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Lexikon der Geowissenschaften: Perm

Perm, System am Ende des Paläozoikum, das vor 285 Mio. Jahren begann und vor 250 Mio. Jahren endete. Typuslokalität ist die Stadt Perm in Rußland (Ural). Schon Mitte des 18. Jahrhunderts schlugen J.G. Lehmann und G.C. Füchsel erste Gliederungsversuche vor, die sich auf die Erfahrungen der Bergleute des Mansfelder Kupferschiefers stützten. Die Begriffe Rotliegendes und Zechstein stammen aus dieser Zeit (geologische Zeitskala). Der alte deutsche Ausdruck Dyas (›das Zweigeteilte‹) für das Perm hat sich nicht durchsetzen können. Bekannte und gut untersuchte Vorkommen von permischen Ablagerungen finden sich in Deutschland, den Karnischen Alpen, in Rußland, China, Sizilien, Timor, Texas und Japan. Die tektonischen Aktivitäten zu Beginn des Perms, insbesondere die ersten regressiven Meeresbewegungen und die Saalische Phase (orogene Phase), die in Mitteleuropa und im Ural nachweisbar ist, sind letzte Ausläufer der variszischen Gebirgsbildung (Varisziden). Mit dem Ende der orogenetischen Bewegungen ließ auch der Vulkanismus nach. Im Unterrotliegenden finden sich vor allem porphyrische Eruptionen. Im höheren Teil des Unterrotliegenden wechseln sich Porphyre und Melaphyre mit Tuffen und anderen Eruptiva ab. Die lakkolithischen Porphyrintrusionen am Ende der Saalischen Phase beenden die magmatische Tätigkeit. Der intensive Vulkanismus ist auch für die Überlieferung von verkieselten Hölzern verantwortlich. Im Perm waren die Kontinente zu einem Riesenkontinent verschmolzen, der Pangäa (Kontinentalverschiebungstheorie) genannt wird. Diese Konzentration von Landmassen hatte erhebliche Auswirkungen auf klimatische Bedingungen und die Floren- und Faunenverteilung auf der Erde. So standen nur noch eingeengte Schelfareale zur Verfügung, auf denen marine Organismen einem hohen Selektionsdruck ausgesetzt waren. Größere und differenzierte Areale bestanden lediglich im Bereich der Tethys und im Westen von Amerika mit reichen Faunenspektren. Auf den Landmassen verursachten die Gebirgsketten der Herzyniden ein differenziertes Faunen- und Florenbild. Aufgrund der Klimabedingungen kam es zeitweise zu hohen Verdunstungsraten in Epikontinentalmeeren, die in der Bildung von ausgedehnten Salzlagerstätten resultierten. Im Verlauf kam es zu einer Erwärmung des Perms, das anfänglich noch durch die Permokarbone Eiszeit (historische Paläoklimatologie) charakterisiert war.

Die global noch übersichtliche Florengliederung des Karbons (Gondwana-Flora und Euramerische Flora) macht nun einem komplexen Bild von unterschiedlichen Florenprovinzen Platz, die am Ende des Perms in die tropische Dicroidium-Flora mündet. Die Sporenpflanzen werden Mitte des Perms von den gymnospermen Samenpflanzen verdrängt, so daß hier der Übergang vom Paläophytikum zum Mesophytikum festgelegt wird. Dominante Landpflanzen im Perm sind die Voltzien (z.B. Lebachia), aber auch die ersten Gingkopflanzen (Sphenobaiera) kommen vor. Farnsamer (Pteridospermen) sind durch Callipteris und Taeniopteris vertreten. In ariden Gebieten sind xeromorphe Pflanzen häufig.

