Silur

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Silur
443,8 ± 1,5 - 419,2 ± 3,2 Ma
VorꞒ
S
D
P
T
J
K
Silurian plate tectonics.png
Plattentektonik der Erde im frühen Silur
Chronologie
Etymologie
Formalität des NamensFormal
Synonym(e)Gotlandisch
Informationen zur Verwendung
HimmelskörperErde
Regionale VerwendungGlobal (ICS)
Verwendete Zeitskala(n)ICS-Zeitskala
Definition
Chronologische EinheitZeitraum
Stratigraphische EinheitSystem
Erstmals vorgeschlagen vonRoderick Murchison, 1835
Zeitspanne FormalitätFormal
Definition der unteren GrenzeFAD des Graptolithen Akidograptus ascensus
Untere Grenze GSSPDob's Linn, Moffat, UK
55°26′24″N 3°16′12″W / 55.4400°N 3.2700°W
GSSP ratifiziert1984
Definition der oberen GrenzeFAD des Graptolithen Monograptus uniformis
Obere Grenze GSSPKlonk, Tschechische Republik
49°51′18″N 13°47′31″E / 49.8550°N 13.7920°E
GSSP ratifiziert1972
Atmosphärische und klimatische Daten
Meeresspiegel über dem heutigen StandEtwa 180 m, mit kurzfristigen negativen Ausschlägen

Das Silur (/sɪˈljʊəriən, s-/ sih-LYOOR-ee-ən, sy-) ist eine geologische Periode und ein System, das sich über 24,6 Millionen Jahre vom Ende des Ordoviziums vor 443,8 Millionen Jahren (Mya) bis zum Beginn des Devons vor 419,2 Mya erstreckt. Das Silur ist die kürzeste Periode des Paläozoikums (Erdaltertums). Wie bei anderen geologischen Perioden sind die Gesteinsschichten, die den Beginn und das Ende der Periode definieren, gut identifiziert, aber die genauen Daten sind um einige Millionen Jahre unsicher. Der Beginn des Silur wird durch eine Reihe von großen ordovizisch-silurischen Aussterbeereignissen bestimmt, bei denen bis zu 60 % der marinen Gattungen ausgelöscht wurden.

Ein wichtiges Ereignis in diesem Zeitraum war die erstmalige Etablierung von Landlebewesen: Gefäßpflanzen entwickelten sich aus primitiveren Landpflanzen, Dikaryon-Pilze begannen sich auszubreiten und zusammen mit Glomeromycotan-Pilzen zu diversifizieren, und drei Gruppen von Arthropoden (Myriapoden, Arachniden und Hexapoden) wurden vollständig terrestrisch.

Ein wichtiger Meilenstein der Evolution im Silur war die Diversifizierung der Kiefer- und Knochenfische.

Silur
System des Phanerozoikums
Ära Paläozoikum
System davor Ordovizium
Beginn 443,4 mya
Ende 419,2 mya
System danach Devon
Mittlerer atmo­sphä­ri­scher O2-Anteil 14 Vol.-%
(70 % von heute)
Mittlerer atmo­sphä­ri­scher CO2-Anteil 4500 ppm
(Das 12-fache von heute)
Mittlere Bodentem­peratur 17 °C
(3 °C über heute)
System Serie Stufe ≈ Alter (mya)
später später später jünger
S

i

l

u

r
Pridoli Pridolium 419,2

423
Ludlow Ludfordium 423

425,6
Gorstium 425,6

427,4
Wenlock Homerium 427,4

430,5
Sheinwoodium 430,5

433,4
Llandovery Telychium 433,4

438,5
Aeronium 438,5

440,8
Rhuddanium 440,8

443,4
früher früher früher älter
Äonothem Ärathem System Alter
(mya)
P
h
a
n
e
r
o
z
o
i
k
u
m

Dauer:

