Physische Geografie
VL 7 - Geochronologie
VL 7 - Geochronologie
LZ 1: Sie kennen die chronometrischen Bezeichnungen.
Datierung von Objekten / Ereignissen aus allen geographischen Bereichen (Glaziologie, Archäologie, Geologie, Kunstgeschichte,…) --> Alles, was organische Substanzen enthält, wird datiert.
- Chronometrische Einheiten: a (Jahr), ka (103a), Ma (106a)
- Datumsangaben: Jahre v. Chr. („BC“) = BCE, Jahre n. Chr. („AD“) = CE
- BP (before present = 1950) --> Radiokohlenstoffjahre
LZ 2: Sie kennen den Unterschied zwischen numerischen und relativen Methoden und können ein Beispiel nennen.
Numerische Methode
Liefern Zahlen, genau eingegrenzte Werte z.B.
- 346 Jahre
- 4150±39 BP
Zu den numerischen Methoden zählen unter anderem:
• Dendrochronologie (Jahrringmethode)
• Radiokarbon-Methode (14C)
• Strahlendosimetrie (wie optisch stimulierte Lumineszenz oder Thermolumineszenz), Elektronen-Spin Resonanz, ...
• Exposure-Dating: 10Be, 26Al, 36Cl, 39Ar, 81Kr, 32Si
Unterteilung der numerischen Methoden
a) kurzfristige Anwendungen: von einzelnen Jahren bis zu mehreren ka
• Jahrringe, Eisbohrkerne (hochauflösend)
• C-14 Methode, optisch stimulierte Lumineszenz, Thermolumineszenz, Exposure Dating (z.B. 36Cl)
b) mittelfristige Anwendungen: bis zu 1 Ma und mehr: Paläomagnetismus, Exposure Dating (z.B. 10Be)
c) langfristige Anwendungen: Ma bis Ga (z.B. Uran-Serien wie 238U ... ! 206Pb, 235U ... ! 207Pb, 232Th ... ! 208Pb)
Relative Methode
Relative dating is used to determine the relative ages of geologic strata, artifacts, historical events, etc. This technique does not give specific ages to items. It only sequences the age of things or determines if something is older or younger than other things.
Zu den relativen Methoden zählen beispielsweise:
• Stratigraphie
• Verwitterungsrinden (Mächtigkeit) von Gesteinen
• Hydratationsrinden (z.B. Obsidian)
• Bodenbildung (Profilentwicklung, selektive Extraktionen, chemische und mineralogische Verwitterungsindizes, ...)
• Gesteinsfestigkeit (Schmidt-Hammer Methodik)
LZ 3: Sie kennen die hauptsächlichen terrestrischen und aquatischen Archive und deren Bedeutung.
Terrestrische Archive:
1. Gletscher und ihre geomorphologische Evidenz: glaziale Formenschatz erlaubt die Rekonstruktion der Gletscher und Klimaschwankungen, u.a. im Hochgebirge
2. Periglaziale Archive: verweist auf nicht-glaziale, jedoch kalt-klimatische Landschaftsprozesse. Periglaziale Formen und Sedimente sind Zeugen von spezifischer und typischer Umwelt- und Klimabedingungen. Dazu gehören: Blockgletscher, Felsenmeer, Soli- Geli-Fluktionserscheinungen, kryogenen Prozesse in Böden, Thermokarst.
3. Paläoböden, Windablagerungen (Löss): Paläoböden = Böden, die in der Vergangenheit geformt und begraben wurden. Somit widerspiegeln sie Klima und Umweltbedingungen
zur Zeit ihrer Bildung. Die Ablagerung von windgetriebenem Material ist eine wichtige Informationsquelle, denn darin sind sehr oft Paläoböden enthalten, welche eine Aufschlüsselung des Paläoklimas bzw. Paläoumweltbedingungen erhalten.
4. Höhlenmaterial: verschiedenste Materialien (mineralische und organische) können in Höhlen gefunden werden. Für Archäologen sind Skelettrückstände, Coprolite, Malereinen wichtig. Paläoökologische Informationen finden sich in den Stalaktite und Stalagmite (da mehrere 10ka bis 100ka alt). In Zeiten mit wärmerem Klima wachsen Stalaktite wesentlich
schneller als unter sehr kalten Bedingungen.
