Eine Formation, oder Felsformation, ist die grundlegende Einheit der Lithostratigraphie. Sie stellt eine zusammenhängende, mappbare Gesteinseinheit dar, die sich durch eine erkennbare Lithologie (Gesteinsart), Sedimentfazies (Aussehen und Ablagerungsmerkmal) oder andere physikalisch-chemische Eigenschaften von benachbarten Einheiten unterscheidet.

Definition und Kriterien

Formationen werden nach lithologischen Merkmalen und nicht primär nach Alter definiert. Wichtige Kriterien sind:

  • Erkennbarkeit: Die Einheit muss sich durch Eigenschaften wie Körnung, Schichtungsart, Mineralogie, Farbe oder fossile Gehalte von den benachbarten Gesteinen abheben.
  • Räumliche Kontinuität / Mappbarkeit: Sie muss in geologischen Karten darstellbar sein (auf den üblichen Kartenskalen) und über eine gewisse räumliche Ausdehnung verfügen.
  • Nichteinschränkung durch Mächtigkeit: Die Mächtigkeit ist kein definierendes Merkmal; Formationen können sehr dünn oder mehrere hundert Meter dick sein.
  • Abgrenzbarkeit: Die Grenzen einer Formation werden dort gelegt, wo sich lithologische Eigenschaften deutlich ändern; gelegentlich werden markante Industrienummern, Markerschichten oder geochemische Signaturen zur Begrenzung verwendet.

Lithostratigraphische Hierarchie

Formationen sind Teil eines standardisierten Systems lithostratigraphischer Einheiten:

  • Supergruppe (sofern verwendet) – mehrere Gruppen
  • Gruppe – Sammlung verwandter Formationen
  • Formation – Haupteinheit
  • Mitglied – Untereinheit innerhalb einer Formation
  • Bank / Schicht – kleinste, klar definierte lithologische Einheit

Diese Hierarchie dient der konsistenten Kartierung und Beschreibung von Gesteinseinheiten.

Benennung, Typus und Formalisierung

Nach der üblichen Nomenklatur wird eine Formation mit einem geographischen Namen kombiniert mit einem lithologischen Term bezeichnet (z. B. "Navajo Sandstone"). Formationen sollten formell definiert werden, idealerweise mit Angabe einer Typlokalität bzw. eines Stratotyps / Typprofils (Referenzprofil), in dem die charakteristischen Merkmale gut ausgeprägt und zugänglich sind. Formalisierungen und Regeln zur Benennung orientieren sich an Empfehlungen wie dem International Stratigraphic Guide und Leitlinien der IUGS.

Beziehung zu Zeit und Korrelation

Wichtig ist der Unterschied zwischen lithostratigraphischen Einheiten (Formationen) und chronostratigraphischen Einheiten (Zeitsystemen, Stufen). Eine Formation ist eine rock‑unit (gebilde nach Gesteinseigenschaften) und nicht notwendigerweise eine einheitliche Zeitspanne. Aufgrund lateral variierender Sedimentfazies können Formationen diachron sein: dieselbe lithologische Einheit repräsentiert an verschiedenen Orten unterschiedliche Altersabschnitte.

Zur Korrelation von Formationen über größere Distanzen nutzen Geologen neben Lithologie auch:

  • Biostratigraphie (Fossilien)
  • Geochemische Signaturen und Isotopenprofile
  • Magnetostratigraphie
  • Sequenzstratigraphie und seismische Marker

Anwendungen in Forschung und Praxis

Formationen sind die Grundlage geologischer Karten und kontinuierlicher Beschreibungen von Untergrundverhältnissen. Ihre Definition ist zentral für:

  • Geologische Kartierung und regionale Synthesen
  • Rohstoff- und Bergbauexploration (z. B. Vorkommen von Erz- oder Kohlenlagerstätten)
  • Hydrogeologie und Beurteilung von Grundwasserleitern
  • Ingenieurgeologie und Baugrundbewertungen
  • Paläogeographische Rekonstruktionen und Sedimentationsstudien

Eigenschaften und Besonderheiten

Weil Formationen lithologisch definiert sind, können sie sehr unterschiedliche Zeiträume abdecken. In manchen Fällen repräsentiert eine einzelne Formation mehrere hundert Millionen Jahre kontinuierlicher Sedimentation; in anderen Fällen sind Formationen örtlich nur sehr kurzlebig oder treten nur piecenweise auf. Lateral können Formationen in andere Lithologien übergehen (Fazieswechsel), wodurch die Grenze zwischen lithostratigraphischen Einheiten komplex werden kann.

Beispiel

Felsformationen entstehen durch Sedimentablagerungen in Umgebungen, die über Hunderte von Millionen Jahren bestehen bleiben können. Zum Beispiel ist das Hammersley-Becken in Pilbara, Westaustralien, ein Sedimentbecken aus dem Proterozoikum, in dem bis zu 1200 Millionen Jahre Sedimentation intakt geblieben sind. Hier werden bis zu 300 Millionen Jahre durch eine einzige Einheit aus gebänderter Eisenformation und Schiefer repräsentiert. Dieses Beispiel verdeutlicht, dass eine Formation eine lange und komplexe geologische Geschichte beinhalten kann, ohne notwendigerweise ein einheitliches Alter zu haben.

Zusammenfassung

Eine Formation ist eine formal fassbare, mappbare lithologische Einheit, die das Grundgerüst der Lithostratigraphie bildet. Sie dient der eindeutigen Beschreibung, Kartierung und Korrelation von Gesteinseinheiten, ist jedoch keine direkte Zeiteinheit. Ihre Abgrenzung folgt festen Kriterien und wird durch internationale Leitlinien unterstützt; in der Praxis spielt sie eine zentrale Rolle in Forschung, Exploration und Ingenieurwesen.