Unterschätzte Katastrophe: Vor 171 bis 190 Millionen Jahren könnten gewaltige Vulkanausbrüche die irdische Lebenswelt stärker beeinträchtigt haben als bislang angenommen. Denn eine neue Datierung enthüllt, dass damals die Karoo-Vulkanprovinz im Süden Afrikas nicht nur einmal, sondern gleich mehrfach hintereinander ausbrach. Dabei könnten insgesamt 2,5 Millionen Kubikkilometer Lava und rund zwölf Billionen Tonnen Schwefeldioxid freigesetzt worden sein – genug, um biologische Krisen zu verursachen.
Ob im Kambrium, im Perm, am Ende des Devon, der Trias und auch der Kreidezeit: Immer wieder haben Massenaussterben die Lebenswelt unseres Planeten dramatisch verändert und die Weichen der Evolution neu gestellt. Inzwischen ist klar, dass ein Großteil dieser biologischen Krisen durch Ausbrüche großer Vulkanprovinzen ausgelöst wurde. Kilometerdicke Flutbasalte zeugen noch heute vom Ausmaß dieser Megaeruptionen, die neben Lava auch große Mengen an klimaaktiven Gasen wie Schwefeldioxid und CO2 freisetzten.
Wann entstanden die Karoo-Flutbasalte?
Eine dieser vulkanischen Großprovinzen sind die Karoo-Flutbasalte, deren Ausläufer sich von Südafrika bis nach Mosambik erstrecken. Die teilweise mehrere Kilometer dicken und drei Millionen Quadratkilometer bedeckenden Lavaschichten entstanden, als vor rund 200 Millionen Jahren der Südkontinent Gondwana auseinanderzubrechen begann, gleichzeitig förderte ein Mantelplume unter der Karoo-Provinz große Mengen Magma durch die an den Bruchstellen geschwächte Erdkruste nach oben.
Doch wie lange die Mega-Eruptionen in der Karoo-Vulkanprovinz anhielten, war bisher strittig. „Frühere Datierungen deuteten auf eine nur kurze Dauer von vor 183 bis 182 Millionen Jahren hin“, sagt Erstautor Arto Luttinen von der Universität Helsinki. „Dieses Alter korreliert zwar mit dem größten Aussterben des Jura-Zeitalters, kann aber nicht erklären, warum es auch schon vorher und lange danach wiederkehrende Umweltkrisen gab.“
Periodische Ausbrüche über 20 Millionen Jahre hinweg
Für ihre Studie haben Luttinen und sein Team daher nun Basaltproben aus dem Karoo-Becken und von der rund tausend Kilometer langen, bis nach Mosambik reichenden Riftzone dieser Vulkanprovinz gesammelt. Die in diesem Vulkangestein enthaltenen Zirkonkristalle unterzogen sie einer Uran-Blei-Datierung, um dann mithilfe dieser Daten den genauen Ablauf der vulkanischen Aktivität zu rekonstruieren.
Das Ergebnis: Die Karoo-Vulkanprovinz brach, anders als bisher gedacht, nicht nur einmal aus, sondern periodisch. Im Verlauf von fast 20 Millionen Jahren kam es dabei immer wieder zu gewaltigen Eruptionen. „Die Hauptphase der Ausbrüche vor rund 183 Millionen Jahren war dabei größtenteils auf die Karoo- und Kalaharibecken begrenzt, während die Eruptionsphasen davor und danach sich vor allem entlang der Karoo-Riftzone erstreckten“, berichten Luttinen und seine Kollegen.
Freisetzung klimawirksamer Gase
Die periodischen Mega-Eruptionen förderten den Berechnungen des Teams zufolge ein Volumen von rund 2,5 Millionen Kubikkilometer Lava zutage, dass sich zu etwa gleichen Teilen im Karoo-Becken und entlang der Riftzone verteilte. Parallel dazu könnten diese Ausbrüche zwischen 12 und 32 Billionen Tonnen CO2 und elf bis 17,6 Billionen Tonnen Schwefeldioxid freigesetzt haben. Damit hätten die Karoo-Eruptionen ähnlich viel und vielleicht sogar mehr Schwefeldioxid in die Atmosphäre befördert als die Ausbrüche der Sibirischen Trapps vor rund 250 Millionen Jahren.
Damit könnten die Karoo-Eruptionen deutlich schwerwiegendere Folgen für Klima und Lebenswelt gehabt haben als bisher angenommen. „Unsere Ergebnisse liefern starke Indizien dafür, dass der episodische Magmatismus der Karoo-Provinz schuld an wiederholten biologischen Krisen im Jura hatte“, sagt Kuttinen. „Denn die Freisetzung von Klimagasen durch Ausbrüche großer Vulkanprovinzen gilt schon länger als Hauptschuldiger für globale Klimawechsel und Biosphären-Zusammenbrüche.“
Konkret könnten die wiederholten Ausbrüche nicht nur zu einer bereits bekannten Aussterbe-Phase gegen Ende des Unterjura vor rund 182 Millionen Jahren geführt haben, sondern auch zu weiteren klimatischen und biologischen Veränderungen in der Zeit davor und danach. Diese biologischen Krisen könnte dazu beigetragen haben, die Erholung von dem großen Massenaussterben an der Trias-Jura-Grenze vor rund 200 Millionen Jahre hinauszuzögern. (Gondwana Research, 2022; doi: 10.1016/j.gr.2022.03.005)
Quelle: University of Helsinki
