De geologiske perioder

Geologiens historiefortælling

Siden jordens skabelse har der været geologisk aktivitet som har forvandlet og ændret jordens overflade. Vulkansk aktivitet, foldningers, forkastninger og aflejring af sedimenter (inkl. fossiler) i have,  søer og flodlejer har lagdelt jordskorpen. I de uberørte geologiske områder finder vi de ældste lag nederst og de yngste lag øverst. Dette kaldes ”Superpositionsprincippet”

Man har derfor opstillet en geologisk søjle (Geological Column) hvor man har oplistet de forskellige geologiske perioder hvor de ældste lag ligger nederste i søjlen. Søjlen er skematisk fremstillet så det er alderen på perioden der vises. Således ses det at Prækambrium dækker en periode der er mange, mange gange længere end alle andre perioder. Man har i århundreder kunnet iagttage bestemte fossiler i bestemte klippelag (geologiske perioder) og har således kunnet lave en relativ tidsbestemmelse (trilobitter før dinosaurer fx)

Siden 1800 tallet har man gjort forsøg på at katalogisere de forskellige geologiske lag og dermed de geologiske tidsperioder. Særlig interessant var det at få tidsfæstet de forskellige fossiler relativt. Hyppig forekomst i nogle geologiske lag af særligt udbredte fossiler som forsvandt eller blev erstattet af andre udbredte fossiler gav anledning til opdeling af jordskorpens klippelag i de geologiske perioder som vi kender i dag.

De ældste lag man kunne finde fossiler i, blev kaldt Kambrium og blev opstillet som stratigrafisk enhed i 1835 af den britiske geolog A. Sedgwick. Cambria er det latinske ord for Wales. Netop Wales var i 1800-tallet meget besøgt af geologer som her fandt de ældste klippelag. Andre geografiske navne for området blev også betegnelser for forskellige geologiske tidsaldre (F.eks. Devon)

Laget under Kambrium, som man på det tidspunkt ikke havde fundet fossiler i, blev kaldt Prækambrium. Det strakte sig fra jordens skabelse til Kambrium, hvor de første fossiler tilsyneladende pludseligt dukkede op (”den kambriske eksplosion”)

Hvad var kriteriet for opdeling i geologiske lag ?
Det var ikke klippernes beskaffenhed som fx sandsten, skiffer, lava eller andre bjergarter. Nej det var indholdet af bestemte særlige ”lede-fossiler”. Med lede-fossiler menes fossiler som indleder et bestemt klippelag og kun forekommer i dette indtil en tilsyneladende uddøen.

Således indledes Kambrium af fundet af det særlige ledefossil (Phycodes Pedum) som i dag kan sammenlignes med Penisormen. Man har ikke fundet fossiler af selve dyret men af dets gangsystemer. Disse fossiler ophørte pludselig med at vise sig i et nyt lag, som kaldes Ordovicium.

Foruden de nævnte lede-fossiler optræder der en mængde andre fossiler. Fossiler af dyr og planter, som nu for manges vedkommende er uddøde, men for andres stadig findes som nulevende ”levende fossiler”.

I det følgende vil vi gennemgå de enkelte geologiske perioder og hæfte os ved noget af den flora og fauna som fandtes  ud over lede-fossilerne i de fossilførende lag for at bestemme den relative alder af de enkelte fossiler.

Vi vil nu give en kort karakteristik af de enkelte geologiske lag begyndende med de ældste først.

Dyre- og planteliv i de forskellige geologiske perioder

Prækambrium (angivet til 4,5 mia til 541 mio år siden)
Man har efter de første antagelser om at der ikke i disse lag fandtes fossiler, senere fundet vidnesbyrd om mulige bakterielle spor i disse lag.

Det drejer sig f.eks. om små korn af kulstof fundet i skiferlag i, hvad man regner for, noget af det ældste klippe som er dannet i overflademiljø.

Disse kulstofkorn har et meget karakteristisk forhold mellem ¹³C og ¹²C, et forhold man kun ser i kulstof der stammer fra levende organismer. (Forudsætningen for denne slutning er naturligvis at forholdet mellematmosfærens ¹³C og ¹²C har været lig det man finder i dag. Levende organismer foretrækker de lette ¹²C isotop frem for den tungere ¹³C.)

Man har desuden fundet en  del forsteninger i klippelag som ligner de formationer af stromatotitter som man også kender fra nutiden. Det er nogle knoldede formationer hvor kolonier af grønalger lever og udfælder disse karakteristiske aflejringer. (Se billedet nedenfor)

Kambrium (angivet til 541 – 481 millioner år siden)
Kambrium oprindeligt det ældste lag med fossiler. Her dukker de pludseligt op i mange former og arter. Man taler om den ”Kambriske eksplosion” (omtalt særskilt i et senere afsnit). Det ser ud til at denne periode udelukkende er kendetegnet ved liv i vandet. Fossiler fra denne periode er havdyr oftest med en hård kalkskal der her medvirket til en fossilering. Plantelivet var tilsyneladende blågrønalger bygget op som stromatotitter

Ledefossiler
FAD (First Appearence Datum) Typisk lede-fossil der markerer begyndelsen til Kambrium er Phycodes pedum. Det er egentlig mere dens bevarede gange snarere end dyret  selv der er fossilet. Den betragtes som den første komplekse lede-fossil med meget stor udbredelse. Den markerer Kambriums begyndelse.

