Vulkanismus mit frostigen Folgen - wissenschaft.de
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Erde+Klima

Vulkanismus mit frostigen Folgen

Idyllischer Fundort in Mexiko: Dunkelgraue Ganggesteine werden im hellen Gneis sichtbar. (Bild: Bodo Weber,CICESE)

Vor 619 Millionen Jahren brodelte es offenbar gewaltig: Forscher haben die Spuren eines vulkanischen Großereignisses vor 619 Millionen Jahren entdeckt. Paradoxerweise hat dieser Vulkanismus möglicherweise zu einer der mächtigsten Vereisungen in der Erdgeschichte geführt, erklären die Geologen. Die Verwitterung der ausgedehnten magmatischen Gesteinsflächen könnte demnach so viel Kohlendioxid aus der Atmosphäre gebunden haben, dass sich die Erde vor rund 580 Millionen Jahren stark abkühlte und vorrübergehend in einen „Schneeball“ verwandelte.

Wann kam es in der Erdgeschichte zu großen Eruptionen und welches Ausmaß erreichten sie? Durch interessante Verknüpfungen können Geologen Einblicke in diese Fragen gewinnen, wie die Studie eines deutsch-mexikanischen Forscherteams verdeutlicht. Sie basiert auf der Untersuchung von sogenannten basaltischen Ganggesteinen aus dem Novillo-Gneis im mexikanischen Bundesstaat Tamaulipas. Wie die Wissenschaftler erklären, handelt es sich bei dem Material um die noch vorhandenen Unterlagen bereits abgetragener Eruptivgesteine.

Puzzlestücke einer magmatischen Großprovinz

Mikroskopische Aufnahme basaltischen Ganggesteins in einem Dünnschliff. Die Bildweite beträgt fünf Millimeter. (Bild: Bodo Weber CICESE)

Den Wissenschaftlern gelang es, mikroskopisch kleine Mineralkörner von Baddeleyit in den mexikanischen Proben nachzuweisen. Wie sie erklären, entsteht diese Substanz ausschließlich in Magma und kann daher Informationen dazu liefern, wann der entsprechende Vulkanismus stattgefunden hat. Durch eine Ionensonde konnten die Forscher das seltene Mineral in den Proben auf ein Alter von 619 Millionen Jahren datieren. Interessanterweise entsprach dies genau dem Alter von magmatischen Gesteinen aus Kanada und Norwegen. Durch weitere Analysen konnten die Geologen dann zeigen, dass die mexikanischen Formationen auch hinsichtlich ihrer Spurenelement- und Isotopenzusammensetzungen mit diesen Gesteinen übereinstimmen.

 

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Demnach entstanden die Gesteinsformationen in Mexiko, Kanada und Norwegen offenbar bei dem gleichen vulkanischen Großereignis. Möglich ist dies, da bei ihrer Entstehung diese drei Regionen noch eng bei einander lagen – als Teil des Superkontinents, der damals die Erde prägte. Dennoch muss die Fläche, die das Eruptivgestein bedeckte, gewaltig gewesen sein: Nach Schätzungen der Forscher hat der Vulkanismus vor 619 Millionen Jahren zu einer Fläche aus erstarrter Lava geführt, die mindestens 1000 Kilometer im Durchmesser besaß.

Das verwitternde Eruptivgestein band Treibhausgas

Wie die Forscher erklären, handelt es sich dabei nicht nur um eine interessante Entdeckung zur Geschichte des Vulkanismus der Erde. Die Forscher gehen davon aus, dass die gigantische magmatische Fläche etwa 40 Millionen Jahre später zu der sogenannten Gaskiers-Vereisung geführt hat. Spuren dieser Kaltzeit sind aus frühren geologischen Untersuchungen bekannt. „Gegen Ende des Proterozoikums ereigneten sich mehrere weltumspannende Vereisungen. Dabei muss die Erde vom Weltraum aus wie ein Schneeball ausgesehen haben“, sagt Co-Autor Axel Schmitt von der Universität Heidelberg. Ob die nur etwa zwei Millionen Jahre andauernde Gaskiers-Vereisung die Erde allerdings wie frühere Kälteperioden ganz in Weiß gehüllt hat, ist unklar. Die strenge Eiszeit hat aber sicherlich die Entwicklung des Lebens stark geprägt.

Wie die Forscher erklären, gelten die Vereisungsphasen des Proterozoikums schon länger als Folgen vulkanischer Extremereignisse, bei denen sogenannte magmatische Großprovinzen entstanden sind. Der Vulkanismus beim schubweisen Auseinanderbrechen der kontinentalen Landmassen setzte demnach zwar zunächst das Treibhausgas Kohlendioxid frei und führte dadurch kurzfristig zu einer Erderwärmung. Anschließend hat die Verwitterung der Gesteine allerdings der Atmosphäre so viel Kohlendioxid entzogen und in Form von Karbonatgesteinen gespeichert, dass sich das Klima stark abkühlte. Genau das zeichnet sich nun auch im Fall des vulkanischen Großereignisses vor 619 Millionen Jahren ab: In Zeiträumen von Jahrmillionen könnten die verwitterten Gesteine so viel Kohlenstoffdioxid gebunden haben, dass das Erdklima in die Gaskiers-Kaltzeit kippte, sagen die Geologen.

Quelle: Universität Heidelberg, Geophysical Research Letters, https://doi.org/10.1029/2018GL079976

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