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Superkontinent: Gondwana war deutlich größer als bisher rekonstruiert
Verborgene Kontinentreste: Gondwana war vor rund 500 Millionen Jahren deutlich größer als bisher rekonstruiert. Eine neue Isotopenkartierung ordnet dem damaligen Landmassengiganten rund 80 Prozent der globalen kontinentalen Landmasse zu. Damit gewinnt auch die Vermutung an Gewicht, dass seine Entstehung die tiefgreifenden Umweltveränderungen am Übergang zum Kambrium mitprägte.
Perth (Australien). Vor rund einer halben Milliarde Jahren sah die Landkarte der Erde vollkommen anders aus. Große Teile der heutigen Südkontinente waren in Gondwana vereint, doch wie viel der damaligen kontinentalen Landmasse tatsächlich zu diesem Verbund gehörte, war umstritten.
Ältere Rekonstruktionen kamen auf etwa 64 Prozent der globalen Landmasse und blieben damit unter einem in der Debatte verwendeten Richtwert von rund 75 Prozent für einen Superkontinent. Das Problem: Viele alte Krustenstücke sind heute nicht mehr an der Oberfläche zu erkennen, weil jüngere Gebirge sie überdecken oder tektonisch umgeformt haben.
Forscher der Curtin University um Prof. William J. Collins haben nun solche verschütteten Fragmente systematisch in die Rekonstruktion einbezogen. Das Team wertete dafür Neodym-Isotopenmuster aus einer Datenbank mit 25.346 felsischen bis intermediären magmatischen Gesteinen aus. Diese Gesteine entstehen aus Magma, können aber chemische Spuren deutlich älterer kontinentaler Kruste bewahren.
Die Isotopensignaturen funktionieren damit wie geologische Herkunftsmarker und erlauben Rückschlüsse darauf, aus welchem alten Krustenmaterial jüngere Magmen gespeist wurden. Auf diese Weise identifizierten die Forscher ausgedehnte präkambrische Krustenblöcke, die heute unter jüngeren Gebirgsgürteln in Asien, Europa und Nordamerika verborgen liegen.
Rechnet man diese Fragmente Gondwana zu, wächst der rekonstruierte Kontinent auf rund 80 Prozent der damaligen globalen Landmasse. Die Autoren sprechen deshalb von „Greater Gondwana“, also einem erweiterten Gondwana. Der neue Wert liegt deutlich über den bisherigen rund 64 Prozent und erfüllt damit auch die Größenanforderung, die in der Debatte um den Superkontinentstatus eine Rolle spielte.
Die neue Karte verändert vor allem den Blick auf Regionen, die heute weit von den klassischen Gondwana-Kernen entfernt liegen. Denn Teile alter kontinentaler Kruste wurden im Lauf hunderter Millionen Jahre verschoben, überprägt und in jüngere Gebirgssysteme eingebaut. Ihre heutige Lage verrät deshalb nur begrenzt, wo sie am Ende des Präkambriums lagen.
Genau hier setzt die Isotopenkartierung an, denn sie ordnet nicht die Oberfläche eines heutigen Gebirges Gondwana zu, sondern rekonstruiert die Herkunft seines tieferen Krustenmaterials. Dadurch tauchen bislang übersehene Gondwana-Fragmente in einem Gürtel von Asien über Europa bis nach Nordamerika auf.
Die Studie stützt damit nicht nur den Superkontinentstatus, sondern erweitert auch die räumliche Grundlage für Modelle zur Wirkung großer Landmassen auf Manteldynamik und Gebirgsbildung. Solche Rekonstruktionen helfen zudem zu untersuchen, wie tektonische Umbrüche mit Vulkanismus, Meeresspiegel und globalen Stoffkreisläufen zusammenhängen.
Das ist besonders für die Zeit zwischen etwa 550 und 500 Millionen Jahren interessant. Damals vollzogen sich tiefgreifende biogeochemische Veränderungen, und im frühen Kambrium nahm die Vielfalt tierischer Baupläne stark zu. Diese sogenannte kambrische Explosion zählt deshalb zu den markantesten Evolutionsereignissen der Erdgeschichte und fällt zeitlich in die Endphase der Gondwana-Bildung.