Ein Handstück versteinertes Holz aus Nordthüringen kann mehr erzählen als so mancher Bohrkern: Es hat die Absenkung, Aufheizung und Hebung eines ganzen Sedimentbeckens mitgeschrieben – über rund 300 Millionen Jahre hinweg. Das berichtet ein Team um den Geologen Steffen Trümper von der Universität Münster im Fachjournal Scientific Reports. Damit erhält die Geologie eine bislang übersehene Informationsquelle, denn versteinertes Holz kommt weltweit in vielen Gesteinen vor.
Untersucht wurden die berühmten fossilen Stämme des Kyffhäuser-Gebirges, teils bis zu 20 Meter lang und seit dem 18. Jahrhundert bekannt. Sie stammen aus dem Oberkarbon, als heute ausgestorbene Verwandte der Nadelbäume in tropischen Trockenwäldern nahe dem Äquator des Superkontinents Pangäa wuchsen. Hochwässer rissen die Bäume um und begruben sie in Flussablagerungen, deren rötliche Färbung von Eisenoxiden stammt und auf ein warmes, saisonal trockenes Klima verweist. Gelöste Kieselsäure drang in das tote Holz ein, bildete die Zellwände nach und ersetzte die organische Substanz nach und nach durch Minerale.
Genau in diesem Quarz liegt der Schlüssel. Mit Kathodolumineszenz, Flüssigkeitseinschlüssen, Sauerstoff- und Silizium-Isotopen, Raman-Thermometrie, Elektronenstrahl-Mikroanalyse, Rasterelektronenmikroskopie und U-Pb-Datierung wies das Team fünf aufeinanderfolgende Mineralgenerationen nach – die längste bislang dokumentierte Abfolge in fossilem Holz. Jede Generation speichert Temperatur, Druck und Chemie der Lösungen, aus denen sie entstand.
5,5 Kilometer tief und wieder zurück
Aus dieser Abfolge lässt sich die Geschichte des Saale-Beckens rekonstruieren, dessen Gesteine zu den ältesten des Mitteleuropäischen Beckensystems zählen. Nach der ersten Verkieselung sank die Region ab; besonders aufschlussreich waren winzige Flüssigkeitseinschlüsse, die die Bedingungen beim Kristallwachstum konservieren. Sie zeigen, dass Teile des Holzes in drei bis 5,5 Kilometern Tiefe lagen, bei 160 bis 240 Grad Celsius. Später hoben sich die Schichten wieder, wurden von heißen Wässern durchströmt und gelangten schließlich mit der Entstehung von Kyffhäuser und Harz an die Oberfläche. Insgesamt decken die fünf Stadien rund 200 Millionen Jahre vom späten Karbon bis in die frühe Kreidezeit ab; rechnet man die Hebung hinzu, sind es 300 Millionen Jahre.
Der Nutzen reicht über Thüringen hinaus. Das Mitteleuropäische Beckensystem ist wirtschaftlich bedeutsam – es birgt Rohstoffe, Grundwasser und Potenzial für Geothermie. Wer die Absenkungs- und Temperaturgeschichte solcher Becken genauer kennt, kann sie besser einschätzen. Erstaunlich sei, sagt Trümper, dass ein oft nur handgroßes Fossil die Entwicklung einer ganzen Region über Hunderte von Millionen Jahren in sich trage.