Fossilisation

Verlauf der Fossilisation

Der Beginn der Fossilisation ist dadurch gekennzeichnet, dass der tote Organismus in den Untergrund eingebettet wird. Auf diese Weise ist er vor einem intensiven Kontakt mit Sauerstoff geschützt. Die meisten Mikroorganismen, die organische Substanz abbauen, sind auf Sauerstoff angewiesen. Am sauerstoffarmen Meeresgrund sind die Bedingungen für eine Erhaltung daher besonders günstig. So handelt es sich bei den meisten Fossilienfunden um die Überreste ehemaliger Meeresbewohner.

Im weiteren Verlauf wird der Organismuskörper mit Sedimenten wie Sand, Ton oder Kalkschlamm, bedeckt. Es gibt verschiedene Ablagerungsräume, meist Eintiefungen der Erdoberfläche wie Flussbetten oder Meeresbecken, in denen dies geschehen kann. Mit der Zeit entsteht eine Sedimentdecke, durch deren Poren Wasser (Sickerwasser, Grundwasser, Meerwasser) fließen kann. Die Weich- und Hartteile des Organismus reagieren mit dem Wasser und den darin gelösten Stoffen. Der Weichkörper wird meist vollständig abgebaut. Ist er von einer Schale umgeben, dann entsteht ein Hohlraum, der mit der Zeit durch Mineralneubildungen oder durch feine Sedimentkörner ausgefüllt werden kann. So können in organikreichen, sauerstofffreien Sedimenten Organismenreste durch das Eisensulfidmineral Pyrit ersetzt werden. Dieser Vorgang heisst Verkiesung (von „Kiese“ als Bezeichnung für sulfidische Erze). Poröse Organismenreste, wie zum Beispiel Holz, können von Kieselsäure durchtränkt werden. Härtet diese aus, dann bleibt die Gestalt des Organismusrestes konserviert. Man spricht dann von Verkieselung.

Hartteile erfahren oft eine Mineralumbildung, das heisst, das ursprüngliche Material nimmt in Wechselwirkung mit der Porenlösung oder durch den Einfluss von Druck und Temperatur eine andere stoffliche Zusammensetzung an. Die Gestalt der Hartteile bleibt dabei meist erhalten.

Mit wachsender Auflast der Sedimentdecke wird die unterlagernde Schicht mit dem Organismuskörper zusammengepresst und das Porenwasser herausgepresst. Das ehemals lockere Sediment wird zu einem festen Sedimentgestein, das entweder den Organismuskörper oder dessen Gestalt als Körperfossil beinhaltet. Manchmal findet man auch ein Spurenfossil, wobei es sich zum Beispiel um einen erhalten gebliebenen Fußabdruck, eine Wohnröhre (z. B. bei Wattwürmern) oder eine Weidespur (z. B. von Schnecken) handelt.

Versteinerungen

Haben sich im Sedimentgestein anorganische Hartteile wie Schalen, Knochen, Zähne usw. erhalten, so nennt man dies eine echte Versteinerung.

Versteinerungen findet man vor allem in den Ablagerungen ehemaliger warmer Flachmeere. So bestehen z. B. Riffkalke, die auch fossil erhalten sind, fast ausschließlich aus Korallenkalk und Kalkschalenresten.

Einschluss

Eine besondere Form der Erhaltung ist der Einschluss in Bernstein, Salz oder Eis. Bei dieser Form wird organisches Material konserviert, sodass z. B. DNA-Proben entnommen werden können.

Mumifizierung

Die Einbettung toter Organismen unter Sauerstoffabschluss im Moor nennt man Mumifizierung.

Eine Mumifizierung im engeren Sinne liegt dann vor, wenn ein toter Körper austrocknet und dadurch vor dem Zerfall bewahrt bleibt. Diese Erhaltungsform, wie auch der oben genannte Einschluss in Eis, setzt voraus, dass sich die klimatischen Bedingungen über lange Zeiträume nicht ändern.

Inkohlung

Bei der Inkohlung werden unter Luftabschluss und dem Druck durch auflagernde Schichten organische Verbindungen mit dem Porenwasser abgeführt. Zurück bleibt elementarer Kohlenstoff, der sich somit relativ zu den übrigen Stoffen anreichert. Auf die Weise können feine Konturen von Pflanzenresten und Insekten abgebildet werden. Entsprechende Fossilien sind besonders in hellen Kalkgesteinen gut erkennbar.

Bei massenhaften Pflanzeneinlagerungen im Sediment bildet sich durch die Inkohlung, ausgehend von Torf, zunächst eine Braunkohleschicht. Nehmen Druck und Temperatur zu, bildet sich in einem weiteren Stadium Steinkohle. Kohleschichten werden Flöze genannt. Besonders aus den Pflanzenablagerungen des Karbon haben sich viele Flöze gebildet.