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Dicke Vulkanschicht enthüllt verborgenes „Pompeji“ der Anden
Eine 21,9 Millionen Jahre alte Vulkandecke im Norden Chiles bewahrt indirekt die Form einer längst verschwundenen Andenlandschaft. Modelle zeigen, dass unter dem bis zu einen Kilometer mächtigen Ignimbrit nur ein relativ sanftes Relief Platz gehabt haben kann. Daraus ergibt sich eine Obergrenze für die damalige Hebung und neue Unterstützung für ein langsames Wachstum der Anden.
London (England). Wie schnell die zentralen Anden in ihrer langen Geschichte gewachsen sind, ist seit Jahren umstritten. Einige Modelle gehen von einer über viele Millionen Jahre verteilten Hebung aus, andere von einer deutlich späteren und rascheren Höhenzunahme. Direkte Spuren alter Landschaften sind dabei selten, weil Erosion und tektonische Verformung das Relief fortlaufend verändern.
Ein Team mit Erstautor Dr. Byron Adams vom University College London (UCL) hat nun eine ungewöhnliche geologische Momentaufnahme ausgewertet. Im Mittelpunkt steht der Cardones-Ignimbrit auf der Westflanke der zentralen Anden in Nordchile. Ignimbrite entstehen, wenn heiße Gemische aus Asche, Gesteinsbruchstücken und Gas bei großen explosiven Eruptionen weite Flächen überdecken und anschließend verfestigen.
Die untersuchte Ablagerung geht auf einen Ausbruch der Lauca-Caldera vor 21,9 Millionen Jahren zurück. Sie bedeckt eine Fläche, die etwa sechsmal so groß ist wie Santiago de Chile, und erreicht stellenweise eine Mächtigkeit von rund einem Kilometer. Weil die Oberseite dieser Vulkandecke heute nur schwach geneigt ist, lässt sich abschätzen, wie stark das darunter begrabene Gelände vor der Eruption gegliedert gewesen sein konnte.
Dazu simulierten die Forscher Hunderte mögliche damalige Landschaften mit einem Modell, das die Formung von Gebirgen durch Flusserosion nachbildet. Entscheidend war, welche Kombinationen aus Talformen, Hangneigungen und Hebungsraten überhaupt unter die bekannte Geometrie des Ignimbrits passen. Nur relativ reliefarme Landschaften, vergleichbar mit sanften Gebirgsvorländern, erfüllten diese Bedingung.
Aus der Modellierung ergibt sich für die Zeit vor der Eruption eine Gesteinshebung von weniger als 0,26 Kilometern pro Million Jahre. Das entspricht weniger als 0,26 Millimetern pro Jahr. Der Wert ist keine direkt gemessene damalige Geschwindigkeit, sondern eine Obergrenze. Bei schnellerer Hebung hätten sich nach dem Modell steilere und stärker eingeschnittene Landschaften entwickelt, die nicht unter die erhaltene Vulkandecke gepasst hätten.
Damit liefert die Ablagerung einen zusätzlichen Zugang zu einem Zeitraum, der sich mit klassischen geologischen Methoden nur punktuell erfassen lässt. Die neue Schätzung stimmt nach Angaben der Autoren mit unabhängigen Hinweisen aus Mineralen überein, deren Abkühlung den langsamen Transport von Gestein durch die Erdkruste dokumentiert.
„Unsere Methode kann die Gesteinshebung über einen deutlich längeren Zeitraum abschätzen“, erklärt Dr. Byron Adams.
Die Ergebnisse stützen damit die Vorstellung, dass dieser Teil der Anden über viele Millionen Jahre langsam und vergleichsweise stetig aufgebaut wurde. Sie sprechen gegen ein Szenario, in dem die betrachtete Region bis vor wenigen Millionen Jahren fast unverändert blieb und anschließend sehr rasch aufstieg. Für die gesamte Gebirgskette ist das Ergebnis dennoch kein abschließender Beweis, weil es einen bestimmten Abschnitt und eine bestimmte Phase der Andengeschichte betrifft.
Der Ansatz könnte auch an anderen großen vulkanischen Ablagerungen eingesetzt werden. Wo Mächtigkeit und Oberflächenform eines Ignimbrits gut bekannt sind, kann er wie ein geologischer Deckel dienen, unter dem sich die mögliche Gestalt einer verschwundenen Landschaft eingrenzen lässt. Solche Rekonstruktionen könnten helfen, Gebirgsbildung, Vulkanismus und langfristige Landschaftsentwicklung enger miteinander zu verknüpfen.