5. Bäume: In Regionen mit einem jahreszeitlich wechselndem Klima (meistens nicht-äquatoriale, subtropische bis subalpine / boreale Gebiete) produzieren Bäume deutlich sichtbare Jahrringe (bedingt durch die Bildung von Früh- und Spätholz). Die Datierung mittels Bäumen wird Dendrochronologie genannt; damit ist eine hochpräzise, jahrgenaue Datierung von Ereignissen und ökologischen Bedingungen möglich.
6. Moore: liefern Informationen über die zeitliche Entwicklung des Mooraufbaues und die Vegetation.
Aquatische Archive (lakustrine und marine Sedimente):
See-, Fluss- und Meeressedimente sind aquatische. Eine Warve („Jahresschicht“) umfasst die Sedimentation eines Jahres in Seen oder im Meer. Die Warvenchronologie beeinhaltet die Auszählung schichtweiser Ablagerungen in Seek (lakustrine Sedimente), z.T. auch in Mooren, Flüssen oder dem Meer (marine Sedimente).
LZ 4: 4. Sie können Beispiele zu periodischen und aperiodischen Bildungen nennen.
Aperiodische Bildung:
Lössablagerungen (rötliche Bänder = Zeit, als neuer Boden gebildet wurde)
Was ist Löss: Verwitterung oder glaziale Erosion --> Sedimente --> Äolische Lockersedimente (80 % Schluff, Sand & Ton), homogener Aufbau, Wasserdurchlässig --> gute Bodenbildung
Periodische Bildung:
Lakustrine Sedimente (Warven), Schnee und Eisablagerungen, Jahrrringe, Vulkanasche
Erklären Sie die Begriffe Driver, Indikatoren und interaction feedbacks.
LZ 5: Sie kennen das generelle Grundprinzip der C-14 Datierung und den Datierungsbereich.
14C ist ein radioaktives C Isotop mit einer Halbwertszeit von 5730±40 Jahren. Es entsteht in der oberen Atmosphäre durch kosmische Strahlung aus Stickstoff (14N). 14C gelangt relativ rasch in die Biosphäre und Hydrosphäre. Alle Pflanzen nehmen 14C au. Pflanzen werden von Tieren gefressen. In jedem Lebewesen hat es ein bestimmtes Verhältnis von 14C:12C. Nach dem Absterben eines Organismus hört die Kohlenstoffaufnahmen auf und das Verhältnis 14C:12C beginnt sich zu verändern
(aufgrund des radioaktiven Zerfalls von 14C). Aus dem momentanen 14C Gehalt der Probe, der Zerfallsrate (exponentieller Zerfall!) und dem ursprünglichen 14C-Gehalt kann das Absterbealter des Organismus ermittelt werden. Aus dem Mengenverhältnis von 14C:12C kann auf das Alter geschlossen
Datierbare Materialien:
Holz, Blätter, Pollen, Holzkohle, Knochen, Schale, Sekundärkarbonate
(z.B. in Böden) --> Materialien, welche anorganischen oder organischen (lebend und biologisch)
Kohlenstoff enthalten und ein Alter von < 50ka haben, können datiert werden.
Datierungsbereich: 150-ca 50‘000 Jahre.
LZ 6: Sie kennen die Bedeutung von geochemischen Parameter in See- und Meeressedimenten.
LZ 6: Sie kennen das Grundprinzip und den Datierungsbereich der Dendrochronologie.
Dendrochronologie = Methode, welche auf den unterschiedlichen Ausprägungen der Jahrringe von Bäumen beruht. Baumwachstum ist eine unmittelbare Antwort auf sich ändernde Umweltbedingungen (Klima, geomorphologische Situation,..).
LZ 7: Sie wissen, wie ein Jahrring aufgebaut ist und was ein altersbedingter Trend ist.
