Geologische Zeitskala

Die geologische Zeitskala beschreibt die Einteilung der geologischen Zeit in standardisierte Intervalle. Sie nutzt Gesteinsschichten und die Prinzipien der Chronostratigraphie , um Gesteinssequenzen ihrem relativen Alter zuzuordnen, sowie geochronologische Verfahren wie die radiometrische Datierung , um die Grenzen zwischen ihnen präzise zu datieren. Sie wird hauptsächlich von Geowissenschaftlern (darunter Geologen , Paläontologen , Geophysikern , Geochemikern und Paläoklimatologen ) verwendet, um den zeitlichen Ablauf und die Zusammenhänge von Ereignissen in der Erdgeschichte zu beschreiben. Die Zeitskala wurde durch die Untersuchung von Gesteinsschichten, die Beobachtung ihrer Beziehungen und die Identifizierung von Merkmalen wie Lithologie , paläomagnetischen Eigenschaften und Fossilien entwickelt . Die Definition standardisierter internationaler Einheiten der geologischen Zeit obliegt der Internationalen Kommission für Stratigraphie (ICS), einem Organ der Internationalen Union der Geologischen Wissenschaften (IUGS). Ihr Hauptziel ^{[ 1 ]} ist die präzise Definition globaler chronostratigraphischer Einheiten der Internationalen Chronostratigraphischen Tabelle (ICC) ^{[ 2 ]} , die zur Einteilung der geologischen Zeit dienen. Die chronostratigraphischen Einheiten wiederum werden zur Definition geochronologischer Einheiten verwendet. ^{[ 2 ]}

Die geologische Zeitskala ist eine Methode zur Darstellung der Erdgeschichte anhand von Ereignissen, die sich im Laufe der Erdgeschichte über einen Zeitraum von etwa 4,54 ± 0,05 Milliarden Jahren ereignet haben . ^{[ 3 ]} Sie ordnet die Gesteinsschichten chronologisch an, indem sie grundlegende stratigraphische Veränderungen beobachtet, die mit bedeutenden geologischen oder paläontologischen Ereignissen korrespondieren. Sie vereint die Disziplinen der Chronostratigraphie, die die Beziehungen zwischen Gesteinssequenzen untersucht, um deren relatives Alter zu bestimmen, ^{[ 4 ]} und der Geochronologie, der Wissenschaft der Datierung von Gesteinen und anderen geologischen Materialien. ^{[ 5 ]}

Die Chronostratigraphie ist der Teilbereich der Stratigraphie , der alle Gesteine ​​der Erdkruste anhand ihres relativen Alters in Gruppen, sogenannte chronostratigraphische Einheiten, einteilt. ^{[ 4 ]} Eine chronostratigraphische Einheit umfasst alle Gesteinsfolgen weltweit, die während eines bestimmten Zeitintervalls abgelagert wurden. ^{[ 6 ]}

Die Chronostratigraphie verwendet mehrere Schlüsselprinzipien, um die relativen Beziehungen von Gesteinen und damit ihre chronostratigraphische Position im Gesteinsarchiv zu bestimmen. ^{[ 7 ] [ 8 ]}

• Das Superpositionsgesetz besagt, dass in unverformten stratigraphischen Abfolgen die ältesten Schichten unten liegen, während jüngeres Material darüber lagert. ^{[ 9 ] [ 10 ] [ 11 ] [ 8 ]} In der Praxis bedeutet dies, dass jüngeres Gestein auf älterem liegt, sofern keine gegenteiligen Anzeichen vorliegen.
• Das Prinzip der ursprünglichen Horizontalität besagt, dass Sedimentschichten unter dem Einfluss der Schwerkraft ursprünglich horizontal abgelagert werden. ^{[ 9 ] [ 11 ] [ 8 ]} Mittlerweile ist jedoch bekannt, dass nicht alle Sedimentschichten rein horizontal abgelagert werden, ^{[ 8 ] [ 12 ]} dennoch ist dieses Prinzip weiterhin ein nützliches Konzept.
• Das Prinzip der lateralen Kontinuität besagt, dass sich Sedimentschichten seitlich in alle Richtungen ausdehnen, bis sie entweder ausdünnen oder von einer anderen Gesteinsschicht abgeschnitten werden, d. h. sie sind lateral durchgehend. ^{[ 9 ]} Die Schichten erstrecken sich nicht unbegrenzt; ihre Grenzen werden durch die Menge und Art des Sediments in einem Sedimentbecken sowie durch die Geometrie dieses Beckens bestimmt .
• Das Prinzip der Durchschneidungsbeziehungen besagt, dass ein Gestein, das ein anderes Gestein durchschneidet, jünger sein muss als das Gestein, das es durchschneidet. ^{[ 9 ] [ 10 ] [ 11 ] [ 8 ]}
• Das Gesetz der eingeschlossenen Fragmente besagt, dass kleine Fragmente einer Gesteinsart, die in eine andere Gesteinsart eingebettet sind, zuerst entstanden sein müssen und bei der Entstehung der zweiten Gesteinsart eingeschlossen wurden. ^{[ 11 ] [ 8 ]}
• Die Beziehungen von Diskordanzen sind geologische Merkmale, die eine Lücke im geologischen Archiv darstellen. Diskordanzen entstehen in Phasen der Erosion oder Nichtablagerung und weisen auf eine nicht kontinuierliche Sedimentation hin. ^{[ 8 ]} Die Beobachtung der Art und der Beziehungen von Diskordanzen in Gesteinsschichten ermöglicht es Geologen, die relative zeitliche Abfolge der Schichten zu verstehen.
• Das Prinzip der Faunenfolge (sofern anwendbar) besagt, dass Gesteinsschichten charakteristische Fossiliengruppen enthalten, die vertikal in einer spezifischen und verlässlichen Reihenfolge aufeinander folgen. ^{[ 13 ] [ 8 ]} Dies ermöglicht eine Korrelation von Schichten, selbst wenn der Horizont zwischen ihnen nicht durchgehend ist.