541
Ma
Käno­zoikum
Erdneuzeit
Dauer: 66 Ma
Quartär 0

2,588
Neogen 2,588

23,03
Paläogen 23,03

66
Meso­zoikum
Erdmittelalter
Dauer: 186,2 Ma
Kreide 66

145
Jura 145

201,3
Trias 201,3

251,9
Paläo­zoikum
Erdaltertum
Dauer: 288,8 Ma
Perm 251,9

298,9
Karbon 298,9

358,9
Devon 358,9

419,2
Silur 419,2

443,4
Ordovizium 443,4

485,4
Kambrium 485,4

541
früher früher früher

Geschichte des Studiums

Das Silur-System wurde erstmals von dem britischen Geologen Roderick Murchison identifiziert, der in den frühen 1830er Jahren fossilhaltige Sedimentgesteinsschichten in Südwales untersuchte. Er benannte die Abfolgen nach einem keltischen Stamm in Wales, den Siluren, und ließ sich dabei von seinem Freund Adam Sedgwick inspirieren, der den Zeitraum seiner Studie Kambrium genannt hatte, nach dem lateinischen Namen für Wales. Diese Namensgebung deutet nicht auf einen Zusammenhang zwischen dem Vorkommen der silurischen Gesteine und dem von den Silures bewohnten Land hin (vgl. Geologische Karte von Wales, Karte der vorrömischen Stämme von Wales). 1835 legten die beiden Männer eine gemeinsame Arbeit mit dem Titel On the Silurian and Cambrian Systems, Exhibiting the Order in which the Older Sedimentary Strata Succeed each other in England and Wales vor, die den Grundstein für die moderne geologische Zeitskala bildete. Bei ihrer ersten Identifizierung überschnitt sich die "Silur"-Serie bei der weiteren Verfolgung schnell mit Sedgwicks "Kambrium"-Sequenz, was jedoch zu heftigen Meinungsverschiedenheiten führte, die die Freundschaft beendeten.

Charles Lapworth löste den Konflikt, indem er ein neues ordovizisches System definierte, das auch die umstrittenen Schichten umfasste. Ein alternativer Name für das Silur war "Gotlandian", nach den Schichten der baltischen Insel Gotland.

Der französische Geologe Joachim Barrande verwendete, aufbauend auf den Arbeiten von Murchison, den Begriff Silur in einem umfassenderen Sinne, als es durch die späteren Erkenntnisse gerechtfertigt war. Er unterteilte die silurischen Gesteine Böhmens in acht Stufen. Seine Interpretation wurde 1854 von Edward Forbes in Frage gestellt, und die späteren Stufen von Barrande, F, G und H haben sich seitdem als devonisch erwiesen. Trotz dieser Änderungen in der ursprünglichen Gliederung der Schichten wird anerkannt, dass Barrande Böhmen als klassisches Gebiet für das Studium der frühesten silurischen Fossilien etablierte.

Der Name stammt von den Silurern, einem keltischen Volksstamm in Südwales, und wurde von Roderick Murchison 1833 geprägt. Früher wurde das Silur auch Gotlandium genannt, da Gesteinsschichten aus diesem System auf der Ostseeinsel Gotland beispielhaft vertreten sind.

Silurischer Riffkomplex auf Gotland

Unterabteilungen

Unterteilungen der Silurzeit
Epoche Alter Beginn
(mya)
Etymologie der
Epochen und Stadien
Anmerkungen
Llandovery Rhuddanisch 443.8 Llandovery in Carmarthenshire, Wales
Aeronisch 440.8
Telychisch 438.5
Wenlock Sheinwoodisch 433.4 Wenlock Edge, Shropshire, England Im Wenlock erscheinen die ältesten bekannten Tracheophyten der Gattung Cooksonia. Die Komplexität etwas späterer Gondwana-Pflanzen wie Baragwanathia, die einem modernen Keulenmoos ähneln, deutet auf eine viel längere Geschichte der Gefäßpflanzen hin, die bis ins frühe Silur oder sogar Ordovizium reicht. Die ersten Landtiere tauchen ebenfalls im Wenlock auf, und zwar in Form von luftatmenden Tausendfüßlern aus Schottland.
Homerisch 430.5
Ludlow Gorstianisch 427.4 Ludlow, Shropshire, England
Ludfordianisch 425.6 Ludford, Shropshire
Přídolí 423.0 Benannt nach einer Fundstelle im Naturschutzgebiet Homolka a Přídolí in der Nähe des Prager Vororts Slivenec, Tschechische Republik. Přídolí ist der alte Name eines Katastergebiets.

