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Vulkan-Paradox: Rätselhafter Klimawandel durch extreme Vulkane

Flutbasalte, die größten Vulkane der Erdgeschichte, bergen einen rätselhaften Widerspruch. Sie verändern das Klima drastisch – aber schon hunderttausende Jahre vor ihrem Ausbruch. Des Rätsels Lösung ist, dass die gigantischen Lavabrunnen ursprünglich gar nicht an die Oberfläche kommen.
Der Palouse Falls Canyon durchschneidet die bis zu 6000 Meter dicken Lavaströme des Columbia-River-Flutbasalts.

Die größten Vulkanausbrüche der Erdgeschichte bergen ein Rätsel: Immer wieder haben Flutbasalte, die ganze Kontinente mit geschmolzenem Gestein bedecken, durch die von ihnen ausgestoßenen Gase das Weltklima drastisch verändert. Die gigantischen Lavaspalten, aus denen die bis heute kilometerdicken Lagen aus Basalt hervorbrachen, verursachten gleich mehrere der größten Katastrophen in der Geschichte des Lebens. Doch je genauer man die Ausbrüche solcher Lavaspalten untersuchte, desto deutlicher wurde, dass der zeitliche Ablauf nicht passt. Der Klimawandel – vermeintlich ausgelöst durch das aus der Lava austretende Kohlendioxid – erreicht seinen Höhepunkt meist schon mehrere hunderttausend Jahre vor den ersten Vulkanausbrüchen.

Nun schlagen Xiaochuan Tian und W. Roger Buck von der Columbia University in New York eine mögliche Erklärung für den scheinbaren Widerspruch vor. Laut ihrer aktuellen Veröffentlichung in »Nature Geoscience« entstehen die eindrucksvollen, bis heute kilometerdicken Lavaströme an der Oberfläche erst in einer späten Phase des Ausbruchs – nachdem bereits immense Mengen Kohlendioxid in die Atmosphäre gelangt sind. Das zeigen die Forscher anhand von Computersimulationen zweier Flutbasalte – den rund 66 Millionen Jahre alten Deccan Trapps in Indien sowie dem deutlich kleineren, rund 16,5 Millionen Jahre alten Columbia-River-Flutbasalt. Beide Flutbasalte verursachten laut Analysen einen Erwärmungspuls, der deutlich vor den Ausbrüchen begann.

Wie Tian und Buck schreiben, liegt das an der geringen Dichte der oberen Kruste. Die oberen etwa 15 Kilometer der Erde sind leichter als das geschmolzene Gestein in der Tiefe. Doch das ändert sich im Laufe der Zeit. Wie das Computermodell zeigt, steigt heißes Magma ein paar Kilometer in der Kruste auf, breitet sich in magmatischen Gängen seitlich aus und erstarrt. Dabei gibt es Wärme an die umgebende Kruste ab, die dadurch weicher wird   und weiteres Magma etwas höher aufsteigen lässt. So durchsetzen im Laufe der Zeit immer mehr horizontale Basaltgänge die obere Kruste in immer geringerer Tiefe, so dass das Gestein immer schwerer wird. Schließlich ist die Kruste durch all den eingelagerten Basalt so schwer und dicht, dass die Gesteinsschmelze in der Tiefe Auftrieb bekommt und als Flutbasalt durch die Oberfläche bricht.

Doch das erstarrende Magma in der Tiefe setzt nicht nur Wärme frei, sondern beim Erstarren auch die enthaltenen Gase. Wie die Simulation der beiden Forscher nahelegt, setzen die Magmagänge in der Tiefe genug Kohlendioxid frei, um den frühen Beginn der globalen Erwärmung zu erklären. Bei beiden untersuchten Flutbasalten erzeugt die Simulation die Phase höchster Temperatur etwa 200 000 Jahre vor dem Ausbruch der Vulkane. Deren Eruption liefert weiteres Klimagas, allerdings nicht genug für zusätzliche Temperaturrekorde. Im Fall der Deccan-Trapps fiel die globale Temperatur sogar wieder drastisch – denn gegen den jahrelangen globalen Winter durch den Chicxulub-Asteroiden kam auch der Flutbasalt nicht an.

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