Da det kun er dens gange der er bevarede har man ikke noget indtryk af dyrets morfologi, men man har fundet en tilsvarende levende organisme, som man mener er samme art. Den hedder populært Penisormen, eller rettere Priapulida.

Trilobitterne forekommer også i meget stort tal men uddøde i slutningen af PERM -perioden. Trilobitter tilhører leddyrene (ARTHJROPODA)

Brachiopoderne er også ledefossiler fra denne tid.

Conodonter (bet. Kegletand) kendt fra kambrium til TRIAS. Ca 40 cm lange med veludviklede øjne. 3 cm lange tænder er keglelignende. Hører til chordaterne, beslægtet med nutidens lampretter Ålelignende kæbeløse hvirveldyr).

Foruden Trilobitter, (hvoraf der var flere tusinde forskellige arter) eksisterede der kæmpekrebsdyr op til ½ meters lange, svampe, koraller, ”primitiv” fisk (hvirveldyr), søanemoner, bløddyr (gobler og snegle)

Ordovicium  (angivet til 485 mio år – 444 mio år siden)
Navnet er et resultat af et skænderi mellem to forskere som begge udforskede i hver sin ende af de walisiske bjerge. Den ene havde placeret perioden som øvre Kambrium og den anden som Nedre silur. Den blev så kaldt Ordovicium som et kompromis.

Ledefossiler
Planktoniske graptolitters Rhabdinopora praeparabola.

Øvrige dyr i ordovicium
Søskorpioner, fisk, trilobitter, graptolitter (kolonidyr små rør under 1 mm), Bryozoer(mosdyr), pighuder (søstjerner, søpølser og søpindasvin), Armfødder (brachiopoder), blæksprutter (op til 4,5 meter lange), søtænder (slamædende bløddyr- lever stadig)

Silur (angivet til 444 – 419 mio år siden)
Dyr i silur
På land: Skorpioner, edderkopper, mider, mejere, og tusindben. Igler.
I havet: Egentlige fisk med skelet kæber. Kæmpe havskorpion op til 2 m lange.

Devon (angivet til 419 – 359 mio år siden)
Dyr i Devon ud over ledefossilerne: Voldsom plantevækst på landjorden.
Mange forskellige arter fisk samt hajer. Pansrede placodens (ca 200 typer) op til 10 meter lange.
Første fossile insekter. Kæmpe firben to en halv meter. Første fossil af firbenet dyr på land.
Blå fisk. Lungefisk (findes stadig). I denne periode forestiller man sig at fiskene er gået på land ….
Herfra menes krybdyr, dinosaurer, pattedyr og mennesket…
Blå fisk (kvastfinnet) foreslås at have udviklet sig på land og senere gået i havet….

Karbon (angivet til 359  til 299 mio år siden)
Voldsom vegetation på land.
Kæmpeguldsmede. Tetrapoder (krokodiller, salamandre, øgler)

Perm (angivet til 299 – 252 mio år siden)
Fossiler af frøplanter, insekter nåletræer.
Perioden indledes med første optræden af conodonten Streptognathodus wabaunsessis og sidste optræden af ammonitslægten Prouddenites.

Trias (angivet til 252 – 201 mio år siden)
Efter masseuddøen 95-99% af alle arter siges at være uddøde efter Perm.

Pludselig mange arter dinosaurer, skildpadder, havøgler, krokodiller og de første pattedyr. Desuden muslinger, armfødder mosdyr og krebsdyr.

Planter i denne periode: fossiler af kæmpepadderokker, nøgenfrøede træer, m.m. grupper af planter som eksisterer i dag.

Jura (angivet til 201 – 145 mio år siden)
Dinosaurer fortsat dominerende. Små pattedyr. I havet fortsat ammonitter og blæksprutter, hvaløgler og svaneøgler.
Benfisk og koraller var meget udbredte.

Kridt (angivet til 145 -66 mio år siden)
Dinosaurer stadig på banen. Græsser og blomster, små pattedyr. Havgående varaner (op til 12 meter lange), revbyggende koraller. Ammonitter og blæksprutter almindelige. Flyveøgler (med vingefang op til 12 m) erstattes af fugle.

Blomsterplanter og palmer. Kridtlagene dannedes af encellede kalkalger.

Palæogen (angivet  til 66 – 23 mio år siden) (Tidl. Ældste del af Tertiær)
Mange pattedyr og fugle. Stor vækst i kiselalger.

