New Carboniferous (Moscovian) Konzentrat-Lagerstätte (Brymbo Fossil Forest, UK)

Tief in der geologischen Vergangenheit, lange bevor Menschen die Erde betraten, waren das Klima und die Geografie des Planeten völlig anders. Während einer Zeit, die als Karbon bekannt ist, lag das heutige Vereinigte Königreich nahe am Äquator. Hier war die Luft dick von Feuchtigkeit und Sauerstoff und unterstützte dichte, tropische Regenwälder, die sich über Flussdeltas und Überschwemmungsgebiete erstreckten. Diese urzeitlichen Wälder waren die Heimat von hoch aufragenden Bäumen, die den heutigen Eichen oder Kiefern nicht ähnlich sahen, sondern eher riesigen, schuppenbedeckten Lebermoosen und bambusartigen Schachtelhalmen glichen. Wenn diese Pflanzen starben, fielen sie in die schlammigen, sauerstoffarmen Gewässer von Sümpfen und Flüssen. Da das Wasser keinen Sauerstoff enthielt, wurde der übliche Zersetzungsprozess gestoppt, was es ermöglichte, dass die Pflanzen schnell durch Sedimente begraben wurden. Über Millionen von Jahren verwandelte sich dieses vergrabene organische Material in die Kohlenflöze, die später die industrielle Revolution befeuerten. Während Wissenschaftler schon lange Kohle und die darin gefundenen Fossilien studieren, stammt der Großteil dessen, was wir wissen, aus Gesteinen, die ausgegraben und bewegt wurden, wodurch ihr ursprünglicher Kontext verloren ging. Um wirklich zu verstehen, wie diese urzeitlichen Ökosysteme lebten und starben, müssen Forscher die Fossilien genau dort sehen können, wo sie fielen, bewahrt in den Schichten aus Schlamm und Sand, die sie begruben.

In Nordwales bietet ein als Brymbo Fossil Forest bekannter Fundort genau diese seltene Gelegenheit. Jahrzehntelang war dieses Gebiet die Heimat eines massiven Stahlwerks, ein Ort der Industrie und schwerer Maschinen. Als das Stahlwerk 1990 geschlossen wurde, lag das Gelände verlassen da, bis ein neues Projekt begann, das Land zu rekultivieren. Während dieser Arbeiten entdeckten Wissenschaftler und lokale Freiwillige einen verborgenen Schatz: ein nahezu intaktes Stück alter Geschichte, das unter den Industrieruinen begraben lag. Diese Entdeckung hat den Ort in ein einzigartiges Fenster in die Vergangenheit verwandelt, in dem Forscher beobachten können, wie Fossilien in Echtzeit direkt vor den Augen der Öffentlichkeit freigelegt werden. Das Gelände ist nun als spezielles wissenschaftliches Gebiet geschützt und wird von einem Trust verwaltet, der Geologen, Studenten und Mitglieder der lokalen Gemeinschaft zusammenbringt, um die Gesteine und das Leben, das sie enthalten, zu untersuchen.

Die neue Forschung von diesem Standort zeigt, dass der Brymbo Fossil Forest nicht nur eine Sammlung alter Pflanzen ist, sondern eine spezifische Art von geologischem Schatz, der als Konzentrat-Lagerstätte bekannt ist. Vereinfacht ausgedrückt bedeutet dies, dass es ein Ort ist, an dem sich eine ungewöhnlich große Anzahl gut erhaltener Fossilien an einem Ort angesammelt hat. Die Forscher fanden über 300 fossile Baumstümpfe, die noch immer in dem Boden stehen, in dem sie wuchsen, zusammen mit tausenden harten, runden Steinen, die Konkretionen genannt werden. Diese Konkretionen bestehen aus einem Mineral namens Siderit, was im Wesentlichen Eisenkarbonat ist. In vielen dieser Steine sind die Fossilien dreidimensional erhalten, sie stehen aufrecht, so wie sie vor Millionen von Jahren standen, anstatt in eine dünne Schicht gepresst worden zu sein. Das Team hat bisher mehr als 5.000 dieser Steine geöffnet, und zwischen 50 und 60 Prozent von ihnen enthalten gut erhaltene Überreste von Pflanzen und Tieren.

