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Geologische
Formation (hierzu die Tafel »
Geologische
Formationen«,
[* 2] mit Textblatt), auch
Gebirgsformation, nach der vom
Geologenkongreß vereinbarten
Nomenklatur
geologisches
System, eine größere Anzahl von
Bestandteilen der festen
Erdkruste,
Gesteinen, welche durch gemeinsame
Eigenschaften der
Lagerung, der
Struktur und, wenn solche vorhanden, der
Einschlüsse organischer Abstammung
(Petrefakten)
[* 3] einen gewissen Zusammenhang kundgeben und durch jene
Eigenschaften auf einen
gemeinsamen (analogen und annähernd gleichzeitigen) Ursprung schließen lassen. Bei der Bestimmung der Reihenfolge in der
Bildung der
Gesteine,
[* 4] d. h. des relativen
Alters derselben, geht man aus von den geschichteten
Gesteinen (s.
Gesteine) und wendet
unter der Voraussetzung, daß jede
Schicht ursprünglich horizontal oder doch annähernd horizontal gebildet
wurde, als logische
Konsequenz dieser Voraussetzung den weitern
¶
Skizze eines idealen Durchschnittes von Nord-Amerika. [* 6]
Stiller Ozean
Kalifornisches Küstengebirge
Sierra Nevada
Salz [* 7] Wüste
Sedimente von unbekanntem Alter
Humboldtgebirge
Gr. Salzsee
Wasatschgebirge
Felsengebirge
Baumlose Ebene von Colorado und Kansas
St. Louis
Kohlenfeld von Illinois
Cincinnati
Appalachisches Kohlengebirge
Alleghanies
Atlantischer Ozean [* 8]
Längen-Maßstab = 1:10,000,000.
Höhen-Maßstab = 1:400,000.
Verhältnis der Höhe zur Länge = 25:1.
Bei den Gebirgen ist die Gipfelhöhe über der mittleren Kammhöhe angedeutet.
Granit u. Gneis
Kristallinische Schiefer
Saure vulkanische Gesteine
Basische vulkanische Gesteine
Silur
Devon [* 9]
Steinkohlen
Trias u. Jura
Kreide [* 10]
Tertiär
Horizontale Lage des Profils.
Idealer Durchschnitt durch den Harz und den Thüringer Wald.
Norddeutsche Ebene
Rammelsberg
Brocken
Meeresspiegel
Harz
Auerberg
Goldene Aue
Kÿffhäuser
Thüringer Becken
Hainleite
Hainich
Thüringer Wald
Inselberg
Seimberg
Gebaer Berge
Vulkanischer Herd der Rhön
Maßstab [* 11] = 1:500,000.
Das Profil der Oberfläche ist für Höhe und Länge im gleichen Maßstab gezeichnet; die Mächtigkeit der Schichten ist jedoch übertrieben. Unterhalb des Meeresspiegels ist Alles hypothetische Ergänzung.
Eruptiv-Gesteine
Granit, Gneis und kristalline Schiefer
Quarzporphyr
Diabas und Melaphyr des Harzes und Thüring. Waldes, Basalte der Rhön.
Sedimentäre Formationen
Silur
Devon
Steinkohlen
Dyas
Trias Bunter Sandstein Muschelkalk Keuper
Jura, Kreide und Tertiär
Horizontale Lage des Profils.
Wirklicher Durchschnitt durch Arthur's Seat und das Kohlenbassin bei Edinburg. [* 12]
Nach der Geologischen Staatsaufnahme von Großbritannien. [* 13]
Meeresspiegel
Salisbury Craigs
Arthur's Seat
Eisenbahn
Eisenbahn
Maßstab für Höhe und Länge 1:20,000.
Entw. v. H. Vogelsang.
Diabas (Älterer Basalt)
Intrusive Lagergänge
Effusive Zwischendecken
Jüngerer Basalt
Älterer und jüngerer basaltischer Tuff
Porphyr, Zwischendecke
Steinkohlenformationen
Sandstein und Schiefer unter dem Kohlenkalk
Kohlenkalk mit schwachen Kohlenflözen
Flözenleerer Sandstein (Millstonegrit)
Produktives Kohlengebirge
Das Kohlengebirge ist oberflächlich größtenteils mit Diluvium [* 14] überdeckt.
Entw. v. H. Vogelsang.