Kvartær (angivet til 2,5 mio år til nu)
Her optræder alle de dyr vi kender i dag og de som for nyligt er uddøde (mammut, sabeltiger m.m.)

Geokronologi
Geokronologien giver således en relativ tidsbestemmelse af fossilerne ved deres placering i de forskellige klippelag i de givne geologiske perioder. Kronologien er, som allerede nævnt, baseret på fund af lede-fossiler som er vidt udbredte og har haft en begrænset tid på jorden.

Den faktiske alder på de forskellige geologiske perioder er bestemt ved radiometrisk datering af askelag som har lejret sig i eller imellem disse geologiske perioder. (Se afsnittet om radiometrisk datering)

Opdeling af de geologiske perioder er overvåget og reguleret af International Commission on Stratigraphy ICS dannet i 1974.
Hjemmeside: http://www.stratigraphy.org/
Underafdeling af International Union of Geological Sciences

Et af hovedformålene med dannelsen af denne kommission er at etablere en multidisciplinær standard og en global geologisk tidstabel som gør det lettere for palæontologer og geobiologer at skelne mellem de forskellige epoker ved at markere det præcise sted for skiftet fra en geologisk epoke til an anden.

Dette gøres med Global Boundary Stratotype Section and Point (GSSP), hvilket er en rent fysisk markering i en given formation, at her begynder en ny geologisk periode. Det er typisk et bronzesøm (”goden spike”) som er hamret ind i klippen med en betegnelse for den overliggende geologiske periode.

Ud over et-eller flere lede-fossiler skal der være andre markører.

Øvrige markører

• Andre fossiler, særlige kemiske sammensætninger og geomagnetiske forhold
• Lagene skal have mineraler der kan dateres radiometrisk
• Markørerne skal have lokale og globale sammenfald med klippelag af samme alder.
• Markøren skal være uafhængig af specielle indlejrede aflejringer som kunne stamme fra en anden periode.
• Klippelaget skal have en given stor udbredelse
• Aflejringen skal være kontinuerlig uden at have indlejrede særlige aflejringer.
• Klippelaget skal have været uberørt af tektoniske eller sedimentære bevægelser.
• Klippelaget skal kunne nås og kunne udforskes af alle.

På kortet er markeret områder som har ratificerede områder der svarer til ICS standarder.

Som det fremgår af ovenstående kort, er det et forholdsvist begrænset antal steder der er foretaaget et “nagelfast” definition af overgang mellem geologiske tidsaldre. Hvis man således finder et fossil i et klippelag i et område der ikke er veldefineret og markeret med GSSP vil det være forbundet med nogen usikkerhed at bestemme I hvilken geologisk periode fossilet stammer fra.

I diagrammerne nedenfor vil man se hvor de anerkendte GSSP markeringer er foretaget.

DIAGRAM

De geologiske perioder der er omtalt ovenfor er underinddelt i mindre del-perioder, men for overblikkets skyld er de undladt i denne beskrivelse.

Geokronologiens forudsætninger

Troen på en evolution
At livet opstår og udvikler sig i en trælignende diagramstruktur. At den ene art udvikler sig til en anden således at nye arter opstår i de geologiske lag som følge heraf.

Tilstedeværelsen af lede-fossiler
Tilstedeværelsen af lede-fossiler som tydeligt og generelt på jordkloden markerer en begyndelse og en afslutning på en tidsperiode ved deres pludselige tilstedeværelse og deres pludselige forsvinden.

Mulighed for nøjagtig radiometrisk aldersbestemmelse af de geologiske lag
For at opfylde denne forudsætning skal man have kendskab til,

• At stoffets halveringstid har været konstant siden bjergarten blev dannet.
• Forholdet mellem forældre/datter isotoperForældre/datter isotoper Radioaktive isotoper henfalder gennem tiden til nye isotoper. En “forældre-isotop" gennemgår henfald til en “datter-isotop”. Et eksempel er uran (atom nummer 92), som henfalder til thorium (atom nummer 90) ved bjergartens begyndelse
• Forholdet mellem forældre/datter isotoper ikke er blevet påvirket af andet end henfaldet.
• Bjergartens ”closing temperature”
• Aldersligningen

Palæomagnetistiske sammenfald i samme lag
Stort set alle bjergarter indeholder magnetiske mineraler der kan optage og gemme magnetisering. De geomagnetiske forhold skal være sammenfaldende i samme geologiske perioder i forskellige dele af verden. Jordens magnetfelt har ændret sig mange gange i løbet af de forskellige geologiske perioder og dette kan til dels aflæses i klippelagene.

Bjergart-typer
Suprakrustale bjergarter (dannet i jordens overflade): Sedimenter og vulkanske bjergarter.

Infrakrustale bjergarter (dannet i de dybere dele af jordens skorpe og kappe): Magmabjergarter og metamorfe bjergarter (andre bjergarter som ved tryk og varme er blevet omdannet fra deres oprindelige tilstand.)

Henvisninger
[1] The Geologic timescale 2012 p. 324/325