Original paper

Identification of fluvial architectural elements of meandering systems by paleosols (Upper Freshwater Molasse, North Alpine Foreland Basin, SW-Germany)

Maurer, Holger; Buchner, Elmar

Abstract

In the southwestern part of the North Alpine Foreland Basin the Miocene Upper Freshwater Molasse consists of channel deposits and fine-clastic sediments belonging to a widespread alluvial plain. The sedimentary sequences of the meandering fluvial system include numerous paleosols. On the basis of their pedogen characteristics and structures these soils can mainly be interpreted as hydromorphic paleosols. In addition to typical groundwater-soils (e.g., Gley, Rambla, and Paternia), terrestrial soils (e.g., Pseudogley, Parabraunerde, and Podsol) can be classified. The maturity of the paleosols in the floodplain is dominated by clastic input from adjacent channels. In immediate proximity to the active channels, meadow developed paleosols are predominant, formed as Rambla, Paternia as well as Pseudogley soils. In the morphologically lower sections of the floodplain, the fossil soils are predominately developed as Gleysols. With increasing distance to the active channels, the degree of soil development ascends in the depositional area of the meandering systems. Additionally, the highest developed paleosols are located in the distal facies of the floodplain. Our investigations lead to the assumption that the development of specific types of paleosols is directly connected with fluvial architectural elements. Alluvial soils (e.g., Rambla, Paternia) and Pseudogley-paleosols, respectively, are mainly linked to levee deposits. The development of Podsol-paleosols is restricted to crevasse splay deposits. Parabraunerde-paleosols generally form on finegrained crevasse splay deposits and floodplain fines. Gleysols are not limited to specific fluvial architectural elements but mainly develop in morphological depressions in the floodplain. Leaching, bleaching, and mottling of paleosols indicate moderate to high precipitation rates. Pseudogley-paleosols additionally point to an intensive seasonality with respect to the Miocene palaeoclimate.

Kurzfassung

Die miozäne Obere Süßwassermolasse im südwestdeutschen Teil des Nordalpinen Vorlandbeckens enthält eine mächtige klastische Abfolge aus Ablagerungen mäandrierender und verflochtener Flusssysteme. In die Sedimentsequenzen der mäandrierenden Flusssysteme sind zahlreiche Paläoböden eingeschaltet. Aufgrund ihrer pedogenen Merkmale und Gefüge können die fossilen Böden überwiegend als hydromorphe Böden angesprochen werden. Neben Grundwasserböden wie Gleyen, Ramblas und Paternias können auch terrestrische Böden wie Pseudogleye, Parabraunerden und Podsole klassifiziert werden. Die Pedogenese ist in erster Linie vom klastischen Eintrag aus den Fließrinnen in die Überschwemmungsebene abhängig. Mit zunehmender Entfernung von den aktiven Kanälen steigt der Grad der Bodenentwicklung im Ablagerungsraum an. Die am höchsten entwickelten Paläoböden in Form von Parabraunerden, Pseudogleyen, Gleyen und Podsolen finden sich dementsprechend in der distalsten Fazies der Überschwemmungsebene. Zusätzlich zeigen unsere Untersuchungen, dass ein direkter Zusammenhang zwischen fluvialen Architekturelementen und der Entwicklung spezifischer Bodenklassen besteht. Im Bereich der Naturdeiche sind überwiegend Auenpaläoböden (Ramblas, Paternias) und Pseudogleye ausgebildet, wobei sich letztere auch auf gut geschichteten Ablagerungen der Überschwemmungsebene entwickeln können. Podsole sind hauptsächlich an sandige Deichbruch-Ablagerungen gebunden. Parabraunerden können sich auf Ablagerungen der distalen Überschwemmungsebene oder auf siltigen Sedimenten von Deichbruch-Fächern bilden. In morphologischen Senken der Überschwemmungsebene entwickeln sich die fossilen Böden überwiegend als Gleye. Die häufig beobachtete Podsolierung und Lessivierung, beziehungsweise Pseudovergleyung der Paläoböden, deutet auf ein jahreszeitlich akzentuiertes Klima zur Zeit der Bodenbildungen hin. Dabei wurden Perioden mit hohen Niederschlagsmengen von längeren Trockenphasen unterbrochen.

Keywords

paleosolsupper freshwater molassemeandering fluvial systemsmiocene