Neue geologische Methode erklärt die Entstehung des Karpatenbeckens

Ein internationales Forscherteam hat unter Mitwirkung einer Mitarbeiterin des Zentrums für Astronomie und Geowissenschaften (CSFK) neue Beweise dafür gefunden, dass bei den gewaltigen explosiven Vulkanausbrüchen im heutigen Karpatenbecken vor 14,4 bis 18,1 Millionen Jahren große Mengen an vulkanischem Material an die Oberfläche gebracht wurden, teilte das Forschungsnetzwerk ELKH am Donnerstag der MTI mit.

An der Studie war Réka Lukács, Forscherin am Institut für Geologie und Geochemie des Zentrums für Astronomie und Geowissenschaften (CSFK FGI) und wissenschaftliche Mitarbeiterin der ELKH-ELTE-Forschungsgruppe für Vulkanologie, beteiligt, die ihre neuartige Methode zur Identifizierung hochenergetischer explosiver Vulkanausbrüche einsetzte.

Die jüngsten Ergebnisse haben die sogenannte Zirkon-Fingerabdruck-Methode der Forscherin validiert,

die auf der Analyse der Spurenelementzusammensetzung von Zirkonkristallen basiert und zur Bestimmung der chemischen Eigenschaften des ausbrechenden Magmas sowie des Entstehungszeitpunkts vulkanischer Formationen verwendet werden kann“, heißt es in der Mitteilung.

In einer Veröffentlichung von 2018 schrieben Réka Lukács und Kollegen, dass die größten Vulkanausbrüche Europas in den letzten 20 Millionen Jahren im Pannonischen oder heutigen Karpatenbecken stattfanden. Durch die Messung der Uran- und Blei-Isotopenverhältnisse von kleinen Zirkonkristallen mit einer Größe von 100-200 Mikrometern bestimmten die Forscher die Entstehungszeit der vulkanischen Formationen in den Ausläufern des Bükk. Diese zeigten eine gute Übereinstimmung mit dem Alter vieler vulkanischer Materialien in Hunderten von Kilometern Entfernung. Dies führte zu der Schlussfolgerung, dass explosive Eruptionen, die sich vor 17,3, 17,1, 14,9 und 14,4 Millionen Jahren in der Nähe des heutigen Bükk ereigneten, einen großen Teil Europas betroffen haben könnten. Zu jedem dieser Zeitpunkte könnten Hunderte von Kubikkilometern vulkanischen Materials freigesetzt worden sein.

Réka Lukács und ihre Kollegen haben vor kurzem im Rahmen ihres Forschungsprojekts drei Arbeiten veröffentlicht, die weitere Belege für diese Hypothese liefern.

Die Ergebnisse der gemeinsamen Forschungsarbeit mit dem kroatischen Forscher Mihovil Brlek und mehreren beteiligten Experten wurden in der Zeitschrift Gondwana Research veröffentlicht. In dieser Veröffentlichung wurde anhand des chemischen Fingerabdrucks von Zirkonkristallen nachgewiesen, dass Material aus einem 17,3 Millionen Jahre alten Vulkanausbruch, das von einem extrem weit reichenden pyroklastischen Strom abgelagert wurde, auch auf kroatischem Gebiet vorhanden ist. In demselben Gebiet wurde auch Material eines früheren großen Vulkanausbruchs gefunden, der sich vor 18,1 Millionen Jahren ebenfalls in den Ausläufern des Bükk ereignet hat.

Zusammen mit dem rumänischen Forscher Răzvan-Ionuț Bercea untersuchten sie eine vulkanische Formation im Karpatenbogen in Rumänien. Die Ergebnisse der Analyse von Zirkonkristallen bestätigten, dass sie ebenfalls mit dem so genannten Eger-Vulkanausbruch im Pannonischen Becken vor 17,3 Millionen Jahren in Verbindung steht. Die Studie wurde in der Zeitschrift Geological Quarterly veröffentlicht.

In der dritten aktuellen Studie, die im Journal of the Geological Society veröffentlicht wurde, analysierten die Forscher eine vulkanische Formation im Wiener Becken, bei der Zirkonkristalle zeigten, dass sie entferntes Material des wahrscheinlich ebenfalls gewaltigen Harsány-Ausbruchs von vor 14,4 Millionen Jahren enthielt. Diese Daten trugen auch dazu bei, das Datum der großen Überflutung in diesem Gebiet genau zu bestimmen.

Die neuen wissenschaftlichen Erkenntnisse bestätigen, dass es in unserer Region vor 14,4 bis 18,1 Millionen Jahren zu gewaltigen explosiven Vulkanausbrüchen kam,

die große Mengen an vulkanischem Material an die Oberfläche brachten. Dieses Material wanderte Hunderte von Kilometern weit und bedeckte die Oberfläche, so die Forscher.

Die neuen Ergebnisse bestätigten die innovative Zirkon-Fingerabdruck-Methode von Réka Lukács, die sie und ihre Kollegen 2021 in einem Artikel vorstellten. Sie basiert auf der gleichzeitigen Messung des Uran- und Blei-Isotopenverhältnisses in Zirkonkristallen, woraus sich das Entstehungsalter berechnen lässt, und der Spurenelementzusammensetzung, die die chemischen Eigenschaften des ausbrechenden Magmas widerspiegelt.

Diese Daten können eine Diagnose von Vulkanausbrüchen sein.

Die Kombination aus Altersdaten und Spurenelementzusammensetzung kann als Fingerabdruck verwendet werden, um den gemeinsamen Ursprung erhaltener vulkanischer Formationen zu bestimmen, die bis zu 1000 km voneinander entfernt sind. Da es sich bei Zirkon um eine widerstandsfähige Mineralphase handelt, deren chemische Zusammensetzung sich in marinen oder terrestrischen Verwitterungsumgebungen nicht ändert, kann die Methode auch dann noch wirksam eingesetzt werden, wenn die anderen Komponenten des vulkanischen Materials vollständig verwittert sind, fügten die Forscher hinzu.

Der Mitteilung zufolge wird die Zusammenarbeit von Réka Lukács mit ausländischen Kollegen, die diese Methode anwenden, fortgesetzt und weiter ausgebaut, was zur Klärung der Umweltauswirkungen und des Ausmaßes der durch diese Vulkanausbrüche verursachten Eruptionen beitragen kann.

Via MTI Beitragsbild: Pixabay