Nach aktuellem Stand der Wissenchaft machten vor etwa 250 Millionen Jahren verheerende Vulkanausbrüche im heutigen Sibirien die Erde vorübergehend fast unbewohnbar. Die beispiellose Umweltkatastrophe vernichtete die meisten Lebewesen, sowohl im Meer als auch an Land. Ein Forscherteam um die Brüder Stephan und Alexander Sobolev hat nun herausgefunden, warum der sibirische Vulkanismus so tödlich war: Das Magma aus den Tiefen der Erde enthielt eine größere Menge recycelter Ozeankruste und war deshalb ungewöhnlich reich an den Gasen Kohlendioxid und Chlorwasserstoff. Besonders zu Beginn der Katastrophe waren die Eruptionen sehr explosiv, schreiben die Forscher in der Zeitschrift Nature.
Die sibirischen Flutbasalte überdecken heute noch eine Fläche von zwei Millionen Quadratkilometern, sie reichen vom Ural bis zum Fluss Lena und sind teils drei Kilometer dick. Derzeitigen Theorien zufolge entstehen solche ausgedehnten Vulkangebiete, wenn eine Blase heißen Mantelgesteins aus der Erde aufsteigt, ein so genannter Plume. Bislang nahmen Geowissenschaftler an, dass das heiße Gestein aus den untersten Schichten des Erdmantels stammt und damit eine primitive chemische Zusammensetzung hat. Wenn es nach oben steigt, sollte es die Erdoberfläche je nach Temperatur um einen oder sogar zwei Kilometer anheben, noch bevor das Magma die Oberfläche
erreicht.
Im Laufe der Erdgeschichte ereigneten sich noch mehrere weitere Flutbasalt-Eruptionen im Zusammenhang mit Massensterben. Allerdings war es bislang rätselhaft, wieso der Vulkanismus das Leben auf der Erde so massiv störte: Die Eruptionen setzten Berechnungen zufolge nicht mehr Kohlendioxid oder Schwefeldioxid frei als heute durch die Verbrennung fossiler Energieträger in die Luft gelangt. Viele Forscher vermuteten daher, dass das sibirische Magma größere Kohlevorkommen verbrannte, als es zur Oberfläche stieg. Dabei seien große Mengen an schädlichen Rauchgasen entstanden, die das Meer versauern ließen, während an Land Sauerstoffmangel herrschte.
Stephan Sobolev und seine Kollegen untersuchten nun die chemische Zusammensetzung der sibirischen Flutbasalte und stellten fest, dass sie nicht aus ursprünglichem Mantelgestein bestehen, sondern bis zu 20 Prozent recycelter Ozeankruste enthalten. Ozeanische Erdkruste schiebt sich seitlich über den Meeresboden und versinkt spätestens 200 Millionen Jahre nach ihrer Geburt wieder im Erdinneren. Offenbar hatte sich der sibirische Plume auf seinem Weg nach oben ein Stück uralter, versunkener Ozeankruste einverleibt.
Dadurch war das Gestein ungewöhnlich schwer, zeigen Modellrechnungen der Forscher. Der Plume hob die Erdkruste nicht an, sondern schmolz sich von unten wie ein Schneidbrenner durch den eurasischen Kontinent hindurch. Insgesamt wurden sechs bis acht Millionen Kubikkilometer Magma erzeugt, schreiben Sobolev und Kollegen. An der vordersten Front des Plumes sammelten sich den Forschern zufolge große Gasmengen, vor allem Kohlendioxid und Chlorwasserstoff. Diese Gase stammten vorwiegend aus der recycelten Ozeankruste. Sie bahnten sich noch vor der Hauptphase des Vulkanismus einen Weg an die Oberfläche und lösten das Massensterben aus, vermuten die Forscher. Ihre Berechnungen zeigen, dass etwa 170 Gigatonnen CO2 und 18 Gigatonnen Chlorwasserstoff freigesetzt wurden.
Stephan Sobolev (Deutsches Geoforschungszentrum Potsdam) et al.: Nature, Bd. 477, S. 312, doi:10.1038/nature10385 wissenschaft.de – Ute Kehse
