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Wie entsteht ein Fossil ?

Die kurze Geschichte einer langen Reise

"Was nicht erhaltungsfähig ist, vergeht. Das aber, was für die Menschen von Nutzen ist, verbleibt in der Erde." - Worte des Khoran

Die Tatsache, daß auf diesen wie auf zahlreichen anderen Seiten im Internet Fotos von Fossilien zu bestaunen sind, verdanken wir unter anderem dem Umstand, daß die Körper von Lebewesen bisweilen harte, mineralhaltige Anteile besitzen, die sich bei günstigen Umweltbedingungen (z. B. Abschluß von Sauerstoff, schnelle Bedeckung mit Sediment) dazu eignen, über sehr lange Zeiträume hinweg erhalten zu bleiben, wenn auch in zum Teil veränderter Form. Ein Beispiel dafür sind die Knochen von Säugetieren, die Zähne von Haifischen (Phosphatisierung), die Schalen von Muscheln oder eben die Panzer von Trilobiten (Kalzifizierung, etc.).

Fossilien sind im wahrsten Sinne des Wortes Fenster in die Vergangenheit. Man sollte ihnen mit Achtung und Ehrfurcht begegnen. Jedes Fossil, egal wie gut oder schlecht erhalten es sein mag, verdient einen sachgemäßen Umgang und legt seinem Besitzer die Pflicht zur weiteren Erhaltung auf. Es sind Zeugen der Erdgeschichte, die dem Streben des Menschen nach Wissen und nach den Ursprüngen seiner eigenen Existenz Nahrung geben. Sie belegen nicht nur die Evolution des Lebens, sondern auch die geologische Evolution des ganzen Planeten.

Diagenese-Grafik

Verschiedene Möglichkeiten:
Nach dem Tod eines marinen Lebewesens zerfällt dessen Körper recht schnell (A) oder er wird von weichem Sediment bedeckt (B).
Trotz der Bedeckung kann er aber durch Sedimentfresser oder Wellengang wieder ausgegraben und dabei zerstört werden (C).
Selbst wenn dies nicht geschieht, kann der Überrest je nach den vorherrschenden Bedingungen im noch unverfestigten Sediment oder während der Sedimentverfestigung (Diagenese) aufgelöst werden (D).
Bei genügend großer Sedimenthärte entsteht ein Abdruck (E).
Sickern mineralische Lösungen dort ein, so kann ein stabiles Formgerüst (echter Steinkern) entstehen (F).
Einige Schalen und Panzer (auch die von Trilobiten) können ohne chemische Veränderungen im Sediment eingebettet werden (G).
Mit zunehmender Tiefe, stetig steigendem Druck, entsprechenden Temperaturen und im Laufe vieler Millionen Jahre werden Sedimentgesteine verformt und mineralisch verändert (Metamorphose). Das ursprüngliche Gefüge kann dabei gänzlich verloren gehen (H).
Im Zuge der Plattentektonik und Gebirgsauffaltung werden Sedimente emporgehoben, verwittern und geben irgendwann die einst in ihnen begrabenen Fossilien frei (I).

Quelle: Cyril Walker & David Ward: Naturführer Fossilien


Ein Trilobiten-Schicksal

Walcott QuarryAls unsere Arthropoden während ihrer unaufhörlichen Suche nach Nahrung auf dem noch jungen Meeresboden des Urozeans umherwuselten, kam es immer wieder vor, daß den einen oder anderen Vertreter sein unausweichliches Schicksal ereilte und er starb (womöglich an akutem Herzversagen angesichts eines unerwarteten Vulkanausbruchs Smiley grinst).

Aber Spaß beiseite, der Leichnam des armen kleinen Kerls trieb auf dem Meeresboden dahin und blieb letztlich, nachdem sich womöglich noch Aasfresser an seinen Weichteilen vergangen oder der Wellengang vielleicht den Panzer schon zerbrochen hatte, irgendwo liegen.

Mit der Zeit senkte sich zunehmend feiner Schlamm auf die ärmlichen Überreste unseres Freundes, so daß sein aus Kalzit bestehendes Außenskelett langsam aber stetig im Sediment eingebettet wurde. Wahrscheinlich waren zu diesem Zeitpunkt schon die letzten Weichteile, darunter auch die weniger stark geschützten Antennen und Beine, zersetzt.

Die Zeit verging - sehr viel Zeit - und immer mehr Schlamm setzte sich über dem Grab des kleinen Trilobiten ab. Unter dem sich stetig erhöhenden Druck sank die Sedimentschicht mit ihm und um ihn herum immer tiefer und wurde ganz allmählich dicht und hart, weil das enthaltene Wasser ebenso herausgepreßt wurde. Sie wurde zu Schiefer. In den Panzer unseres Trilobiten lagerten sich gleichzeitig verschiedene Mineralien ein und verliehen ihm die typischen Farben, die wir heute von Fossilien aus solchen Schichten kennen. Dieser ganze Vorgang der Fossilbildung wird auch als Diagenese bezeichnet.

Wheeler ShaleWiederum sehr viel später wurde dieser Schiefer durch die Bewegungen der Erdkruste, durch die Plattentektonik, aus seinem angestammten Platz fortgerissen. Neue Kontinente und Meere entstanden während andere vergingen.

Mit der Zeit wurde das Gestein, in dem unser kleiner Trilobit nun bereits Millionen von Jahren ausgeharrt hatte, durch die gewaltigen Kräfte aus dem Innern der Erde nach oben gedrückt, aufgefaltet, verschoben, wurde Teil einer Küstenlinie oder eines Gebirges.