Die Geochronologie ist die Wissenschaft von der geologischen Zeit. Sie verwendet quantitative Messungen ( Geochronometrie ), wie beispielsweise die radiometrische Datierung, um präzise Altersangaben zu liefern, und relative Datierungsmethoden (z. B. Paläomagnetismus und stabile Isotopenverhältnisse ), um einen Zeitrahmen für Ereignisse in der Erdgeschichte festzulegen. ^{[ 5 ] [ 7 ]} Eine geochronologische Einheit ist ein Zeitintervall, in dem sich eine chronostratigraphische Einheit gebildet hat. ^{[ 6 ]} Beispielsweise wurden alle Gesteine ​​des Silursystems (eine chronostratigraphische Einheit) während des Silurs (einer geochronologischen Einheit) abgelagert. ^{[ 14 ]}

Das Alter einer geochronologischen Einheit kann durch verbesserte Datierungsmethoden präzisiert und verändert werden. Die entsprechende chronostratigraphische Einheitsgrenze bleibt jedoch unverändert. ^{[ 2 ] [ 14 ]} Beispielsweise wurde Anfang 2022 die Basis des Kambriums (einer geochronologischen Einheit) von 541 Ma auf 538,8 Ma revidiert. Die Gesteinsdefinition der Grenze (GSSP) an der Basis des Kambriums und damit die Grenze zwischen dem Ediacarium und dem Kambrium (chronostratigraphischen Einheiten) blieb jedoch unverändert; lediglich das absolute Alter wurde präzisiert. ^{[ 2 ]}

Historisch gesehen wurden regionale geologische Zeitskalen verwendet ^{[ 15 ]} , da litho- und biostratigraphische Unterschiede in zeitäquivalenten Gesteinen weltweit bestehen. Die ICS arbeitet seit Langem daran, widersprüchliche Terminologien zu vereinheitlichen, indem sie global bedeutsame und identifizierbare stratigraphische Horizonte standardisiert , die zur Definition der unteren Grenzen chronostratigraphischer Einheiten verwendet werden können. ^{[ 7 ]} Ein Global Boundary Stratotype Section and Point (GSSP) definiert die untere Grenze einer Stufe als einen präzisen Punkt in einer spezifischen Gesteinsabfolge an einem bestimmten geographischen Ort. Diese Referenzpunkte werden informell als „goldene“ Spitzen bezeichnet. ^{[ 14 ]} Alle Schichten oberhalb der Spitze gehören zu einem Zeitintervall und alle darunter zu einem anderen. Dies ermöglicht es, Schichten ähnlichen Alters weltweit mit den Schichten zu korrelieren, die die goldene Spitze enthalten. Beispielsweise markiert die durch den Chicxulub-Asteroideneinschlag verursachte Iridium-Anomalie die untere Grenze des Paläogensystems und somit die Grenze zwischen Kreide und Paläogen. Während die GSSP in Oued Djerfane in Tunesien definiert ist, finden sich Schichten mit der Iridiumanomalie weltweit. ^{[ 16 ]}

Das Proterozoikum (mit Ausnahme des Ediacariums), das Archaikum und das Hadaikum werden anhand absoluter Altersangaben ( Globale Standardstratigraphische Altersangaben ) und nicht anhand geologischer Merkmale unterteilt. ^{[ 7 ]} Es wurden Vorschläge unterbreitet, um diese Unterteilung besser mit den Gesteinsfunden in Einklang zu bringen. ^{[ 17 ] [ 15 ]}

Die internationalen Standardeinheiten der geologischen Zeitskala werden von der Internationalen Kommission für Stratigraphie (ICS) in der Internationalen Chronostratigraphischen Tabelle veröffentlicht. In einigen Gebieten werden jedoch weiterhin regionale Bezeichnungen verwendet. Die numerischen Werte in der Internationalen Chronostratigraphischen Tabelle werden in der Einheit Ma (Megajahre, für „Millionen Jahre “) angegeben. Beispielsweise ist 201,4 ± 0,2 Ma, die Untergrenze des Jura , als 201.400.000 Jahre alt mit einer Unsicherheit von 200.000 Jahren definiert. Weitere von Geologen häufig verwendete SI- Präfixeinheiten sind Ga (Gigajahre, Milliarden Jahre) und ka (Kilojahre, Tausend Jahre), wobei letztere oft in kalibrierten Einheiten ( vor heute ) angegeben wird. ^{[ 5 ]}

Die geologische Zeitskala ist in chronostratigraphische Einheiten und ihre entsprechenden geochronologischen Einheiten unterteilt:

