Les-Stratigrafie LR.pdf
Les-Stratigrafie LR.pdf
Les-Stratigrafie LR.pdf
You also want an ePaper? Increase the reach of your titles
YUMPU automatically turns print PDFs into web optimized ePapers that Google loves.
SedimentologieVan verwering, erosie en transport tot aan de afzetting van klastische en bio-chemische sedimentenMonday 4 April 2011
20VerweringH2O + CO2 “zuur” actie: dissolutie,hydrolyse, oxidatie, hydratatie:Average temperature ºC0Klasten en ionen (Ca ++ , Mg ++etc.) worden getransporteerdKorrelgrootteKlei & silt Zand > 100 µm Conglomeraat > 2mm-200 100 200Average precipitation (cm/y)Klasten (brokstukken): resultaat vanfysische verweringVerwering: Soort en intensiteit hangt meestal af van 2 klimaatparameters: temperatuur + neerslagChemische reacties effecten van H2O + CO2Calciet: CaCO3 + H2CO3 = Ca 2+ + 2HCO3 -Pyroxeen: MgSiO3+H2O+2H2CO3 =Mg 2+ +2HCO2 - +H4SiO4Plagioklaas: 2NaAlSi3O8 + 2H2CO3 + 9H2O = 2Na + + 2HCO3 - + 4H4SiO4 + Al2Si2O5(OH)4 (Kaoliniet, klei mineraal)Olivijn: 2Fe2SiO4 + 4H2O + O2 = 2H4SiO4 + 2Fe2O3(Haematiet)Alle deze ionen komen in oplossing of nieuwe mineralen worden gevormdMonday 4 April 2011
Monday 4 April 2011
Erosie op continentafzetting marineomgevingklastischbiochemischClasticBiochemicalOrganicChemicalMonday 4 April 2011
Klastische sedimenten: Erosie en transport door water run-off, wind en gletsjersHjulström-diagram geeft aan bij welke snelheid / korrelgrootte - voorwaarden klastjes beweging starten, in bewegingblijven of sedimenteren. Silt en vooral klei vertonen een zekere cohesie, en zijn dus moeilijker in beweging te zetten,maar hun transport blijft mogelijk met een lage snelheid.klei extra-cohesiedoorelektrostatischebindingenCurrent velocity (cm/sec)Aanvang vanbewegingsnelheid op grens vansuspensie en bezinkingGrain size (mm)ZandMinder Energie = fijner korrelskleiMonday 4 April 2011
Morfologie en homogeniteit in korrelgrootte (sortering) leveren informatie overtransport en energie in afzettingsomgevingveel onstabielemineralen: veldspaat etc.transport stijgtenkel kwartskorteafstandlangeAlluvial fan (puinwaaier)bruuske energie veranderingengolven op een strandEnergie is meer homogeenMonday 4 April 2011
Direct na afzetting: lithificatie en compactie beginnenDruk doorafzetting vansteeds meersedimentenLithificatie van losse sedimentennaar hard gesteentenCompactie = minder porositeit en minder plaats voor H2O: Zand 10 - 20%; klei 50- 80% reductie; chemische precipitatie van een cement (CaCO3) kan ook bijdragentot reductie van porositeit en binding van losse sedimentenMonday 4 April 2011
DiageneseFysische, chemische en biologische verandering van sediment na afzetting• Bioturbatie• Lithificatie• Dissolutie van mineraal-fasen• Precipitatie van nieuwe mineraal-fasen• Pressure-solution: oplossing aan contact punt van twee korrelDeze processen vinden plaats in Tº < 300 ºC, iets lager dan metamorfismMonday 4 April 2011
Soorten van klastische gesteentenAfzetting van klastische sedimenten, klei, silt, zand, grind is meestal functie van de energie vande afzetting-omgeving en natuurlijk van de bron van het materiaal.Monday 4 April 2011
Voorbeelden van klastische sedimentenConglomeraat = transport op lange afstand van bronZand, rode kleur door Fe oxidatie, afzettingondiep marine milieu of strand bv.Schalie afzetting in rustig milieu, bv. diepe oceaan,zwarte kleur = aanwezigheid van organisch materiaalMonday 4 April 2011
Bio-chemische sedimentenAfzetting van bio-chemische sedimenten, hier het milieu speelteen grote rol, water temperatuur, klimaat, saliniteit etc.Vaak verbonden aan organismen:“carbonate factory”: biochemische carbonaten vormen in warmwater (> 20ºC), normale saliniteit, veel zon & licht, veel O2,helder ondiep water, weinig klastische sedimenten.Fossiel-rijkrif carbonaat metCrinoidekrijtCaCO3microorganismenCoccolithophorids100 µmMonday 4 April 2011
Carbonaat afzettingDiep water enkelmaar CaCO3-rijkmicro-organismenForaminifera enCoccolithophoridsIn omgevingen met veel biologische activiteiten en warmte conditieKoud-water carbonaten komen ook voor, maar vormen nooit grote afzettingenMonday 4 April 2011
Kolen gevormd door diagenese vanfossiele vegetatie, onder anoxicscheomstandigheden, meestal tropischejungle: veel koollagen worden gebruiktvoor het dateren van het Carboontijdperk.Zelfde categorie: fossiel fuel, oil & gaswerden door oranische materiaalgeproduceerdEvaporieten afgezet door verdampingin zeer droge condities: gips (CaSO4-H2O), anhydriet (CaSO4), haliet (NaCl)Monday 4 April 2011
Meer chemische afzettingTravertijn: kalksteen gevormd doorprecipitatie van CaCO3 uit H2O overzadigdin CO2 als de CO2 ontsnapt, bv. uit hotspringsCaCO3 + H2O + CO2 = Ca 2+ + 2HCO3 -Stalagmiet enstalagtietvormingverloopt gelijkaardigMonday 4 April 2011
Dolomitizatie: Kalksteen CaCO3 reageert met Mgrijkwater en vormt CaMg(CO3)2 DolomietChert: microkristallijn SiO2, precipiteert vaak inkrijt uit SiO2-rijke waters, donker kleurMonday 4 April 2011
AfzettingsomgevingenGlaciaal: door beweging en transport van gletsjers, glacial till of diamictiet, weinig sorting enverschillende korrelgrootte, chaotische afzettingMonday 4 April 2011
