Hinweis: dieses Stichwortskript beinhaltet bislang nur wenige, meist stark verkleinerte Abbildungen. Verwenden Sie die SW- Skript (pdf, 2,8 MB) und Farb-Abbildungen (pdf, 2,4 MB) zu diesem Kapitel zur weiteren Erläuterung.

3. ALTPALÄOZOIKUM (Kambrium, Ordovizium):

Cambria=lat. Wales, Ordovizer: Volksstamm in Wales

Historisch: Ordovizium war früher Teil des Silur, d.h.

(aktuelle Alterszahlen für alle Erdzeitalter jeweils unter: http://www.ucmp.berkeley.edu/help/timeform.html)

3.1 Leben im Altpaläozoikum

Übersicht

• fast nur marines Leben (Ausnahmen: Kambrium sicher Einzeller und Pilze in Süßwasser und auf Festland, nicht überliefert. Oberstes Ordovizium: erste Landpflanzen? (Sporenfunde)), überwiegend Land=Wüste (klimaunabhängig)
  
  
• sehr rasche Hartteilevolution (aber Anfänge bereits im obersten Präkambrium: Conodonten, Cloudina)
  
  
• Kambrium: evolutive "Experimentierphase", v.a. bei Trilobiten, beendet von mehrfachem Artensterben
  
  
• Ordovizium: adaptive Radiation, beendet von Artensterben

vgl. Folie 23

3.1.1 Altkambrische (Tommotische) Fauna

möglicherweise nur von 530-527 Ma, in jedem Fall sehr kurz.

Übergangsfauna (vgl. Ediacara-Fauna), Evolutionsereignis

• sehr kleine Hartteil-Fossilien (wenige mm, vgl. Abbildungen)
• alles mit Exoskeletten (CaCO3, Ca-Phosphat): ursprünglich wohl Entgiftung vor überschüssigem Calcium (Ca-Ionen sind Zellgifte, wenn zu hohe Konzentrationen), Nebeneffekt: Schutz vor ersten Räubern.
• weit verbreitet
• Gruppen:
  • Schwämme, Mollusken (z.B. Volborthella, 2-3 mm)
  • auch Formen ohne Beziehung zu späteren Gruppen?

3.1.2 Fauna des restlichen Kambriums und Ordoviziums

nun auch größere marine Organismen

Trilobiten

• wichtigste Gruppe im Kambrium (auch als Leitfossilien, Lebensdauer oft < 1 Mio a), vgl. Folie 22
• starke Radiation im Kambrium
• Oberkambrium: Drei Aussterbeereignisse, Ende Kambrium 2/3 der Formen ausgestorben, vgl. Folie 23
• Kambrische Trilobiten relativ einfach (viele Pleuren, d.h. viele Kiemenfüßchen, holochroale Augen)
• Ordovizische Trilobiten: neue Typen: z.B. einrollbar, lange Wangenstacheln, z.T. schizochroale Augen (Phacopida, Dalmanitida)
• Lebensweise: kriechend, bodenbezogen schwimmend, z.T. grabend (v.a. Ordoviz), v.a. Detritusfresser. Opipeuter (Ordoviz): pelagischer Dauerschwimmer ("Rückenschwimmer")
• Tiefwassertrilobiten: i.allg. klein (Ausnahme Paradoxides), oft blind (Agnostiden)
• Karbonatschelftrilobiten: größer, differenzierter
  
  
• auch bereits Ostrakoden (berühmt in phosphatischer Erhaltung) und andere Crustaceen

Echinodermen

• im Kambrium "archaische" Formen, z.B. Cystoideen (Folie 22)
• im Ordovizium zusätzlich modernere Formen: Crinoiden, Seesterne (Räuber), erste Seeigel (s. Abb. rechts, aus Stanley 1987). Pentamerie entwickelt sich nur langsam.

Mollusken

• alle Gruppen bereits im Kambrium vorhanden (aus evtl. käferschneckenartigem Urmollusk entstanden?)
• rasche Entwicklung
• Tentaculiten: Kambrium bis O.Devon
• viele niedriggewundene bis planspirale Gastropoden (Eomphalus, Pleurotomaria, Loxonema (trochospiral), Bellerophon (mit Schlitzband, eigenständige Gruppe, von manchen nicht zu Gastropoden gestellt), Folie 22.
• Nautiliden wichtig als Räuber, ab O. Kambrium, rasche Entwicklung ab Ordovizium. (Orthoceras, Endoceras, Lituites-Typ). Endoceras bis 4.5 m im O.Ord.
• ab Ordovizium erste Ammoniten im weiteren Sinne.

