Das Erdmittelalter ist gerade mit einem großen Massensterben zuende gegangen. Unter anderem sind die Dinosaurier, die so lange erfolgreich die Erde dominierten, endgültig verschwunden, und die Blütezeit der Säugetiere ist angebrochen. Ein neues Zeitalter beginnt: die Erdneuzeit. Sie beginnt vor 65 Millionen Jahren und endet mit der Gegenwart. Den größten Teil dieser Strecke werden wir mit dem Tertiär in diesem Kapitel zurücklegen. Das Tertiär beginnt vor 65 Millionen Jahren und endet vor 2,6 Millionen Jahren mit der großräumigen Vereisung der Polkappen (Beginn der Eiszeit), die bis zur Gegenwart andauert.
Schauen wir uns zunächst wieder die Lage und Wanderung der Kontinente an:
Im Tertiär bewegen sich die Kontinente fast bis an ihre heutigen Positionen.
Indien bewegt sich schnell mit bis zu 20 cm pro Jahr
nach Norden und kollidiert vor 50 Millionen Jahren mit Asien, sodass
sich das riesige Himalaya-Gebirge und das Tibetische Hochland bilden.
Asien, das aus einer losen Ansammlung kleinerer Platten besteht,
wird dabei stark verformt.
Australien löst sich von der Antarktis und wandert wie Indien zuvor ebenfalls schnell nach Norden, auf Kollisionskurs mit Südostasien. Nordamerika und Grönland trennen sich von Europa.
Eine Reihe weiterer Kollisionen ereignen sich, beispielsweise kollidiert Spanien mit Frankreich und bildet die Pyrenäen, und Italien kollidiert mit Frankreich und der Schweiz und bildet die Alpen. Eine Landbrücke entsteht zwischen Afrika und Eurasien.
Das Flachmeer im Inneren Nordamerikas (Western Interior Seaway) und die Flachmeere Europas verschwinden zunehmend. Florida sowie Teile Asiens und Europas sind im Gegensatz zu heute aber immer noch von einem flachen Meer bedeckt.
Gegen Ende des Tertiärs bildet sich auf der Antarktis eine Eiskappe, da sich durch die Öffnung der Drake-Meeresstraße zwischen Südamerika und der Antarktis vor rund 30 Millionen Jahren eine kreisförmige Meeresströmung um die Antarktis ausbildet und diese so von warmen Meeresströmungen abschneidet. Eine Eiszeit kündigt sich an, wie wir sie aus dem Karbon und frühen Perm kennen (während es seitdem bis zum mittleren Tertiär eher ein warmes Treibhausklima gegeben hat). Das Festlandeis bindet Wasser und führt so zu einem weiteren Absinken des Meeresspiegels. Zwischen Nord- und Südamerika bildet sich bei Panama vor rund 4 Millionen Jahren eine Landbrücke, so wie schon zuvor zwischen Afrika und Eurasien. Tiefgreidfende Änderungen für die Tierwelt Amerikas sowie für das Erdklima (Ausbildung des Golfstrom) sind die Folge. Zwischen Arabien und Afrika öffnet sich ein Riss, der zur Bildung des roten Meers führt. In Verlängerung dieses Risses bildet sich das ostafrikanische Riss-System.
Klima:
Zunächst ist es im Tertiär noch tropisch warm. So gibt es in Deutschland Sumpflandschaften mit tropischer Vegetation -- wir finden sie heute als Braunkohle im Boden wieder. In den letzten Jahrmillionen der Trias kühlt das Klima dann merklich ab und geht zum Quartär hin in die Eiszeit über, in der wir in der Gegenwart leben. Eine gute Übersicht über die Temperatur in der Erdneuzeit findet man unter http://www.globalwarmingart.com/wiki/File:65_Myr_Climate_Change_Rev_png.
Das Massensterben am Ende der Kreidezeit führte zum Aussterben vieler Tiergruppen: Dinosaurier, Flugsaurier, Meeressaurier, Ammoniten und viele andere Tiergruppen starben aus.
Zu den Überlebenden gehören die Vögel und besonders die Säugetiere. Zwar werden auch hier viele Untergruppen ausgelöscht, aber einige wenige schaffen es in die Erdneuzeit hinein. Sie haben nun die Chance, die frei gewordenen Lebensräume neu zu besiedeln. Besonders den Säugetieren gelingt dies sehr erfolgreich, und die blühen zu großer Artenvielfalt auf.
Die drei bis zur Gegenwart überlebenden Unterklassen der Säugetiere kennen wir schon aus Kapitel 6.3 (Kreidezeit): die eierlegenden Ursäuger wie das Schnabeltier, die Beutelsäuger oder Beuteltiere und die höheren Säugetiere (Plazentatiere, also Tiere mit einer Gebärmutter). Auch die Unterklasse der Multituberculata überlebt zunächst, stirbt aber noch im Tertiär etwa 30 Millionen Jahre vor der Gegenwart aus. Schon in der Kreidezeit entwickelten sich die Säugetiere auf den einzelnen voneinander getrennten Kontinenten unterschiedlich. So entstanden beispielsweise bei den höheren Säugetieren vier Überordnungen: Nebengelenktiere (Südamerika, z.B. Gürteltiere), Afrotheria (Afrika, z.B. Elefanten und Seekühe), Laurasiatheria (Laurasien = Nordamerika und Europa, z.B. Huftiere, Wale und Fledermäuse) und Euarchontoglires (Eurasien, z.B. Primaten). Mehr dazu in Kapitel 6.3 (Kreidezeit).