Zum Artikel »Geologische Formationen« ^[richtig: »Geologische Formation«]. ¶
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Satz an, daß die unterlagernde Schicht die ältere, die höher gelegene die jüngere sei, ein Satz, welcher nur in seltenen Fällen, wenn Schichtsysteme durch spätere Prozesse (Verwerfung) senkrecht aufgerichtet wurden, kein Resultat ergibt und ein falsches in den noch seltenern Fällen, wenn Überstürzungen (Überkippungen) von Schichtsystemen stattgefunden haben, so daß die ursprünglich untere Schicht nunmehr die über ihr abgelagerte bedeckt und dadurch das Verhältnis der zeitlichen Folge geradezu umgekehrt wird, d. h. die ältere Schicht jünger erscheint als die nach ihr gebildete.
Gewinnt man so das relative Alter einer Mehrzahl an einem Beobachtungsort vorkommender Schichten, so führt die Identifizierung einer oder mehrerer Schichten des Systems des einen Beobachtungsortes mit solchen eines zweiten Beobachtungsortes, welche an dieser zweiten Stelle von wesentlich andern Schichten über- oder unterlagert werden, zu einer Vermehrung der Kenntnis weiterer Schichten in Bezug auf ihr relatives Alter. Die hierzu notwendige Identifizierung fern voneinander entwickelter Schichten würde nur auf dem mitunter undurchführbaren, immer leicht trügerischen Vergleich der Gesteinsbeschaffenheit des geschichteten Materials beruhen, wenn sich nicht der Erfahrungssatz ergeben hätte, daß sich innerhalb einer jeden Entwickelungsperiode der Erde über die ganze Oberfläche derselben stets ein gemeinsamer Charakter der Tier- und Pflanzenwelt nachweisen läßt. So führen in der Regel gleichalterige Schichten übereinstimmende Reste dieser Tier- und Pflanzenwelt (Versteinerungen, Petrefakten), welche sich dann, wenn sie charakteristisch und zugleich nicht zu selten sind, praktisch als Erkennungsmittel für die Gleichalterigkeit ausnutzen lassen (Leitfossilien). Wo Petrefakteneinschlüsse (wie namentlich in den ältesten Schichten) fehlen, da ist man auf den Versuch, nach Gesteinsmaterial zu identifizieren, ausschließlich angewiesen.
Durch die Übertragung dieser angedeuteten Beobachtungsprinzipien auf eine große Menge von Beobachtungsstellen ist man (immer zunächst nur für die geschichteten Gesteine) zur Aufstellung eines großen Profils gekommen, in welchem jede charakterisierbare Schicht nach ihrem relativen Alter oder, wie man es nennt, nach ihrer bathrologischen Stellung (von bathron, griech., »Stufe, Sitz«) eingetragen ist. Des öftern wird sich bei dieser Operation herausstellen, daß, wenn von drei Schichten oder Schichtsystemen des einen Beobachtungsortes die obere und die untere sich nach der Gesteinsbeschaffenheit und den Leitfossilien identifizieren läßt mit der obern und untern einer Dreizahl von Schichten oder Schichtsystemen an einem zweiten Ort, für die mittlern Schichten beiderorts eine solche Übereinstimmung fehlt.
Man schließt dann auf zwar gleichzeitige, aber unter verschiedenen Verhältnissen gebildete Schichten (Faciesbildung, s. Facies). Freilich wird oft genug über das relative Alter ganzer Schichtsysteme Unbestimmtheit herrschen, dann nämlich, wenn dieselben, an sich versteinerungsleer, von Schichten über- und unterlagert sind, welche ihrer bathrologischen Stellung nach zwar vollkommen bekannt sind, aber zwischen sich einen zu großen Spielraum für das relative Alter des eingeschlossenen Materials übriglassen.
Ein mit den geschilderten Hilfsmitteln entworfenes ideales Normalprofil aller Schichten, welche sich irgendwo beobachten und einordnen lassen, ist nun in verschiedene Abteilungen gebracht worden, für welche man auf dem internationalen Geologenkongreß folgende, immer größere Schichtenkomplexe umfassende Ausdrücke festgestellt hat:
|Schicht (franz. couche, strate, engl. stratum, ital. strato).|
|Schichten (franz. couches, assise, engl. beds).|
|Unterstufe (franz. sous-étage).|
|Stufe, Etage (franz. étage, engl. stage, ital. piano, span. piso).|
|Serie, Sektion, Abteilung.|
|System.|
|Gruppe.|
Da diesen Lagerungsbegriffen Zeitbegriffe entsprechen müssen, so hat man sich über folgende Parallelbezeichnungen geeinigt:
|Stufe - Alter|
|Abteilung - Epoche|
|System - Periode|
|Gruppe - Ära, Zeitalter.|
Am wenigsten hat sich bisher in Deutschland
[* 16] das Wort »System« eingebürgert. Es ist hier deshalb die gebräuchliche Bezeichnung
»Formation« in Anwendung gekommen, welche allerdings der internationale Kongreß für die Art und Weise der Bildung (sedimentäre,
marine etc. Formation) angewandt wissen will. Der Begriff der Formation (System) ist als die
geologische Einheit zu betrachten
und die Abgrenzung der Formationen voneinander als die wichtigste Aufgabe aufzufassen.