Brachiopoden

• schon ab Kamrium (z.B. Obolus: Leitfossil O. Kambrium, Lingula O.Kambrium - rez.), viele Inarticulata
• wichtig ab Ordovizium (auch Leitfossilien), auch viele Articulata, Strophomena, Leptaena
• wichtiger als Bivalven

Graphtolithen

• ab Mi-Kambrium, v.a. seit Basis Ordovizium
• Hemichordata, Deuterostomia, Verwandte heute evtl. Eichelwürmer?
• wichtige Leitfossilien für Ordoviz
• gerichtete Entwicklung von vielästig (Dictyonema, Bryograptus, Tetragraptus) zu Stimmgabeltyp (Didymographtus) zu zweizeilig (Dicranographtus, Climacograptus, Diplograptus) zu sekundär zweiästig (Dicellograptus) (vgl. Tafelskizze).
• Im Silur Dominanz von Monograptiden, auch zweizeilige Formen.

Conodonten

• schon ab oberstes Proterozoikum
• wichtig ab Ordovizium als Leitfossilien
  
  

Weichkörperorganismen (Burgess-Shale, Chenjiang-Fauna)

Burgess-Schiefer, British Columbia, Kanada, Rocky Mountains. Mittelkambrium, hervorragende Erhaltung in feinkörnigen Sedimenten (vgl. Abbildungen)

• Sehr viele Trilobiten, insg. > 30 Gattungen von Arthropoden
• Schwämme
• polychaete Würmer (hochdivers)
• Quallen? (Räuber)
• etliche Problematica, z.B. Anomalocaris (Räuber, nun als Arthropode erkannt), Opabinia, Hallucigenia

ähnliche Fauna mit fraglichen Wirbeltierresten (fischartig) Chengjiang-Fauna, Südchina (etwas älter als Burgess-Schiefer).

Interpretation vgl. Vorlesung; siehe Abb. in den Skripten.

Rifforganismen und -strukturen

• Stromatolithen und Krustenriffe: v.a. U.-M.-Kambrium, noch bis Ordovizium recht weit verbreitet (auch noch später in Erdgeschichte, bis heute), jedoch zunehmend Abwanderung ins Intertidal bzw. Beteiligung an anderen Rifftypen. Subtidale Mikrobenkrustenriffe mit viel Renalcis / Epiphyton ("skeletäre Cyanobakterien, Calcimikroben"
  
  
• Archaeocyathiden-Riffe: fast ausschließlich Unterkambrium (in Australien und Sibirien bis frühestes Mittelkambrium). zum ersten (?) Mal biologisch-enzymatisch kontrollierte Verkalkung (war ggf. bei jüngstpräkambrischer Cloudinia bereits so). Wohl zu Schwämmen gehörend. Riffe zusammen mit Calcimikroben und Mikrobenkrusten. (s. Abb. rechts (aus Stanley 1987).
  
  
• Bryozoenriffe: ab M.-Ordovizium (Bryozoen starke Radiation ab M-Ordoviz)
  
  
• Erste Kieselschwammriffe ab Mittelordovizium
  
  
• Stromatoporen-/Tabulaten-Biostrome, z..T. bereits mit rugosen Korallen, ab Oberordovizium, noch kleine Strukturen (näheres siehe Silur/Devon)

Plankton: v.a. Acritarchen (vgl. Präkambrium)

Landpflanzen

• Erste Relikte (Sporen, Zellrelikte) ab Ordovizium (vgl. Folien).

3.3 Paläogeographie des Kambriums und Ordoviziums

3.3.1 Generelle Züge

Kambrium:

• Proterozoischer Superkontinent (Rodinia bzw. Nachläufer Pannotia) vor Kambrium zerfallen
• Gondwana wird besser konsolidiert (ab ca. 500 Mio a existent); v.a. Afrika, Brasilien (geteilt durch "mobile Gürtel" bzw. "panafrikanische Ozeane"; ca. 800 bis 500, z.T. bis 400 Mio a).
• Rest der Kontinente Schollenmosaik (v.a. auf Äquatorposition, Ausnahme Baltica) -> viele Kalke.
• Anlage von Inselbögen (vgl. Vorlesungsskizze sowie Beiblätter):
  • Japetusränder
  • "Angara-Gürtel": -> bewegliche Mikroplatten (Kasachstan, Gobi, Tibet, S. China)
• Zwischen Laurentia und Baltika: Iapetus, zwischen Avalon und Armorica "Rheischer Ozean", südlich Angara: Paläotethys
• Ende Präkambrium: ausgeprägter Meeresspiegeltiefstand, dann rascher Anstieg während des Kambriums (vgl. Beiblatt 23): -> Schwarzschiefer-Prädisposition im Mi- und O.Kambrium (Alaunschiefer, Phosphorite).