Paläozän vor 65 bis 55,8 Millionen Jahren:
In den ersten 10 Millionen Jahren des Tertiär (im Paläozän vor 65 bis 55,8 Millionen Jahren) nehmen die überlebenden Säugetiere und Vögel die Welt langsam in Besitz. Die Artenvielfalt nimmt zu und auch größere Arten entstehen, wie beispielsweise das mit 4 Metern Länge und 2 Metern Schulterhöhe damals größte Säugetier: das Uintatherium.
Aus Spitzhörnchen-ähnlichen Ur-Primaten (Plesiadapis), die das Massensterben am Ende
der Kreidezeit überlebt haben, entwickeln sich die verschiedenen Zweige der heutigen Primaten.
Details dazu im Buch.
Es gibt Anzeichen dafür, dass es am Ende des Paläozäns vor etwa 55 Millionen Jahren zu einem
Anstieg der globalen Temperatur um etwa 5 Grad für etwa 100.000 Jahre kommt.
Ein prominenter Kandidat als Ursache für diese Treibhausära ist die Freisetzung großer
Methangasmengen aus instabil gewordenem Methanhydrat am Meeresgrund
(siehe z.B.
Andrea Naica-Loebell: Hitzewelle im Eozän).
Eozän vor 55,8 bis 33,9 Millionen Jahren:
In den darauf folgenden 22 Millionen Jahren (im Eozän vor 55,8 bis 33,9 Millionen Jahren) verschwindet die Landbrücke zwischen Europa und Nordamerika. Die Säugetiere entwickeln sich sprunghaft weiter. Einige Affen gelangen vor etwa 35 bis 40 Millionen Jahren bis nach Südamerika und bilden dort die Gruppe der Neuweltaffen. Die in Afrika verbleibenden Affen nennt man Altweltaffen.
Die ersten fuchsgroßen Urpferde erscheinen,
z.B. Eohippus, auch Hyracotherium genannt.
Das größte Raubtier ist bis
vor ca. 40 Millionen Jahre der 2 Meter große Raublaufvogel Gastornis (auch Diatryma genannt).
Erst danach gelingt es Säugetieren wie den Säbelzahnkatzen, ihn an der Spitze der Nahrungskette abzulösen.
In Deutschland dominieren im späten Eozän warme sumpfige Gegenden.
Viele Fossilien aus diese Zeit findet man in der weltberühmten
Grube Messel, ein UNESCO-Welt-Naturerbe.
Aus mit den Flusspferden verwandten Landsäugetieren entwickeln sich schrittweise die Riesen des Ozeans: die Wale. Wale sind also im Grunde Paarhufer!
Oligozän vor 33,9 bis 23,03 Millionen Jahren:
In den nächsten 10 Millionen Jahre (Oligozän vor 33,9 bis 23,03 Millionen Jahren) nähert sich die afrikanischen Kontinentalplatte immer mehr der eurasische Platte. Schließlich beginnen die Alpen sich aufzufalten. Nord- und Ostdeutschland sind von einem flachen Meer überflutet.
Im isolierten Südamerika und Australien entwickelt sich eine ganz eigene Tierwelt, wobei in Australien bis heute die Beutelsäuger und sogar einige Ursäuger wie das Schnabeltier erhalten bleiben.
Im Oligozän entstehen viele Säugetierordnungen der Gegenwart, vor allem in Afrika und dem jetzt damit verbundenen Eurasien. Die größten Landtiere sind das 5 Meter hohe und 20 Tonnen schwere hornlose Nashorn Baluchitherium (Paraceratherium) und das ihm ähnliche europäische Indricotherium. Auch ältere Säugetiergruppen wie die Beutelsäuger sind im Oligozän noch viel weiter verbreitet als heute
Miozän vor 23,03 bis 5,33 Millionen Jahren:
Die Auffaltung der Alpen und besonders des Himalayas haben im Miozän ihren Höhepunkt. Die Antarktis wird vollständig von einem Eispanzer überzogen. Erste Rüsseltiere treten auf, insbesondere die Dinotherien (auch Deinotherien oder Hauer-Elefanten genannt). Insgesamt ähnelt die Tierwelt schon deutlich derjenigen der Gegenwart.
Die ersten Menschenaffen erscheinen vor etwa 20 Millionen Jahren
in Afrika, beispielsweise die Gattung
Proconsul.
Etwa 7 Millionen Jahre vor der Gegenwart spaltet sich in Afrika die gemeinsame Abstammungslinie von Schimpansen und Menschen auf. Damit sind Schimpansen viel enger mit uns Menschen verwandt als beispielsweise mit den asiatischen Orang-Utans. Tatsächlich sind wir Menschen im Tierreich die engsten Verwandten der Schimpansen und umgekehrt! Biologisch sind wir einfach eine nackte, aufrecht gehende Affenart.