Häufig bieten sich nun für eine naturgemäße Abgrenzung wichtige Merkmale dar und zwar entweder paläontologischerseits durch wesentlich voneinander abweichende Versteinerungen in zwei aufeinander folgenden Schichten oder durch die Lagerung dann, wenn eine folgende Schicht der untern diskordant (s. Schichtung) aufgelagert ist. Da nämlich nach den jetzt allgemein in der Geologie herrschenden Ansichten sich die Schichtenstörungen, wie sie der Diskordanz [* 17] in der Auflagerung der jüngern Schicht vorausgegangen sein müssen, nicht plötzlich vollzogen haben, so ist eine solche Diskordanz das Signal eines bedeutenden Zeitintervalls zwischen der Bildung der tiefern und der höhern Schicht.
Demungeachtet bleibt die Abgrenzung der einzelnen Formationen nur zu oft eine willkürliche Handlung, und
auch die folgende Übersicht der geschichteten Formationen kann sich nur den am weitesten unter den Geologen verbreiteten,
nicht aber unbestreitbaren und unbestrittenen Ansichten über die Abgrenzung der einzelnen Formationen anschließen. So unterliegen
namentlich die beiden Schichtenkomplexe, welche in der Tabelle durch die Numerierung als sogen. Zwischen
formationen gekennzeichnet
sind, häufig einer wesentlich andern Auffassung, indem die rätische Formation als oberste Stufe zur Triasformation
[* 18] gestellt wird, während man die Wealdenformation halbiert, das Wealden im engern Sinn der Kreide und die Purbeckschichten dem
Jura zuzählt.
Indem hinsichtlich allen Details der Etagierung auf die Tabelle und auf die in der Tafel gegebenen Beispiele
der Auflagerungen geschichteter Formationen verwiesen wird, sei noch in betreff der vier
Formationsgruppen erwähnt, daß
sich die älteste oder bathrologisch tiefste, die archäische, von den übrigen drei scharf durch den Mangel an Versteinerungen
abtrennt. Sie entbehrt damit auch des wichtigen Merkmals, daß sich, wie für die übrigen
Formationsgruppen, die Begriffe
geschichtet und durch Absatz oder Niederschlag aus Wasser gebildet (»sedimentär«) decken, führt vielmehr Gesteine, welche vorläufig
als »kryptogen« (vgl. Gesteine) bezeichnet werden müssen. Trotz dieses bedeutenden Unterschieds empfiehlt es sich aber doch
nicht, die Versteinerungslosigkeit zur Bezeichnung der ältesten Gruppe zu gebrauchen und sie azoische zu nennen, da ja immerhin
die Möglichkeit der Entdeckung organischer Reste nicht ausgeschlossen ist, wie man denn vorübergehend in dem Eozoon (daher
¶
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eozoische Formationsgruppe) solche nachgewiesen zu haben glaubte. Die Namen der übrigen drei
Formationsgruppen wurden nach
dem Vergleich der in ihnen eingeschlossenen Reste der Tier- und Pflanzenwelt (zoon, griech., »Lebewesen«,
Tier und Pflanze) gewählt, ein Vergleich, welcher im allgemeinen ein um so fremdartigeres Bild in Bezug auf Fauna und Flora ergibt,
je weiter rückwärts die Zeit der Bildung der einschließenden Schichten liegt.
Außer um die Altersbestimmung des geschichteten Gesteinsmaterials, handelt es sich noch um diejenige des massigen, eruptiven (s. Gesteine). Hier gelten folgende aus der Art des Bildungsprozesses sich direkt ergebende Sätze. Das eine Schicht gangförmig durchsetzende (s. Gang) [* 20] oder dieselbe als Decke [* 21] oder Strom (s. Gesteine) bedeckende Eruptivgestein ist jünger als die betreffende Schicht, aber älter als diejenige, welche ihrerseits das Eruptivgestein überlagert, ohne von ihm durchsetzt zu werden. Zu einer genauen Altersbestimmung führen solche Beobachtungen nur dann, wenn an einer Stelle von zwei Schichten, deren Ablagerungszeit nicht weit voneinander entfernt ist, die eine durch das eruptive Material durchsetzt wird, während die andre dasselbe überlagert. So kann man an einzelnen Orten das Rotliegende (s. Übersicht) in eine anteporphyrische und eine postporphyrische Stufe trennen.
