Original paper

Late Quaternary evolution of Mediterranean poljes the Vatos case study (Akarnania, NW Greece) based on geo-scientific core analyses and IRSL dating

Vött, A. Brückner

Abstract

Sediments of the Vatos polje in the mountains of central Akarnania, NW Greece, were studied to reveal the late-Quaternary palaeoenvironmental landscape evolution and to detect phases of morphodynamic activity and stability. Four vibracores, up to 9 m long, were retrieved from the lower polje grounds and were studied by means of sedimentological, geochemical, micromorphological, mineralogical and geoarchaeological methods. Radiocarbon dating, archaeological age determination of diagnostic ceramic fragments and, for the first time, IRSL dating techniques were used to establish a local geochronological frame for the polje evolution. Our results show that, between LGM and around 14 ka before present, a permanent freshwater lake existed. By the beginning of the Holocene, the lake was desiccating, probably due to a climatic change towards drier conditions. In the Neolithic epoch, morphodynamic activity strongly increased and led to the deposition of coarse-grained proximal alluvial fan sediments in the area of the former lake. This seems to be related to the strong 7 ka-increase in precipitation in the eastern Mediterranean known from many palaeoclimatological studies. After a subsequent period of ecological stability and prevailing soil formation, torrential systems in the Vatos polje were re-activated at the beginning of the 3rd millennium before present. Within this context, up to 2.5 m-thick alluvial deposits were accumulated until Roman times. Geoarchaeological findings of ceramic and wood fragments and charcoal indicate that human activities were responsible for this severe change of environmental conditions. An other increase in fluvial dynamics occurred in late Roman to Byzantine times when clearing of forests on the slopes of the surrounding Akarnanian mountains caused the temporary shift of proximal alluvial fan zones to the lower grounds of the polje. It is only since antiquity that the Vatos polje is characterized by a periodical freshwater lake during winter seasons. The results are discussed against the background of similar studies on late Quaternary polje evolution in the wider Mediterranean area. In this context, our IRSL dating approach allows more detailed geochronological conclusions on the polje history than previous studies based on radiocarbon dating alone. This paper shows that, due to the high quality of the morphodynamic, sedimentological and palaeoenvironmental data recovered, poljes represent highly valuable, so far often neglected geo-archives for the reconstruction of the landscape evolution in the Mediterranean.

Kurzfassung

In Zentral-Akarnanien, Nordwestgriechenland, wurden Sedimente des Vatos-Poljes zur Erfassung der spätquartären Landschaftsentwicklung und von geomorphodynamischen Aktivitäts- und Stabilitäts-Phasen un tersucht. In den am tiefsten gelegenen Bereichen des Poljes wurden vier Schlag hammerbohrungen bis maximal 9 m Länge durchgeführt. Die erbohrten Sedimente wurden mit Hilfe sedimentolo gischer, geochemischer, mikromorphologischer, mineralo gischer und geoarchäologischer Methoden analysiert. Zur Erstellung einer lokalen Geochronostratigraphie der Poljenentwicklung wurden Radiokohlenstoffdatierungen und archäologische Altersbestimmungen mittels diagnostischer Keramik sowie erstmals IRSL-Datierungsverfahren herangezogen. Die Untersuchungsergebnisse zeigen, dass zwischen dem Letztglazialen Maximum (LGM) und ca. 14 ka vor heute ein Süßwassersee im Poljengrund existierte. Zu Beginn des Holozäns trocknete der See wahrscheinlich aufgrund zunehmend trockenerer Klimabedingungen aus. Im Neolithikum fand eine starke Zunahme der geomorphodynamischen Aktivität statt, die zur Ablagerung grobkörniger proximaler Schwemmfächersedimente im Bereich des früheren Sees führte. Die Ergebnisse legen nahe, dass dies mit einem signifikanten Anstieg der Niederschlagsmengen zusammenhängt, der im Rahmen anderer paläoklimatologischer Untersuchungen für die Zeit um 7 ka vor heute für das Mediterran gebiet festgestellt werden konnte. Nach einer sich anschließenden Phase ökologischer Stabi lität und vorherrschender Bodenbildung kam es im Vatos-Polje im 3. Jahrtausend vor heute zur Reaktivierung der torrentiellen Abflusssysteme. In diesem Zusammenhang wurden bis in Römische Zeit bis zu 2.5 m mächtige alluviale Sedimente abgelagert. Geoarchäologische Funde von Keramik- und Holzfragmenten und Holzkohle deuten darauf hin, dass menschliche Eingriffe in den Naturhaushalt für die deutliche Veränderung der Umweltbedingungen verantwortlich sind. Eine weitere Steigerung fluvialer Dynamik ist für die spätrömische bis byzantinische Epoche festzustellen, als durch verstärkte Waldrodung an den Hängen des akarnanischen Gebirges eine vorübergehende Verschiebung proximaler Schwemmfächerbereiche in die Niederungen des Poljes stattfand. Erst seit der Antike ist das Vatos-Polje durch einen über die Wintermonate existierenden periodischen Süßwassersee gekennzeichnet. Die Ergebnisse werden vor dem Hintergrund ähnlicher Untersuchungen zur spätquartären Poljenentwicklung im Mittelmeergebiet diskutiert. Im Vergleich hierzu erlaubt der vorgestellte IRSL-Datierungsansatz detailliertere geochronologische Schlussfolgerungen zur Poljengeschichte, als dies allein mit Radiokohlenstoffdatierungen bislang gelungen ist. Dieser Aufsatz zeigt, dass Poljen aufgrund der hohen geomorphodynamischen und sedimentologischen Aussagekraft ihrer Sedimente und den daraus erwachsenden Möglichkeiten zur Paläoumweltrekonstruktion äußerst wertvolle und bislang oft vernachlässigte Geoarchive für die Erfassung der Landschaftsgenese und Geomorphodynamik im Mittelmeerraum darstellen.