Die frühesten Vertreter unserer menschlichen Abstammungslinie sind der erst 2002 im Tschad gefundene Sahelanthropus tchadensis sowie Ardipithecus ramidus (1994 in Äthiopien entdeckt). Diese menschlichen Vorfahren kann man sich am ehesten wie aufrecht gehende Schimpansen vorstellen.
Der aufrechte Gang entwickelt sich bei unseren Vorfahren insgesamt deutlich früher als die Vergrößerung des Gehirns (siehe auch http://de.wikipedia.org/wiki/Hominisation ). Die Vorfahren des Menschen können also zwar schon auf zwei Beinen gehen, viel mehr Gemeinsamkeiten mit dem modernen Menschen bestehen aber noch nicht. Im Grunde handelt es sich zunächst einfach nur um aufrecht laufende Affen. Das beginnt sich erst etwa 2 Millionen Jahre vor der Gegenwart langsam zu ändern, wenn die Gattung Homo (Mensch) das Licht der Welt erblickt.
Pliozän vor 5,33 bis 2,6 Millionen Jahren:
Im Pliozän vor 5,33 bis 2,6 Millionen Jahren setzt sich die allmähliche Abkühlung der Erde bis zum Beginn der Eiszeit fort. Der Meeresspiegel sinkt und vor etwa 3 Millionen Jahren entsteht eine Landbrücke zwischen Nord- und Südamerika, mit starken Auswirkungen aus die bis dahin isolierte Tierwelt Südamerikas. Beutelsäuger (z.B. Opossums) und Nebengelenktiere (z.B. Riesenfaultiere und Gürteltiere) breiten sich von Südamerika nach Nordamerika aus, während viele höhere Säugetiere wie Huftiere, Rüsseltiere und Raubtiere von dort nach Südamerika einwandern. Den Beutelsäugern bekommt die neue Konkurrenz insgesamt schlecht: nur das Opossum überlebt in Nord- und Südamerika bis zur Gegenwart. Siehe auch Chapter 14, part 4, Lecture Notes, Life of the Cenozoic, Levin: The Earth Through Time - Wiley.
Elefantenartigen Mastodone, Kamele und Pferde breiten sich allgemein im Pliozän aus.
In Europa und später in Afrika sterben die Deinotherien, in Nordamerika
die Nashörner aus. Moderne Wale schwimmen durch die Ozeane.
In Afrika geht die Entwicklung der Vormenschen
(Hominiden) weiter. Vor 4 Millionen Jahren
entsteht so im östlichen Afrika die Artengruppe der
Australopithecinen.
Sie gehen aufrecht, doch ihr Gehirnvolumen entspricht noch dem eines Schimpansen.
Aus den grazilen Australopithecinen-Arten entwickeln sich
vor etwa 2 bis 3 Millionen Jahren die ersten Arten unserer eigenen Gattung
Homo.
a) Die geologische Entwicklung Deutschlands
Deutschland besitzt eine sehr vielgestaltige Landschaft, die sich im Laufe der Erdgeschichte schrittweise herausgebildet hat. Eigentlich umfasst diese Geschichte sämtliche Erdzeitalter, doch da die Prozesse mit den heute noch am besten sichtbaren Folgen in der Erdneuzeit stattfanden, habe ich das Thema als Zusatzinfo zum Tertiär in einem kompakten Kurzüberblick dargestellt, wobei ich mich u.a. an dem schönen Buch Deutschlands Süden: vom Erdmittelalter zur Gegenwart von Eberle, Eitel, Blümel und Wittmann (Spektrum Akademischer Verlag) orientiert habe. Wie immer erhebt der vorliegende Text keinerlei wissenschaftlichen Anspruch, sondern ich wollte mir einfach aus der Sicht eines geologisch interessierten Physikers selbst einen ersten Überblick verschaffen -- nebenbei ist dann dieser Text entstanden.
Den Grundstein für die Landschaft Deutschlands legte die variszische Gebirgsbildung, die vor 380 bis 290 Millionen Jahren stattfand, also im Erdaltertum vom mittleren Devon bis zum frühen Perm. Ursache war die Kollision des Südkontinents Gondwana mit dem Nordkontinent Laurussia, wodurch in der Kollisionszone Gesteine zusammengeknautscht, aufgefaltet, in die Tiefe gedrückt, umgewandelt und wieder mehrere Kilometer emporgehoben wurden (mehr dazu im Buch). Diese Knautschzone führte von Südwest nach Nordost quer durch Deutschland und reichte dabei vom heutigen Alpenrand bis zum Nordrand der Mittelgebirge. Nördlich dieser Knautschzone lag Laurussia mit seinen rötlichen Sedimentgesteinen, die von der Abtragung des kaledonischen Gebirges stammten. Der südliche Rand Laurussias, der nun zur Kollisionszone gehörte, war noch im Devon von einem flachen Ozean bedeckt gewesen, in dem sich dicke Meeressedimente abgelagert hatten. Noch heute kann man beispielsweise in der Eifel viele Fossilien von Meereslebewesen aus dem Devon finden.
Schon während der Hebung des variszischen Gebirges unterlag dieses stark der Erosion.