RivierGrotere korrels worden getransporteerd tijdens “floodevents”, is afhankelijk van watersnelheid dat bv.verandert door het jaar (meer of minder neerslag)Monday 4 April 2011
Alluvial fanTypische “cone”-morfologie: snel transport langs helling, bv. na regenstorm, of aardverschuiving,weinig transport, korte afstand van sediment bronMonday 4 April 2011
Woestijn: zand duinenEolische transport: wind, meestal fijn zand, goede sortering zelfde korrelgrootteVaak rode kleur door Fe oxidatie, typische cross-beddingaspect is een wind effectMonday 4 April 2011
Mariene omgeving: het belangrijkste afzettingsmilieurivierprogradatie van sediment offshore door te kort aan plaatsStroomsnelheid van de rivier daalt in contact metzeewater, sediment-load wordt afgezet, 1stgrootste korrels. Delta groeit in richting oceaanSatelliet beeldMonday 4 April 2011
Strand-beach faciesContinu non-stop sedimentatie proces door golven en getijden (surf zone), zand zeer homogeenin korrelgrootte, vaak oscillation ripples te zienBeach zandMonday 4 April 2011
Ondiep marien op continental platFijnere korrels dan bij strand afzettingen : fijn zand en meestal silt of klei want minder energieCarbonaten rijk aan fossielen =veel biologische activiteitrif vaak geisoleerten beschermt eenlagoon waar veelCaCO3 wordtgeproduceerdMonday 4 April 2011
Continentale hellingVaak gestart door aardbeving of grotestorm als de instabiele sedimenten aan randvan continentaal plat liggen1st grote korrels dan fijner en fijnerMassa beweging, turbidity current, de turbulentie zorgt voor erosie langs helling en vorming van eencanyon: afzetting gebeurt op abyssale vlak: gesteente = turbidietMonday 4 April 2011
Diep mariene omgevingEnkel maar planktonische micro-organism en zeer fijn klei (rode klein), sedimentatie istraag (< 1mm/ 1000 jaar). Grote afstand van bron van klastische sedimenten, enkel maarfijn klei wordt zo ver getransporteerd. Water is te diep voor carbonate factory.organismen= planktonoceaan ±3800 m diepMonday 4 April 2011
Mariene sedimentatie: input /output, box model:In diep mariene omgevingen: sedimentatie is zeer traag: enkel door de bezinking van de skeletten vanmicroplankton organismen: CaCO3 of SiO2, of > 4000 m zeer fijne klei, door wind en stroomgetransporteerd. Tubidity current aan rand van continentaal plat.Monday 4 April 2011
Monday 4 April 2011Afzettingsnelheid “sedimentation rates” in het mariene milieu vandaag: 5 cm/103 jaar
Calcite compensation depth: (CCD) dieper dan ~ 4000 m oplossing van CaCO3 door CO2 rijkerwater(Tº daalt). SiO2 skeletten worden in kouder water geproduceerd of waar de bio-productiviteitgroot is (upwelling zones) maar overleven tot grotere diepte. Dieper dan 5000 m enkel afzetting vanklei. Ice-rafted debris worden door ijsbergen getransporteerd, Klastische sedimenten op of aan derand van continentaal platShelfClastic Ice-rafted SiO2 org. CaCO3 org. Red clayMonday 4 April 2011
Duidelijke gelaagdheid van sedimentaire gesteentenhorizontale vlakken (behalveals geplooid). De beddingresulteert van kleineveranderingen tijdenssedimentatie: bv. lager energie,hoger biologische activiteit,trager (of full-stop van de)sedimentatie etc.Een reeks van lagen (beds) is een strataMonday 4 April 2011
Concept van tijd en evolutieB sedimentenA vulkanischHoeveel tijd tussen A en B ?Monday 4 April 2011
Monday 4 April 2011
Concept van geologische tijd: hoe oude is de aarde ?Ussher• 1654 Bisschop James Ussher: aarde vormt de nacht voor de zaterdag 23 oktober 4004 BCHaai tanden• 1669 Niels Stenson, “Steno”: wat is de oorsprong van fossielen in gesteenten ?• 1785 James Hutton: aarde is oud. Observatie langs de kust van Schotland van verschillendeaardlagen; concept van van “ An abyss of time” om sedimentlagen en bergen te ontwikkelen.Dat gebeurde door dezelfde geologische processen die vandaag actief zijn. Het actualiteitsprincipewas geboren (uniformitarism=laws of nature don’t change with time)• 1830 Sir Charles Lyell: “Principles of Geology” gebaseerd opactualiteitsprincipe, dat een sterke invloed had op het werk vanSiccar PointSchotlandCharles Darwin (1859): “Origin of species”.Relatieve datering is gebruikt: iets is ouder of jonger dan iets anders• Geologen gebruiken concept van stratigrafie en fossielen inhoud om lagen te dateren• Net voor 1900 ontdekking van de radioactiviteit door Henri BecquerelLyell’s book• Jaren 1950 gesteenten worden gedateerd door aanwezigheid van radioactieve isotopen (U-Pb,Rb-Sr, 14 C etc.) = Absolute datering.Massaspectrometrie voor metingvan isotopen verhoudingenMonday 4 April 2011
<strong>Stratigrafie</strong>Relatieve datering van lagen door hun volgorde = chronologie op basis van actualiteitsprincipe• Sedimenten worden afgezet in horizontale lagen op elkaar, laag na laag = Principe vanhorizontale ligging (Principle of horizontality) en op ± continu manier op regionale schaal• Jongere sedimenten liggen op oudere sedimenten = principe van opeenstapeling (Principle ofsuperposition)Monday 4 April 2011