• EinDas Äon ist die größte geochronologische Zeiteinheit und entspricht einem chronostratigraphischenÄonothem. ^{[ 18 ]} Es gibt vier formal definierte Äonen: dasHadaikum,das Archaikum,das Proterozoikumunddas Phanerozoikum. ^{[ 2 ]}
• EinDie Ära ist die zweitgrößte geochronologische Zeiteinheit und entspricht einem chronostratigraphischenÄrahem. ^{[ 4 ] [ 18 ]} Es gibt zehn definierte Ären: dasEoarchaikum,Paläoarchaikum,Mesoarchaikum,Neoarchaikum,Paläoproterozoikum,Mesoproterozoikum,Neoproterozoikum,Paläozoikum,MesozoikumundKänozoikum, wobei das Hadaikum nicht definiert ist. ^{[ 2 ]}
• AEine Periode entspricht einem chronostratigraphischenSystem. ^{[ 4 ] [ 18 ]} Es gibt 22 definierte Perioden, wobei das Quartär die aktuelle ist.[ ^{2 ] Ausnahmsweise} werden für dasKarbon. ^{[ 4 ]}
• EinDie Epoche ist die zweitkleinste geochronologische Einheit. Sie entspricht einer chronostratigraphischenReihe. ^{[ 4 ] [ 18 ]} Es gibt 37 definierte Epochen und eine informelle. Die gegenwärtige Epoche ist dasHolozän. Darüber hinaus existieren elf Unterepochen, die alle demNeogenund Quartär angehören. ^{[ 2 ]} Die Verwendung von Unterepochen als formale Einheiten in der internationalen Chronostratigraphie wurde 2022 ratifiziert. ^{[ 19 ]}
• EinDas Alter ist die kleinste hierarchische geochronologische Einheit. Es entspricht einer chronostratigraphischenStufe. ^{[ 4 ] [ 18 ]} Es gibt 96 formale und fünf informelle Altersangaben. ^{[ 2 ]} Das aktuelle Alter ist dasMeghalayan.
• AEine Chron ist eine nicht-hierarchische, formale geochronologische Einheit unbestimmten Ranges und entspricht einer chronostratigraphischenChronozone. ^{[ 4 ]} Diese korrelieren mitmagnetostratigraphischen,lithostratigraphischenoderbiostratigraphischenEinheiten, da sie auf zuvor definierten stratigraphischen Einheiten oder geologischen Merkmalen basieren.

Die Unterteilungen Früh- und Spättrias werden als geochronologische Äquivalente der chronostratigraphischen Unter- und Obertrias verwendet , z. B. wird die Frühtrias (geochronologische Einheit) anstelle des Untertrias (chronostratigraphischen Einheit) verwendet. ^{[ 4 ]}

Die Namen geologischer Zeiteinheiten werden für chronostratigraphische Einheiten definiert, wobei die entsprechende geochronologische Einheit denselben Namen mit einer Änderung des Suffixes trägt (z. B. wird aus dem phanerozoischen Äonothem das phanerozoische Äon). Die Namen der Ären im Phanerozoikum wurden so gewählt, dass sie bedeutende Veränderungen in der Erdgeschichte widerspiegeln: Paläozoikum (altes Leben), Mesozoikum (mittleres Leben) und Känozoikum (neues Leben). Die Namen der Systeme sind vielfältigen Ursprungs; einige bezeichnen die chronologische Position (z. B. Paläogen), andere sind nach Lithologie (z. B. Kreide), Geographie (z. B. Perm ) oder Tribus (z. B. Ordovizium ) benannt. Die meisten aktuell anerkannten Serien und Unterserien sind nach ihrer Position innerhalb eines Systems/einer Serie benannt (früh/mittel/spät). Die Internationale Kommission für Stratigraphie befürwortet jedoch, dass alle neuen Serien und Unterserien nach einem geographischen Merkmal in der Nähe ihres Stratotyps oder ihrer Typlokalität benannt werden . Auch die Namen der Stufen sollten von einem geographischen Merkmal in der Nähe ihres Stratotyps oder ihrer Typlokalität abgeleitet werden. ^{[ 4 ]}

Umgangssprachlich wird die Zeit vor dem Kambrium oft als Präkambrium oder Vorkambrium (Supereon) bezeichnet . ^{[ 17 ] [ Anmerkung 2 ]}

Die modernste geologische Zeitskala wurde erst 1911 von Arthur Holmes (1890–1965) formuliert ^{[ 20 ]} . Er ließ sich dabei von James Hutton (1726–1797), einem schottischen Geologen, inspirieren, der den Uniformitarismus vertrat, also die Theorie, dass Veränderungen der Erdkruste auf kontinuierliche und gleichmäßige Prozesse zurückzuführen sind. ^{[ 21 ]} Das umfassendere Konzept des Verhältnisses zwischen Gesteinen und Zeit lässt sich (mindestens) bis zu den Philosophen des antiken Griechenlands (1200 v. Chr. bis 600 n. Chr.) zurückverfolgen. Xenophanes von Kolophon (ca. 570–487  v. Chr. ) beobachtete Gesteinsschichten mit Muschelfossilien oberhalb des Meeresspiegels, deutete diese als einst lebende Organismen und schloss daraus auf ein instabiles Verhältnis, in dem das Meer zeitweise über das Land vordrang und sich zeitweise zurückzog . ^{[ 22 ]} Diese Ansicht teilten einige Gelehrte des Xenophanes und seine Nachfolger, darunter Aristoteles (384–322 v. Chr.), der (mit zusätzlichen Beobachtungen) argumentierte, dass sich die Positionen von Land und Meer über lange Zeiträume verändert hätten. Das Konzept der Tiefenzeit wurde auch vom chinesischen Naturforscher Shen Kuo ^{[ 23 ]} (1031–1095) und islamischen Wissenschaftler -Philosophen, insbesondere den Brüdern der Reinheit , anerkannt, die in ihren Abhandlungen über die Schichtungsprozesse im Laufe der Zeit schrieben . ^{[ 22 ]} Ihre Arbeit inspirierte wahrscheinlich den persischen Universalgelehrten Avicenna (Ibn Sînâ, 980–1037) des 11. Jahrhunderts, der im Buch der Heilung (1027) über das Konzept der Schichtung und Überlagerung schrieb und damit Nicolas Steno um mehr als sechs Jahrhunderte vorausging . ^{[ 22 ]} Auch Avicenna erkannte Fossilien als „Versteinerungen von Pflanzen- und Tierkörpern“ ^{[ 24 ]} , ebenso wie der Dominikanerbischof Albertus Magnus (ca. 1200–1280) aus dem 13. Jahrhundert , der sich auf Aristoteles’ Naturphilosophie stützte und diese zu einer Theorie einer versteinernden Flüssigkeit erweiterte. ^{[ 25 ]} Diese Werke scheinen wenig Einfluss auf die Gelehrten des mittelalterlichen Europas gehabt zu haben , die sich an der Bibel orientierten.um die Entstehung von Fossilien und Meeresspiegelveränderungen zu erklären, wobei diese oft der „ Sintflut “ zugeschrieben wurden, so auch im Ristoro d’Arezzo im Jahr 1282. ^{[ 22 ]} Erst in der italienischen Renaissance, als Leonardo da Vinci (1452–1519) die Beziehungen zwischen Schichtung, relativen Meeresspiegelveränderungen und Zeit wiederbelebte und die Zuordnung von Fossilien zur „Sintflut“ anprangerte: ^{[ 26 ] [ 22 ]}

