBN 978-0-521-53842-8.

Auf dieser Seite verwendete Medien

Mikrofossils hg.jpg
Autor/Urheber: Hannes Grobe 20:52, 12 November 2006 (UTC), Alfred Wegener Institute for Polar and Marine Research, Bremerhaven, Germany, Lizenz: CC BY 2.5
Mikrofossils from marine sediments consisting of radiolaria (spheres), sponge spicules (needles), planktic foraminifera (small white shells) and benthic foraminifera (large white shell in the middle and yellowish shells build from sand grains); mean diameter of spheres 0.5 mm. Sample separated from bulk sediment by washing through a 125 µm sieve. Sediment is from the Antarctic continental margin, Eastern Weddell Sea.
ISS-26 Tidal flats and channels on Long Island, Bahamas.jpg
Tidal flats and channels on Long Island, Bahamas are featured in this image photographed by an Expedition 26 crew member on the International Space Station.
  • The islands of the Bahamas in the Caribbean Sea are situated on large depositional platforms (the Great and Little Bahama Banks) composed mainly of carbonate sediments ringed by fringing reefs – the islands themselves are only the parts of the platform currently exposed above sea level. The sediments are formed mostly from the skeletal remains of organisms settling to the sea floor; over geologic time, these sediments will consolidate to form carbonate sedimentary rocks such as limestone.
  • This detailed photograph provides a view of tidal flats and tidal channels near Sandy Cay on the western side of Long Island, located along the eastern margin of the Great Bahama Bank. The continually exposed parts of the island have a brown coloration in the image, a result of soil formation and vegetation growth (left).
  • To the north of Sandy Cay an off-white tidal flat composed of carbonate sediments is visible; light blue-green regions indicate shallow water on the tidal flat. Tidal flow of seawater is concentrated through gaps in the anchored land surface, leading to formation of relatively deep tidal channels that cut into the sediments of the tidal flat. The channels, and areas to the south of the island, have a vivid blue coloration that provides a clear indication of deeper water (center).
Invertebrate Jurassic fossils.jpg
Ausgewählte Wirbellosenfossilien aus marinen Ablagerungen der Jurazeit
Wadi Al-Hitan.jpg
Autor/Urheber: Mohammed ali Moussa, Lizenz: CC BY-SA 3.0
Wadi Al-Hitan (Arabic: وادي الحيتان‎, "Whales Valley") is a paleontological site in the Al Fayyum Governorate of Egypt, some 150 km southwest of Cairo. It was designated a UNESCO World Heritage Site in July 2005 for its hundreds of fossils of some of the earliest forms of whale, the archaeoceti (a now extinct sub-order of whales). The site reveals evidence for the explanation of one of the greatest mysteries of the evolution of whales: the emergence of the whale as an ocean-going mammal from a previous life as a land-based animal. No other place in the world yields the number, concentration and quality of such fossils, as is their accessibility and setting in an attractive and protected landscape. This is why it was added by the UNESCO to the list of protected World Heritage sites

The fossils found at the site may not be the oldest but their great concentration in the area and the degree of their preservation is to the extent that even some stomach contents are intact. The presence of fossils of other early animals such as sharks, crocodiles, sawfish, turtles and rays found at Wadi El-Hitan makes it possible to reconstruct the surrounding environmental and ecological conditions of the time, adding to its justification to be cited as a Heritage site.

The first fossil skeletons of whales were discovered in the winter of 1902-3. For the next 80 years they attracted relatively little interest, largely due to the difficulty of reaching the area. In the 1980s interest in the site resumed as four wheel drive vehicles became more readily available. Continuing interest coincided with the site being visited by fossil collectors, and many bones were removed, prompting calls for the site to be conserved. The remains display the typical streamlined body form of modern whales, yet retaining some of the primitive aspects of skull and tooth structure. The largest skeleton found reached up to 21 m in length, with well-developed five-fingered flippers on the forelimbs and the unexpected presence of hind legs, feet, and toes, not known previously in any archaeoceti. Their form was serpentine and they were carnivorous. A few of these skeletal remains are exposed but most are shallowly buried in sediments, slowly uncovered by erosion. Wadi El-Hitan provides evidences of millions of years of coastal marine life.
Berchtesgaden Alps 10km.jpg
Autor/Urheber: Dmitry A. Mottl, Lizenz: CC BY-SA 3.0
Berchtesgadener Alpen