<strong>Stratigrafie</strong>Relatieve datering van lagen door hun volgorde = chronologie op basis van actualiteitsprincipe• In Siccar pt bv gebeurde plooiing voor de afzetting van de jongerelagen = Principe van doorsnijding (Principle of cross cutting) eneen insluitsel gevonden binnen een gesteentelaag is ouder dande gesteentelaag = Principe van insluitsel (Principle ofinclusions)• Sedimenten bevatten vaak fossielen : ouderdom word bepaald opbasis van de evolutie van de gevonden organismen = Principevan fauna opeenvolging (Principle of faunal succession)• Discordantie : Geologische tijd is onafgebroken maar deafzetting van gesteentelagen word vaak onderbroken, en/ofweggeërodeerd, er zijn dus meestal gaten in desedimentoptekening (record) = hiaten (hiatus).Monday 4 April 2011
De 5 principes van horizontale ligging, opeenstapeling etc. worden gebruikt om de geologischesequentie reconstruerenMonday 4 April 2011
Monday 4 April 2011Reconstructie van de sequentie
Soorten van DiscordantieHoekdiscordantie/klinoconformiteitNonconformiteit: Sedimenten liggen opmagmatische of metamorfe gesteentenDisconformiteit: erosieoppervlak tussen de lagenParaconformiteit: is een disconformiteit zonderfysiche bewijzen van erosieMonday 4 April 2011
Soorten van DiscordantieHoekdiscordantie/klinoconformiteitNonconformiteit: Sedimenten liggen opmagmatische of metamorfe gesteentenDisconformiteit: erosieoppervlak tussen de lagenParaconformiteit: is een disconformiteit zonderfysiche bewijzen van erosieMonday 4 April 2011
Soorten van DiscordantieHoekdiscordantie/klinoconformiteitNonconformiteit: Sedimenten liggen opmagmatische of metamorfe gesteentenDisconformiteit: erosieoppervlak tussen de lagenParaconformiteit: is een disconformiteit zonderfysiche bewijzen van erosieMonday 4 April 2011
Soorten van DiscordantieHoekdiscordantie/klinoconformiteitNonconformiteit: Sedimenten liggen opmagmatische of metamorfe gesteentenDisconformiteit: erosieoppervlak tussen de lagenParaconformiteit: is een disconformiteit zonderfysiche bewijzen van erosieMonday 4 April 2011
Soorten van DiscordantieHoekdiscordantie/klinoconformiteitNonconformiteit: Sedimenten liggen opmagmatische of metamorfe gesteentenDisconformiteit: erosieoppervlak tussen de lagenParaconformiteit: is een disconformiteit zonderfysiche bewijzen van erosieMonday 4 April 2011
HoekdiscordantieHoeveel tijd ?Hoe ontstaat eenhoekdiscordantie ?Hier liggen jonge sedimenten op geplooid oudere sedimentenHoe ontstaat eenNonconformiteitMonday 4 April 2011
Hoe ontstaat een disconformiteit ?Twee disconformiteiten te zien1) paleobodem: stop in sedimentatie2) Erosie vlak door rivier bv.Hoeveel tijd ?deze disconformiteit is ook een paraconformiteitMonday 4 April 2011
Principes van Horizontale ligging, opeenstapeling, doorsnijdingGrand Canyon: 2000 m van verschillende lithologie, afgezet in meer dan300 miljoen jaar op : ouder metamorfe gesteenten: er zijn veel hiatentussen de lagen: een groot deel tijd ontbreekt !Monday 4 April 2011
Principes van Horizontale ligging, opeenstapeling, doorsnijdingGrand Canyon: 2000 m van verschillende lithologie, afgezet in meer dan300 miljoen jaar op : ouder metamorfe gesteenten: er zijn veel hiatentussen de lagen: een groot deel tijd ontbreekt !Monday 4 April 2011
Principes van Horizontale ligging, opeenstapeling, doorsnijdingGrand Canyon: 2000 m van verschillende lithologie, afgezet in meer dan300 miljoen jaar op : ouder metamorfe gesteenten: er zijn veel hiatentussen de lagen: een groot deel tijd ontbreekt !Monday 4 April 2011
Principes van Horizontale ligging, opeenstapeling, doorsnijdingGrand Canyon: 2000 m van verschillende lithologie, afgezet in meer dan300 miljoen jaar op : ouder metamorfe gesteenten: er zijn veel hiatentussen de lagen: een groot deel tijd ontbreekt !Monday 4 April 2011
(bevat + 1formaties)De gesteenten werdengegroepeerde in “groups” en“formations” pakketten opbasis van hun kenmerken enhun relatieve positie tenopzichte van de discordanties.Zo een formatie bv. “Supai-Kaibab” is afgezet tijdens eenspecifieke tijdsperiode.Deze observaties worden dansamengevat in een ‘lokale”litho-stratigrafische kolom.Dit profiel vormt een “record” van geschiedenis van de aarde maar bevat veeldiscordanties en lange hiaten: er is geen plaats op aarde waar de recordvolledige is... maar wat ontbreek is niet altijd overall hetzelfde...Monday 4 April 2011
(bevat + 1formaties)De gesteenten werdengegroepeerde in “groups” en“formations” pakketten opbasis van hun kenmerken enhun relatieve positie tenopzichte van de discordanties.Zo een formatie bv. “Supai-Kaibab” is afgezet tijdens eenspecifieke tijdsperiode.Deze observaties worden dansamengevat in een ‘lokale”litho-stratigrafische kolom.Dit profiel vormt een “record” van geschiedenis van de aarde maar bevat veeldiscordanties en lange hiaten: er is geen plaats op aarde waar de recordvolledige is... maar wat ontbreek is niet altijd overall hetzelfde...Monday 4 April 2011
(bevat + 1formaties)De gesteenten werdengegroepeerde in “groups” en“formations” pakketten opbasis van hun kenmerken enhun relatieve positie tenopzichte van de discordanties.Zo een formatie bv. “Supai-Kaibab” is afgezet tijdens eenspecifieke tijdsperiode.Deze observaties worden dansamengevat in een ‘lokale”litho-stratigrafische kolom.Dit profiel vormt een “record” van geschiedenis van de aarde maar bevat veeldiscordanties en lange hiaten: er is geen plaats op aarde waar de recordvolledige is... maar wat ontbreek is niet altijd overall hetzelfde...Monday 4 April 2011