Zwischen Holz und Rinde befindet sich das Kambium. Dies ist der einzig Teil, der für das Dickenwachstum zuständig ist. In den subtropischen bis borealen Klimazonen haben die Baumbestände meistens zwei Wachstumsphasen: Im Frühjahr und Sommer bildet sich das sogenannte Frühholz, welches grosse / dünnwandige / helle Holzzellen ausbildet. Das Spätholz entsteht ab dem Spätsommer. Dabei entstehen Holzzellen, die kleiner / dickwandiger / dunkler sind. Da im Winter eine Ruhephase ist, gibt es kein Wachstum. Durch dieses zyklische Wachstumsverhalten entstehen die charakteristischen Jahrringe. Je nach Baumtyp sind sie unterschiedlich ausgeprägt.
Die Jahrringe, die Früh- und Spätholzbreiten nehmen in ihrer Breite nach einer juvenilen Phase kontinuierlich ab. (Fläche ist die gleiche, da 1 Jahr Wachstum, jedoch ist der Radius grösser und der Ring damit schmaler)
LZ 8: Sie wissen, wie Reaktionsholz entsteht und wie sich dies in den Jahrringen von Bäumen äussert.
Reaktionsholz reagiert auf Einflüsse von Umweltstörungen mit einem veränderten Baumwachstum (bspw. Lawine, Steinschlag, Rutschung, Erdbeben,…). Durch geomorphologische und geologische Prozesse wird der Baum aus seiner optimalen Lage für das Wachstum verschoben (--> Krummschaftigkeit, z.B. Säbelwuchs). Nadelhölzer bilden dabei Druckholz auf
der tiefer liegenden Site des Stammes und Laubhölzer Zugholz auf der Oberseite des schief stehenden Stammes. Jahrringe ermöglichen die Ermittlung der Störungsrichtung (Pfeile zeigen die Richtungsstörung an und die gezogenen Linien die optimale Beprobungsrichtung)
LZ 9: Sie wissen, was eine Kreuzdatierung ist.
Kreuzdatierung
• Durch Kreuzdatierung können Jahrringkurven von verschiedenen Hölzern zu einer Chronologie zusammengestellt werden.
• Beruht auf Übereinstimmung des Wachstumsmusters (von mehreren Bäumen einer Region)
• Hilfe: Weisejahre / Zeigerjahre (extrem breite--> positive pointer years/schmale Jahresringe --> negative pointer years) --> an diesen verknüpft
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Lernkarten
LZ 1: Sie kennen die chronometrischen Bezeichnungen.
Datierung von Objekten / Ereignissen aus allen geographischen Bereichen (Glaziologie, Archäologie, Geologie, Kunstgeschichte,…) --> Alles, was organische Substanzen enthält, wird datiert.
- Chronometrische Einheiten: a (Jahr), ka (103a), Ma (106a)
- Datumsangaben: Jahre v. Chr. („BC“) = BCE, Jahre n. Chr. („AD“) = CE
- BP (before present = 1950) --> Radiokohlenstoffjahre
LZ 2: Sie kennen den Unterschied zwischen numerischen und relativen Methoden und können ein Beispiel nennen.
Numerische Methode
Liefern Zahlen, genau eingegrenzte Werte z.B.
- 346 Jahre
- 4150±39 BP
Zu den numerischen Methoden zählen unter anderem:
• Dendrochronologie (Jahrringmethode)
• Radiokarbon-Methode (14C)
• Strahlendosimetrie (wie optisch stimulierte Lumineszenz oder Thermolumineszenz), Elektronen-Spin Resonanz, ...
• Exposure-Dating: 10Be, 26Al, 36Cl, 39Ar, 81Kr, 32Si
Unterteilung der numerischen Methoden
a) kurzfristige Anwendungen: von einzelnen Jahren bis zu mehreren ka
• Jahrringe, Eisbohrkerne (hochauflösend)
• C-14 Methode, optisch stimulierte Lumineszenz, Thermolumineszenz, Exposure Dating (z.B. 36Cl)
b) mittelfristige Anwendungen: bis zu 1 Ma und mehr: Paläomagnetismus, Exposure Dating (z.B. 10Be)
c) langfristige Anwendungen: Ma bis Ga (z.B. Uran-Serien wie 238U ... ! 206Pb, 235U ... ! 207Pb, 232Th ... ! 208Pb)
Relative Methode
Relative dating is used to determine the relative ages of geologic strata, artifacts, historical events, etc. This technique does not give specific ages to items. It only sequences the age of things or determines if something is older or younger than other things.