Das abgetragene Material sammelte sich im Karbon u.a. in den angrenzenden Gebieten, beispielsweise
im nördlich liegenden Steinkohlebecken des Ruhrgebietes (subvarizische Saumsenke),
in dem zu dieser Zeit tropische Sumpfwälder gediehen, die zu eingelagerten Kohleflözen in den Sedimenten führten.
Deutschland lag zu dieser Zeit am Äquator.
Im frühen Perm war Deutschland etwas nördlich des Äquators gewandert und das Klima war aufgrund der Bildung Pangäas sehr viel trockener und kontinentaler geworden. Der Abtragungsschutt des variszischen Gebirges sammelte sich nun auch zunehmend in dessen Tälern und Senken, beispielsweise in Süddeutschland oder im Saar-Nahe-Becken. Dabei entstanden rötlich gefärbte Sedimenten (Rotliegendes), deren Farbe von rot gefärbtem Hämatit Fe2O3 stammt, dass bei der Verwitterung nur unter trockenen Klimabedingungen entsteht. Im späten Perm war das variszische Gebirge schließlich weitgehend zu einem flachwelligen Rumpfgebirge abgetragen, sodass sich in Deutschland ein recht flaches Relief ausgebildet hatte und von dem einstigen Hochgebirge oberflächlich kaum noch etwas übrig war. Trotzdem beweisen die übrig gebliebenen Gesteine in der Kollisionszone mit ihren Auffaltungen und Veränderungen bis heute, dass dort einmal ein gewaltiges Gebirge stand.
In den nun folgenden Zeitaltern wurde Deutschland immer wieder von flachen Meeren überflutet, die mächtige Sedimente dort ablagerten, während in den trockenen Zwischenzeiten Flüsse ihre Fracht in den tiefergelegenen Senken ablagerten. Nur in den wenigen etwas höherliegende Gebieten wie dem Rheinischen Massiv (Rheinisches Schiefergebirge) und dem Böhmische Massiv (Oberpfälzer und Bayerischer Wald) wurden kaum Sedimente abgelagert, sondern Material weiter abgetragen.
Die erste Überflutung ereignete sich im späten Perm vor 260 bis 250 Millionen Jahren, als von Norden her das Zechsteinmeer bis nach Süddeutschland vorstieß. In den flachen salzhaltigen Lagunen konnten sich im damals trockenheißen Klima Deutschlands große Salzlagerstätten ausbilden, die wir heute im Untergrund Norddeutschlands vorfinden. Mehr dazu siehe in den Zusatzinfos zu Kapitel 4.6 (Perm).
In der frühen Trias vor 250 Millionen Jahren hob sich Mitteleuropa leicht und das Zechsteinmeer wich zurück. Flüsse transportierten nun Sande und Kiese in dessen früheres Becken -- man spricht vom Buntsandstein. Südlich des ehemaligen variszischen Gebirges zeigten sich nun langsam erste Auflösungserscheinungen Pangäas. Das Meer drang bei Polen von Südosten her auf das Festland vor und überflutete schließlich vor 244 bis 231 Millionen Jahren große Teile Deutschlands (Muschelkalkzeit). In der Keuperzeit vor 231 bis 200 Millionen Jahren sank der Meeresspiegel aufgrund des zunehmenden Aufbrechens Pangäas in den Nordkontinent Laurasien und den Südkontinent Gondwana und Deutschland fiel wieder trocken.
Im Jura vor 200 bis 145 Millionen Jahren kam das Meer erneut zurück und überflutete große Teile Mitteleuropas.
Nur wenige Gebiete ragten als tropische bis subtropische
Inseln oder Landbrücken daraus hervor. Mächtige Meeressedimente lagerten sich ab
(schwarzer, brauner und weißer Jura).
Damit war der geologische Unterbau Deutschlands weitgehend fertig:
Gesteine aus der variszischen Gebirgsbildung des Erdaltertums bildeten in Süd- und Mitteldeutschland
den weitgehend abgetragenen Sockel, an den sich nach Norden hin Sedimente des Erdaltertums
mit dem von diesem Gebirge abgetragenen
Material anschlossen, teilweise mit eingelagerten Kohleflözen aus dem Karbon.
Darüber lagen in den meisten Gebieten Sedimente des Erdmittelalters,
die mal von flachen Meeren und mal von Flüssen dort abgelagert wurden.
Interessanterweise weiß man über die Verhältnisse während der sehr langen Kreidezeit vor
145 bis 65 Millionen Jahren in Süddeutschland recht wenig.
Während sich in Norddeutschland teilweise mächtige Meeressedimente bildeten (man denke an die Kreidefelsen auf Rügen
und an der südenglischen Küste), fehlen Sedimente aus der Kreidezeit in Süddeutschland weitgehend.
Der Meeresspiegel war besonders in der späten Kreidezeit sehr hoch, sodass
große Teile Deutschlands immer wieder überflutet gewesen sein müssen.
Lediglich das heutige Rheinische Schiefergebirge und Teile im Nordosten Bayerns (Rheinisch-Böhmisches Festland) dürften
trocken geblieben sein und haben sich während der Kreidezeit sogar leicht angehoben,
sodass das Meer wohl schrittweise nach Süden zurückwich und die in der Kreidezeit vermutlich bereits
abgelagerte Meeressedimente wieder abgetragen wurden.