(bevat + 1formaties)De gesteenten werdengegroepeerde in “groups” en“formations” pakketten opbasis van hun kenmerken enhun relatieve positie tenopzichte van de discordanties.Zo een formatie bv. “Supai-Kaibab” is afgezet tijdens eenspecifieke tijdsperiode.Deze observaties worden dansamengevat in een ‘lokale”litho-stratigrafische kolom.Dit profiel vormt een “record” van geschiedenis van de aarde maar bevat veeldiscordanties en lange hiaten: er is geen plaats op aarde waar de recordvolledige is... maar wat ontbreek is niet altijd overall hetzelfde...Monday 4 April 2011
(bevat + 1formaties)De gesteenten werdengegroepeerde in “groups” en“formations” pakketten opbasis van hun kenmerken enhun relatieve positie tenopzichte van de discordanties.Zo een formatie bv. “Supai-Kaibab” is afgezet tijdens eenspecifieke tijdsperiode.Deze observaties worden dansamengevat in een ‘lokale”litho-stratigrafische kolom.Dit profiel vormt een “record” van geschiedenis van de aarde maar bevat veeldiscordanties en lange hiaten: er is geen plaats op aarde waar de recordvolledige is... maar wat ontbreek is niet altijd overall hetzelfde...Monday 4 April 2011
(bevat + 1formaties)De gesteenten werdengegroepeerde in “groups” en“formations” pakketten opbasis van hun kenmerken enhun relatieve positie tenopzichte van de discordanties.Zo een formatie bv. “Supai-Kaibab” is afgezet tijdens eenspecifieke tijdsperiode.Deze observaties worden dansamengevat in een ‘lokale”litho-stratigrafische kolom.Dit profiel vormt een “record” van geschiedenis van de aarde maar bevat veeldiscordanties en lange hiaten: er is geen plaats op aarde waar de recordvolledige is... maar wat ontbreek is niet altijd overall hetzelfde...Monday 4 April 2011
(bevat + 1formaties)De gesteenten werdengegroepeerde in “groups” en“formations” pakketten opbasis van hun kenmerken enhun relatieve positie tenopzichte van de discordanties.Zo een formatie bv. “Supai-Kaibab” is afgezet tijdens eenspecifieke tijdsperiode.Deze observaties worden dansamengevat in een ‘lokale”litho-stratigrafische kolom.Dit profiel vormt een “record” van geschiedenis van de aarde maar bevat veeldiscordanties en lange hiaten: er is geen plaats op aarde waar de recordvolledige is... maar wat ontbreek is niet altijd overall hetzelfde...Bv. het Devoon (Templebutte, Devonian) die hierbijna niet bestaat, is tevinden in Zuid België (zieexcursie)Monday 4 April 2011
Op regionale schaal kunnen verschillende lithostratische kolommen worden gecorreleerd opbasis van similariteiten van de gesteenten die elkaar opvolgen in zelfde volgorde3 lokaliteiten = 3 kolommenRufus limestone verdwijnt maar de sequentie blijft: er is eendiscordantie tussen de Emma Shale en de David SandstoneOp groter geografische schaal werkt dit principe niet meeromdat de gesteenten te verschillend zijn.Interpretatie van het paleo-milieu tijdens afzettingCorrelatie over > 100 km blijven mogelijk aan de hand vanfossiel-inhoud van de sedimentenMonday 4 April 2011
De aanwezigheid van zeer karakteristieke “marker beds” helpt met de lithostratigrafieCorrelatie: Vergelijking doorgelijkenissen van sedimentsequenties. Meestal is zo eencorrelatie geografisch beperktwant het soort sediment hang afvan de omgeving waar zewerden gevormd : laterale faciëswisselingenFaciës: verzameling vankenmerken: Faciës:korrelgrootte, mineralogie,structuur, gelaagheid, geochemie% CaCO3 of Fe sporenelementenetc,Faciës zijn afhangelijkvan de paleo-omgeving waar desedimenten gevormd werd.Grand Canyon = best casescenariomaar normaalbeter de fossielen tegebruikenMonday 4 April 2011
De aanwezigheid van zeer karakteristieke “marker beds” helpt met de lithostratigrafieCorrelatie: Vergelijking doorgelijkenissen van sedimentsequenties. Meestal is zo eencorrelatie geografisch beperktwant het soort sediment hang afvan de omgeving waar zewerden gevormd : laterale faciëswisselingenFaciës: verzameling vankenmerken: Faciës:korrelgrootte, mineralogie,structuur, gelaagheid, geochemie% CaCO3 of Fe sporenelementenetc,Faciës zijn afhangelijkvan de paleo-omgeving waar desedimenten gevormd werd.Grand Canyon = best casescenariomaar normaalbeter de fossielen tegebruikenMonday 4 April 2011
Laterale faciëswisselingen en faciësveranderingen doorheen de tijdwat we nu vertikaal zien illustreert eenreeks van laterale faciesVoor verschillende redenen (bv. zeespiegel naar boven of beneden) verplaatsen deze omgevingen zich doorheen tijd:laterale faciës migratie over een regionale zone. Later zijn de faciës dan opeengestapeld in het stratigrafische profielvan een lokaliteit = Regel van Walther (Walther’s law)Paleo-milieu reconstructie is mogelijk volgens de het actualiteits-principe, maar hier kunnen ook fossielen gebruiktworden als de “paleo-ecologie” van de organismen gekend is.Monday 4 April 2011
Fossielen, paleontologie en biostratigrafieResultaat sedimenten bevatten vaak grote en kleine fossielen van de organismen die leven tijdens deperiode van de sediment afzettingMonday 4 April 2011