Zu den relativen Methoden zählen beispielsweise:
• Stratigraphie
• Verwitterungsrinden (Mächtigkeit) von Gesteinen
• Hydratationsrinden (z.B. Obsidian)
• Bodenbildung (Profilentwicklung, selektive Extraktionen, chemische und mineralogische Verwitterungsindizes, ...)
• Gesteinsfestigkeit (Schmidt-Hammer Methodik)
LZ 3: Sie kennen die hauptsächlichen terrestrischen und aquatischen Archive und deren Bedeutung.
Terrestrische Archive:
1. Gletscher und ihre geomorphologische Evidenz: glaziale Formenschatz erlaubt die Rekonstruktion der Gletscher und Klimaschwankungen, u.a. im Hochgebirge
2. Periglaziale Archive: verweist auf nicht-glaziale, jedoch kalt-klimatische Landschaftsprozesse. Periglaziale Formen und Sedimente sind Zeugen von spezifischer und typischer Umwelt- und Klimabedingungen. Dazu gehören: Blockgletscher, Felsenmeer, Soli- Geli-Fluktionserscheinungen, kryogenen Prozesse in Böden, Thermokarst.
3. Paläoböden, Windablagerungen (Löss): Paläoböden = Böden, die in der Vergangenheit geformt und begraben wurden. Somit widerspiegeln sie Klima und Umweltbedingungen
zur Zeit ihrer Bildung. Die Ablagerung von windgetriebenem Material ist eine wichtige Informationsquelle, denn darin sind sehr oft Paläoböden enthalten, welche eine Aufschlüsselung des Paläoklimas bzw. Paläoumweltbedingungen erhalten.
4. Höhlenmaterial: verschiedenste Materialien (mineralische und organische) können in Höhlen gefunden werden. Für Archäologen sind Skelettrückstände, Coprolite, Malereinen wichtig. Paläoökologische Informationen finden sich in den Stalaktite und Stalagmite (da mehrere 10ka bis 100ka alt). In Zeiten mit wärmerem Klima wachsen Stalaktite wesentlich
schneller als unter sehr kalten Bedingungen.
5. Bäume: In Regionen mit einem jahreszeitlich wechselndem Klima (meistens nicht-äquatoriale, subtropische bis subalpine / boreale Gebiete) produzieren Bäume deutlich sichtbare Jahrringe (bedingt durch die Bildung von Früh- und Spätholz). Die Datierung mittels Bäumen wird Dendrochronologie genannt; damit ist eine hochpräzise, jahrgenaue Datierung von Ereignissen und ökologischen Bedingungen möglich.
6. Moore: liefern Informationen über die zeitliche Entwicklung des Mooraufbaues und die Vegetation.
Aquatische Archive (lakustrine und marine Sedimente):
See-, Fluss- und Meeressedimente sind aquatische. Eine Warve („Jahresschicht“) umfasst die Sedimentation eines Jahres in Seen oder im Meer. Die Warvenchronologie beeinhaltet die Auszählung schichtweiser Ablagerungen in Seek (lakustrine Sedimente), z.T. auch in Mooren, Flüssen oder dem Meer (marine Sedimente).
LZ 4: 4. Sie können Beispiele zu periodischen und aperiodischen Bildungen nennen.
Aperiodische Bildung:
Lössablagerungen (rötliche Bänder = Zeit, als neuer Boden gebildet wurde)
Was ist Löss: Verwitterung oder glaziale Erosion --> Sedimente --> Äolische Lockersedimente (80 % Schluff, Sand & Ton), homogener Aufbau, Wasserdurchlässig --> gute Bodenbildung
Periodische Bildung:
Lakustrine Sedimente (Warven), Schnee und Eisablagerungen, Jahrrringe, Vulkanasche
Erklären Sie die Begriffe Driver, Indikatoren und interaction feedbacks.
LZ 5: Sie kennen das generelle Grundprinzip der C-14 Datierung und den Datierungsbereich.
