Original paper

Luminescence dating of Last Glacial and Early Holocene fluvial deposits from the Lower Rhine methodological aspects and chronological framework

Lauer, Tobias; Frechen, Manfred; Klostermann, Josef; Krbetschek, Matthias; Schollmayer, Georg; Tsukamoto, Sumiko

Abstract

Luminescence dating was applied to Last Glacial and Early Holocene fluvial deposits derived from the Lower Rhine. The aim was to obtain a robust chronology for the sections (open pits) under study in order to contribute to a better understanding of past fluvial dynamics of the River Rhine. Furthermore, different luminescence dating methods (quartz OSL, feldspar IRSL and pIRIR as well as pIR-YOSL) were compared and tested by applying them to sands sampled at Rheinberg and Monheim-Hitdorf where independent age control is provided by intercalated pumice originating from the eruption of the Laacher See Volcano, about 12 900 a ago. The obtained quartz ages are in agreement with the age of the marker tephra. Also the feldspar luminescence age estimates agree with the quartz OSL ages. For the Rheinberg and Monheim-Hitdorf sections the obtained ages now yield a very precise chronology. Based on this chronology a very rapid fluvial aggradation could be demonstrated for the sediment succession at the Monheim-Hitdorf site occurring during Younger Dryas. At Rheinberg it was shown that the Laacher See pumice was reworked for long time as the luminescence ages point to a Boreal period of aggradation (~4 ka after the eruption of the volcano). For the older Lower Terrace sites (Aloysiushof/ Dormagen, Niederkassel, Libur) the ages now yield a reliable chronological framework for the fluvial aggradation helping to better understand the timing of changes in fluvial dynamics.

Kurzfassung

Letztglaziale und holozäne Flusssande des Niederrheins wurden mittels Lumineszenz datiert. Zielsetzung war es, für die untersuchten Aufschlüsse eine zuverlässige Chronologie zu erarbeiten, um zu einem besseren Verständnis des rheinischen Paläofl ießregimes beizutragen. Außerdem wurden verschiedene Lumineszenzmessprotokolle (Quarz OSL, Feldspat IRSL und pIRIR sowie pIR-YOSL) verglichen und an Proben von Aufschlüssen bei Rheinberg und MonheimHitdorf getestet. Für diese Proben ist über zwischengeschaltete Laacher-See-Tephra (Alter ca. 12 900 a) eine unabhängige Alterskontrolle gegeben. Die erhobenen Quarzalter stehen mit dem Alter der Tephra in Einklang. Auch die Feldspatalter stimmen mit den Quarzaltern überein. Für die Aufschlüsse Rheinberg und Monheim-Hitdorf stellen die Alter erstmalig eine genaue Chronologie. Darauf basierend konnte für den Aufschluss Monheim-Hitdorf eine sehr schnelle fluviatile Sedimentation während der Jüngeren Dryas nachgewiesen werden. Im Falle des Aufschlusses Rheinberg wurde gezeigt, dass die eingelagerte Laacher-See-Tephra über einen langen Zeitraum umgelagert wurde, da die Lumineszenzalter auf eine Sedimentation während des Boreals hindeuten (~4 ka nach dem Vulkanausbruch). Für die Aufschlüsse der älteren Niederterrasse (Aloysiushof/Dormagen, Niederkassel, Libur) bieten die Alter nun einen zuverlässigen zeitlichen Rahmen für die fluviatile Sedimentation und tragen somit zu einem besseren Verständnis über den zeitlichen Ablauf der Änderungen in der Flussdynamik bei.

Keywords

oslluminescence datinglower rhine embaymentlower terracelaacher see tephra