Paläogeographie

Ordovizium-Silur-Grenze auf Hovedøya, Norwegen, mit bräunlichem spätordovizischem Schlammstein und späterem dunklen Tiefenwasserschiefer aus dem Silur. Die Schichten wurden durch die kaledonische Orogenese umgestürzt.

Der Superkontinent Gondwana bedeckte den Äquator und einen großen Teil der südlichen Hemisphäre, so dass ein großer Ozean den größten Teil der nördlichen Hälfte des Globus einnahm. Der hohe Meeresspiegel des Silur und das relativ flache Land (mit wenigen bedeutenden Gebirgsgürteln) führten zu einer Reihe von Inselketten und damit zu einer großen Vielfalt von Umweltbedingungen.

Während des Silur setzte Gondwana seine langsame Südwärtsdrift in hohe südliche Breiten fort, aber es gibt Hinweise darauf, dass die silurischen Eiskappen weniger umfangreich waren als die der spätordovizischen Vereisung. Die südlichen Kontinente blieben während dieser Periode zusammenhängend. Das Abschmelzen der Eiskappen und Gletscher trug zu einem Anstieg des Meeresspiegels bei, der daran zu erkennen ist, dass die silurischen Sedimente über den erodierten ordovizischen Sedimenten liegen und eine Diskordanz bilden. Die Kontinente Avalonia, Baltica und Laurentia drifteten in der Nähe des Äquators zusammen und bildeten einen zweiten Superkontinent, der als Euramerika bekannt wurde.

Als das Proto-Europa mit Nordamerika kollidierte, faltete die Kollision Küstensedimente, die sich seit dem Kambrium vor der Ostküste Nordamerikas und der Westküste Europas angesammelt hatten. Bei diesem Ereignis handelt es sich um die kaledonische Orogenese, eine Gebirgsbildungswelle, die sich vom Bundesstaat New York über das zusammenhängende Europa und Grönland bis nach Norwegen erstreckte. Am Ende des Silur sank der Meeresspiegel wieder ab und hinterließ verräterische Evaporitbecken, die sich von Michigan bis West Virginia erstreckten, und die neuen Gebirgszüge wurden rasch erodiert. Der Teays River, der in das flache mittelkontinentale Meer mündete, erodierte Schichten aus dem Ordovizium und bildete Ablagerungen aus silurischen Schichten im nördlichen Ohio und Indiana.

Der riesige Ozean von Panthalassa bedeckte den größten Teil der nördlichen Hemisphäre. Weitere kleinere Ozeane waren zwei Phasen der Tethys, die Proto-Tethys und die Paläo-Tethys, der Rheische Ozean, der Iapetus-Ozean (ein schmaler Meeresweg zwischen Avalonia und Laurentia) und der neu entstandene Ural-Ozean.

Fossilien des spät-silurischen Meeresbodens

Klima und Meeresspiegel

Lebendrekonstruktionen der Fisch-Fauna aus dem Ludlow von China: vorne: Knochenfisch Sparalepis; mitte: 2 Individuen des Placodermen Entelognathus; hinten: 2 Individuen des Knochenfisches Megamastax, das größte bekannte Wirbeltier des Silurs. Dazwischen zahlreiche Conodonten.

