Messel ist älter als gedacht - Neue Datierungsmethode ermöglicht präzise Alterseinstufung

Bergung eines Ölschieferblocks im Gelände, der für die zeitlich hochauflösende Untersuchung genutzt wurde. Quelle: © Senckenberg (idw)

Die Entstehung des UNESCO-Weltnaturerbes Grube Messel liegt länger zurück als bisher angenommen. Dies haben Wissenschaftler des Senckenberg Forschungsinstitut in Frankfurt in Zusammenarbeit mit deutschen Kollegen anhand einer neuen Datierungsmethode herausgefunden. Erstmalig verknüpften die Forscher Pflanzenpollen mit astronomischen Zyklen sowie Altersdatierungen an Gesteinen und konnten so das Entstehungsalter Messels präzise bestimmen. Die Eruption des Messelmaares erfolgte demnach bereits vor 48 Millionen Jahren, im Untereozän – knapp eine Million Jahre früher als vermutet. Die Studie ist kürzlich im „International Journal of Earth Sciences“ erschienen.

Pollenkorn aus dem Ölschiefer Quelle: © Senckenberg (idw)

Die feingeschichteten Ölschiefer des UNESCO-Weltnaturerbes Grube Messel beinhalten nicht nur zahlreiche und einzigartig erhaltene Fossilien, sondern bieten auch eine einmalige Möglichkeit einen Blick in Umweltbedingungen vergangener Zeiten zu werfen. Sogar jahreszeitliche Schwankungen spiegeln sich in den dunklen Tonsteinen wider.

„Die Sedimente des Messelsees lagerten sich im Eozän, einer von einem Treibhausklima dominierten Zeitspanne von vor etwa 56 Millionen Jahren bis ca. 33,9 Millionen Jahren vor heute ab“, erklärt PD Dr. Volker Wilde, Paläobotaniker am Senckenberg Forschungsinstitut in Frankfurt und ergänzt: „Bisher war man immer davon ausgegangen, dass die Entstehung des Maarkraters im Mitteleozän stattfand.“ Nicht ganz korrekt, wie die aktuellen Ergebnisse der deutschen Wissenschaftler aus Frankfurt, Darmstadt und Mainz zeigen: „Die Eruption des Messelmaares fand nach unseren Berechnungen bereits im Untereozän statt“, erläutert Wilde und fügt hinzu: „Das ist zwar ‚nur‘ ein Unterschied von knapp 1 Million Jahre, doch der ist entscheidend für die genaue Einordnung der Messelfossilien.“

Die Krater, in dem sich der Messelsee bildete, entstanden beim Aufstieg heißer Lava bis zum Kontakt mit dem Grundwasser. Eine gewaltige Wasserdampfexplosion war die Folge. Später sammelte sich Grund- und Regenwasser in dem entstandenen steilwandigen Krater und bildete den See mit seinen idealen Bedingungen für den Erhalt von Fossilien – tiefe, sauerstoffarme Wasserschichten.

Dass Messel ursprünglich ein Maar, also vulkanischen Ursprungs, war, wurde durch eine Forschungsbohrung im Jahr 2001 nachgewiesen. Den damals gewonnenen Bohrkern nutzte das Team um Wilde nun, um eine noch exaktere zeitliche Einstufung der Entstehung des Messelsees und seiner Ablagerungen vorzunehmen.

„Dr. Olaf Lenz von der TU Darmstadt, unser ehrenamtlicher Mitarbeiter Prof. Walter Riegel und ich haben erstmals die Häufigkeitsschwankungen der im Ölschiefer gefundenen Pflanzenpollen mit berechneten astronomischen Zyklen verknüpft. Dies, kombiniert mit einer verfeinerten radiometrischen Altersdatierung am vulkanischen Gestein durch Prof. Dieter Mertz von der Universität Mainz, erlaubt eine neue und noch präzisere Alterseinstufung für den Messelsee und seine Fossilien“, erzählt der Frankfurter Paläobotaniker und fährt fort: „Die Vegetation ist stets ein Spiegel des Klimas. Die verschiedenen Pollen und Sporen zeigen uns, dass es im Eozän in Messel regelmäßige Veränderungen in der Vegetation gegeben hat, die den so genannten Milankovic-Zyklen folgten - dazu zählen periodisch auftretende Änderungen der Erdumlaufbahn, Präzession der Erdachse und Neigungswinkel der Erdachse, die Einfluss auf das Klima haben.“ Da Abfolge und Ausprägung dieser astronomischen Zyklen bekannt sind, ermöglicht die Pollenanalyse eine von der radiometrischen Datierung unabhängige, zweite Altersdatierung der Messelschichten.

Diese interdisziplinäre Verknüpfung verschiedener Methoden erlaubt nun eine genauere Datierung der Messeleruption auf 48,27 bis 48,11 Millionen Jahre vor heute. Bisher war man von einem Alter von etwas mehr als 47 Millionen Jahre ausgegangen, womit die Eruption erst im Mitteleozän stattgefunden hätte. „Dieser auf den ersten Blick gering erscheinende Altersunterschied relativiert sich auf der Zeitskala der Evolution, wenn man bedenkt, dass der moderne Mensch erst seit 200.000 Jahren existiert“, meint Wilde.

Der methodische Durchbruch eröffnet neue Möglichkeiten für die Messel-Forscher: Erstmalig ist es möglich, die Seeablagerungen von Messel mit der geologischen „Norm-Zeitskala“ zu korrelieren. Dieses weltweit von Geowissenschaftlern genutzte Zeitgerüst wurde anhand von fossilführenden Meeresablagerungen aufgestellt, die auch die Milankovic-Zyklen genau widerspiegeln. „Der ‚Referenzaufschluss‘ für die Grenze Unter- zu Mitteleozän liegt in Nordspanien. Wir haben nun die Möglichkeit, die Messeler Seeablagerungen Schicht für Schicht nicht nur mit den Meeresablagerungen in Spanien, sondern auch mit solchen an anderen Stellen der Welt zu vergleichen. Dies kann neue und spannende Erkenntnisse über die Klimaentwicklung und die Umweltbedingungen in dieser Zeit geben“, gibt Wilde einen Ausblick.

Quelle: Senckenberg Forschungsinstitut und Naturmuseen (idw)