Die Geschichte, wie dieser Wald begraben wurde, steht in den Schichten des Gesteins geschrieben. Die Forscher kartierten die Abfolge der Sedimente, die etwa 14 Meter dick sind und zwischen zwei Kohleschichten eingebettet liegen. Sie fanden heraus, dass der Wald nicht auf einmal starb. Stattdessen wurde er langsam durch eine Serie von Überschlemungen verändert. Zuerst lagerten sanfte Überschwemmungen Schichten aus feinem Schlamm ab und schufen eine sumpfige Umgebung, in der Farne und andere Pflanzen gediehen. Mit der Zeit wurden die Fluten heftiger und brachten gröberes Sandmaterial und Wasser mit sich, das durch den Wald stürzte. Diese gewaltigen Fluten warfen Bäume um und begruben die stehenden Stämme im Sand, was die perfielen Bedingungen für die Bildung der eisenreichen Konkretionen schuf. Die schnelle Begrabung war der Schlüssel; sie versiegelte die Pflanzen und Tiere gegenüber der Luft, was es den Mineralien im Grundwasser ermöglichte, um die Fossilien herum zu kristallisieren und ihre empfindlichen Strukturen vor dem Zerquetschen durch das Gewicht der darüber liegenden Erde zu schützen.

Unter den tausenden Pflanzenfossilien entdeckten die Forscher zwei neue Arten, die zuvor noch nie gesehen worden waren. Das eine ist eine Art Farn, und das andere ist ein kleiner Krebs, ein Verwandter moderner Krabben und Garnelen. Das Finden dieser Kreaturen in ihrem ursprünglichen Zuhause, anstatt vermischt mit anderem Schutt, gibt Wissenschaftlern ein viel klareres Bild davon, wie der Wald aussah und wer dort lebte. Die Studie nutzte auch fortschrittliche Technologie, um in die Fossilien hineinzusehen, ohne sie zu brechen. Durch den Einsatz eines speziellen Röntgen-Scans erstellte das Team ein detailliertes 3D-Digitalmodell eines Zweiges von einem der riesigen Clubmoos-Bäume. Diese digitale Rekonstruktion enthüllte winzige, zuvor unbekannte Merkmale an den Blättern, wie zum Beispiel kleine Höcker, die Teil des Fortpflanzungssystems des Baumes gewesen sein könnten. Dieses Detailniveau war mit bloßem Auge oder durch das einfache Betrachten der Gesteinsoberfläche nicht möglich.

Die Studie untersuchte auch die Chemie der Eisensteine, um zu verstehen, wie sie entstanden sind. Die Forscher fanden heraus, dass die Konkretionen in zwei deutlichen Stadien wuchsen. Zuerst bildete sich eine eisenreiche Mineralschicht schnell um die organische Materie nahe der Oberfläche und fixierte das Fossil an seinem Platz. Später füllte ein anderer Typ von Mineral, das reich an Magnesium war, die verbleibenden Lücken auf, als das Gestein tiefer unter der Erde begraben wurde. Diese komplexe Geschichte bedeutet, dass Wissenschaftler vorsichtig sein müssen, wenn sie diese Steine verwenden, um Rückschlüsse auf das antike Klima zu ziehen, da die Mineralien eine Geschichte wechselnder Bedingungen erzählen. Die Anwesenheit dieser Steine bestätigt jedoch, dass das Wasser im antiken Wald Süßwasser und nicht Salzwasser war und dass die Umgebung reich an dem organischen Material war, das zur Bildung der Mineralien benötigt wurde, die die Fossilien bewahrten.

Der Brymbo Fossil Forest steht als Zeugnis für die Kraft der Zusammenarbeit zwischen Wissenschaft und Gemeinschaft. Was einst ein Ort des industriellen Niedergangs war, ist zu einem Zentrum für Bildung und Entdeckung geworden, in dem Menschen jeden Alters etwas über die tiefe Geschichte der Erde lernen können. Die Forscher betonen, dass dieser Standort einzigartig ist, weil er eine kontinuierliche, ganzjährige Ausgrabung und Untersuchung ermöglicht, was in Großbritannien selten möglich ist. Durch die Kombination von traditionellem Graben mit moderner Technologie schreibt das Team unser Verständnis dieser antiken tropischen Wälder neu. Sie haben gezeigt, dass das Karbon eine Zeit dynamischer Veränderungen war, in der Wälder im Rhythmus der Jahreszeiten und der Überschwemmungen aufstiegen und fielen. Die Entdeckung neuer Arten und die detaillierte Kartierung der Landschaft bieten ein lebendiges, dreidimensionales Porträt einer Welt, die lange vor den Menschen existierte, bewahrt im Stein von Nordwales.