Im Verlauf des Silurs erreichte die Sauerstoffkonzentration erstmals Werte um 14 Prozent, und die Kohlenstoffdioxid-Konzentration sank gegen Ende der 24,2 Millionen Jahre währenden Epoche auf unter 4000 ppm. Nach dem Abklingen der Anden-Sahara-Eiszeit herrschte ein warm-gemäßigtes Klima mit einem globalen Durchschnittswert von ungefähr 17 °C, wobei der meridionale Temperaturgradient (das Temperaturgefälle vom Äquator zu den Polargebieten) sowohl im Silur als auch im nachfolgenden Devon flacher ausfiel als gegenwärtig. In niedrigen Breiten kam es häufig zur Bildung von Riffen. Da abgesehen von einigen kurzzeitigen und räumlich begrenzten Gletscherbildungen die Erde fast eisfrei war, blieb der Meeresspiegel auf einem hohen Niveau, und die Kontinentalränder wurden von ausgedehnten Flachmeeren überflutet.

Lebensgemeinschaft an einem silurischen Riff (Lebendrekonstruktion)

Mit Schwerpunkt in der Wenlock-Serie vor 433,4 bis 427,4 Millionen Jahren kam es zu mehreren Aussterbeereignissen. Betroffen waren vor allem die marinen Lebensformen der Conodonten und verschiedene Planktongruppen wie die Graptolithen. Bei letzteren stieg die Aussterberate stufenweise bis auf 95 Prozent, ehe die Artenvielfalt über längere Zeiträume wieder zunahm. Als Hauptursache dieser biologischen Krisen gelten überwiegend plattentektonische Aktivitäten in Verbindung mit einem extrem intensiven Vulkanismus. Die vulkanischen Ausgasungen bewirkten chemische und klimatische Anomalien sowohl in der Atmosphäre als auch in den Ozeanen und führten in der Folge wahrscheinlich zu einer Störung des kurz- und langfristigen Kohlenstoffkreislaufs. Auch am Ende des Silurs traten drei kleinere Aussterbeereignisse auf, darunter der sogenannte Lau-Event, der im Ludfordium begann.

Im Silur herrschten wahrscheinlich relativ stabile und warme Temperaturen, im Gegensatz zu den extremen Vergletscherungen im Ordovizium und der extremen Hitze im darauf folgenden Devon. Der Meeresspiegel stieg in der ersten Hälfte des Silur von seinem Hirnantium-Tiefpunkt aus an und sank dann während des restlichen Zeitraums, wobei dieser allgemeine Trend von kleineren Mustern überlagert wird. Es lassen sich fünfzehn Hochstände (Zeiträume, in denen der Meeresspiegel über dem Rand des Kontinentalschelfs lag) feststellen, und der höchste silurische Meeresspiegel lag wahrscheinlich etwa 140 m höher als der niedrigste erreichte Stand.

Während dieses Zeitraums trat die Erde in eine lange, warme Treibhausphase ein, die durch einen hohen CO2-Gehalt von 4500 ppm unterstützt wurde, und warme Flachmeere bedeckten einen Großteil der äquatorialen Landmassen. Zu Beginn des Silur zogen sich die Gletscher bis zum Südpol zurück, bis sie in der Mitte des Silur fast verschwanden. In dieser Periode kam es zu einer relativen Stabilisierung des allgemeinen Klimas auf der Erde, wodurch das vorherige Muster erratischer Klimaschwankungen beendet wurde. Schichten zerbrochener Muscheln (Coquina genannt) sind ein deutlicher Beweis für ein Klima, das von heftigen Stürmen beherrscht wurde, die damals wie heute von warmen Meeresoberflächen erzeugt wurden.

Störungen

Das Klima und der Kohlenstoffkreislauf scheinen während des Silurs ziemlich unruhig gewesen zu sein, da es in diesem Zeitraum häufiger zu Isotopenexkursionen kam (die auf Klimaschwankungen hindeuten) als in jedem anderen Zeitraum. Das Ireviken-Ereignis, das Mulde-Ereignis und das Lau-Ereignis stellen jeweils Isotopenexkursionen dar, die auf ein kleines Massenaussterben folgten und mit einer raschen Änderung des Meeresspiegels verbunden waren. Jedes dieser Ereignisse hinterlässt eine ähnliche Signatur in den geologischen Aufzeichnungen, sowohl in geochemischer als auch in biologischer Hinsicht; pelagische (freischwimmende) Organismen waren besonders stark betroffen, ebenso wie Brachiopoden, Korallen und Trilobiten, und Aussterbeereignisse treten selten in einer raschen Folge von schnellen Ausbrüchen auf. Die Klimaschwankungen lassen sich am besten durch eine Abfolge von Vergletscherungen erklären, aber das Fehlen von Tilliten im mittleren bis späten Silur macht diese Erklärung problematisch.