Über die Dummheit und Unwissenheit derer, die meinen, diese Geschöpfe seien durch die Sintflut an so weit vom Meer entfernte Orte gespült worden… Warum finden wir so viele Bruchstücke und ganze Muscheln zwischen den verschiedenen Gesteinsschichten, wenn sie nicht am Ufer gelegen und von frisch vom Meer aufgespülter, versteinerter Erde bedeckt worden wären? Und wenn die erwähnte Sintflut sie vom Meer an diese Orte getragen hätte, fände man die Muscheln nur am Rand einer einzigen Gesteinsschicht, nicht am Rand vieler, wo man die Winter der Jahre zählen könnte, in denen das Meer die von den benachbarten Flüssen angeschwemmten Sand- und Schlammschichten vervielfachte und über seine Küsten verteilte. Und wenn man behaupten will, es müsse viele Sintfluten gegeben haben, um diese Schichten und die darin enthaltenen Muscheln hervorzubringen, müsste man auch behaupten, dass eine solche Sintflut jedes Jahr stattfand.

Da Vincis Ansichten blieben unveröffentlicht und hatten daher zu seiner Zeit keinen Einfluss. Dennoch wurden Fragen zu Fossilien und ihrer Bedeutung weiterverfolgt. Obwohl Ansichten gegen die Genesis nicht ohne Weiteres akzeptiert wurden und Abweichungen von der religiösen Lehre mancherorts als unklug galten, teilten Gelehrte wie Girolamo Fracastoro da Vincis Ansichten und hielten die Zuordnung von Fossilien zur Sintflut für absurd. ^{[ 22 ]} Obwohl bereits in früheren Jahren viele Theorien zur Philosophie und zu Gesteinskonzepten entwickelt wurden, erfolgten die ersten ernsthaften Versuche, eine geologische Zeitskala zu formulieren, die überall auf der Erde anwendbar sein sollte, erst im späten 18. Jahrhundert. ^{[ 25 ]} Später, im 19. Jahrhundert, entwickelten Wissenschaftler die Theorien zur Schichtung weiter. William Smith , oft als „Vater der Geologie“ bezeichnet ^{[ 27 ],} entwickelte seine Theorien durch eigene Beobachtungen, anstatt sich auf die Arbeiten seiner Vorgänger zu stützen. Smiths Arbeit basierte hauptsächlich auf seinen detaillierten Studien von Gesteinsschichten und Fossilien seiner Zeit. Er erstellte „die erste Karte, die so viele Gesteinsformationen über ein so großes Gebiet darstellte“ ^{[ 27 ]} . Nach der Untersuchung von Gesteinsschichten und den darin enthaltenen Fossilien kam Smith zu dem Schluss, dass jede Gesteinsschicht spezifisches Material enthielt, das zur Identifizierung und Korrelation von Gesteinsschichten in verschiedenen Regionen der Welt verwendet werden konnte ^{[ 28 ]} . Smith entwickelte das Konzept der Faunenfolge, also die Idee, dass Fossilien als Marker für das Alter der Schichten dienen können, in denen sie gefunden werden, und veröffentlichte seine Ideen in seinem 1816 erschienenen Buch „Strata identified by organized fossils“ [ ^{28 ] .}

Niels Stensen, besser bekannt als Nicolas Steno (1638–1686), gilt als Begründer von vier Leitprinzipien der Stratigraphie. ^{[ 22 ]} In De solido intra solidum naturaliter contento dissertationis prodromus stellt Steno fest: ^{[ 9 ] [ 29 ]}

• Bei der Bildung einer bestimmten Schicht war die gesamte darauf befindliche Materie flüssig; daher existierten bei der Bildung der untersten Schicht noch keine der darüber liegenden Schichten.
• ... Schichten, die entweder senkrecht zum Horizont verlaufen oder zu ihm geneigt sind, waren einst parallel zum Horizont.
• Bei der Entstehung einer Gesteinsschicht war diese entweder an ihren Rändern von einer anderen festen Substanz umschlossen oder bedeckte die gesamte Erdkugel. Daraus folgt, dass überall dort, wo freiliegende Schichtränder zu sehen sind, entweder nach einer Fortsetzung derselben Schicht gesucht werden muss oder eine andere feste Substanz vorhanden sein muss, die das Material der Schicht vor der Zerstreuung bewahrte.
• Wenn ein Körper oder eine Diskontinuität eine Schicht durchschneidet, muss er sich nach dieser Schicht gebildet haben.

Dies sind die Prinzipien der Überlagerung, der ursprünglichen Horizontalität, der lateralen Kontinuität und der Durchdringungsbeziehungen. Daraus schloss Steno, dass Gesteinsschichten nacheinander abgelagert wurden und leitete daraus eine relative Zeit ab (nach Stenos Vorstellung die Zeit seit der Schöpfung ). Obwohl Stenos Prinzipien einfach waren und viel Aufmerksamkeit erregten, erwies sich ihre Anwendung als schwierig. ^{[ 22 ]} Diese Grundprinzipien bilden, wenn auch mit verbesserten und differenzierteren Interpretationen, noch immer die Grundlage für die Bestimmung der Korrelation von Gesteinsschichten im Verhältnis zur geologischen Zeit.