Verschillende soorten van fossielen• “Body” fossielen: stukken van skelet van een organism, in zeerspeciale gevallen een hele skelet...bv. iguanodon van Bernisart• “Trace” fossielen: een prent van een organisme in sediment, bv.dino footprintAmmonieten• Chemische fossielen: chemische signaturen van een organismeaanwezig in sedimenten: ex. 13 C/ 12 C verhoudingen DNA van insect in amber (nee niet genoeg voor Jurassic park)Preservatie• Lage O2 omgeving om oxidatie te verminderen voordat de fossiel bedekt is door sedimenten• Snelle sediment afzetting• Weinig of liever geen metamorfisme en diageneseWorm sporenIguanodon KBINMonday 4 April 2011Slechts een zeer klein fractie van de biosfeer werd gefossiliseerdDino tracks
Fauna opeenvolging en de biostratigrafie•Fossielen = overblijfselen van organismen die leefden en stierven toen de gesteentelagen gevormdwerden• Organismen evolueren en veranderen door de tijd “evolutie theorie van Darwin” dus de fossielinhoudis karakteristiek voor een tijdsperiode, en evolutie is globaal (lectuur fossil record.<strong>pdf</strong>)•Soort organism (specie) evolueert, en voor een tijd bestaat, dan uitsterft en verdwijnt van desedimenten; een nieuwe soort evolueert etc.•Biostratigrafie gebruikt de fossielinhoud van gesteentelagen om de relatieve ouderdom van de lagente bepalen• Fossiel “zone” of “biozone”: eenheid is gebaseerd op het eerste / laatste voorkomen van een speciesvan organisme in gesteentelagen, species die uitgestorven zijn, komen niet terug!• Beste biostratigrafische fossiel moet zeer vlug veranderen (hoge tijdsresolutie), moet een globaal (ofbrede) geografische verspreiding hebben en moet gemakkelijk te vinden zijn: microfossielen bv.• Biostratigrafie is het grondbeginsel van de stratigrafische tijdschaal en lange afstand correlatie vansequenties op basis van principe dat specifiek fauna en/of flora karakteriseert 1 tijd periodeMonday 4 April 2011
Fauna opeenvolging en de biostratigrafie•Fossielen = overblijfselen van organismen die leefden en stierven toen de gesteentelagen gevormdwerden• Organismen evolueren en veranderen door de tijd “evolutie theorie van Darwin” dus de fossielinhoudis karakteristiek voor een tijdsperiode, en evolutie is globaal (lectuur fossil record.<strong>pdf</strong>)•Soort organism (specie) evolueert, en voor een tijd bestaat, dan uitsterft en verdwijnt van desedimenten; een nieuwe soort evolueert etc.•Biostratigrafie gebruikt de fossielinhoud van gesteentelagen om de relatieve ouderdom van de lagente bepalen• Fossiel “zone” of “biozone”: eenheid is gebaseerd op het eerste / laatste voorkomen van een speciesvan organisme in gesteentelagen, species die uitgestorven zijn, komen niet terug!• Beste biostratigrafische fossiel moet zeer vlug veranderen (hoge tijdsresolutie), moet een globaal (ofbrede) geografische verspreiding hebben en moet gemakkelijk te vinden zijn: microfossielen bv.• Biostratigrafie is het grondbeginsel van de stratigrafische tijdschaal en lange afstand correlatie vansequenties op basis van principe dat specifiek fauna en/of flora karakteriseert 1 tijd periodeDeze fossielen zijn “time markers”Monday 4 April 2011
Fauna opeenvolging en de biostratigrafie•Fossielen = overblijfselen van organismen die leefden en stierven toen de gesteentelagen gevormdwerden• Organismen evolueren en veranderen door de tijd “evolutie theorie van Darwin” dus de fossielinhoudis karakteristiek voor een tijdsperiode, en evolutie is globaal (lectuur fossil record.<strong>pdf</strong>)•Soort organism (specie) evolueert, en voor een tijd bestaat, dan uitsterft en verdwijnt van desedimenten; een nieuwe soort evolueert etc.•Biostratigrafie gebruikt de fossielinhoud van gesteentelagen om de relatieve ouderdom van de lagente bepalen• Fossiel “zone” of “biozone”: eenheid is gebaseerd op het eerste / laatste voorkomen van een speciesvan organisme in gesteentelagen, species die uitgestorven zijn, komen niet terug!• Beste biostratigrafische fossiel moet zeer vlug veranderen (hoge tijdsresolutie), moet een globaal (ofbrede) geografische verspreiding hebben en moet gemakkelijk te vinden zijn: microfossielen bv.• Biostratigrafie is het grondbeginselTimevan demarkerstratigrafischemidtijdschaal1970en lange afstand correlatie vansequenties op basis van principe dat specifiek fauna en/of flora karakteriseert 1 tijd periodeDeze fossielen zijn “time markers”Monday 4 April 2011
Extraordinary fossiel lagen leren over de paleo-biologieBv. Burgess Shales: Canada, een echte “window” ophet leven op zeebodem 505 miljoen jaar geleden,fantastische preservatie van soft body part: zeergrote bio-diversiteit van invertebratenMust readvoor biomensenBv. Solenhofen limestone: Duitsland, 150 miljoenjaar oud Archeopteryx, een van de 1st vogel, nuook transitie dino-birds in Yixian formation inChina die theropod dino en volgelsAnomalocaris zoekt lunchBv. Messel: Duitsland, 50 miljoen jaaroud zoogdieren, vissen, vogels etc.ArcheopteryxSinornithosaurus:dino met veerBv. Laetoli: Tanzania, foot-print van een Australopithecusfamilie in een as laag rond 3.6 miljoen jaar geledenHoegaarden: versteende bomen van een tropische moerasboshttp://www.gemeentehoegaarden.be/documents/toerisme/geosite.xml?lang=nllectuur: goudberg.<strong>pdf</strong>Monday 4 April 2011