14C ist ein radioaktives C Isotop mit einer Halbwertszeit von 5730±40 Jahren. Es entsteht in der oberen Atmosphäre durch kosmische Strahlung aus Stickstoff (14N). 14C gelangt relativ rasch in die Biosphäre und Hydrosphäre. Alle Pflanzen nehmen 14C au. Pflanzen werden von Tieren gefressen. In jedem Lebewesen hat es ein bestimmtes Verhältnis von 14C:12C. Nach dem Absterben eines Organismus hört die Kohlenstoffaufnahmen auf und das Verhältnis 14C:12C beginnt sich zu verändern
(aufgrund des radioaktiven Zerfalls von 14C). Aus dem momentanen 14C Gehalt der Probe, der Zerfallsrate (exponentieller Zerfall!) und dem ursprünglichen 14C-Gehalt kann das Absterbealter des Organismus ermittelt werden. Aus dem Mengenverhältnis von 14C:12C kann auf das Alter geschlossen
Datierbare Materialien:
Holz, Blätter, Pollen, Holzkohle, Knochen, Schale, Sekundärkarbonate
(z.B. in Böden) --> Materialien, welche anorganischen oder organischen (lebend und biologisch)
Kohlenstoff enthalten und ein Alter von < 50ka haben, können datiert werden.
Datierungsbereich: 150-ca 50‘000 Jahre.
LZ 6: Sie kennen die Bedeutung von geochemischen Parameter in See- und Meeressedimenten.
LZ 6: Sie kennen das Grundprinzip und den Datierungsbereich der Dendrochronologie.
Dendrochronologie = Methode, welche auf den unterschiedlichen Ausprägungen der Jahrringe von Bäumen beruht. Baumwachstum ist eine unmittelbare Antwort auf sich ändernde Umweltbedingungen (Klima, geomorphologische Situation,..).
LZ 7: Sie wissen, wie ein Jahrring aufgebaut ist und was ein altersbedingter Trend ist.
Zwischen Holz und Rinde befindet sich das Kambium. Dies ist der einzig Teil, der für das Dickenwachstum zuständig ist. In den subtropischen bis borealen Klimazonen haben die Baumbestände meistens zwei Wachstumsphasen: Im Frühjahr und Sommer bildet sich das sogenannte Frühholz, welches grosse / dünnwandige / helle Holzzellen ausbildet. Das Spätholz entsteht ab dem Spätsommer. Dabei entstehen Holzzellen, die kleiner / dickwandiger / dunkler sind. Da im Winter eine Ruhephase ist, gibt es kein Wachstum. Durch dieses zyklische Wachstumsverhalten entstehen die charakteristischen Jahrringe. Je nach Baumtyp sind sie unterschiedlich ausgeprägt.
Die Jahrringe, die Früh- und Spätholzbreiten nehmen in ihrer Breite nach einer juvenilen Phase kontinuierlich ab. (Fläche ist die gleiche, da 1 Jahr Wachstum, jedoch ist der Radius grösser und der Ring damit schmaler)
LZ 8: Sie wissen, wie Reaktionsholz entsteht und wie sich dies in den Jahrringen von Bäumen äussert.
Reaktionsholz reagiert auf Einflüsse von Umweltstörungen mit einem veränderten Baumwachstum (bspw. Lawine, Steinschlag, Rutschung, Erdbeben,…). Durch geomorphologische und geologische Prozesse wird der Baum aus seiner optimalen Lage für das Wachstum verschoben (--> Krummschaftigkeit, z.B. Säbelwuchs). Nadelhölzer bilden dabei Druckholz auf
der tiefer liegenden Site des Stammes und Laubhölzer Zugholz auf der Oberseite des schief stehenden Stammes. Jahrringe ermöglichen die Ermittlung der Störungsrichtung (Pfeile zeigen die Richtungsstörung an und die gezogenen Linien die optimale Beprobungsrichtung)
LZ 9: Sie wissen, was eine Kreuzdatierung ist.
Kreuzdatierung
• Durch Kreuzdatierung können Jahrringkurven von verschiedenen Hölzern zu einer Chronologie zusammengestellt werden.
• Beruht auf Übereinstimmung des Wachstumsmusters (von mehreren Bäumen einer Region)
• Hilfe: Weisejahre / Zeigerjahre (extrem breite--> positive pointer years/schmale Jahresringe --> negative pointer years) --> an diesen verknüpft