Im Laufe des 18. Jahrhunderts erkannten Geologen Folgendes:

• Gesteinsschichten werden nach ihrer Ablagerung oft erodiert, verformt, gekippt oder sogar umgedreht.
• Gleichzeitig in verschiedenen Gebieten abgelagerte Gesteinsschichten können ein völlig unterschiedliches Erscheinungsbild aufweisen.
• Die Gesteinsschichten eines bestimmten Gebiets repräsentierten nur einen Teil der langen Erdgeschichte.

Die früheste formale Einteilung der geologischen Schichten in Bezug auf die Zeit wurde in der Ära biblischer Modelle von Thomas Burnet eingeführt . Er verwendete eine zweifache Terminologie für Gebirge: „ montes primarii “ bezeichnete Gesteine, die zur Zeit der Sintflut entstanden, als „ monticulos secundarios“, die später aus dem Schutt der „ primarii“ gebildet wurden . ^{[ 30 ] [ 22 ]} Auch Anton Moro (1687–1784) verwendete primäre und sekundäre Einteilungen für Gesteinseinheiten, sein Mechanismus basierte jedoch auf Vulkanismus. ^{[ 31 ] [ 22 ]} In dieser frühen Version der Plutonismus -Theorie wurde das Erdinnere als heiß angesehen, was die Entstehung primärer magmatischer und metamorpher Gesteine ​​antrieb, während sekundäre Gesteine ​​verformte und fossilienreiche Sedimente bildeten. Diese primären und sekundären Unterteilungen wurden von Giovanni Targioni Tozzetti (1712–1783) und Giovanni Arduino (1713–1795) um die Unterteilung in Tertiär und Quartär erweitert. ^{[ 22 ]} Diese Unterteilungen dienten sowohl zur Beschreibung des Zeitraums der Gesteinsablagerung als auch der Gesteinsarten selbst (d. h., es war korrekt, von Tertiärgesteinen und Tertiär zu sprechen). Nur die Unterteilung in Quartär hat in der modernen geologischen Zeitskala Bestand, während die Unterteilung in Tertiär bis ins frühe 21. Jahrhundert gebräuchlich war. Die Theorien des Neptunismus und Plutonismus konkurrierten bis ins frühe 19. Jahrhundert. Maßgeblich für die Beilegung dieser Debatte war das Werk von James Hutton (1726–1797), insbesondere seine „Theorie der Erde“ , die er 1785 erstmals der Royal Society of Edinburgh vorstellte ^{. [ 32 ] [ 10 ] [ 33 ]} Huttons Theorie wurde später als Uniformitarismus bekannt und von John Playfair ^{[ 34 ]} (1748–1819) und später von Charles Lyell (1797–1875) in dessen „ Principles of Geology“ popularisiert . ^{[ 11 ] [ 35 ] [ 36 ]} Ihre Theorien stellten das von James Ussher anhand der damals in der westlichen Religion akzeptierten biblischen Chronologie ermittelte Alter der Erde von 6.000 Jahren entschieden in Frage . Stattdessen argumentierten sie mithilfe geologischer Beweise, dass die Erde wesentlich älter sei, und untermauerten damit das Konzept der tiefen Erdzeit.

Zu Beginn des 19. Jahrhunderts leisteten William Smith , Georges Cuvier , Jean d'Omalius d'Halloy und Alexandre Brongniart Pionierarbeit bei der systematischen Einteilung von Gesteinen anhand ihrer Stratigraphie und Fossilienfunde. Diese Geologen begannen, die lokalen Bezeichnungen für Gesteinseinheiten in einem breiteren Sinne zu verwenden und Schichten über nationale und kontinentale Grenzen hinweg aufgrund ihrer Ähnlichkeit miteinander zu korrelieren. Viele der im modernen ICC/GTS verwendeten Bezeichnungen unterhalb der Ära-/Ära-Kategorie wurden im frühen bis mittleren 19. Jahrhundert festgelegt.

Im 19. Jahrhundert flammte die Debatte um das Alter der Erde erneut auf. Geologen schätzten das Alter anhand von Abtragungsraten und Sedimentmächtigkeiten oder der Ozeanchemie, während Physiker das Alter der Abkühlung der Erde oder der Sonne mithilfe grundlegender thermodynamischer oder orbitaler Physik bestimmten. ^{[ 3 ]} Diese Schätzungen variierten je nach Methode und Autor zwischen 15.000 Millionen Jahren und 0,075 Millionen Jahren. Die Schätzungen von Lord Kelvin und Clarence King genossen damals aufgrund ihrer herausragenden Stellung in Physik und Geologie hohes Ansehen. Alle diese frühen geochronometrischen Bestimmungen sollten sich später als falsch erweisen.

Die Entdeckung des radioaktiven Zerfalls durch Henri Becquerel , Marie Curie und Pierre Curie legte den Grundstein für die radiometrische Datierung, doch das Wissen und die Werkzeuge, die für eine genaue Bestimmung des radiometrischen Alters erforderlich waren, standen erst Mitte der 1950er Jahre zur Verfügung. ^{[ 3 ]} Frühe Versuche von Ernest Rutherford , Bertram Boltwood , Robert Strutt und Arthur Holmes, das Alter von Uranmineralien und -gesteinen zu bestimmen , mündeten in Holmes’ geologischen Zeitskalen von 1911 und 1913. ^{[ 20 ] [ 37 ] [ 38 ]} Die Entdeckung der Isotope im Jahr 1913 ^{[ 39 ]} durch Frederick Soddy und die von Francis William Aston , Arthur Jeffrey Dempster und Alfred O. C. Nier im frühen bis mittleren 20. Jahrhundert vorangetriebenen Entwicklungen in der Massenspektrometrie ermöglichten schließlich die genaue Bestimmung radiometrischer Altersangaben. Holmes veröffentlichte mehrere Überarbeitungen seiner geologischen Zeitskala , die endgültige Fassung erschien 1960. ^{[ 3 ] [ 38 ] [ 40 ] [ 41 ]}

