Devonische integrative Stratigraphie und Zeitskala Chinas

Die Studien über den Devon von China dauern seit etwa 170 Jahren an, und in jüngster Zeit wurden wichtige Fortschritte erzielt. Basierend auf einer gut untersuchten Bio- und Chronostratigraphie des Devon in Südchina und angrenzenden Gebieten, in Kombination mit jüngsten Errungenschaften in der Kohlenstoffisotopen-Stratigraphie, der Event-Stratigraphie und dem Alter der radioaktiven Isotope fassen Forscher aus Nanjing die Forschungsgeschichte und den aktuellen Stand der Devonischen Chronostratigraphie in China kurz zusammen und stellen erstmals einen devonischen integrativen Stratigraphie-Rahmen für China vor.

Der Devon (419,2-358,9 Ma) ist die erste geologische Periode des spätpaläozoischen Zeitalters, die sich etwa 60,3 Ma vom Ende des Silur erstreckt, und sein Beginn ist durch das First Appearance Datum (FAD) von Graptolith Uncinatograptus uniformis gekennzeichnet. Während dieses Zeitintervalls erfuhr das Klimasystem der Erde starke Störungen, die durch einen drastischen Rückgang der atmosphärischen CO2-Konzentration und den allmählichen Übergang vom silurischen Treibhaus Erde zum permokarbonhaltigen Eishaus Erde gekennzeichnet waren. Das komplexe Muster des devonischen Klimawandels wurde durch mehrere Faktoren auf verschiedenen Zeitskalen gesteuert und induzierte 25 globale Ereignisse, die durch Anstieg und Rückgang des Meeresspiegels, ozeanoxische, hypoxische und/oder biologische Auslöschungen und Umsätze gekennzeichnet sind. Die Bestimmung der hochauflösenden devonischen integrativen Stratigraphie und des zeitlichen Rahmens ist unerlässlich für Studien über die komplexen Ozean-Land-Atmosphäre-Interaktionen während des Devons auf verschiedenen zeitlichen und räumlichen Skalen.

Ein Review Paper von Qie et al. (2018) wurde kürzlich in Science China veröffentlicht: Geowissenschaften. Basierend auf einer gut untersuchten Bio- und Chronostratigraphie des Devon in Südchina und angrenzenden Gebieten, in Kombination mit den jüngsten Errungenschaften in der Kohlenstoffisotopen-Stratigraphie, der Event-Stratigraphie und dem Alter der radioaktiven Isotope, fasst dieses Papier die Forschungsgeschichte und den aktuellen Stand der Devonischen Chronostratigraphie in China zusammen und stellt erstmals den devonischen integrativen Stratigraphie-Rahmen Chinas vor.

1985 wurde die globale devonische Chronostratigraphie-Skala formal definiert und in drei Serien unterteilt, die untere, mittlere und obere, und enthält sieben globale Stufen. Bis 1996 wurden die GSSPs aller sieben devonischen Stufen formal definiert und ratifiziert. Conodont ist ein wichtiges Taxon in der devonischen biostratigraphischen Forschung. Sechs der sieben globalen Stadien des Devon, mit Ausnahme der basalen devonischen Grenze, sind durch die FAD bestimmter Conodont-Arten gekennzeichnet.

Durch die Zusammenfassung der Taxonomie und Biostratigraphie von Konodonten in China bestätigte Wang (2018) 58 devonische Konodontenzonen in pelagischen Fazies, unter denen die Biozonen von Emsian bis Famennian genau mit den üblichen internationalen Konodontzonen korreliert werden können. Die Grundlagen der Emsianischen und der Devonisch-Karbonischen Grenze (DCB) wurden durch den FAD von conodont Polygnathus kitabicus und Siphonodella sulcata definiert. Die Annahme der GSSPs für die Grundlagen der Emsian und DCB wurde jedoch seit Beginn ihrer Ratifizierung heftig kritisiert, und 2008 haben die Unterkommission für devonische Stratigraphie (SDS) und die Unterkommission für kohlehaltige Stratigraphie (SCCS) beschlossen, die noch laufenden Grenzkriterien und -niveaus neu zu definieren. Neben der conodont Biostratigraphie werden in diesem Beitrag wichtige Fortschritte in der biostratigraphischen Erforschung von Graptolith, Ostracoden, Brachiopoden, Rugosekorallen sowie Sporen und Pflanzen nachdrücklich vorgestellt.

Was die Chemostratigraphie betrifft, so zeigen Kohlenstoff- und Strontium-Isotopen aus Südchina einen ähnlichen Trend mit Euramerika-Sektionen und weisen globale Korrelationssignifikanzen auf. Die Werte von δ13C zeigen große positive Veränderungen an der silurisch-evonischen Grenze, Kačák, Frasne, unteres und oberes Kellwasser sowie Hangenberg-Ereignisse, was auf eine Störung des globalen Kohlenstoffkreislaufs während dieser kritischen Zeitintervalle hindeutet. In der Longmenshan-Region liegen die 87Sr/86Sr-Werte bei 0,70788-0,70868, und der langfristige Trend stimmt mit einer veröffentlichten mittleren LOWESS-Fit-Linie überein. Nach einem allmählichen Rückgang vom frühen Devon erreichen die 87Sr/86Sr-Verhältnisse Nadirwerte und bleiben im mittleren Devon stabil, beginnen dann im Frasnischen zu steigen und definieren ein Plateau im gesamten Famennian. 87Sr/86Sr-Verhältnisse können als Werkzeug für die präzise stratigraphische Korrelation und Datierung verwendet werden. Dieses Papier gibt auch eine detaillierte Einführung in die devonische Event-Stratigraphie, Zyklostratigraphie, geologische Chronologie und stratigraphische Korrelation zwischen den wichtigsten paläobiogeographischen Bereichen in China.

Zu den Hauptaufgaben der Forscher des Devon von China gehören derzeit: (1) Etablierung einer kontinuierlichen astronomischen Zeitskala und hochauflösenden Datierung radioaktiver Isotope; (2) weitere Unterteilung der chinesischen regionalen Chronostratigraphie; (3) Schwefel- und Sauerstoffisotopen-Stratigraphie des Devonischen; (4) integrierte Stratigraphie-Studien über das Devonische System in anderen stratigraphischen Regionen außer der Region Südchina.

Mehr Informationen:
Wenkun Qie et al, Devonian integrative Stratigraphie und Zeitrahmen von China, Science China Earth Sciences (2018). DOI: 10.1007/s11430-017-9259-9259-9

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