Taxonomie: principe van Carolus Linnaeus (1750)Fossiel record >> modern organismenFossielen geklassificeerd op basis van morfologie(zoals Linnaeus) en vergelijking met moderneorganismen, bv. soort skelet interne of externe,symmetrie van organisme, design van schelpen etc.maar sommige fossielen hebben geen moderneequivalent, zoals de trilobieten dus vergelijkinggebeurt op hoger niveau bv. order. Een trilobiet diegelijkhaardig is aan arthropodes (insect en crustacea)worden geklassificeerd als uitgestorven lid vanphylum arthropodatrilobietSoft body dickinsoniageen idee wat dat was?Monday 4 April 2011
Beste biostratigrafische fossielen zijn de invertebraten en micro-organismenmacrofossielen (> cm)microfossielen250 µmForaminifera: protisten (
• Meestal worden mariene organismen gebruikt voorbiostratigrafie.• Continentale sedimenten worden vaak geerodeerd ennormaal is fossiel bewaring slechter• Fossielen geven ook informatie over de omgeving waarde organismen leefden miljoen jaren geleden = paleoomgeving.• Correlatie tussen verschillende localiteiten ( A&B) ismogelijk op basis van de fossielinhoud van de lagenVoorbeeld van organismen en periode waar ze bestbruikbaar zijn als biostratigrafische fossielen (zwart)Monday 4 April 2011
• Vaak worden groepen van fossielen gebruikt omverschillende lagen te karakteriseren: Assemblagezone= (verzameling van fossielen) het samenvoorkomen van > 2 species fossielen• Het kan moeilijk zijn de fossielen te herkennen en desystematiek (taxonomie) van de verschillendefossiel groepen voldoende te kennen: specialiste’sjob• Is het zeker dat het fossiel echt woonde waar het nugevonden is ? Transport, en andere processen (bv.diagenese) kunnen een verkeerd beeld vanouderdom en paleo-omgeving geven.• Is het zeker dat hetzelfde species voorgekomen is ofuitgestorven is op exact dezelfde tijd over de heleaarde, probleem van endemische species of “refugezone” (schuilplaats)• Index fossiel is bekend als typische van tijd periode,bv. spirifer brachiopoden van DevoonConcept van: “last / first appearance” wordtgebruikt om “tijd-eenheiden” te identificeren inde lagen: 3 zones zijn herkenbare A is alleen, A &B samen te vinden en dan alleen BMonday 4 April 2011
Door de indeling van de lagen op basisvan hun biostratigrafie : ontwikkeling vaneen relatieve tijdschaal gebaseerd op deevolutie van het leven door geologischetijd.Geen absolute ouderdom is nodig: eenfossiel (= dus een laag) is ouder dan eenandere - relatieve datering !Geen biostratigrafie mogelijk in lagenzonder fossielen of als de bewaring /fossilisatie slecht is.Monday 4 April 2011
De stratigrafische principes + lithostratigrafische + biostratigrafische correlaties werden samen gebruikt om de tijdschaalte ontwikkelen op basis van wereldwijde gegevens. De geologische tijdschaal is het resultaat van de correlatie, vergelijkingen opeenstapeling van veel stratigrafische profielen gestart einde 1800, grote subdivisie zelfde zijn maar over laatste 50jaren isotopen geochronologie bepaalt de absolute ouderdom van sommige van de gesteentenMonday 4 April 2011
De stratigrafische principes + lithostratigrafische + biostratigrafische correlaties werden samen gebruikt om de tijdschaalte ontwikkelen op basis van wereldwijde gegevens. De geologische tijdschaal is het resultaat van de correlatie, vergelijkingen opeenstapeling van veel stratigrafische profielen gestart einde 1800, grote subdivisie zelfde zijn maar over laatste 50jaren isotopen geochronologie bepaalt de absolute ouderdom van sommige van de gesteentenMonday 4 April 2011
Monday 4 April 2011
Geologische tijdschaal• Phanerozoïcum: = “zichtbaar leven”, bevat veel fossielen met echte skelet, grote biodiversiteit542 Ma tot vandaag•In 3 Era te verdelen• Paleozoicum (= oude leven), trilobiet fossilen, rif-bouwende organismen, brachiopoden etc542 tot 250 Ma• Mesozoicum (= middelste leven), 1st zoogdieren, ammonieten, vogels en T-rex250 tot 65 Ma• Cenozoicum (= recente leven), radiatie van de zoogdier, mammoet, homo..65 Ma tot vandaagEra: verder ingedeeld in perioden, dan in epochs…(zie tijdschaal):Tijdens de excursie meestal Devoon en Carbon, en Krijt en Cenozoicum• Proterozoïcum: = “vroegere leven”, organismen zonder skelet, algae en bacterien, start van O2,platentektoniek net als vandaag2500 tot 542 Ma• Archeaan: = “oud”, bevat oudste gesteenten op aarde en sporen van 1st bacterien3800 tot 2500 Ma• Hadeaan: “hel” geen gesteenten bekend, vorming van eerste korst, en start van platentektoniekvorming van aarde tot 3800 1st gesteentenPrecambriumMonday 4 April 2011
ForaminiferaGastornisLucyDino’sTetrapodsLystrosaurus1 cmEurypteridsBrachiopods1 mAnomalocarisMonday 4 April 2011Trilobites
Massa extinctiesAantal genera stijgtVulkanismMonday 4 April 2011
Massa extinctiesAantal genera stijgt5 mega biodiversiteit dalingenAsteroidinslagcooling?Vulkanism?Monday 4 April 2011
65 miljoen jaar geldene Krijt - Tertiair grens, 60 % fauna & flora verdwijntKTContinentzeer hoge Ir concentratie in klei laag - ET meteoriet oorsprongIrconcentraties~100xIrppt = 1 Ir per10 12 atomen200 km krater offshore YucatanOceaanKoud, donker, uitsterven > 25 kg10-kmasteroïdYucatanCoastline3 D view of gravity anomalyMonday 4 April 2011