Das Klima war in der Kreidezeit wie schon im Jura weitgehend feucht-warm
mit mittleren Jahrestemperaturen zwischen 13 und 23 Grad in Deutschland.
Das führte in den flachen Landesteilen, die über das Wasser hinausragten,
zu tiefgründiger tropischer Verwitterung, bei der chemisch bestimmte Bestandteile der
Gesteine herausgelöst wurden, ohne dass sich deren Volumen verringerte (ihre Dichte sinkt dagegen sehr wohl).
Die so entstandenen Gesteine sind meist recht weich oder sogar bröcklig.
Beispiele sind Saprolith oder das Tonmineral Kaolinit (man denke an die Porzellanerde Kaolin).
Am Ende der Kreidezeit vor 65 Millionen Jahren sank der Meeresspiegel, und Deutschland fiel teilweise trocken. Man kann sich Deutschland damals als tropische Flachlandschaft mit dichten Regenwäldern vorstellen. Lediglich im Bereich des Rheinisch-Böhmischen Festlandes gab es kleinere Erhebungen. Im Süden lag im Bereich des heutigen Alpenvorlandes ungefähr von Basel bis nach München die Küste eines Tethys-Meeresarms, der sich langsam eineingte, da sich an seiner Südkuste die Alpen herauszuheben begannen.
Im Tertiär vor 50 Millionen Jahren (Eozän) war Deutschland immer noch eine tropische Flachlandschaft. Es war selbst im Südpolarmeer bis zu 18 Grad warm, da sich die Drakestraße zwischen Südamerika und der Antarktis noch nicht geöffnet hatte und das Nordpolarmeer noch nicht so eng wie heute von Kontinenten umringt war, sodass warme Meeresströmungen die Polarregionen erreichen konnten. Zudem lag Deutschland im Eozän noch ungefähr so südlich wie das heutige Südspanien, sodass dort wie in der Kreidezeit tropisch-feuchtes Klima herrschte. Die südöstliche Küste zum Tethys-Meeresarm lag ungefähr beim Nordrand der heutigen Alpen (Wien - München - Lausanne). Der heutige Oberrheingraben begann sich leicht abzusenken, was zunächst nur an einer Häufung von Seen und Sumpflandschaften zu erkennen war (der Oberrheingraben gehört zu einer Störungszone, die vom Rhonegraben Südfrankreichs über die Niederrheinische Bucht bis in die Nordsee im Westen Norwegens (Viking-Graben) reicht -- man spricht von einem kontinentalen Grabenbruch, wie man ihn heute auch in Ostafrika findet). Dabei kam es am nördlichen Oberrheingraben auch zu einem gewissen Vulkanismus, bei dem sich beispielsweise rund 50 km südlich von Frankfurt der Maarsee von Messel bildete (die heutige Grube Messel -- eine hervorragende Fundstätte für Fossilien aus dieser Zeit). Der Tethys-Meeresarm am Südrand Deutschlands verengte sich durch den Anstieg der Alpen weiter, war aber noch vorhanden.
Als sich vor 40 Millionen Jahren die Drake-Straße öffnete und der Ringstrom um die Antarktis formte, kam
es zu einer Klimaabkühlung, die sich immer weiter verstärkte.
Die zunehmende Vereisung der Antarktis wirkte dabei wie ein Kühlaggregat für die Erde.
Vor 30 Millionen Jahren (mittleres Oligozän) wichen daher in Deutschland die tropischen Wälder an vielen Stellen
offenen Graslandschaften.
Der Meeresspiegel sank und der Tethys-Meeresarm würde durch die Anhebung der Alpen weiter eingeengt.
Der Oberrheingraben brach vor 30 Millionen Jahren stark ein
(ebenso wie die Niederrheinische Bucht), sodass das Meer
von Süden her eindringen und dort Meeressedimente
ablagern konnte. Dabei entstand zeitweise eine durchgehende Meeresverbindung zwischen dem
Tethys-Meeresarm und dem Nordatlantik. Sogar Mainz und das Tiefland Hessens sowie Teile
des Rheinischen Schiefergebirges waren überflutet.
Während der Boden des Oberrheingrabens immer stärker absank,
hoben sich zugleich seine Grabenränder deutlich an, bis sie schließlich
das eingedrungene Meer um mehrere hundert Meter überragten.
Diese Aufwölbung und Hebung des Erdbodens in Süddeutschland setzte sich bis nach Böhmen hinein fort
(Hebungsphase des Oligozäns).
Sie war in einigen Gebieten Deutschlands von vulkanischer Aktivität begleitet,
beispielsweise im heutigen Siebengebirge bei Bonn oder in der Vulkaneifel,
wo sie sich in Teilen bis in die Gegenwart fortsetzt (man denke an den großen Ausbruch des Laacher Sees
vor fast 13000 Jahren).
Mittlerweile hatte sich der schmaler werdende Tethys-Meeresarm in ein sogenanntes Molassebecken
verwandelt -- als Molasse bezeichnet man das Abtragungsmaterial eines Gebirges, in diesem Fall der
sich hebenden Alpen (eine ähnliche Situation gab es im Karbon am Nordrand des variszischen Gebirges
im heutigen Ruhrgebiet). Zunächst glich das Molassebecken noch einem flachen Meeresarm,
doch zum Ende des Oligozäns vor 24 Millionen Jahren verlandete der Teil westlich des heutigen Münchens.