Die Gründung der IUGS im Jahr 1961 ^{[ 42 ]} und die Aufnahme der Kommission für Stratigraphie (Antragstellung 1965) ^{[ 43 ]} als Mitgliedskommission der IUGS führten zur Gründung der ICS. Eines der Hauptziele der ICS ist „die Erstellung, Veröffentlichung und Aktualisierung der Internationalen Chronostratigraphischen Tabelle der ICS, die als globale geologische Standardzeitskala die ratifizierten Beschlüsse der Kommission enthält.“ ^{[ 1 ]}

Nach Holmes wurden mehrere Bände der Geologischen Zeitskala (GTS ) in den Jahren 1982 ^{[ 44 ]} , 1989 ^{[ 45 ]} , 2004 ^{[ 46 ]} , 2008 ^{[ 47 ]} , 2012 ^{[ 48 ]} , 2016 ^{[ 49 ]} und 2020 ^{[ 50 ]} veröffentlicht . Seit 2013 ist die ICS jedoch für die Erstellung und den Vertrieb der Internationalen Zeitskala (ICC) verantwortlich. Begründet wurde dies mit dem kommerziellen Charakter, der unabhängigen Erstellung und der fehlenden Aufsicht der ICS über die zuvor veröffentlichten GTS-Versionen (GTS-Bücher vor 2013), obwohl diese Versionen in enger Zusammenarbeit mit der ICS herausgegeben wurden. ^{[ 2 ]} Die nachfolgenden Bände der Geologischen Zeitskala (2016 ^{[ 49 ]} und 2020 ^{[ 50 ]} ) sind kommerzielle Publikationen ohne Aufsicht der ICS und entsprechen nicht vollständig der von der ICS erstellten Tabelle. Die vom ICS erstellten GTS-Karten werden ab Version 2013/01 (Jahr/Monat) versioniert. Jedes Jahr wird mindestens eine neue Version veröffentlicht, die alle vom ICS seit der vorherigen Version ratifizierten Änderungen enthält.

Die folgenden fünf Zeitleisten veranschaulichen die geologische Zeitskala maßstabsgetreu. Die erste zeigt den gesamten Zeitraum von der Entstehung der Erde bis heute, lässt aber wenig Raum für das jüngste Äon. Die zweite Zeitleiste zeigt eine vergrößerte Ansicht des jüngsten Äons. Analog dazu wird in der dritten Zeitleiste die jüngste Ära, in der vierten die jüngste Periode und in der fünften die jüngste Epoche vergrößert dargestellt.

(Die horizontale Skala beträgt Millionen von Jahren für die obigen Zeitleisten; Tausende von Jahren für die unten stehende Zeitleiste)

Die folgende Tabelle fasst die wichtigsten Ereignisse und Merkmale der geologischen Zeitabschnitte der Erde zusammen. Die Tabelle ist so angeordnet, dass die jüngsten geologischen Perioden oben und die ältesten unten stehen. Die Höhe der einzelnen Tabelleneinträge entspricht nicht der Dauer der jeweiligen Zeitabschnitte. Daher ist die Tabelle nicht maßstabsgetreu und gibt die relativen Zeiträume der einzelnen geochronologischen Einheiten nicht exakt wieder. Obwohl das Phanerozoikum länger erscheint als die anderen Äonen, umfasst es lediglich etwa 538,8 Millionen Jahre (ca. 11,8 % der Erdgeschichte), während die drei vorhergehenden Äonen ^{[ Anmerkung 2 ]} zusammen etwa 4028,2 Millionen Jahre (ca. 88,2 % der Erdgeschichte) umfassen. Diese Bevorzugung des jüngsten Äons ist teilweise auf den relativen Mangel an Informationen über Ereignisse in den ersten drei Äonen im Vergleich zum aktuellen Äon (dem Phanerozoikum) zurückzuführen. ^{[ 17 ] [ 51 ]} Die Verwendung von Unterreihen/Unterepochen wurde von der ICS ratifiziert. ^{[ 19 ]}

Obwohl einige regionale Bezeichnungen noch gebräuchlich sind ^{[ 15 ],} entspricht die Tabelle der geologischen Zeitangaben der Nomenklatur , den Altersangaben und den Farbcodes, die von der Internationalen Kommission für Stratigraphie in der offiziellen Internationalen Chronostratigraphischen Tabelle festgelegt wurden. ^{[ 1 ] [ 52 ]}

Das Anthropozän, erstmals im Jahr 2000 vorgeschlagen ^{[ 100 ],} ist eine vorgeschlagene Epoche bzw. Zeitreihe für den jüngsten Abschnitt der Erdgeschichte. Obwohl der Begriff noch nicht endgültig definiert ist, wird er häufig verwendet, um den gegenwärtigen geologischen Zeitraum zu bezeichnen, in dem viele Bedingungen und Prozesse auf der Erde durch menschliche Einflüsse tiefgreifend verändert sind ^{[ 101 ]} . Die Definition des Anthropozäns als geologischer Zeitraum und nicht als einzelnes geologisches Ereignis ist nach wie vor umstritten und schwierig ^{[ 102 ] [ 103 ] [ 104 ] [ 105 ] .}

