Stromatolith

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(Griech.: stroma = Decke; lithos = Stein ) (Plural: Stromatolithen)

Stromatolithologie ist ein interdisziplinärer Wissens- und Forschungsbereich der Bereiche Biologie, Paläontologie, Paläogeographie, Sedimentologie, Stratigraphie, Geophysik, Tektonik und selbst Astronomie.

Die hier vorgenommene Zuordnung zu den biogenen Sedimenten ist nicht ausschließlich. Eine Zuordnung zu den fossilien Lebensspuren ist ebenso möglich.

Stromatolithen sind blättrig-nierig-knollige bis schalenförmige Kalkkrusten und nierige Kalkgebilde, deren Kalk durch fadenartige Gebilde mariner Organismen ausgefällt wird. Wesentliche Voraussetzung der Bildung von Stromatolithen sind Biofilme, die aus Mikroorganismen bestehen (Mikrobenmatten). Bei rezenten Stromatolithen bestehen die 1 - 10 mm dicken Biofilme meistens aus einer Basislage von heterotrophen Bakterien, eingebettet in einer von den Mikroorganismen gebildeten Matrix aus Schleim (Polysaccharide und anderen Biopolymeren), und aus einer oberen Lage von überwiegend phototrophen Mikroorganismen, vergesellschaftet mit einem geringeren Anteil Heterotropher. Die Biopolymere sind an der Bindung der Sedimentpartikel wesentlich beteiligt.

Der weit überwiegende Teil der Stromatolithen besteht aus Kalkstein. Dieser wird größtenteils durch Fällung gebildet. Voraussetzung ist ein in der Regel marines Gewässer mit hoher Konzentration an Calcium- und Hydrogencarbonat-Ionen. Durch intensive mikrobielle Assimilation von Kohlenstoffdioxid (CO₂) wird das Milieu alkalisiert und somit das Dissoziationsgleichgewicht der Kohlensäure zugunsten von Carbonat-Ionen verschoben. Infolgedessen wird die Löslichkeit von Calciumcarbonat überschritten, so dass Kalk ausfällt. Bestimmte Biopolymere der Biofilme stellen mit anionischen (negativ geladenen) Atomgruppen, an denen sich die positiv geladenen Calcium-Ionen binden, Kristallisationskeime dar. Bei rezenten Stromatolithen bewirken vor allem marine, benthonische Cyanobakterien (früher auch als „Blaualgen“ oder „Blaugrünalgen“ bezeichnet) die Kalkfällung durch intensive CO₂-Assimilation im Zusammenhang mit ihrer Photosynthese. Vorwiegend handelt es sich um oxygene Photosynthese mit Wasser als Reduktionsmittel für die Reduktion des CO₂ und mit Bildung von Sauerstoff (O₂), teils jedoch auch um anoxygene Photosynthese mit Schwefelwasserstoff (H₂S) als Reduktionsmittel und Bildung von Schwefel (S) oder Sulfat (SO₄).

Durch die Anhäufung gebundenen Sediments und/oder ausgefällten Kalks werden die Mikroorganismen des Biofilms eingeschlossen und bedeckt. Sie wachsen jedoch ständig durch Längenwachstum bzw. Vermehrung in die Höhe, so dass der Biofilm an der Basis zwar inaktiv wird und abstirbt, jedoch nach oben immer weiter wächst. Dies hat ein Höhenwachstum des Stromatolithen zur Folge. Die Gründe für die Schichtung sind vermutlich vielfältig und noch nicht vollständig bekannt. Als Ursache kommen unter anderem in Frage: täglicher Sonnenrhythmus, episodischer Sedimenteintrag, saisonaler Wechsel der chemischen Beschaffenheit des Wassers, Veränderungen der Biofilm-Biozönose. Über Wachstumsgeschwindigkeiten ist kaum etwas bekannt, die rezenten Stromatolithen im Hamelin Pool (s. u,) wachsen etwa 0,3 mm je Jahr.

Die Bildung von Stromatolithen wird begünstigt oder sogar erst ermöglicht, wenn der für ihre Bildung erforderliche Biofilm nicht durch andere Organismen abgefressen wird. Bei sehr alten Stromatolithen des Präkambriums war das gegeben, weil es noch keine derartigen Lebewesen gab. Aus dem Präkambrium sind deshalb Stromatolithen zahlreich bekannt. Bei jüngeren fossilen und rezenten war bzw. ist dies nur in Milieus der Fall, die für andere Lebewesen ungünstig sind, beispielsweise bei hohem Salzgehalt. (Quelle: wikipedia)

Die Strukturen der Stromatolithen wurden durch sukzessives Aufeinanderstapeln biosedimentärer Laminae gebildet, welche während der Bildungsprozesse mehr oder weniger uniform blieben. Dies lässt auf eine physikalisch, chemisch und biologisch ausgeglichene Umwelt schließen.

Die Cyanobakterien gehören zu den ältesten, einfachsten und primitivsten Organismengruppen der Erde. Sie sind seit den ältesten Zeiten der Erdgeschichte als Fossilien bekannt; die bisher ältesten gefundenen Stromatolithen werden auf 3,7 Milliarden Jahren (Isua Supracrustal Belt, Grönland; Nutman et al., 2016) bzw. 3,64 Milliarden Jahre datiert (Warrawoona-Serie in Westaustralien, Präkambrium, Archaikum).

Vorkommen

In präkambrischen, paläozoischen und triassischen Gesteinen; sehr schön aus den bolivianischen Hochanden ⁽¹⁾, im Glacier Nationalpark in Montana, USA sowie in Westaustralien.

In Deutschland gibt es ein Vorkommen von Stromatolithen in Schichten des Rotliegenden (Perm) bei Kilianstäden in Hessen. Des weiteren in der Pfalz (Wolfstein, Friedelhausen, Aschbach, Reckweiler Hof, Rödlingsberg, Bedesbach, Theisbergstegen) im Permokarbon und Perm mit 290 - 300 Millionen Jahren (Remigiusberger Schicht, Altenglaner Schicht, Quirnbacher Schicht, Lautereckener Schicht, Lebacher Schicht). In der Lautereckener Schicht bei Offenbach-Hundheim mit Pyriteinlagerungen.

⁽¹⁾ Stromatolithen aus Bolivien, oft als aus dem Präkambrium stammend verkauft, stammen wahrscheinlich aber aus der Oberkreide; Maastricht (El Molina Formation), Sevaruyo, Provincia de Avaroa, Departamento de Oruro, Zentral-Anden, ca. 45 km nördlich des Rio Mulatos. In den ca. 7 km westlich der Stadt Sevaruyo (19 S/66 W) auf etwa 3750 m Höhe gelegenen Steinbrüchen werden kreidezeitliche Stromatolithenkalke der El Molino Formation zum Export und zu gewerblichen Zwecken abgebaut und zu kunstgewerblichen Artikeln verarbeitet: Platten, Kugeln, Eier, Würfel, usw. (Quelle: http://www.trilobita.de/others.htm#stroma1 )

Links

• Onkoid, Onkolith, Bioherm

Quellangaben

• Collector und andere

• Nutman, A. P., Bennett, V. C., Friend, C. R. L., Van Kranendonk, M. J. & Chivas, A. R. (2016): Rapid emergence of life shown by discovery of 3,700-million-year-old microbial structures. Nature 537, 535-538.