Dekkan Trapp

Aussterben der Dinosaurier durch vulkanische Aktivität?

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Neues Computermodel zeigt, dass Dinosaurier durch die Eruption des Dekkan-Trapp ausgestorben sein könnten

Die Dinosaurier starben vor gut 66 Millionen Jahren aus und lange Zeit galt es als ziemlich sicher, dass sie vom Einschlag eines Asteroiden ausgelöscht wurden, der im Gebiet der heutigen Yukatan-Halbinsel in Mexiko einschlug. Der Impakt hinterließ den 180 km durchmessenden Chicxulub-Krater, den man nur durch geologische Spurensuche entdeckte. Zeitgleich gab es im Gebiet des heutigen Indiens eine mehrere Jahrtausende andauernde Eruption, bei der die ursprünglich 1,5 Millionen Quadratkilometer bedeckende Dekkan-Trapp-Flutbasaltprovinz entstanden ist. Es wurde diskutiert, dass diese Eruption mitverantwortlich für das Aussterben der Dinosaurier sein könnte. Einige Forscher vermuteten sogar, dass der Vulkanausbruch der eigentliche Dinosaurierkiller war. Das Wort „Vulkanausbruch“ steht eigentlich nur als Synonym für die damaligen Prozesse, die zur Bildung der Flutbasaltprovinz verantwortlich waren, denn ihre Entstehung zog sich mindestens über mehrere Hunderttausend Jahre hin. Manche Autoren gehen sogar davon aus, dass der Basalt innerhalb von 9 Millionen Jahren zutage trat. Es wurden 500.000 Kubikkilometer Schmelze gefördert, die möglicherweise durch einen gigantischen Mantelplume aufstiegen.

Die Forscher Alexander Cox und Brenhin Keller vom amerikanischen Dartmouth College waren der Spekulationen überdrüssig und fütterten einen „Supercomputer“ mit allen vorhandenen Daten aus der Zeit der Katastrophe, die die Grenze zwischen den Epochen Kreide und Tertiär markiert. Bei der Katastrophe starben nicht nur die Dinosaurier aus, sondern rund 70% aller Arten. Zugleich machte sie den Weg frei für die Herrschaft der Säugetiere. Sowohl Asteroideneinschlag, als auch Vulkanausbruch setzen so viele Gase und Aschepartikel frei, dass sich das Weltklima dramatisch änderte. Es kam zu mehreren aufeinanderfolgenden Wärme- und Kältephasen und somit zu vermindertem Pflanzenwuchs, so dass die Nahrungsketten auf Jahrtausende unterbrochen wurden. Zwar starben auch zahlreiche Dinosaurier aufgrund der explosiven Wirkung des Asteroideneinschlags, die Massen der Tiere verhungerten allerdings.

In der Studie wurde per Computeranalyse errechnet, welches Ereignis, wie viel klimaverändernde Stoffe in die Atmosphäre eintrug und wie diese im Verhältnis zur atmosphärischen Selbstreinigung standen. So war das Computermodell in der Lage, den Kohlenkreislauf von den heutigen Ausgangswerten zurückzurechnen. Eine Fähigkeit, die künftigen Modellrechnungen zum anthropogenen Klimawandel zugutekommen könnten.

Das Modell kam zu dem Schluss, dass sowohl der Asteroid als auch die Vulkane zum Aussterben der Dinosaurier beigetragen haben, wobei die vulkanische Aktivität allein ausgereicht hätte, um ein globales Massensterben auszulösen.

Der Chicxulub-Asteroideneinschlag beschleunigte laut dem Modell das ohnehin vom Dekkan-Trapp ausgehende Massenaussterben. Die Auswirkungen des Einschlags waren jedoch schwächer und kurzlebiger als bisher angenommen und führten wahrscheinlich nur zu einem kurzen globalen Einschlagswinter.

Ähnlich kontrovers wird übrigens die Frage diskutiert, wie das Wasser auf die Erde kam: Kosmologieanhänger postulieren, dass das Wasser in der Frühzeit der Erde über eishaltige Asteroiden und Kometen zu uns kam, während Terraner glauben, dass es von Vulkanen ausgeschwitzt wurde. (Quelle: https://www.science.org/doi/10.1126/science.adh3875)

Übrigens, kennt ihr schon meine neue Schülerseite über Dinosaurier?