Bei diesen geologischen Aktivitäten nicht zerquetscht, zermalmt oder auf andere Weise vernichtet zu werden, war bereits ein Glücksfall. Nach heutigen Schätzungen hatte weniger als 1 % aller Trilobiten eine Chance, fossiliert zu werden, und nur ein verschwindend kleiner Bruchteil davon überstand die Reise mehr oder weniger vollständig.

Paradoxides sp.Mit der Erhebung des Schiefers über den Meeresspiegel begann der unaufhörliche Prozess der Verwitterung. Die Gezeiten, Niederschläge, Frost und Wind nagten unaufhörlich an der Gesteinsmasse und trugen über weitere Millionen von Jahren das Schiefergebirge Stück für Stück ab. An irgendeinem dunklen Novembertag mag dann ein findiger Sammler an der Bruchkante eines Schieferaufschlusses eine ihm vertraute Form erblickt haben, vielleicht den Teil eines Pygidiums.

Die Grabesruhe unseres kleinen Trilobiten war damit endgültig gestört. Seine nun schon unglaublich lang andauernde Reise fand ihr vorläufiges Ende in der Vitrine seines neuen Besitzers, der ihm an manchem Abend in das vielleicht gut erhaltene Auge blickte. Was würde dieser Trilobitensammler wohl dafür geben, das zu sehen, was dieses Auge in den Urmeeren des Paläozoikums gesehen haben mochte ...?

Betrachten wir den Vorgang der Diagenese etwas genauer - und vielleicht etwas sachlicher? ;-) -, so kann man die folgenden Prozeßabläufe aufzählen:

- Entwässerung
Mit zunehmener Sedimentablagerung und daraus resultierendem, steigendem Druck, tritt ein Entzug von Wasser auf. Die eingebetteten Überreste werden dabei mitunter flach gedrückt. Das hindert allerdings unsere Trilobiten nicht unbedingt daran, recht dreidimensional erhalten zu bleiben. Die recht dünnen Schalen bilden ja keinen abgeschlossenen Hohlraum, in den sie eingedrückt werden könnten, sondern sind bereits sehr früh - nach Verwesung der Weichteile - komplett von Sediment umgeben.

kalzitverfüllte Ammoniten- Kompaktion
Durch weitere Verdichtung des entstehenden Fossils, resultierend aus dem stetig steigenden Gesteinsdruck, schrumpft es mitunter erheblich, vornehmlich in vertikaler Richtung in Bezug auf die Einbettungsebene. Dies ist ein sehr interessanter Aspekt, eröffnet er doch die Möglichkeit daß unsere fossilierten Trilobiten ursprünglich um einiges größer gewesen sein könnten, als wir anhand der Größe der Fossilien zunächst annehmen möchten.

- Auslaugung in mehreren Stufen
Salzlösungen gleichen allmählich ihre Konzentrationen einander an, das Fossil nimmt mitunter die selbe kristalline Struktur an wie das Umgebungsmaterial, wobei ein Großteil des ursprünglichen Materials verloren gehen kann. Hier spielen Konzentrations-Gradienten, also Unterschiede in der Konzentration eines chemischen Stoffes zwischen zwei Punkten innerhalb eines bestimmten Raumes, eine Rolle. Meist pegeln sich Siliziumverbindungen ein.

- Bruch und mechanische Verformung
Im Zuge der fortschreitenden Diagenese und der auftretenden Druckverhältnisse innerhalb des Gesteins treten weitere Verformungen und Brüche auf , die wiederum der chemischen Umbildung unterliegen. Kein noch so kleiner Hohlraum kann längere Zeit bestehen, ohne dass sich Salze einlagern und ihn zielgerecht verfüllen. Ein gutes Beispiel hierfür sind die kalzitverfüllten Hohlräume von Ammoniten (siehe Bild oben links).

Geode- Umkristallisation
Die chemische Struktur des Fossils verändert sich weiter, allmählich ablaufende stoffliche Umgruppierungen im Umgebungsgestein gehen weiter, im Extremfall wird das Gestein metamorph und verliert seine fossile Information. In vulkanischem Ergußgestein eingeschlossene Fossilien verhalten sich oft etwas anders, da unverwittertes Ergußgestein selbst schon sehr kompakt ist. Bekannt sind Baumstämme, die rasch von Lava umflossen und eingeschlossen wurden. Ihre Oberflächen sind meist in allen Einzelheiten erkennbar.

- Abscheiden von Bindemitteln
Bindemittel sind verschiedene anorganische Stoffe oder chemische Zerfallsprodukte organischen Ursprungs, die chemisch stabil sind. Sie werden mit der Zeit aus dem Substrat abgeschieden oder umgewandelt. Diese Abscheidungen können zur Bildung von Geoden führen, also harten Umschließungen des Fossils, die bei der Fossilsuche auffällige Anhaltspunkte darstellen.

- Entstehung von Konkretionen
Das vom Fossil ins Umgebungsgestein ausgewanderte Material entfernt sich oft nicht sehr weit. Es bleibt - je nach Substanz - in unmittelbarer Nähe und reichert das dortige Gestein um Elemente und Verbindungen an. Effekte, die in der Umgebung entstehen, sind zum Beispiel Konkretionen. Ein gutes Beispiel aus dem Bereich Trilobiten sind dafür die in Südamerika (Bolivien) recht häfig anzutreffenden Geoden mit Phacopiden. (Geoden, siehe Bild rechts).

So oder ähnlich, abhängig von der jeweiligen Ausgangssituation und den gegebenen Umweltbedingungen - entstehen Fossilien, das Prinzip ist jedoch immer das gleiche, und sie sind in der Tat "Reisende durch Zeit und Raum".

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Letzte Aktualisierung: Samstag, 30.01.2010 16:32