Cherts in einem Aufschluss im Südosten Chinas
Geologie
Sedimentgestein „Chert“ macht Abkühlung des Ozeanbodens sichtbar
Ein Forschungsteam hat Sauerstoff-Isotope im Gestein als Indikator für den Paläo-Wärmefluss identifiziert.
Gesteine speichern Informationen aus längst vergangenen Zeiten. Ihre Zusammensetzung kann zum Beispiel verraten, unter welchen Umweltbedingungen sie entstanden sind. In der Klimaforschung kommt ihnen deshalb große Bedeutung zu. In diesem Zusammenhang beantwortet ein Forschungsteam der Universität Göttingen und des GFZ Helmholtz-Zentrum für Geoforschung nun eine bislang ungeklärte Frage: Verrät das ozeanische Sedimentgestein Chert, das dem bekannteren Feuerstein ähnelt, etwas über das Klima der Vergangenheit? Die Forschenden unter Mitarbeit von Oskar Schramm aus der Ruhr-Universität Bochum, berichten in der Zeitschrift Geology vom 8. September 2025.
Verständnis der jungen Erde
Die Studie zeigt, dass Sauerstoff-Isotope in Cherts vom Meeresboden keine offensichtlichen Informationen zum Klima enthalten. Sie zeichnen aber auf, wie viel Wärme an ihrem Fundort aus dem heißen Inneren der Erde an die Oberfläche abgegeben wurde. Das ist entscheidend für das Verständnis der jungen Erde: Mit den Erkenntnissen können die Bedingungen auf der Erdoberfläche vor bis zu vier Milliarden Jahren neu gedeutet werden. Die Studie wurde in der Fachzeitschrift Geology veröffentlicht.
Fundort der untersuchten Cherts: Shatsky Rise im nördlichen Westpazifik ist mit einer Fläche größer als Deutschland das weltweit drittgrößte ozeanische Plateau – ein verhältnismäßig ebenes Gebiet, das sich deutlich über den Ozeanboden erhebt. An den markierten Punkten U1350 und U1348 wurden die Cherts in rund 2.000 Meter Tiefe erbohrt.
Cherts vom ozeanischen Plateau Shatsky Rise im westlichen Pazifik östlich von Japan und Daten aus internationalen Bohrprojekten zeigen: Die Zusammensetzung der drei Sauerstoff-Isotope 16O, 17O und 18O in Gesteinen verändert sich mit dem Wärmefluss, der an den jeweiligen Fundorten unterschiedlich stark ist. Bei jungem Ozeanboden ist die Erdkruste erst kürzlich aus aufsteigendem Magma entstanden. Von der noch warmen Erdkruste strömt mehr Wärme an die Erdoberfläche. Alter Ozeanboden weist dagegen einen niedrigen Wärmefluss auf, da die Erdkruste bereits abgekühlt ist. Die Forschenden quantifizierten die Energiemenge, die durch die Erdkruste strömt, nun erstmals anhand der Sauerstoff-Isotope in Cherts. Sie nutzten dafür ein selbst entwickeltes Rechenmodell und überprüften ihre Ergebnisse mit unabhängigen Messungen in den Weltmeeren.
Solche Chert-Gesteinsproben zeigen, wie viel Wärme durch die Erdkruste gelangte, während sich das Gestein in Sedimenten am Ozeanboden bildete.
Ein Stück Erdgeschichte entschlüsseln
„Mit unserer Methode können wir erstmals messen, wie viel Wärme durch die Erdkruste strömte – und damit ein Stück der Erdgeschichte entschlüsseln“, erklärt Oskar Schramm, der als Erstautor der Studie am Geowissenschaftlichen Zentrum der Universität Göttingen geforscht hat und mittlerweile an der Ruhr-Universität Bochum promoviert. Prof. Dr. Michael Tatzel, der die Forschungsarbeiten betreut hat, ergänzt: „Als nächstes wollen wir klären, warum manche Cherts ungewöhnliche Sauerstoff-Isotopenmuster zeigen, die nicht mit dem damaligen Meerwasser im Gleichgewicht standen. Erste Hinweise unserer laufenden Arbeit deuten darauf hin, dass vulkanische Aschen dabei eine Rolle gespielt haben könnten.“