Große Schwemmfächer aus abgetragenem Gesteinsmaterial ergossen sich aus den Alpen und dem Norden (Böhmen)
in das Molassebecken, dessen Sedimentschichten immer mächtiger wurden.
Vor rund 22 Millionen Jahren verlandete dadurch schließlich auch das östliche Molassebecken.
Allerdings kehrte nach einer erneuten Absenkung des Molassebeckens vor etwa 20 Millionen Jahren das Meer noch ein letztes Mal
kurzzeitig dahin zurück.
Die Hebung der Grabenränder des Oberrheingrabens und anderer Gebiete Deutschlands hatte nach dem Ende des Oligozäns vor 24 Millionen Jahren stark nachgelassen -- eine längere tektonische Ruhephase mit entsprechender flächenhafter Erosion war eingetreten, die zu einer zunehmenden Einebnung der Landschaft führte (Reliefausgleich). Vor rund 16 Millionen Jahren im mittleren Miozän war der Oberrheingraben bereits weitgehend mit Sedimenten aufgefüllt, sodass bis auf die dort verbreiteten Seen und Sümpfe nicht mehr viel von ihm zu sehen war. Das Wasser im nördlichen Oberrheingraben floss bereits nach Norden ab -- ein erster Vorbote des Rheins. Dies war möglich, da das Rheinische Schiefergebirge ihm damals noch nicht den Weg versperrte, denn es würde sich erst im späten Pliozän und Quartär merklich anheben. Süd- und Mitteldeutschland war nur noch eine relativ flache Hügellandschaft -- nur der Bayerischen Wald und der Böhmerwald erreichten Höhen von fast 1000 Metern. In der Niederrheinischen Bucht bildeten sich zu dieser Zeit im noch relativ warmen Klima machtige Torfschichten, aus denen später die heutigen Braunkohlevorkommen hervorgingen.
Dann aber hoben sich Teile Süddeutschlands erneut an, begleitet von
einem intensiven Vulkanismus (Vogelsberg, Rhön, Kaiserstuhl, Hegau, Fichtelgebirge, Oberpfalz).
Die Flüsse schnitten tiefe Täler
in das ansteigende Relief (ähnlich wie im heutigen Westerwald),
wobei sich die meisten Flüsse Süddeutschlands nach Süden in das Molassebecken ergossen,
um in dessen westlichem Teil über die sogenannte Graupensandrinne nach Westen abzufließen.
Die Donau mit ihrer nach Osten orientierten Fließrichtung gab es zu dieser Zeit noch nicht.
Der Rhein existierte dagegen schon, doch nur das Wasser des nördlichen Oberrheingrabens (nördlich des Kaiserstuhls)
floss über ihn ab.
Vor 14,8 Millionen Jahren erschütterte ein gewaltiger Meteoriteneinschlag Süddeutschland und bildete dort einen großen Krater (das heutige Nördlinger Ries).
Das Klima wurde langsam immer kälter und trockener, und vor etwa 10 Millionen Jahren gab es keine tropischen Wälder mehr in Deutschland. An ihre Stelle waren offene Grassteppen mit eingelagerten Sümpfen und Seen getreten.
Vor etwa 8 Millionen Jahren begann sich die sogenannte Aare-Donau (Urdonau) zu bilden. War zuvor das Wasser des Alpenvorlandes (Molassebecken) nach Westen abgeflossen, so kam es im damals noch sehr flachen Süddeutschland zu einer Umkehr der Abflussrichtung nach Osten. Das Quellgebiet der Aare-Donau lag in den Schweizer Zentralalpen, die heute das Quellgebiet des Rheins bilden. Man kann sich die Aare-Donau zu Beginn ähnlich wie den Amazonas als trägen breiten Fluss inmitten einer flachen Landschaft vorstellen. Die im Schwarzwald entspringende Donau selbst war nur ein kleiner Nebenfluss.
In den anschließenden 8 Millionen Jahren bis zur Gegenwart bewirkte die zunehmende Annäherung Afrikas nach einer längeren Ruhephase wieder eine starke Anhebung großer Gebiete Süddeutschlands um mehrere hundert Meter, wobei das Hebungszentrum im Südschwarzwald lag. Die frühere Küstenlinie des Molassemeeres findet man dort heute in 900 Metern Höhe, während sie südlich des Nördlinger Ries in rund 500 Metern Höhe liegt. Der Südwesten Deutschlands wurde also besonders stark angehoben, sodass es zu einer gewissen Schrägstellung Süddeutschlands nach Südosten hin kam. Der unterschiedlich starke Widerstand der einzelnen schräggestellten Schichten gegen die Erosion führte dann bis zur Gegenwart zur Herausbildung der typischen Schichtstufen Süddeutschlands. Im Südschwarzwald hat die Erosion dabei bis heute sogar das variszische Grundgebirge freigelegt. Die Hebung erfasste auch die Grabenränder des Oberrheingrabens, wobei gleichzeitig der Graben selbst weiter einsank, sowie auch einige weiter nördlich liegende Teile Deutschlands.