Ordovizium:

• Generell hoher Meeresspiegel (viel Schwarzschiefer, Phosphorite), mit Rückzügen. Im O.Ordovizium starker Abfall (-> Vereisung)
• Chamositbildung (FeAl-Silikat) weit verbreitet (v.a. heutige N-Erde, v.a. Mi/O.Ord.): Fehlen von Landvegetation.
• Gondwana: Nordwandern -> Südpol im O.Ord. in NW-Afrika (Beiblatt 8) -> Vereisung (Sahara-Vereisung: Tillite und Findlinge, Kritzung): >> Starker Meeresspiegelrückgang, weltweite Abkühlung >> starkes Artensterben an bzw. unterhalb Wende Ordovizium / Silur:
  • Aussterben bei Trilobiten, Nautiliden, Brachiopoden, Crinoiden, Bryozoen.
  • bei Graptolithen bleiben nur Monograptiden im Silur
  • Kaltwassertrilobiten wandern äquatorwärts
  • wenig Karbonate im Untersilur.
• Nordwandern von Baltika: Subtropische -> tropische Kalke: Oodide und Pellets ab O. Ordovizium
• Verstärkung Subduktion Iapetus: starke Verengung, Inselbogenkollisionen

3.3.2 Regionale Beispiele

Überblick: Bereiche mit

• passive Kontinentalränder (epikontinentale Überflutung): Beispiel westliches Nordamerika
• passiver -> aktiver Kontinentalrand: Beispiele Appalachen, Sardinien, Kaledoniden in GB

a) Passive Kontinentalränder und epikontinentale Überflutungen

Westtteil von Nordnamerika: Passiver Kontinentalrand mit steil begrenzter Plattform vom späten Präkambrium (Belt-Gruppe) bis Devon.

vgl. Tafelskizze, Farbskript (pdf) und SW-Beiblätter (pdf)

b) Passive -> Aktive Kontinentalränder:

z.B.

* Appallachen: zweizyklische Entwicklung: Orogenesen O.Ordovizium, O.Devon-U.Karbon

Grundaufbau und Zonen siehe Tafel und Beiblätter.

O.Ordovizium: Takonische Orogenese, Anschweißung großer Terrane, insb. von Taconia.

* Sardinien: lag am Nordrand von Gondwana: Randbeckenentwicklung

1. unterstes U.Kambrium: Rampe, oolithisch, Siliziklastika von SE
2. U. Kambrium: Depositional Margin mit Ooidbarren, dahinter Archaeocyathidenkalke, Vertiefung nach NW
3. höheres U.Kambrium: Riftartige Grabenbildung innerhalb der Kabonatplattform, mit Oolithbereichen und Archaeocyathidenplattformen, dazwischen tiefere Bereiche
4. Grenze U./Mi.Kambrium: Drowning: Knollenkalke über allen Bereichen
5. Mi./O. Kambrium: Siliziklastika, teilweise flyschartig aus NW
6. O.Kambrium: Vulkanismus im Norden (Anzeichen für Inselbögen): Tuffe aus NW.
7. U-Mi.Ordovizium: Sardische Phase, evtl. Terranakkretion von NW.

(Hinweis: je nach Zeitverfügbarkeit wird das Beispiel Sardinien nur fakultativ behandelt)

* Kaledoniden:

Großbritannien, v. NW nach SE (vgl. Beiblätter)

1. Kambrium: N.Engl. Schottland: Laurentia, Subduktion von S. Inselbogenvulkanismus, Siliciklastica | Ozeankruste | Southern Uplands-Terran | Ozeankruste mit mittelozeanischem Rücken | passiver Kontinentalrand Europa (Midland Schelf: Paradoxides-Schiefer, Lingula Flags, Harlech Grits)
2. Ordovizium: N.England, Schottland Schelf mit Durnesskalken | Underplating von Southern Uplands, mit Ballantrae Ophiolith | Iapetus | aktiver Kontinentalrand zu Europa mit Graptolithenschiefer, Sandsteinen, Vulkanismus.

Kaledoniden und Vorland in Norwegen / Südschweden (vgl. Beiblätter)

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