Dinosaurier-Aussterben: Neues Indiz für Vulkanismus-Beteiligung

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  • Vor 66 Millionen Jahren starben die Dinosaurier aus
  • Das Aussterben wurde von Klimaveränderungen ausgelöst
  • Ein Asteroideneinschlag wird als Auslöser angesehen
  • Vulkanausbrüche in Indien könnten mitverantwortlich sein
  • Dafür gibt es neue Belege aus Deutschland

Spur des Aussterbens der Dinosaurier in Deutschland entdeckt

Lange Zeit herrschten die Dinosaurier über die Erde, bis sie vor ca. 66 Millionen Jahren die Bühne des Weltgeschehens gewaltsam verließen. Mit ihnen verschwanden gut 75% aller Lebewesen auf dem Blauen Planeten. Diese Massesterben markiert das Ende der Kreidezeit und läutete ein neues Epoche ein: das Paläozän. Ab diesem Zeitpunkt dominierten die Säugetiere. Lange Zeit galt das Artensterben als rätselhaft, bis man in Mexiko einen riesigen Krater entdeckte, der durch den Einschlag eines Asteroiden entstand. Seitdem geht man davon aus, dass der Asteroid eine Kaltzeit auslöste, in der die Saurier umkamen.

Vulkanausbrüche in Indien könnten Mitschuld am Aussterben der Dinos sein

Vor wenigen Jahren wurde diese Theorie ergänzt, indem man annahm, dass der Asteroideneinschlag extrem starke Vulkanausbrüche verursachte, die einen Anteil an den Klimaveränderungen hatten und das Aussterben der Dinos mit verantwortete. Diese Vulkanausbrüche konzentrierten sich auf Indien, das auf dem Globus dem Einschlagsort des Asteroiden in Mexiko gegenüber liegt. Damals brach die Erdkruste in Indien auf und es wurden die Flutbasalte des Dekkan Trapp gefördert. Das Problem: bislang ließ sich die Entstehung des Dekkan trapp nicht genau genug datieren, um mit dem Asteroiden-Impakt korreliert zu werden. Doch das änderte sich nun. Der entscheidende Hinweis kommt tatsächlich aus Deutschland, denn Geologen des Landesamts für Umwelt entdeckten in einer Steilwand eine ganz besondere Gesteinsschicht. In dieser Gesteinsschicht liegen Ablagerungen des Dekkan-Trapp Ausbruchs direkt oberhalb von Gesteinen, die infolge des Asteroideneinschlags entstanden. Diese enthallten das seltene Element Iridium, dass typisch für Impakt-Gesteine ist. Die Ablagerungen des Dekkan-Trapp wurden anhand einer dünnen Schicht mit Vulkanasche identifiziert, die Quecksilber und Tellur enthält, was typisch für die Gesteine des Dekkan Trapp ist.

Gesteinsschicht von Asteroideneinschlag und Vulkanausbruch in den Alpen

Die deutschen Geologen fingen vor 7 Jahren an, nach den Indizien für das Dinosaurier-Aussterben zu suchen, denn bereits seit fast 60 Jahren ist bekannt, dass im Berchtesgadener Land 66 Millionen Jahre alte Gesteine aufgeschlossen sind. Die Gesteine bestehen aus wechselnde Kalk- und Mergelschichten. In diesen Schichten ist eine dünne Lage Material eingelagert, dass nun die neuen Erkenntnisse lieferte. Entdeckt wurde die Schicht im Wasserfallgraben des Lattengebirges. Hierbei handelt es sich um ein Gebirgsmassiv der Alpen, dass zwischen den Gemeinden Bad Reichenhall, Bayerisch Gmain und Berchtesgaden liegt. Nebenan befindet sich das bekanntere Watzmann-Massif.

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Flutbasalt-Eruptionen lösten Klimakatstrophen aus

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  • Flutbasalt-Eruptionen lösten Klimakatastrophen aus
  • Eine neue Studie zeigt, dass Temperaturrekorde vor Eruptionsbeginn erreicht wurden
  • Magmenaufstieg wurde neu modelliert