Vor 6 bis 4,8 Millionen Jahren erreichte die Vereisung der Antarktis ein Maximum;
sie war damals noch deutlich stärker vereist als heute, und der Meeresspiegel sank um ca. 70 Meter.
Damit war das feuchtwarme Klima der Vergangenheit in vielen Erdteilen weitgehend
beendet, und trockenkalte Verhältnisse mit ausgedehnten Graslandschaften etablierten sich,
wobei es immer wieder zu starken Klimaschwankungen kam.
Der sinkende Meeresspiegel führte vor 6 Millionen Jahren dazu,
dass die Straße von Gibraltar trocken fiel und das Mittelmehr
innerhalb von nur 1000 Jahren komplett austrocknete (Messinian Event).
Das führte auch in Süddeutschland zu einem sehr trockenen Klima ähnlich wie heute in Teilen Spaniens.
Starkregen trat in diesem Klima zwar selten, dafür aber umso heftiger auf und führte zu Schichtfluten,
die zu starker Erosion der Deckgebirge führten.
Erst vor 4,8 Millionen Jahren wurde das Mittelmeer erneut geflutet, als ein Teil des antarktischen Eises abschmolz.
Vor 4 Millionen Jahren begann auch die Vereisung der Arktis.
Durch das Absinken des Oberrheingrabens und die Anhebung seiner Ränder schnitten sich die Nebenflüsse des Rheins vor rund 5 Millionen Jahren immer tiefer in die sich weiter hebende Landschaft ein und zapften immer größere Landgebiete an, deren Wasser zuvor in Richtung Südosten zur Aare-Donau abgeflossen war. Diese Umlenkung der Abflussrichtung erklärt beispielsweise die markanten Knicke im Flusslauf von Main und Neckar. Vor rund 3,5 Millionen Jahren kam es dabei zu einem wichtigen Ereignis: Das Wasser der Westalpen (und damit auch das Wasser der Aare selbst), das zuvor in die Aare-Donau abgeflossen war, floss nun in Richtung Rhone nach Südwesten ab, sodass aus der großen Aare-Donau nun die kleinere Donau geworden war.
Die Umlenkung eines Flusses kann man sich ungefähr so vorstellen: Der Oberlauf eines ersten Flusses gräbt sich durch rückschreitende Erosion immer tiefer und weiter ein, wobei sich sein Quellgebiet dem Flusstal eines zweiten Flusses nähert. Eine wichtige Voraussetzung liegt nun darin, dass der Oberlauf des ersten Flusses ein steileres Gefälle als der zweite Fluss aufweist und sich daher schneller eingraben kann. Die Barriere zwischen den beiden Flüssen wird immer flacher, sodass dann beispielsweise bei Überschwemmungen der zweite Fluss überlaufen kann und sich sein Wasser in den tiefer eingegrabenen Oberlauf des ersten Flusses ergießt. Schrittweise wird so die Barriere abgebaut, bis schließlich der angezapfte Fluss komplett über den Oberlauf des ersten Flusses abfließt und sein altes Tal unterhalb der Anzapfstelle trocken fällt. Dabei bildet sein neuer Verlauf an der Umleitungsstelle meist einen deutlichen Knick. Genauso geschah es an vielen Stellen im Grenzgebiet zwischen Donau und Rhein: Da die Mündung der Donau weit entfernt im schwarzen Meer liegt, haben der kürzere Rhein und seine Nebenflüsse das größere Gefälle können einen Donau-Nebenfluss nach dem anderen in ihr Abflusssystem umlenken. Nach demselben Schema kann sich auch der Flusslauf eines Flusses verändern, siehe beispielsweise das Wellheimer Trockental im Naturpark Altmühltal.
Im Pliozän vor rund 3 Millionen Jahren hatte sich
nach der Hebungen und Schrägstellung der Sedimentschichten der Vergangenheit in Süddeutschland
schließlich die typische Schichtstufenlandschaft herausgebildet,
deren Stufenränder noch flacher waren als heute.
Die Temperaturen waren ähnlich zu heute, wobei es allerdings deutlich trockener war,
sodass offene Grasländer an vielen Stellen existierten.
Dort, wo die Kalksteinschichten des Muschelkalks und des weißen Jura an der Oberfläche lagen,
entwickelte sich eine zunehmende Verkarstung.
Vor 2,5 Millionen Jahren konnte schließlich der Rhein die Wasserscheide beim Kaiserstuhl überwinden
und die Aare anzapfen, sodass nun das Wasser der Westalpen über ihn abfließen konnte.
Zum ersten Mal floss damit Alpenwasser durch den Rhein und lagerte entsprechende alpine Sedimente
in seinem Flusslauf ab. Auch Neckar und Main zapften auf Kosten der Donau langsam immer größere Einzugsgebiete an.
Die Flüsse hatten sich teilweise tief in die angehobenen Schichten eingeschnitten, sodass die Flusstäler
weitgehend fixiert waren, sich also nur noch wenig änderten.