Flora und Fauna

Das Silur war die erste Periode, in der Megafossilien einer ausgedehnten terrestrischen Biota in Form von moosartigen Miniaturwäldern entlang von Seen und Flüssen gefunden wurden. Die Landfauna hatte jedoch erst mit der Diversifizierung im Devon einen großen Einfluss auf die Erde.

Die ersten fossilen Funde von Gefäßpflanzen, d. h. von Landpflanzen mit wasser- und nahrungsführendem Gewebe, stammen aus der zweiten Hälfte des Silur. Die frühesten bekannten Vertreter dieser Gruppe sind Cooksonia. Die meisten Sedimente, die Cooksonia enthalten, sind mariner Natur. Die bevorzugten Lebensräume waren wahrscheinlich entlang von Flüssen und Bächen. Baragwanathia scheint fast genauso alt zu sein und stammt aus dem frühen Ludlow (420 Millionen Jahre). Sie hat verzweigte Stämme und nadelartige Blätter von 10-20 Zentimetern Länge. Im Verhältnis zum Alter ihrer fossilen Überreste zeigt die Pflanze einen hohen Entwicklungsgrad. Fossilien dieser Pflanze wurden in Australien, Kanada und China gefunden. Eohostimella heathana ist eine frühe, wahrscheinlich terrestrische "Pflanze", die aus Kompressionsfossilien aus dem frühen Silur (Llandovery) bekannt ist. Die Chemie ihrer Fossilien ähnelt eher der von versteinerten Gefäßpflanzen als von Algen.

Die ersten Knochenfische, die Osteichthyes, traten auf, vertreten durch die mit Knochenschuppen bedeckten Acanthodien. Die Fische erreichten eine beträchtliche Vielfalt und entwickelten bewegliche Kiefer, die an die Stützen der vorderen zwei oder drei Kiemenbögen angepasst waren. In den flachen silurischen Meeren Nordamerikas lebte eine vielfältige Fauna von Eurypteriden (Seeskorpionen), von denen einige mehrere Meter lang waren; viele ihrer Fossilien wurden im Staat New York gefunden. Auch Blutegel traten in der Silurzeit in Erscheinung. Brachiopoden, Bryozoen, Mollusken, Hederelloide, Tentaculitoide, Crinoide und Trilobiten waren reichlich vorhanden und vielfältig. Endobiotische Symbionten waren in den Korallen und Stromatoporoiden weit verbreitet.

Das Vorkommen von Riffen war uneinheitlich; manchmal waren Fossilien häufig, aber an anderen Stellen fehlten sie praktisch in den Gesteinsunterlagen.

Die frühesten bekannten Tiere, die vollständig an terrestrische Bedingungen angepasst sind, tauchen im mittleren Silur auf, darunter der Tausendfüßler Pneumodesmus. Einige Hinweise deuten auch auf das Vorhandensein von räuberischen trigonotarbiden Arachnoiden und Myriapoden in spät-silurischen Gesteinen hin. Wirbellose Raubtiere würden darauf hindeuten, dass es einfache Nahrungsnetze gab, die auch nicht räuberische Beutetiere einschlossen. Andrew Jeram et al. schlugen 1990 in einer Extrapolation von Biota aus dem frühen Devon ein Nahrungsnetz vor, das auf bisher unentdeckten Detritivoren und Weidegängern von Mikroorganismen basierte.

Definition und GSSP

Vereinfachte Darstellung der Bildung Laurussias vom Ordovizium bis zum Devon

Als Basis des Silurs wurde von der International Union of Geological Sciences (IUGS) das Erstauftreten der Graptolithen-Arten Parakidograptus acuminatus und Akidograptus ascensus bestimmt; die Obergrenze (= Untergrenze des Devons) ist das Erstauftreten der Graptolithen-Art Monograptus uniformis. Der GSSP (Global Stratotype Section and Point = Globaler Eichpunkt für Stratotypen) des Silurs ist ein Profil bei Dob's Linn, bei Moffat in Schottland.