Flutbasalt-Eruption zeitgleich mit Asteroiden-Einschlag

Schon lange bevor der Mensch auf der Erde wandelte, gab es Probleme mit dem Klima. Dieses kann zwar über lange Zeiträume hinweg stabil sein, doch es kam im Laufe der Erdgeschichte öfters zu großen Umwälzungen, die ein Massensterben verursachten. Neben Kometeneinschlägen und Strahlungsstürme zeichneten sich Vulkaneruptionen für das verschwinden ganzer Spezies verantwortlich. Oft denkt man bei diesen Naturkatastrophen an explosive Eruptionen von Supervulkanen, doch auch effusive Eruptionen zeichneten sich dafür verantwortlich. Bei diesen Vulkanausbrüchen wurden gigantische Mengen Basaltlava gefördert, die bis zu 1000 m mächtige Ablagerungen schufen, die sehr große Areale bedeckten. Solche Lavamengen wurden nicht in wenigen Tage, Wochen, oder Monaten gefördert, sondern sie hielten mehrere Jahrtausende Jahre an. Sie schufen sogenannte Flutbasaltprovinzen, von denen der Dekkan Trapp in Indien und der Columbia-River-Basalt zwei prominente Beispiele sind. Der Columbia-River-Basalt wurde vor 16,5 Millionen Jahren gefördert und ist deutlich kleiner, als der 66,5 Millionen Jahre alte Dekkan Trapp. Seine Eruption lässt sich mit dem Einschlag des Chicxulub-Asteroiden korrelieren, der seinerzeit den Untergang der Dinosaurier einleitete. Einige Autoren sind der Meinung, dass der Vulkanausbruch seinen Teil zum Verschwinden der Dinos beigetragen haben könnte.

Klimakatastrophen bereits Hunderttausende Jahre vor den Flutbasalt-Eruptionen

Bekannt ist, dass die Entstehung der Flutbasalt-Provinzen massive Auswirkungen auf das Weltklima hatten: es wurden gewaltige Mengen Kohlendioxid freigesetzt. Das Treibhausgas sorgte für eine Klimakatastrophe in Form einer Wärmeperiode. Eine neue Studie untersuchte die Klimaveränderungen genauer und kommt zu dem Schluss, dass der Höhepunkt der ausgelösten Warmzeiten bereits bis zu 200.000 Jahre vor dem Höhepunkt der Eruptionen einsetzte. Die Forscher Xiaochuan Tian und W. Roger Buck von der Columbia University in New York renderten mehrere Simulationen auf Basis moderner Datensätze zum Paläoklima und erhielten ein Modell, nach denen bereits während der Magmenmigration in die Erdkruste gewaltige Mengen Kohlendioxid freigesetzt wurden. Die Mengen waren weitaus größer, als der Kohlendioxid-Flux während der Eruption. Eigentlich ist diese Erkenntnis nicht erstaunlich, denn wir wissen ja, dass Kohlendioxid auch im Vorfeld kleinerer Eruptionen als erstes freigesetzt wird. Daher beobachten Vulkanologen an ihren Hausvulkanen ja auch den Gasflux vor einer Eruption, wobei ein Anstieg der Kohlendioxidfreisetzung auf einen Magmenaufstieg hindeutet.

Das neue Modell erklärt auch, warum die Eruption des Dekan-Trapp nicht dem globalen Winter entgegenwirkte, der durch den Einschlag des Chicxulub-Asteroiden ausgelöst wurde und zum Aussterben der Dinosaurier führte: die Warmphase durch die Dekkan-Trapp-Eruption ereignete sich bereits einige Hunderttausende Jahre früher.

Natürlich schoss auch mir der Gedanke durch den Kopf, ob nicht der aktuelle Kohlendioxid-Anstieg, der für den anthropogenen Klimawandel verantwortlich gemacht wird, vielleicht natürliche Ursachen haben könnte und durch große Magmenmengen ausgelöst wird, die in die Erdkruste eindringen. Doch solche Vorgängen laufen sehr wahrscheinlich nicht im Verborgenen ab und müssten eine Reihe weiterer Nebeneffekte auslösen, die unseren Forschern nicht entgehen dürften.

Magmenaufstieg mit Hindernis

Laut den Autoren der Studie hatte das Magma vor den Flutbasalt-Eruptionen gewaltige Schwierigkeiten aufzusteigen. Es drang zunächst in den unteren Krustenbereich ein, doch der Aufstieg aufgrund des Dichteunterschieds zwischen Schmelze und Krustenmaterial stoppt bald, als sich der isostatische Druckunterschied ausglich. Es kam zu einen langwierigen Prozess, bei dem die Erdkruste mit einer Vielzahl Magmatischer Gänge durchzogen wurde, aufweichte und an Dichte zunahm und zwar solange, bis das Gestein der oberen Kruste schwerer war als das aufsteigende Magma. Erst dann soll es zum finalen Magmenaufstieg gekommen sein, der in den Eruptionen endete. (Quelle: https://www.nature.com/articles/s41561-022-00939-w)

Delle im Ozean durch Magmablase im Erdmantel

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Die Karte zeigt die Schwerkraftanomalien des Geoids. Die Schwerkraft-Anomalie vor Indien ist Blau eingezeichnet. Dort vermuten Geowissenschaftler eine gigantische Magmablase.
1000-fach überhöht dargestellte Schwerkraftverteilung des Geoids. © ASU-MATLAB