Nur die untern Schichten werden von Porphyrgängen durchsetzt, die obern nicht; diese haben sich vielmehr zum Teil aus Trümmergesteinen des Porphyrs (Breccien, Konglomeraten, Tuffen, letztere mit den für das Rotliegende charakteristischen Versteinerungen) gebildet; dieser selbst schiebt sich in Form von Decken zwischen die beiden Schichtsysteme: alles Beweise, daß die Eruptionszeit des Porphyrs in die Periode der Ablagerung des Rotliegenden hineinfällt.
Fehlt eine solche enge Verknüpfung, so ist die Altersbestimmung des Eruptivgesteins nicht genau durchführbar. Wenn z. B. im Odenwald der Nephelinit den Buntsandstein (s. Übersicht) durchsetzt und eine Kuppe über demselben bildet, so kann daraus nur geschlossen werden, der Nephelinit sei jünger als dieses geschichtete Gestein, ohne daß sich ein Anhaltspunkt für die Abgrenzung des Termins der Eruption nach den jüngern Perioden zu darböte. Aber in ähnlichem Sinn, wie der Satz von der Übereinstimmung der Leitfossilien in gleichzeitig gebildeten Schichten bei der Altersbestimmung der sedimentären Gesteine die direkte Beobachtung der Lagerung ergänzt, so hier der Erfahrungssatz, daß die mineralogische Zusammensetzung der Eruptivgesteine für verschiedene Perioden wechselt, wodurch sich dieselben nicht nur als ältere (platonische) und jüngere (vulkanische) unterscheiden lassen, sondern auch, wenigstens im allgemeinen (mit Herübergreifen in ältere und jüngere Perioden für den einzelnen Fall), bestimmten Formationen geschichteter Gesteine bestimmtes Eruptivmaterial entspricht, wie dies aus den Einträgen in der beigegebenen Übersicht ersichtlich ist. Es ergibt sich dabei, daß jede Periode der Entwickelung unsrer Erde geschichtetes und eruptives Material geliefert hat, daß das letztere in allen Perioden Repräsentanten von siliciumreichen und siliciumarmen (sauren und basischen) Gesteinen aufzuweisen hat, und endlich, daß das Eruptivmaterial der frühsten Perioden mit den gleichzeitig geschichtet abgesetzten Gesteinen im wesentlichen übereinstimmt, eine Identität, welche nicht geeignet ist, das Rätselhafte dieser ältesten Bildungen zu vermindern.
Die gegenseitigen Lagerungsverhältnisse von geschichteten und eruptiven Formationen erläutern die drei Profile der Tafel »Geolog. Formationen«. So zeigt Profil I (Nordamerika),
daß die als »jüngere« bezeichneten Eruptivgesteine die sämtlichen Sedimentgesteine bis einschließlich zu den »tertiären« durchbrechen; dies ist nicht der Fall mit den »ältern« Eruptivgesteinen, welche die tertiären und mesozoischen Formationen nirgends durchbrechen, und für welche außerdem die Analogie mit ebensolchen Gesteinen andrer Lokalitäten beweist, daß sie früher entstanden sein müssen. In Profil II (Thüringer Wald und Harz) lassen sich außer den jüngern Eruptivgebilden der Rhön, die andern Orts die Tertiärformation [* 22] vielfach durchbrechen, mehrere ältere Eruptivformationen unterscheiden; zunächst die Diabase, welche älter sind als die Steinkohlenbildung, dann die Porphyre, meist jünger als diese, höchstens mit ihr gleichzeitig, und die Melaphyre, fast alle jünger. In Profil III, Arthur's Seat bei Edinburg mit seinen Kohlenschichten etc. darstellend, sind gleichfalls jüngere Eruptivgesteine im Gegensatz zu mehreren Arten älterer zur Anschauung gebracht. Obgleich an dieser Lokalität ihr Alter nur allgemein als jüngeres zu ersehen, ist durch Übereinstimmung mit den Basalten der tertiären Distrikte andrer Gegenden ihr Ursprung zeitlich ziemlich genau fixiert.
Die der Tafel beigegebene Übersicht gibt auch technisch besonders wichtiges Material an, welches den betreffenden Schichten entweder selbst in Schichten oder Lagern eingeschaltet ist, oder dasselbe gangförmig durchsetzt, wobei hinsichtlich der letztern Lagerungsform daran erinnert werden muß, daß es sich dabei nicht um ein Vorkommen, gleichzeitig mit den betreffenden Schichtsystemen gebildet, handeln kann, sondern daß der Gang die Bildung der Gangspalte, diese die Ablagerung des durchsetzten Gesteins zeitlich voraussetzt (vgl. Gang). - Zur Ergänzung der »Übersicht« vergleiche man die Spezialartikel über die einzelnen Formationen, ferner Geologie und Gesteine, wo auch die Litteratur über die Formationslehre nachzusehen ist.