Im Mai 2019 stimmte die Anthropozän-Arbeitsgruppe für die Einreichung eines formellen Antrags an die ICS zur Einrichtung der Anthropozän-Serie/Epoche. ^{[ 106 ]} Der formelle Antrag wurde fertiggestellt und Ende 2023 der Unterkommission für Quartärstratigraphie für ein Profil im Crawford Lake , Ontario , mit erhöhten Plutoniumwerten, die dem Jahr 1952 n. Chr. entsprechen, vorgelegt. ^{[ 107 ]} Dieser Antrag wurde Anfang 2024 als formale geologische Epoche abgelehnt und stattdessen als „unverzichtbarer Indikator für den menschlichen Einfluss auf das Erdsystem“ beibehalten. ^{[ 108 ]}

Die ICS-Subkommission für kryogene Stratigraphie hat eine Vorlage zur Verbesserung der präkryogenen geologischen Zeitskala auf Grundlage des Gesteinsarchivs entworfen, um sie an die posttonische geologische Zeitskala anzugleichen. ^{[ 17 ]} Diese Arbeit bewertete die geologische Geschichte der aktuell definierten Äonen und Ären des Präkambriums ^{[ Anm. 2 ]} sowie die Vorschläge in den Publikationen „Geological Time Scale“ von 2004 ^{[ 109 ]} , 2012 ^{[ 15 ]} und 2020 ^{[ 110 ].} Die empfohlenen Revisionen ^{[ 17 ]} der präkryogenen geologischen Zeitskala waren wie folgt (Änderungen gegenüber der aktuellen Skala [v2023/09] sind kursiv dargestellt). Dieser Vorschlag wurde von der Internationalen Subkommission für Präkambrische Stratigraphie aufgrund wissenschaftlicher Schwächen einstimmig abgelehnt.

• Drei Unterteilungen des Archaikums anstelle von vier durch Wegfall des Eoarchaikums und Überarbeitungen seiner geochronometrischen Definition, zusammen mit der Neupositionierung des Sideriums im jüngsten Neoarchaikum und einer möglichen Kratium-Unterteilung im Neoarchaikum.
  • Archaikum (4000–2450 Mio. Jahre)
    • Paläoarchäisch (4000–3500 Ma )
    • Mesoarchaikum ( 3500–3000 Ma)
    • Neoarchaikum ( 3000–2450 Ma)
      • Kratian (ohne festgelegte Zeitangabe, vor dem Siderischen) – vom griechischen κράτος ( krátos ) 'Stärke'.
      • Siderium (?– 2450 Ma) – Übergang vom Proterozoikum zum Ende des Archaikums, kein Startzeitpunkt angegeben, die Basis des Paläoproterozoikums definiert das Ende des Sideriums
• Verfeinerung der geochronometrischen Unterteilung des Proterozoikums und Paläoproterozoikums, Verlagerung des Statheriums in das Mesoproterozoikum, neue Skourian-Periode/System im Paläoproterozoikum, neue Kleisian- oder Syndian-Periode/System im Neoproterozoikum.
  • Paläoproterozoikum ( 2450–1800 Ma)
    • Skourian ( 2450–2300 Ma) – aus dem Griechischen σκουριά ( skouriá ) „Rost“.
    • Rhyacium (2300–2050 Mio. Jahre)
    • Orosirian (2050–1800 Ma)
  • Mesoproterozoikum ( 1800–1000 Mio. Jahre)
    • Statherium (1800–1600 Mio. Jahre)
    • Kalymmium (1600–1400 Ma)
    • Ectasian (1400–1200 Ma)
    • Stenium (1200–1000 Ma)
  • Neoproterozoikum (1000–538,8 Ma) ^{[ Anmerkung 8 ]}
    • Kleisian oder Syndian ( 1000–800 Ma) – jeweils aus dem Griechischen κλείσιμο ( kleísimo ) „Abschluss“ und σύνδεση ( sýndesi ) „Verbindung“.
    • Tonium ( 800 –720 Ma)
    • Cryogenium (720–635 Ma)
    • Ediacarium (635–538,8 Ma)

Vorgeschlagene präkambrische Zeitleiste (Shield et al. 2021, ICS-Arbeitsgruppe für präkryogene Chronostratigraphie), maßstabsgetreu dargestellt: ^{[ Anmerkung 9 ]}

ICC-Zeitleiste des Präkambriums (v2024/12, Stand Januar 2025), maßstabsgetreu dargestellt:

Das Buch „ Geologische Zeitskala 2012“ war die letzte kommerzielle Veröffentlichung einer internationalen chronostratigraphischen Tabelle, die eng mit der Internationalen Gesellschaft für Stratigraphie (ICS) und der Subkommission für Präkambrische Stratigraphie verbunden war. ^{[ 2 ]} Es enthielt einen Vorschlag zur grundlegenden Überarbeitung der präkryogenen Zeitskala, um wichtige Ereignisse wie die Entstehung des Sonnensystems und das Große Sauerstoffereignis zu berücksichtigen , wobei gleichzeitig die bisherige chronostratigraphische Nomenklatur für den betreffenden Zeitraum weitgehend beibehalten werden sollte. ^{[ 15 ]} Stand April 2022 wurden diese Änderungsvorschläge von der ICS nicht angenommen. Die vorgeschlagenen Änderungen (Änderungen gegenüber der aktuellen Skala [v2023/09]) sind kursiv dargestellt.

