Die ehemaligen Maarseen in Stöffel und in Messel haben denselben geologischen Ursprung: Sie sind vulkanisch entstanden. Doch im Gegensatz zu herkömmlichen Vulkanen hat das Land während des Stöffeler und Messeler Ausbruchs nie einen Tropfen flüssige Lava gesehen, keine Lavaströme und keine flammenden Fontänen.

Wasserdampfexplosion statt Lavastrom
Wie in anderen vulkanisch aktiven Regionen ist flüssige Gestein zunächst entlang von Störungen in der Erdkruste nach oben gestiegen. Doch bevor es an die Oberfläche trat, gelangte es in Gesteinsschichten, die stark durch Brüche und Spalten zerklüftet und mit Wasser gesättigt waren. Die 1.200°C heiße Schmelze erhitzte das Wasser in Sekundenschnelle und baute enorme Dampfdrücke auf, die sich schließlich explosionsartig ihren Weg nach oben suchten.

Vulkans St. Helens/USA © USGS

Die über dem Kontaktherd liegenden Schichtmassen wurden dabei pulverisiert in die Atmosphäre geschleudert und hunderte Kilometer weit über das Land verteilt. Zurück blieb ein ringförmiger Wall, aus Asche und zurückgeworfenem Oberflächenmaterial und ein fast 300 Meter tiefer Krater, der sich allmählich mit Wasser füllte.

Einen solchen Ausbruch nennt man eine phreatomagmatische Eruption ("phréar" (griechisch) - Brunnen). Der größte Vulkanausbruch der Menschheitsgeschichte, der des Krakatau zwischen Java und Sumatra, war ebenfalls eine phreatomagmatische Eruption. Sie sprengte mit einer Energie von 100 Millionen Tonnen TNT oder 5.000 Hiroshima-Atombomben den Krakataugipfel ab und schleuderte nahezu 20 Kubikkilometer Asche und Staub in die Luft. Auch der Ausbruch des amerikanischen St. Helens in den 1980er Jahren erfolgte nach diesem Muster.

Läuft ein phreatomagmatischer Krater mit Wasser voll entsteht ein Maar. So sind viele kreisrunde Seen in der Eifel beispielsweise Maare, Relikte des phreatomagmatischen Vulkanismus der Eifel bis vor 10 000 Jahren. Maare sind die zweithäufigste Vulkanform auf den Kontinenten.

Sedimente als Schutzschicht
Sobald der Krater entstanden war, schwemmten Zuflüsse und Regenwasser schwemmten Sedimente in den See. Die Organismen, die sich das ascheüberdeckte Gebiet eroberten, wurden ebenfalls in den See gespült und sanken auf den Grund.

	Querschnitt durch den Maarsee von Messel © Landesamt für Denkmalpflege Mainz

Die naheliegende Frage, die sich sowohl Hobbysammler als auch Paläontologen stellten, war: Warum sind die gefundenen Fossile dieser Seen so außergewöhnlich gut erhalten. Die Antwort liegt in der Beschaffenheit eines Maarsees. Sein Verhältnis von Querschnitt zu Tiefe ist verhältnismäßig klein. Die Maare von Stöffel und Messel sind etwa einen Kilometer breit und mehr als 150 Meter tief. Dadurch stellen sich stabile Temperaturschichten ein, innerhalb derer sich das Wasser kaum oder gar nicht vermischt. So liegt eine warme Schicht über einer kalten, deren Sauerstoffgehalt sich jedoch durch die mangelnde Vermischung nicht erneuert.

Der Sauerstoffmangel erlaubt nur anaerobe Mikroorganismen, welche jedoch die herabsinkenden Tiere und Pflanzen nicht vollständig zersetzen können. Teilweise bleiben bei dieser Art der Versteinerung sogar die Farben von Insekten erhalten. Die Konservierung von Innereien, Fell- und Hautresten geschieht oft durch die Umwandlung von Mikroben, deren Versteinerungen die Weichteile nachzeichnen.