Dass das Geoid der Erde eher einer schrumpeligen Kartoffel gleicht, anstatt einer glatten Murmel ist keine neue Erkenntnis. Exakte Messungen des Schwerefelds der Erde enthüllten dies schon vor einigen Jahren. Das mittlere Niveau des Meeresspiegels gilt als Referenzwert des Geoids. Ungeachtet des Tidenhubs weicht auch der Meeresspiegel vom Ideal des Geoids ab. So gibt es mitten auf den Weltmeeren Gebiete, in denen der Meeresspiegel höher, oder tiefer ist, als der Referenzwert. Seefahrer bemerken diese seltsame Berg-und Talfahrt mitten im Ozean nicht, da die Gebiete so groß sind, dass es nur seicht bergab und bergauf geht.

Vor der Südspitze Indiens liegt die tiefste Delle der Ozeane: in einem riesigen Areal liegt der Meeresspiegel mehr als hundert Meter unter dem normalen Niveau. Diese Delle im Meeresspiegel wird durch eine Schwerkraftanomalie hervorgerufen. Doch wie diese Schwerkraftanomalie zustande kommt, blieb lange ein Rätsel. Nun haben indische Wissenschaftler ein Modell entwickelt, das die Anomalie erklären könnte. Demnach soll eine gigantische Magmablase im Erdmantel für die Delle verantwortlich sein. Die Forscher um Attreyee Ghosh (Indian Institute of Science in Bangalore) sind dieser Magmablase auf die Spur gekommen, indem sie globale Konvektionsmodelle berechneten. Bei ihren Computersimulationen variierten sie die angenommene Viskosität des Mantelmaterials, welches in gigantischen Zellen rotiert. Bei einigen Modellrechnungen stimmten die Viskositäts-Parameter ziemlich genau mit den gemessenen Abweichungen des Geoids überein.

Wenn es im Erdmantel unter der Meeresdelle ein großes Magmareservoir gibt, stellt sich natürlich die Frage woher dieses kommt. Die Wissenschaftler vermuten unter Ostafrika den aufsteigenden Arm einer Konvektionszelle, der Gesteinsschmelze aus dem unteren Mantel in den Oberen transportiert. Der Strom geschmolzenen Gesteins schert im oberen Bereich des Erdmantels ab und transportiert die Schmelze wie in einem gigantischen Förderband Richtung Nordosten. Warum sich das Material aber vor der Südspitze Indiens sammelt ist unklar. Vielleicht blockiert subduziertes Krustenmaterial einer -inzwischen inaktiven- Subduktionszone das Förderband, so dass sich die Gesteinsschmelze aufstaut. Submarine Vulkane gibt es in diesem Gebiet allerdings nicht.

In diesem Zusammenhang fällt mir ein anderes Phänomen des indischen Subkontinents ein: die Dekkan-Trappbasalte. Diese bis zu 2000 Meter mächtige Basaltdecke bedeckt eine Fläche von 1,5 Millionen Quadratkilometern. Die heutigen Ablagerungen sind zum Teil erodiert und haben noch ein Volumen von 500.000 Kubikkilometern. Sie wurden in einem recht großen Zeitraum eruptiert. Wie groß dieser war ist umstritten und man gibt eine gewaltige Zeitspanne von 500.000 – 9.000.000 Jahren an. Der Höhepunkt der Eruptionen ereignete sich vor 66 Millionen Jahren. Ein Zeitraum, der mit dem Aussterben der Dinosaurier korreliert. Der Ausstoß von soviel Lava hat das globale Klima massiv beeinflusst, es kam zu einem Pflanzensterben, so dass die Dinos ihrer Lebensgrundlage beraubt wurden. Einer neuen Theorie zufolge, kam es möglicher Weise  zu einer doppelten Katastrophe von Meteoriteneinschlag und der Eruption des Flutbasalts. Die seismische Schockwelle des Meteoriteneinschlags könnte die Hochphase der Dekkan-Trapp-Eruption ausgelöst haben. Für die Quelle des Flutbasalts wird gerne der La Réunion hot-spot verantwortlich gemacht. Doch lässt man die Kontinente wandern, so sieht man, dass Indien auch über die Stelle der heutigen Schwerkraftanomalie wanderte, wobei unklar ist, ob sie zu dieser Zeit bereits existierte. Vielleicht stieg ein Teil des Magmas aus der Blase auf und schuf den Dekkan Trapp.


Quelle: Geophysical Resarch Letters: The Importance of Upper Mantle Heterogeneity in Generating the Indian Ocean Geoid Low, Attreyee Ghosh, G. Thyagarajulu, Bernhard Steinberger. Die Abbildungen stammen vom ASU MATLAB und Fotolia.