Mit dem Übergang vom Tertiär zum Quartär vor 2,6 Millionen Jahren begann in Mitteleuropa die Eiszeit bei der Formung der Landschaft eine immer wichtigere Rolle zu spielen, wobei es langsam unter Schwankungen immer kälter wurde. Wirklich relevant wurde sie in Deutschland allerdings erst vor rund 800 000 Jahren, wobei sich lange Kaltzeiten (ca. 100 000 Jahre) mit kurzen Warmzeiten (ca. 15 000 Jahre) abwechselten. Dabei wurden die Wechsel zwischen Kalt- und Warmzeiten von astronomischen Parametern angestoßen (Erdbahn, Neigung der Erdachse etc., siehe Buch) und durch Rückkoppelungen verstärkt. Folgende Gegebenheiten begünstigen, dass die Erde überhaupt soweit abkühlen konnte:
Wärend in den Kaltzeiten und Trockenzeiten in Deutschland eine kühle Steppenlandschaften vorherrschte, bedeckten in den kurzen Warmzeiten Nadel- und Laubwälder sowie in den Niederungen Sumpfwälder die Landschaft, in denen es im früheren Quartär beispielsweise auch Waldelefanten, Flusspferde und sogar Affen gab.
Der Oberrheingraben und das Mainzer Becken sanken auch im Quartär weiter ab, wobei sich neue Sedimente darin anhäuften, die der Rhein mittlerweile auch aus den Westalpen heranschaffen konnte. Neben dem Oberrheingraben setzte sich auch die Absenkung der Niederrheinischen Bucht bis in die Gegenwart fort. Noch immer sinkt letztere um rund 1 bis 2 Millimeter pro Jahr ab, teilweise begleitet von spürbaren Erdbeben.
Im Alpenvorland (Molassebecken) bildeten die von den Alpen in Richtung Donau fließenden Flüsse
große Schwemmfächer aus, die sich schließlich überdeckten und eine flache Aufschüttungsebene formten.
Die Hebungen des Pliozäns setzte sich fort, sodass sich die Flüsse weiter in die Landschaft einschnitten.
In den Flusstälern wechselten sich dabei Phasen der Tiefenerosion mit Phasen der Aufschüttung ab, wodurch
Terassen an den Talhängen entstanden.
Main und Neckar konnten ihr Einzugsgebiet auf Kosten der Donau weiter nach Südosten hin ausdehnen, da sie sich wegen ihres stärkeren Gefälles stärker einschneiden konnten als die Donau. Vor 1,8 Millionen Jahren verlor die Donau auch noch den Alpenrhein als Zufluss, der nun wie die Aare über das Gebiet des Bodensees nach Nordwesten in Richtung Rhein abbog. Während in Norddeutschland Gletscher einen prägenden Einfluss auf die Landschaft hatten, war ihre Wirkung im Rest Deutschlands auf die oberen Höhen der Mittelgebirge und das Alpenvorland beschränkt.
Vor 800 000 Jahren verstärkte sich der Einfluss der Eiszeit. Besonders kalt war es in den Kaltzeiten des Riß-Komplexes vor 400 000 bis 130 000 Jahren, in denen die Gletscher ihre maximale Ausbreitung entwickelten. Am Alpenrand konnten sie bis zu 1000 Meter mächtig werden, wobei der Rheingletscher einer der mächtigsten war und so zur Aushebung des heutigen Bodensees führte. Noch heute sind die Einflüsse der Gletscher an viele Stellen Deutschlands sichtbar (siehe Buch).
Ebenfalls vor 800 000 Jahren intensivierte sich die Anhebung des Rheinischen Schiefergebirges,
das ehemals eine flach-gewellte Landschaft gewesen war, auf bis zu 16 Zentimeter in tausend Jahren,
sodass bis zur Gegenwart mehr als 100 Meter zusätzliche Anhebung zusammenkammen.
Dabei schnitten sich auch hier die Flüsse tief ein formten so das typische heutige Landschaftsbild des Schiefergebirges mit
großflächigen Hochebenen und dazwischen tief eingeschnittenen engen Tälern.
Besonders die tiefen, stark gewundenen Täler der unteren Mosel und des Mittelrheins machen diese Entwicklung deutlich:
hier haben sich die Mäander der früher relativ flachen Flusstäler tief in die
aufsteigende Landschaft eingegraben.
Knapp 13000 Jahre ist es her, dass es in der Eifel beim heutigen Laacher See zu einem der letzten großen Vulkanausbrüche in Deutschland kam, bei dem u.a. pyroklastische Ströme für große Verwüstungen sorgten. Noch in 15 km Entfernung (Neuwied) sind die abgelagerten Tuff-, Bims- und Ascheschichten 6 Meter dick. Sie schützen die darunterliegenden Schichten bis zur Gegenwart, sodass wir aus ihnen heute viel über die damals ausklingenden Kaltzeit lernen können.
Seit rund 10 000 Jahren leben wir wieder in einer Warmzeit. Wälder eroberten die Landschaft in Deutschland zurück, und Jäger und Sammler unserer eigenen Menschenart durchstreiften vereinzelt die Gegend. Vor ungefähr 7500 Jahren griffen wir Menschen dann erstmals durch Rodungen in die Landschaft ein und prägen seitdem ihre weitere Entwicklung.
Errata:
Seite 291:
Das Sauerstoffisotop 16O enthält natürlich
8 Protonen und 8 Neutronen (nicht jeweils 6).
Und 18O enthält entsprechend 10 Neutronen (nicht 8).
last modified on 11 July 2013