Untergliederung des Silurs

Das chronostratigraphische System des Silurs wird in vier Serien gegliedert, die wiederum in insgesamt acht Stufen untergliedert werden, wobei die Pridolium-Serie auch einer Stufe entspricht.

  • System: Silur (443.4–419.2 mya)
    • Serie: Pridolium (423–419.2 mya) (nicht in Stufen untergliedert)
    • Serie: Ludlow (427.4–423 mya)
      • Stufe: Ludfordium (425.6–423 mya)
      • Stufe: Gorstium (427.4–425.6 mya)
    • Serie: Wenlock (433.4–427.4 mya)
      • Stufe: Homerium (430.5–427.4 mya)
      • Stufe: Sheinwoodium (433.4–430.5 mya)
    • Serie: Llandovery (443.4–433.4 mya)
      • Stufe: Telychium (438.5–433.4 mya)
      • Stufe: Aeronium (440.8–438.5 mya)
      • Stufe: Rhuddanium (443.4–440.8 mya)

Entwicklung der Fauna

Lebensgemeinschaft am Meeresboden (Lebendrekonstruktion)

Die Ordovizium-Silur-Grenze war eine einschneidende Zäsur. Die ersten kiefertragenden Wirbeltiere (Gnathostomata) traten auf. Im Untersilur erschienen die Placodermi, die während des Silurs bereits eine beachtliche Diversität entwickelten. Im Obersilur sind die ersten fossilen Reste der Knochenfische (Osteichthyes) nachgewiesen worden. Sie lebten zusammen mit riesigen, bis zu zwei Meter langen Seeskorpionen im flachen Meer. Diese hatten sich bereits im Ordovizium entwickelt, hatten aber im Silur und Devon die größte Diversität. Die Korallen, vertreten mit den beiden Großgruppen der Tabulata und Rugosa, bildeten größere Riffstrukturen (z. B. Gotland). Innerhalb der Stachelhäuter (Echinodermata) traten die Knospenstrahler (Blastoidea) erstmals auf. Die Klassen Eocrinoidea und Paracrinoidea starben aus. Im Stamm der Armfüßer (Brachiopoda) starb die Ordnung Trimerellida am Ende des Silurs aus.

Entwicklung der Flora

Die Landpflanzen entwickelten sich weiter und breiteten sich aus. Die ersten Gefäßpflanzen erschienen im Mittelsilur mit Cooksonia auf Laurussia und Baragwanathia auf Gondwana. Eine ursprüngliche Landpflanze mit Xylem und Phloem, aber noch ohne Differenzierung in Wurzel, Stamm und Blätter, ist Psilophyton. Sie betrieb Photosynthese über die gesamte Oberfläche, auch die Stomata waren über die gesamte Oberfläche verteilt. Sie vermehrte sich über Sporen und steht an der Basis der Urfarne (Psilophytopsida), die ihre eigentliche Entwicklung aber im Devon hatten. Die Rhyniophyta und einfache Bärlapppflanzen (Lycopodiophyta) haben ihren Ursprung ebenfalls bereits im Silur. Flechten sind ebenfalls erstmals im Silur nachgewiesen.

Das Silur in Mitteleuropa

Kieselschiefer des Silurs (Nossen-Wilsdruffer Schiefergebirge)

Sehr charakteristisch für das Silur in weiten Teilen Mitteleuropas sind dunkle, bituminöse Tonsteine („Graptolithen-Schiefer“). Untergeordnet werden auch Kiesel- und Alaunschiefer gefunden. In Böhmen ist das obere Silur durch dunkle, flachmarine Kalke vertreten. In den Karnischen Alpen ist das Silur ebenfalls kalkig ausgebildet. Dort und auch in Böhmen sind zahlreiche vulkanische Lagen eingeschaltet.