This thesis was conducted in the framework of the German Research Foundation's priority program "Mars and the Terrestrial Planets". The aim was to improve and/or verify the existing chronostratigraphic system of Mars and to understand globally the geologic evolutionary history of Mars focusing on the volcanic, fluvial, and possible glacial processes. This implies the photogeologic analysis of all available types of Martian imagery in order to cover the diversity of Martian landforms in time and space. Therefore, crater frequencies are determined for appropriate geologically mapped units and absolute ages derived. The lunar crater production function and the chronology model was confirmed for the Martian case, e.g. the theoretical crater production function was proven over the entire (50 meters to 500 kilometers). Any deviation from the confirmed Martian standard crater production function indicate resurfacing events. In such cases the method of age determination has been improved. The influence of secondary cratering on a measurement is at most 10 percent. Type areas of the Martian epochs (Noachian, Hesperian and Amazonian) such as Noachis Terra, Hesperia Planum, northern lowland regions, Amazonis and Elysium Planitia, have been examined, to understanding the role of water during the Martian geologic evolution. The younger fluvial erosion is closely related to volcanic activity and occurred in episodes over the last 2 billion years. Extensive measurements in volcanic units allowed for the interpretation of the evolutionary history of Martian volcanic activity. An interplay of volcanic processes with ancient and more recent fluvial and glacial activity is confirmed. Globally, the volcanic activity started very early in the Martian evolution. Most of the volcanoes achieved their present dimensions at least until 3.5 Ga ago. Later volcanic resurfacing indicates a weakening of the volcanic activity after the construct-forming period. Another major finding is that the volcanic activity on Mars continued until very recently (e.g. 2 Ma at the flanks of Olympus Mons), and is more wide--spread than believed earlier. The crystallization ages of basaltic Martian meteorites (about 180 Ma, 450 Ma and 1.3 Ga) confirm this finding. The enigmatic Medusae Fossae formation could be dated for the first time indicating that explosive volcanic eruption occurred even as recently as 1.6 Ga ago. By understanding the evolutionary history of Martian volcanic constructs, the formation time of large impact basins, as well as the evolution of the northern lowlands and the dichotomy boundary, essential time--markers have been gathered in this work, and a coherent view on the global geological evolution of Mars is derived from these ages. Providing that the time--frame outlined in this study is correct, the timing for the thermodynamical evolution of Mars can be assessed. This study revealed that the youngest epoch, the Amazonian, is reflected in a variety of landforms, and includes an absolute time span of three-quarters of the geological record of Mars. This implies that the Amazonian--Hesperian time --stratigraphic boundaries have to be revisited.
Diese Arbeit ist im Rahmen des DFG--Schwerpunktprogramms "Mars und die terrestrischen Planeten" durchgeführt worden. Ziel ist das existierende chronostratigraphische System für den Mars zu prüfen und die globale Entwicklungsgeschichte des Mars zu beschreiben. Schwerpunkt ist dabei die altersmäßige Erfassung der vulkanischen, fluviatilen und möglicher glazialer Prozesse. Dies impliziert eine photogeologische Analyse der für den Mars verfügbaren Bilddaten, um die vielfältigen Landschaftsformen des Mars in zeitlicher und räumlicher Verteilung einzuordnen. Hierzu werden Kraterhäufigkeiten auf den entsprechend geologisch kartierten Einheiten bestimmt und absoluten Altern zugeordnet. Es konnte die lunare Kraterproduktionsverteilung und das Chronologiemodell auch für den Mars bestätigt werden, indem z.B. die theoretische Kraterproduktionsverteilung über den gesamten Kraterdurchmesserbereich (von 50 Meter bis 500 Kilometer) belegt wurde. Abweichungen von dieser bestätigten Mars-Standard- Kraterproduktionsverteilung deuten auf Oberflächen verändernde Prozesse hin. Für solche Fälle ist eine verbesserte Altersbestimmungsprozedur entwickelt worden. Der Einfluss von Sekundärkrater auf eine Messung liegt bei höchstens 10 Prozent. Typregionen der geologischen Epochen des Mars (Noachium, Hesperium und Amazonium), die nördliche Hemisphäre einnehmenden Tiefländer und Ausflusstäler, sowie an der Dichotomiegrenze zwischen Hoch-- und Tiefland liegende Gebiete wurden untersucht, um die Rolle des Wasser in der frühen Phase der Marsentwicklung besser zu verstehen. Jüngere fluviatile Erosion ist eng mit vulkanischer Aktivität verknüpft, und ist episodisch auftretend über die letzten 2 Milliarden Jahre zu beobachten. Umfangreiche Messungen in vulkanischen Einheiten erlauben es, deren Entwicklungsgeschichte sehr genau zu interpretieren, und bestätigen ein Wechselspiel zwischen vulkanischen Prozessen und frühen als auch rezenterer fluviatiler und glazialer Aktivität. Global startete der Marsvulkanismus in dessen Frühphase, so dass die meisten Vulkane ihre endgültige Größe vor etwa 3,5 Ga erreichten. Aus der nachfolgenden vulkanischen Oberflächenüberprägung ist eine Abschwächung der vulkanischen Aktivität nach der Aufbauphase abzuleiten. Ein weiterer wichtiger Befund ist, dass die vulkanische Aktivität auf dem Mars bis in jüngste Zeit anhält (z. B. 2 Ma an den Flanken des Olympus Mons), und der junge Vulkanismus großflächiger ist als zuvor angenommen. Die Kristallisationsalter der basaltischen Marsmeteoriten (etwa 180 Ma, 450 Ma und 1,3 Ga) stützen dies. Erstmalig konnte die Medusae Fossae Formation datiert werden, dies deutet darauf hin, dass explosiver Vulkanismus noch etwa vor 1,6 Ga aufgetreten sein könnte. Aus der Entwicklungsgeschichte der Marsvulkane, der Entstehungszeit der großen Einschlagsbecken und der Entwicklung der nördlichen Tiefebenen und der Dichotomiegrenze sind in dieser Dissertation erstmal die wesentlichen Zeitmarken bestimmt worden, um eine kohärente Darstellung der globalen Entwicklungsgeschichte für den Mars aus diesen Altern abzuleiten. Hiermit ist die zeitliche Abfolge der thermodynamischen Entwicklung vom Mars gegeben. Diese Studie zeigte auch, dass während der jüngsten Epoche, dem Amazonium, vielfältige Landschaftsformen hervorgebracht wurden, sie aber in der geologischen Einordnung des Mars drei Viertel der absoluten Zeitspanne einnimmt. Das heißt, eine Überprüfung der chronostratigraphischen Grenze zwischen dem Hesperium und Amazonium ist nötig.
