Forschungsteam liest im Quarz aus fossilem Holz die Entwicklung Europas ab
Versteinertes Holz ist vielen als dekoratives Fundstück aus dem Museumsshop bekannt. Dass darin die geologische Entwicklung ganzer Regionen über Jahrmillionen gespeichert sein kann, ist hingegen neu. Ein Forschungsteam unter der Leitung des Geologen Steffen Trümper von der Universität Münster - Alumus der TU Bergakadmeie Freiberg - hat nun erstmals nachgewiesen, dass versteinertes Holz wie ein natürliches Archiv funktioniert, in dem sich die geologische Entwicklung einer ganzen Region über Hunderte Millionen Jahre ablesen lässt. Beteiligt ist auch Ronny Rößler, Honorarprofessor für Paläobotanik an der TU Bergakademie Freiberg. Die Ergebnisse erweitern die bisher bekannten Zeitskalen der Holzmineralisierung. Sie zeigen, dass versteinertes Holz die Versenkungsgeschichte einer geologischen Senke aufzeichnen und tektonische Ereignisse auf der Hundert-Millionen-Jahre-Zeitskala offenlegen kann. Konkret geht es um das Saale-Becken, ein Ablagerungsraum, der vor rund 300 Millionen Jahren im heutigen Mitteldeutschland entstand und dessen Gesteine zu den ältesten des großen Zentraleuropäischen Beckensystems zählen. Die Studie ist in der Fachzeitschrift „Scientific Reports“ erschienen.
Die Forscherinnen und Forscher untersuchten für ihre Analyse versteinertes Holz aus dem Kyffhäuser-Gebirge in Nordthüringen. Die seit mindestens dem 18. Jahrhundert bekannten Fossilien umfassen bis zu 20 Meter lange Stämme, die in fluviatilen Rotsedimenten, also rötlichen Ablagerungen früherer Flusssysteme, eingebettet sind. Ihre Farbe stammt von eingelagerten Eisenoxiden, die auf ein warmes, zeitweise trockenes Klima hindeuten. Die bei Überschwemmungen überdeckten Stämme stammen aus tropischen Trockenwäldern des Superkontinents Pangäa. Die Region lag damals nahe dem Äquator. Vor rund 300 Millionen Jahren wuchsen hier die heute ausgestorbenen Verwandten der Nadelbäume. Der Kyffhäuser gilt als Referenzort für eine Ablagerungsart, die sich in verschiedenen Becken Europas wiederholt bildete. Zusammen bilden diese Fundorte eines der umfangreichsten Vorkommen versteinerten Holzes der Nordhalbkugel. Die Gesteine gehören zu den ersten Ablagerungen des Zentraleuropäischen Beckens, eines wirtschaftlich bedeutenden Sedimentbeckensystems, das bis heute Rohstoffe, Grundwasser und Potenziale für Erdwärme birgt.
Der Schlüssel liegt im Quarz, der das Holz im Laufe der Versteinerung durchdrungen und ersetzt hat. Dabei dringt zunächst gelöste Kieselsäure in das abgestorbene Holz ein, kleidet die Zellwände aus und bewahrt so die feinsten anatomischen Strukturen. Im Laufe von Jahrmillionen kristallisiert die Kieselsäure schließlich zu Quarz und ersetzt das ursprüngliche Gewebe Stück für Stück. Die Studie zeigt, dass die Erhaltung dieser Fossilien hinsichtlich Struktur, Geochemie und Alter der Quarzphasen viel differenzierter ist als bisher vermutet. Das Forschungsteam erkannte fünf aufeinanderfolgende Kieselsäure-Generationen. Jede dieser Generationen speichert Informationen über Temperatur, Druck und die Zusammensetzung der Lösungen, aus denen sie entstanden ist. Sie dokumentieren fünf Stadien, die einen Zeitraum von 200 Millionen Jahren von der ausgehenden Karbonzeit bis in die frühe Kreidezeit umspannen. Bezieht man die spätere Hebung an die Erdoberfläche mit ein, erweitert sich dieser Zeitraum sogar auf 300 Millionen Jahre. Dies ist die bisher längste dokumentierte Abfolge von aufeinanderfolgenden Holzmineralisierungsstadien.