Isotopendatering - geochronologieDirecte bepaling van geologische tijd door de metingen van specifieke radioactieve isotopen in magmatische gesteenten.Gebaseerd op verschillende vervalprocesen: Alpha / beta / positron emission, e - capture, fission etc.Halveringstijd: periode nodig voor 1/2 te vervalen: karakteristiek van de isotoopTijdVerval reeks van238U tot 206 PbDatering kan gebeuren als:D =Do + N (e λt – 1)• mineraal gesloten is, geen input / output van N of Dnuclieden• Do betrouwbaar bekend voor het mineraal• λ en halveringstijd zijn precies bekend• D & N worden precies gemeten door massa spectrometrieMonday 4 April 2011
Belang van de selectie van isotopensysteem en correct mineraal faseIsotopen systemengranietIsotopendatering meestal mogelijk inmagmatische gesteenten. Het mineraal heeftde echte vormingstijd geregistreerd als hetzich daarna als een gesloten stelsel gedraagt.Nieuwe fasen in metamorfe gesteentenwerken ook.Meestal zijn sedimenten niet dateerdbare, omdatdeze mineralen niet in het sediment wordengevormd (maar wel vroeger in een magma).In klastische sedimenten zijn deze mineralen niet in situ: ze zijn herwerkt en chemische sedimenten (carbonaten bv.)bevatten geen dateerbare mineralen. Maar fossielen worden alleen in sedimenten gevonden ! Zoek een as laag in debuurt !As in continentale sedimenten, een paar cm boven KTgrens : as geeft ouderdom van 65 MaMonday 4 April 2011
Massa spectrometrie meet deverhouding parent/daughter isotopen inmineraalHoge precisie is nodigVerdeling van ionen volgens hunmassagebeurt in het sterke magneetveldMonday 4 April 2011
Massa spectrometrie meet deverhouding parent/daughter isotopen inmineraalHoge precisie is nodigVerdeling van ionen volgens hunmassagebeurt in het sterke magneetveldSrMonday 4 April 2011
Massa spectrometrie meet deverhouding parent/daughter isotopen inmineraal86SrHoge precisie is nodigVerdeling van ionen volgens hunmassagebeurt in het sterke magneetveldSrMonday 4 April 2011
Massa spectrometrie meet deverhouding parent/daughter isotopen inmineraalHoge precisie is nodig86Sr87SrVerdeling van ionen volgens hunmassagebeurt in het sterke magneetveldSrMonday 4 April 2011
Massa spectrometrie meet deverhouding parent/daughter isotopen inmineraalHoge precisie is nodigVerdeling van ionen volgens hunmassagebeurt in het sterke magneetveldSr86Sr87Sr88SrMonday 4 April 2011
14C om organische materiaal te dateren tot ~ 50.000 jaar14C vormtmaar 1 ppt Cin atmosfeer9 tot 15 km14N + nHalveringstijd= 5730±40 jaarnaarstabiele 14 Ndoor betadecay14CLectuur 14 CMonday 4 April 2011
Andere dateringsmethoden (meer beperkt in tijd)Telling van boomringen die jaarlijks groeien of van seizoenaal ijs en meersedimenten, voor jonge enzeer jonge opnames: van 10 tot 100.000 jaarMonday 4 April 2011
PaleomagnetismeGeorienteerde monsters worden genomen langs een profiel en de magnetische richtingen(normaal / omgekeerd) worden in het lab bepaald. De resultaten worden vergeleken met depaleomagnetische schaal. Gebaseerd op omkering van het magneet veld van de aarde, enaanwezigheid van Fe-rijk magnetische mineralenMonday 4 April 2011
Pre-1950 en isotopen methoden:• 20 Ma op basis van afkoeling van aardeOuderdom van de aarde• 90 Ma op basis van oceaan saliniteit als start van zoetwater• > 100 Ma op basis van de traag actualiteitsprincipe en Darwin’sevolutie theorieAan de hand van isotopen methoden:• 4567 Ma gemeten op meteoriet als analoge van aarde• 3800 Ma oudste gesteenten op aarde• 4400 Ma oudste gesteenten op maan (Apollo)Kleine onderschatting !meteorietBemonstering op maanMonday 4 April 2011
Samenvatting<strong>Stratigrafie</strong> principen + discordantie + biostratigrafie + isotopendatering worden gebruikenen gecombineerd om een geologische profiel optimaal te dateren.Monday 4 April 2011
Monday 4 April 2011Samenvatting
Tijd en evolutie van de aarde en het leven1370045003800PrecambriumPaleozoïcumTijd van de dino’s:Greenhouse klimaat540253Tijd in miljoen jaarMesozoïcumKwartairTijd van de ZoogdierenCenozoïcum651.80,012Monday 4 April 2011
Tijd en evolutie van de aarde en het leven13700Oorsprong van de aarde45003800PrecambriumPaleozoïcumTijd van de dino’s:Greenhouse klimaat540253Tijd in miljoen jaarMesozoïcumKwartairTijd van de ZoogdierenCenozoïcum651.80,012Monday 4 April 2011
Tijd en evolutie van de aarde en het levenOorsprong van de aarde1 ste oceaan ?1370045003800PrecambriumPaleozoïcumTijd van de dino’s:Greenhouse klimaat540253Tijd in miljoen jaarMesozoïcumKwartairTijd van de ZoogdierenCenozoïcum651.80,012Monday 4 April 2011
Tijd en evolutie van de aarde en het leven137001 ste gesteentenOorsprong van de aarde1 ste oceaan ?45003800PrecambriumPaleozoïcumTijd van de dino’s:Greenhouse klimaat540253Tijd in miljoen jaarMesozoïcumKwartairTijd van de ZoogdierenCenozoïcum651.80,012Monday 4 April 2011
Tijd en evolutie van de aarde en het leven137001 ste sporen van het leven1 ste gesteentenOorsprong van de aarde1 ste oceaan ?45003800PrecambriumPaleozoïcumTijd van de dino’s:Greenhouse klimaat540253Tijd in miljoen jaarMesozoïcumKwartairTijd van de ZoogdierenCenozoïcum651.80,012Monday 4 April 2011
Tijd en evolutie van de aarde en het leven137001 ste sporen van het levenBacteriën / algen1 ste gesteentenOorsprong van de aarde1 ste oceaan ?45003800PrecambriumPaleozoïcumTijd van de dino’s:Greenhouse klimaat540253Tijd in miljoen jaarMesozoïcumKwartairTijd van de ZoogdierenCenozoïcum651.80,012Monday 4 April 2011