Die permischen Faunen können als direkte Fortsetzung des Karbons angesehen werden. Unter den Invertebraten auf dem Festland sind vor allem die Insekten zu nennen, die schon fast alle heutigen Gruppen hervorgebracht haben. Im unteren Perm entwickelten sich auch die frühen Reptilien weiter und brachten die sogenannten Pelycosaurier wie die Gattung Dimetrodon hervor. Im späten Perm traten zusätzlich die Therapsiden auf (bekannte Formen in der südafrikanischen Karoo), die als Vorläufer moderner Säugetiere gelten. In den Meeren finden sich reiche Faunen. Wesentliche Riffbildner im Perm sind Bryozoa und kalkabscheidende Algen (Mizzia, Gymnocodium). Unter den Bryozoa sind Acanthocladia und Fenestella zu nennen. Zu den Riffbewohnern zählen weiterhin Muscheln, deren künftige Radiation sich bereits ankündigt. Unter den Brachiopoden im Perm sind nur noch Strophomeniden (Productus, Richthofenia mit korallinem Höhenwachstum) von Bedeutung. Wichtige Leitfossilien im Perm sind einige Foraminiferen (z.B. Fusulinen), die z.T. gesteinsbildend sind, und schalentragende Cephalopoden.

Am Ende des Perms (und damit am Ende des Paläozoikums) fand ein umfangreiches Massenaussterben statt. Bei den marinen Organismen starben die Eurypteriden, die tabulaten und rugosen Korallen, die Trilobiten und die Fusulinen aus. Die Brachiopoden wurden stark dezimiert, die paläozoischen Ammonoideen (Goniatiten) verschwanden. Als Erklärung für dieses Aussterbeereignis wird die große Regression am Ende des Unterperm angesehen. Die ohnehin beengten Schelfgebiete und Habitate wurden dabei zusätzlich verkleinert. Stark spezialisierte Taxa standen den neuen Situationen ohne Möglichkeit zur Anpassung gegenüber. Die Veränderungen auf dem Festland könnten hingegen durch die teilweise Aridisierung großer Flächen mitverursacht worden sein. Durch die Salzlagerstätten waren etwa zehn Prozent des im Meerwasser gelösten Salzes gebunden. Unter modernen Bedingungen würde das weltweit zu brackischen Verhältnissen führen und katastrophales Massensterben verursachen. Entsprechend sind die am Ende des Perms betroffenen Tiere vor allem stenohaline Organismen gewesen, während tolerantere Gruppen (Muscheln, Ostrakoden, Schwämme, Gastropoden) weniger beeinträchtigt wurden.

Der mitteleuropäische Raum war im Perm durch die Varisziden geprägt und vom offen-marinen Bereich der Tethys abgeschnitten. Im Verlaufe des Perms entstand durch Störungen und Verwerfungen ein komplexes Becken- und Schwellenmuster. Dabei bildeten sich im Rotliegenden im variszischen Vorland zwei Becken heraus, das nördliche und das südliche Nordseebecken. Aus dem südlichen entstand das Germanische Becken, das im gesamten Mesozoikum Bestand hatte und wichtiges Sedimentationszentrum blieb. Beide Becken waren durch die Mittelnordsee- und Ringköbing-Schwelle getrennt und nahmen die molasseartigen Sedimente der Varisziden auf. Intensive Rotfärbung, gewaltige Dünenstrukturen und Evaporite belegen aride Klimabedingungen. Zeitweilig bestanden im Unterperm auch kleine Süßwassertümpel und -seen. Im Saar-Nahe-Trog finden sich hier häufig Toneisenstein-Konkretionen mit gut erhaltenen Fisch- oder Amphibienresten (›Lebacher Eier‹). Der Saar-Nahe-Trog gehört zu den Faziesräumen, dessen Ausfüllung bereits im Oberkarbon begann. Die zyklische Sedimentation hatte seine Ursache in tektonischen Aktivitäten in Europa. Die Fazies ist hier geprägt von fluviatilen Sandsteinen und Süßwassercarbonaten, die sich mit Tonsteinen abwechseln. Im Thüringer Wald kam es im unteren Rotliegenden zur Bildung temporärer Kohlesümpfe, die Belege auch für Phasen weniger arider Bedingungen sind.

