Triassische Methanquellen in den Kalkalpen Österreichs

Monospezifische Brachiopoden-Massenvorkommen sind aus der triassischen Hallstätter Fazies der nördlichen Kalkalpen in Österreich seit fast zwei Jahrhunderten bekannt, aber eine zufriedenstellende Erklärung zu ihrer Entstehung fehlt bisher. Im vorliegenden Projekt wollen wir einer neuen These nachgehen, nach der sich diese Vorkommen inklusive solcher in Spaltenfüllungen an Methanquellen gebildet haben. Diese These wurde postuliert nachdem Massenvorkommen von nah Verwandten Brachiopoden aus der Trias von Oregon (USA) als fossile Methanquellen identifiziert wurden. Heutige Methanquellen im Golf von Mexiko sind meist an Salztektonik gebunden. Da Spalten in der Hallstätter Fazies auch an Salztektonik gebunden sind, sind Massenvorkommen der Brachiopoden Halorella, Halorelloidea und Sulcirostra in Spaltenfüllungen die aussichtsreichsten Kandidaten für potentielle fossile Methanquellen und werden daher im Zentrum unserer Untersuchungen stehen. Unser Ansatz zur Untersuchung dieser neuen Hypothese beinhaltet: 1) Geländearbeit zur Erfassung der allgemeinen geologischen Gegebenheiten und zur Probenahme,2)Methodenwie petrographische Untersuchungen und die Analyse stabiler Isotope und Biomarker zur Erkennung eines möglichen Einflusses von Methanoxidation auf die Bildung der Vorkommen, und 3) eine neue Methode zur Identifikation von Methanquellen-Karbonaten, die auf den Konzentrationen von Spurenmetallen beruht. Das zweite Hauptziel unserer Untersuchungen ist die Identifikation von ökologischen Anpassungen der Brachiopoden an ihr Habitat. Der Schwerpunkt liegt auf möglichen Anpassungen an, bzw. Auswirkungen von, unterschiedlichen Intensitäten des Ausströmens der methanreichen Fluide sowie der Bedrohung durch Räuber. Hier werden wir unter Anderem petrographische und geochemische Indikatoren für die Intensität des Ausströmens der methanreichen Fluide mit den Größenverteilungen der Brachiopoden sowie der Art und der Häufigkeit von Schalenverletzungen vergleichen. Die zu erwartenden Ergebnisse werden neue Erkenntnisse zu der Vielfalt an Lebensräumen sowie an gesteinsbildenden Prozessen in den österreichischen Kalkalpen sowie im Tethys-Ozean allgemein liefern, insbesondere im Hinblick auf den Einfluss von Salztektonik. Weiterhin werden wir eine neue Methode zur Identifikation fossiler Methanquellen innerhalb von Karbonatlithologien etablieren, was potentiell dazu beitragen kann, insbesondere den bisher nur sehr lückenhaft bekannten Fossilbericht dieser Ökosysteme im Paläozoikum zu verbessern. Aus evolutionsbiologischer und paläoökologischer Sicht wird das Projekt neue Einblicke in die geologische Geschichte der Fauna an Methan- und Hydrothermalquellen liefern, wir werden neue Ansätze zur Untersuchung von Anpassungen ausgestorbenen Organismengruppen an solche Ökosysteme etablieren und generell zu einem besseren Verständnis von Brachiopoden- Massenvorkommen in der Erdgeschichte beitragen.

Die Lebensweise ausgestorbener Tiere zu erforschen wird schwieriger, je länger diese Tiere schon ausgestorben sind. Ein gutes Beispiel hierfür sind Brachiopoden an Quellen Sulfid- und Methan-haltiger Fluide am Meeresboden: in der geologischen Vergangenheit waren sie häufig, heute sind sie aus diesen Ökosystemen fast völlig verschwunden. In unserem Projekt haben wir einige neue Fundstellen fossiler Fluid-Austrittsstellen identifiziert und untersucht, die etwa 180 bis 230 Millionen Jahre alt sind. Die Brachiopoden wurden zusammen mit verschiedenen Muschel-Arten gefunden, welche mit Muscheln aus Fluid- Austrittsstellen aus jüngeren erdgeschichtlichen Perioden verwandt sind. Die bisherigen Ergebnisse scheinen unsere Hypothese zu bestätigen, dass die Brachiopoden Fluid-Austritte mit wenig Sulfid aber viel Methan bevorzugten, die Muscheln hingegen solche mit viel Sulfid aber wenig Methan. Zudem scheinen die Muscheln an Fluid-Austritten in ihrer Vielfalt im Lauf der Erdgeschichte zugenommen zu haben, während die Brachiopoden stets nur eine sehr geringe Vielfalt aufwiesen. Dieses Muster ist interessanterweise ganz anders als die Entwicklung der Artenvielfalt bei Brachiopoden im Allgemeinen: Im Paläozoikum waren sie extrem artenreich, aber sie haben sich vom Massensterben am Ende des Paläozoikums nie wieder erholt und spielten seither nur eine sehr untergeordnete Rolle. Die Evolution der Brachiopoden an den Fluid-Austritten scheint also in ganz eigenen Bahnen verlaufen zu sein und ist nicht einfach ein Spiegelbild der Entwicklung im Ozean insgesamt.