Tijd en evolutie van de aarde en het leven137001 ste gesteenten1 ste sporen van het levenBacteriën / algenFotosyntheseOorsprong van de aarde1 ste oceaan ?45003800PrecambriumPaleozoïcumTijd van de dino’s:Greenhouse klimaat540253Tijd in miljoen jaarMesozoïcumKwartairTijd van de ZoogdierenCenozoïcum651.80,012Monday 4 April 2011
Tijd en evolutie van de aarde en het leven137001 ste sporen van het levenBacteriën / algen1 ste gesteentenOorsprong van de aarde1 ste oceaan ?4500Fotosynthese1% O 2 in ATM3800PrecambriumPaleozoïcumTijd van de dino’s:Greenhouse klimaat540253Tijd in miljoen jaarMesozoïcumKwartairTijd van de ZoogdierenCenozoïcum651.80,012Monday 4 April 2011
Tijd en evolutie van de aarde en het leven137001 ste gesteenten1 ste sporen van het levenBacteriën / algen1 ste eukaryote FotosyntheseOorsprong van de aarde1 ste oceaan ?1% O 2 in ATM45003800PrecambriumPaleozoïcumTijd van de dino’s:Greenhouse klimaat540253Tijd in miljoen jaarMesozoïcumKwartairTijd van de ZoogdierenCenozoïcum651.80,012Monday 4 April 2011
Tijd en evolutie van de aarde en het leven137001 ste gesteenten1 ste sporen van het levenBacteriën / algen1 ste eukaryote FotosyntheseOorsprong van de aarde1 ste oceaan ?1% O 2 in ATM45003800Precambrium“Laatste Snowball Earth”PaleozoïcumTijd van de dino’s:Greenhouse klimaatMesozoïcum540253Tijd in miljoen jaarKwartairTijd van de ZoogdierenCenozoïcum651.80,012Monday 4 April 2011
Tijd en evolutie van de aarde en het leven137001 ste gesteentenOorsprong van de aarde1 ste sporen van het leven1 ste oceaan ?4500Bacteriën / algen1 ste eukaryote“Soft body fauna”Fotosynthese1% O 2 in ATM3800Precambrium“Laatste Snowball Earth”PaleozoïcumTijd van de dino’s:Greenhouse klimaatMesozoïcum540253Tijd in miljoen jaarKwartairTijd van de ZoogdierenCenozoïcum651.80,012Monday 4 April 2011
Tijd en evolutie van de aarde en het leven137001 ste sporen van het levenBacteriën / algen1 ste eukaryote“Soft body fauna”Explosie van het leven1 ste fossielen1 ste gesteentenFotosyntheseOorsprong van de aarde1 ste oceaan ?1% O 2 in ATMTijd van de dino’s:Greenhouse klimaatMesozoïcum45003800“Laatste Snowball Earth”PaleozoïcumPrecambrium540253Tijd in miljoen jaarKwartairTijd van de ZoogdierenCenozoïcum651.80,012Monday 4 April 2011
Tijd en evolutie van de aarde en het leven137001 ste sporen van het levenExplosie van het leven1 ste fossielenGewervelde dierenop landBacteriën / algen1 ste eukaryote“Soft body fauna”1 ste gesteentenFotosyntheseOorsprong van de aarde1 ste oceaan ?1% O 2 in ATMTijd van de dino’s:Greenhouse klimaatMesozoïcum45003800“Laatste Snowball Earth”PaleozoïcumPrecambrium540253Tijd in miljoen jaarKwartairTijd van de ZoogdierenCenozoïcum651.80,012Monday 4 April 2011
Tijd en evolutie van de aarde en het leven137001 ste sporen van het levenExplosie van het leven1 ste fossielenGewervelde dierenop land1 ste dino’s &zoogdierenBacteriën / algen1 ste eukaryote“Soft body fauna”1 ste gesteentenFotosyntheseOorsprong van de aarde1 ste oceaan ?1% O 2 in ATMTijd van de dino’s:Greenhouse klimaatMesozoïcum45003800“Laatste Snowball Earth”PaleozoïcumPrecambrium540253Tijd in miljoen jaarKwartairTijd van de ZoogdierenCenozoïcum651.80,012Monday 4 April 2011
Tijd en evolutie van de aarde en het leven137001 ste sporen van het levenExplosie van het leven1 ste fossielenGewervelde dierenop land1 ste dino’s &zoogdierenBacteriën / algen1 ste eukaryote“Soft body fauna”Uitsterving dino’s1 ste gesteentenFotosyntheseOorsprong van de aarde1 ste oceaan ?1% O 2 in ATMTijd van de dino’s:Greenhouse klimaatMesozoïcum45003800“Laatste Snowball Earth”PaleozoïcumPrecambrium540253Tijd in miljoen jaarKwartairTijd van de ZoogdierenCenozoïcum651.80,012Monday 4 April 2011
Tijd en evolutie van de aarde en het leven137001 ste sporen van het levenExplosie van het leven1 ste fossielenGewervelde dierenop land1 ste dino’s &zoogdierenBacteriën / algen1 ste eukaryote“Soft body fauna”Uitsterving dino’sIjs in Antarctica1 ste gesteentenFotosyntheseOorsprong van de aarde1 ste oceaan ?1% O 2 in ATMTijd van de dino’s:Greenhouse klimaatMesozoïcum45003800“Laatste Snowball Earth”PaleozoïcumPrecambrium540253Tijd in miljoen jaarKwartairTijd van de ZoogdierenCenozoïcum651.80,012Monday 4 April 2011
Tijd en evolutie van de aarde en het leven137001 ste sporen van het levenExplosie van het leven1 ste fossielenGewervelde dierenop land1 ste dino’s &zoogdierenBacteriën / algen1 ste eukaryote“Soft body fauna”Uitsterving dino’sIjs in Antarctica1 ste gesteentenFotosyntheseOorsprong van de aarde1 ste oceaan ?1% O 2 in ATMTijd van de dino’s:Greenhouse klimaatMesozoïcum45003800“Laatste Snowball Earth”PaleozoïcumPrecambrium540253Tijd in miljoen jaarLucyMonday 4 April 2011KwartairTijd van de ZoogdierenCenozoïcum651.80,012
Tijd en evolutie van de aarde en het leven137001 ste sporen van het levenExplosie van het leven1 ste fossielenGewervelde dierenop land1 ste dino’s &zoogdierenBacteriën / algen1 ste eukaryote“Soft body fauna”Uitsterving dino’sIjs in Antarctica1 ste gesteentenFotosyntheseOorsprong van de aarde1 ste oceaan ?1% O 2 in ATMTijd van de dino’s:Greenhouse klimaatMesozoïcum45003800“Laatste Snowball Earth”PaleozoïcumPrecambrium540253Tijd in miljoen jaarLucyLaatste ijstijdMonday 4 April 2011KwartairTijd van de ZoogdierenCenozoïcum651.80,012
Change language