• Hadaikum (4567–4030 Mio. Jahre)
  • Chaotisches Zeitalter/Erathem ( 4567–4404 Ma) – der Name verweist sowohl auf das mythologische Chaos als auch auf die chaotische Phase der Planetenentstehung . ^{[ 48 ] [ 111 ] [ 112 ]}
  • Jack-Hills- oder Zirkon- Ära ( 4404–4030 Ma) – beide Bezeichnungen beziehen sich auf den Jack-Hills-Grünsteingürtel, der die ältesten Mineralkörner der Erde, Zirkone , lieferte . ^{[ 48 ] [ 111 ]}
• Archäisches Zeitalter/Eonothem ( 4030–2420 Ma)
  • Paläoarchäische Ära/Erathem ( 4030–3490 Ma)
    • Acastan- Periode/System ( 4030–3810 Ma) – benannt nach dem Acasta-Gneis , einem der ältesten erhaltenen Stücke kontinentaler Kruste . ^{[ 48 ] [ 111 ]}
    • Isuan -Periode/System ( 3810–3490 Ma) – benannt nach dem Isua-Grünsteingürtel . ^{[ 48 ]}
  • Mesoarchaikum/Erathem ( 3490–2780 Ma)
    • Vaalbaran- Periode/System ( 3490–3020 Ma) – benannt nach den Kratonen Kaapvaal (Südliches Afrika) und Pilbara (West-Australien) , um das Wachstum stabiler kontinentaler Kerne oder proto- kratonischer Gebilde widerzuspiegeln. ^{[ 48 ]}
    • Pongolan- Periode/System ( 3020–2780 Ma) – benannt nach der Pongola-Supergruppe, in Anlehnung an die gut erhaltenen Spuren terrestrischer mikrobieller Gemeinschaften in diesen Gesteinen. ^{[ 48 ]}
  • Neoarchäische Ära/Erathem ( 2780–2420 Ma)
    • Methanische Periode/System ( 2780–2630 Ma) – benannt nach der vermuteten Vorherrschaft methanotropher Prokaryoten ^{[ 48 ].}
    • Siderische Periode/System ( 2630–2420 Ma) – benannt nach den umfangreichen gebänderten Eisenformationen, die sich während dieser Periode bildeten. ^{[ 48 ]}
• Proterozoisches Äon/Äonothem ( 2420 –538,8 Ma) ^{[ Anmerkung 8 ]}
  • Paläoproterozoikum ( 2420–1780 Ma)
    • Oxygenium ( 2420–2250 Ma) – benannt nach dem ersten Nachweis einer globalen oxidierenden Atmosphäre. ^{[ 48 ]}
    • Jatulium oder Eukaryotisches Perioden-/System ( 2250–2060 Ma) – die Bezeichnungen beziehen sich auf das Lomagundi–Jatuli δ ¹³ C-Isotopenexkursionsereignis, das sich über dessen Dauer erstreckt, und auf das (vorgeschlagene) ^{[ 113 ] [ 114 ]} erste Auftreten von Eukaryoten als Fossilien . ^{[ 48 ]}
    • Kolumbianische Periode/System ( 2060–1780 Ma) – benannt nach dem Superkontinent Columbia . ^{[ 48 ]}
  • Mesoproterozoikum/Erathem ( 1780–850 Ma)
    • Rodinische Periode/System ( 1780–850 Ma) – benannt nach dem Superkontinent Rodinia , stabile Umwelt. ^{[ 48 ]}

Vorgeschlagene präkambrische Zeitleiste (GTS2012), maßstabsgetreu dargestellt:

ICC-Zeitleiste des Präkambriums (v2024/12, Stand Januar 2025), maßstabsgetreu dargestellt:

Einige andere Planeten und Monde im Sonnensystem besitzen ausreichend feste Strukturen, um Aufzeichnungen ihrer eigenen Geschichte zu bewahren, beispielsweise Venus , Mars und der Erdmond . Vorwiegend flüssige Planeten, wie die Gasriesen , bewahren ihre Geschichte nicht in vergleichbarer Weise. Abgesehen vom späten schweren Bombardement hatten Ereignisse auf anderen Planeten wahrscheinlich nur geringen direkten Einfluss auf die Erde, und Ereignisse auf der Erde hatten dementsprechend geringe Auswirkungen auf diese Planeten. Die Erstellung einer Zeitskala, die die Planeten miteinander verbindet, ist daher – außer im Kontext des Sonnensystems – nur bedingt relevant für die Zeitskala der Erde. Die Existenz, der Zeitpunkt und die Auswirkungen des späten schweren Bombardements auf die Erde sind weiterhin Gegenstand von Diskussionen.

Die geologische Geschichte des Mondes wurde anhand geomorphologischer Merkmale wie Einschlagkratern , Vulkanismus und Erosion in eine Zeitskala unterteilt . Im Gegensatz zur geologischen Zeitskala der Erde implizieren diese Zeitskalengrenzen keine grundlegenden Veränderungen geologischer Prozesse. In der jüngsten geologischen Zeitskala des Mondes wurden fünf geologische Systeme/Perioden definiert ( Prä-Nektarium , Nektarium , Imbrium , Eratosthenisch und Kopernikan ), wobei das Imbrium in zwei Serien/Epochen (Frühes und Spätes Imbrium) unterteilt ist. ^{[ 115 ]} Der Mond ist im Sonnensystem insofern einzigartig, als er neben dem Erdhimmel der einzige andere Himmelskörper ist, von dem Gesteinsproben mit bekanntem geologischem Kontext vorliegen.

Die geologische Geschichte des Mars wurde in zwei alternative Zeitskalen unterteilt. Die erste Zeitskala wurde durch die Untersuchung der Dichte von Einschlagkratern auf der Marsoberfläche entwickelt. Mit dieser Methode wurden vier Perioden definiert: das Prä-Noachium (ca. 4.500–4.100 Mio. Jahre), das Noachium (ca. 4.100–3.700 Mio. Jahre), das Hesperium (ca. 3.700–3.000 Mio. Jahre) und das Amazonium (ca. 3.000 Mio. Jahre bis heute). ^{[ 116 ] [ 117 ]}

Epochen:

Eine zweite Zeitskala basiert auf Mineralveränderungen, die vom OMEGA- Spektrometer an Bord von Mars Express beobachtet wurden . Mithilfe dieser Methode wurden drei Perioden definiert: das Phyllocium (~4.500–4.000 Ma), das Theiikium (~4.000–3.500 Ma) und das Siderikium (~3.500 Ma bis heute). ^{[ 118 ]}