Ob im Schlamm urzeitlicher Sümpfe oder unter der Asche eines Vulkanausbruchs: Unter bestimmten Bedingungen verrottet Holz vergangener Zeiten nicht, sondern versteinert. Dabei lagern sich Silikate und andere Mineralien in die Holzzellen ein und konservieren so die Feinstrukturen des urzeitlichen Baumstamms. Dadurch bleiben die Merkmale baumartiger Pflanzen über Jahrmillionen erhalten und verraten viel über die Vegetation früherer Erdzeitalter.
Versteinerte Baumstämme auf dem Kyffhäuser
Eines der größten Vorkommen versteinerter Urzeit-Bäume in Deutschland findet sich im Kyffhäuser-Gebirge in Nordthüringen. Dort wurden schon im 18. Jahrhundert bis zu 20 Meter lange versteinerte Baumstämme entdeckt – teilweise direkt unterhalb des Kyffhäuser-Denkmals. Die fossilen Stämme stammen aus dem Oberkarbon vor rund 300 Millionen Jahren und sind Relikte von urzeitlichen, heute ausgestorbenen Nadelbaumarten, die einst in Äquatornähe auf dem Superkontinent Pangäa wuchsen.
Die versteinerten Stämme entstanden, als Starkregen und Sturzfluten die Urzeitbäume umrissen und sie unter Schlamm und Wasser begruben. Nach und nach lagerten sich Silikate in das Holz ein und ersetzten die organische Substanz durch Minerale. Dadurch blieb die Holzstruktur erhalten. „Im Querschnitt zeigen diese fossilen Hölzer dunkle Flecken – dies wurde oft als loses Arrangement von Luftwurzeln interpretiert, wie sie in den Stämmen heutiger Baumfarne zu finden sind“, erklären Steffen Trümper von der Universität Münster und seine Kollegen.
Schichtfolge am Fundort der versteinerten Stämme des Kyffhäuser-Gebirges und umstände ihrer Entstehung. — © Trümper et al./ Scientific Reports, CC-by 4.0
Zeitzeuge für 300 Millionen Jahre Erdgeschichte
Doch nähere Analysen geben nun neue Einblicke in dieses versteinerte Holz und die von ihm konservierten Informationen. „Unsere Studie enthüllt, dass dieses versteinerte Holz in Bezug auf Struktur, Geochemie und Alter der eingelagerten Silikatphasen weit differenzierter ist als zuvor angenommen“, erklären die Forschenden. Für ihre Studie hatten sie Proben der versteinerten Stämme mithilfe von Isotopenanalysen, Quarz-Kathodolumineszenz, Rasterelektronenmikroskopie und weiteren Methoden untersucht.
Dabei zeigte sich: Anders als zuvor angenommen blieben die Baumstämme nach ihrer Versteinerung nicht unverändert. Stattdessen zeugen die eingelagerten Minerale von wiederholtem Wandel: „Wir erkennen fünf Silikatgenerationen: die anfängliche Permineralisierung des Kyffhäuser-Holzes durch Kieselsäure, dann vier aufeinanderfolgende Quartzstadien“, berichtet das Team. Jede dieser Mineralgenerationen speichert Informationen über Temperatur, Druck und Chemie verschiedener Zeitabschnitte der letzten 300 Millionen Jahre – vom Ende des Karbonzeitalters bis in die frühe Kreidezeit.
Minerale aus fünf Phasen
Damit erweisen sich die versteinerten Baumstämme aus dem Kyffhäuser-Gebirge als bislang einzigartiges Archiv der Erdgeschichte. „Eine Abfolge von fünf Mineralisierungsstadien wurde in fossilem Holz bislang noch nie dokumentiert“, erklärt Trümper. „Es ist erstaunlich, dass ein oft nur handgroßes Fossil die Entwicklungsgeschichte einer ganzen Region über Hunderte von Millionen Jahren in sich trägt.“
Die Mineralgenerationen verraten, dass die Bäume der Kyffhäuser-Region vor rund 300 Millionen Jahren zunächst von eher kaltem Wasser und Schlamm bedeckt wurden. Wenig später wanderten Kieselsäure und Eisenoxide aus kurz zuvor bei einem Vulkanausbruch abgelagerten Schichten in das Holz ein – es versteinerte. Als der Superkontinent Pangäa im frühen Perm zerbrach, senkte sich das gesamte zentraleuropäische Becken ab und die Baumstämme gerieten tiefer in den Untergrund.
Vergraben, umgewandelt und wieder gehoben
Während des späten Jurazeitalters vor rund 150 Millionen Jahren durchlebte das zentraleuropäische Becken eine Phase starker Dehnung. Dies transportierte das versteinerte Holz des Kyffhäusers bis in 5,5 Kilometer Tiefe, wie Trümper und sein Team berichten. In dieser Zeit waren die Stämme hohem Druck und Temperaturen von 160 bis 240 Grad ausgesetzt. Dies förderte die Umwandlung der Silikatminerale in Quarz.
Während der Kreidezeit hob sich die Sandsteinschicht mit den Stämmen wieder und wurde von hydrothermalen Wässern umspült. „Dies scheint mit einer Phase des Intraplattenvulkanismus zusammenzuhängen, der vor 110 bis 95 Millionen Jahren durch tektonische Riftprozesse ausgelöst wurde“, berichten die Forschenden. Erst als dann vor 15 bis fünf Millionen Jahren das Kyffhäuser-Gebirge und der Harz gebildet wurden, gelangten auch die versteinerten Baumstämme wieder an die Oberfläche.
Relevant über Thüringen hinaus
„Die fossilen Baumstämme vom Kyffhäuser demonstrieren damit, dass versteinertes Holz dazu beitragen kann, die lokale und regionale Entwicklung solcher Senken zu klären“, schreiben die Geologen. Damit haben die neuen Erkenntnisse eine Bedeutung, die weit über den Kyffhäuser hinausreicht. „Da versteinertes Holz in vielen Gesteinen weltweit vorkommt, eröffnet sich damit eine vielfach nutzbare Informationsquelle“, erklärt Trümper. „Damit steht der Wissenschaft ein neues Werkzeug zur Verfügung, um die Entwicklung von Kontinenten nachzuvollziehen.“
Quelle: Steffen Trümper (Universität Münster) et al., Scientific Reports, 2026; doi: 10.1038/s41598-026-60054-3