Mit dem Beginn des Zechsteins setzten nachfolgend umfangreiche marine Transgressionen ein, die vermutlich mit dem langsamen Abschmelzen der Gletscher der permokarbonen Eiszeit auf der Südhalbkugel (Gondwana) korrelieren. Da marine Ablagerungen und entsprechende Faunen in Grönland, Spitzbergen und Mitteleuropa noch ähnlich sind, scheint das Zechsteinmeer von Norden her eingedrungen zu sein. Die Transgression erfolgte allerdings sehr rasch, da erste marine Sedimente regional direkt auf nur schwach aufgearbeiteten Dünensanden (›Weißliegend‹)zur Ablage kamen. Möglichweise lagen also weite Teile Mitteleuropas im Perm knapp unter dem Meeresspiegelniveau (wie heutige nordafrikanische Schotts und die Kattara-Senke). Die Dünensande werden von Mergeln und Tonsteinen sowie Salzen des basalen Zechsteins überlagert, die so ideale Erdölfallen und Speichergesteine stellen. Das Becken des Zechsteinmeeres war zeitweilig durch Barrieren von den offenen Ozeanen abgeschlossen (Barrentheorie). Dann waren die Verdunstungsraten so hoch, daß sich Salzserien abzuscheiden begannen, die erdgeschichtlich einmalig hinsichtlich ihrer Mächtigkeiten sind. Aufgrund der zyklischen Aktivität der Barrieren kam es zu mehreren Salzserien (Werra-, Staßfurt-, Leine-, Aller- und Ohre-Folge). Jede Abfolge besteht aus Calciumcarbonat, Gips-Anhydrit, Steinsalz und Kalisalz. Getrennt sind die evaporitschen Gesteine von Salzton- und Tonsteinhorizonten. Typische Eindampfungszyklen finden sich in Thüringen (Zechstein=Thuringium), im Werragebiet und vor allem im norddeutschen Raum im Gebiet um Hannover (= zentraler Beckenteil).Weiteres wichtiges Speichergestein für Kohlenwasserstoffe ist der Hauptdolomit im Thüringer Becken. Dabei stammt das Erdöl vermutlich aus der lagunären Fazies des Hauptdolomits, während es im norddeutschen Raum aus späteren, darüberliegenden Schichten (vorwiegend aus dem Lias) kommt.

An der Basis des Zechsteins findet sich über dem Zechstein-Konglomerat der Kupferschiefer. Die schwarzen, feinlaminierten sapropelitischen Tonsteine belegen ein geringes Energieniveau in dem Epikontinentalmeer ohne zirkulierende Bodenströmungen. Innerhalb des Kupferschiefers tritt eine artenarme Fischfauna auf, die Hinweise auf Wasserschichtungen geben, vergleichbar dem heutigen Schwarzen Meer. Dominierende Art ist Palaeoniscus freieslebeni. Die Invertebratenfauna des Kupferschiefers (bestehend u.a. aus Bryozoen, Brachiopoden und Echinodermata) ist vermutlich allochthon und stammt von den küstennäheren Gebieten. Die Kupferausfällung ist oft an Fossilien gebunden und daher u.a. möglicherweise auch bakteriell verursacht worden.

Im Alpenraum entstand ein komplexes System aus Trögen und Becken für die künftige Sedimentation, wobei festländisch beeinflußte (z.B. mit den Schuttmassen des Verrucano) mit marinen Bereichen wechseln. In den Karnischen Alpen sind Carbonate ohne klastische Einschaltungen häufig (Trogkofel-Riffkalk). In Nordasien entstand durch Anlagerung an die alten Kerne das Angaraland, das die Nordbegrenzung für das permisch-mesozoische Tethysmeer bildete, welches sich von Zypern bis Indonesien verfolgen läßt. Im Indonesischen Archipel spaltete es sich in zwei Becken auf, die den Pazifik umfaßten. Die fortschreitende Verlandung führte auch hier zu kohlenführenden Ablagerungen, flachmarinen Riffkalken, Evaporitfolgen und festländischen Red Beds. Afrika als Kernstück Gondwanas weist permische Vorkommen im Kongo-Becken und in Südafrika (Karoo) auf. Sie beginnen mit den Dwyka-Tilliten als Belege für eiszeitliche Verhältnisse. Die sehr ähnlichen Sedimente und Faziesräume in Südamerika sind im brasilianischen Paraná-Becken und im argentinischen Paganzo-Becken (mit Tilliten und marinen Einschaltungen) ausgebildet. In der Antarktis und in Australien sind vorwiegend Zeugnisse der Eiszeiten, aber auch Kohleablagerungen mit Gondwana-Fossilien typisch ( Abb.). [RKo]


Perm: Verteilung der Kontinente im Perm mit Klimazeugen (Punkte=Rotsedimente, Dächer=Evaporite, Dreiecke=Tillite, schwarze Vierecke=Kohle). Perm:

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