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Bernd Zolitschka:

Paläoklimatische Bedeutung laminierter Sedimente

Holzmaar (Eifel, Deutschland), Lake C2 (Nordwest-Territorien, Kanada) und Lago Grande di Monticchio (Basilicata, Italien)

[Paleoclimatic implications of laminated sediments. Holzmaar (Eifel, Germany), Lake C2 (NWT, Canada) and Lago Grande di Monticchio (Basilicata, Italy)]

1998. 1. Auflage, XIV, 176 Seiten, 100 Abbildungen, 30 Tabellen, 17x24cm, 500 g
Language: Deutsch

(Relief Boden Palaeoklima, Band 13)

ISBN 978-3-443-09013-5, brosch., price: 40.00 €

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PaläoklimaSedimentlaminiertHolzmaarLake C2Lago Grande di Monticchio

Contents

Inhaltsbeschreibung top ↑

Diese Publikation dokumentiert die Analyse von jahreszeitlich geschichteten (warvierten) Seesedimenten aus drei verschiedenen Regionen der Erde. Die Sedimente aus dem Lake C2 (kanadische Arktis) umfassen ca. 2000 Jahre, die aus dem Holzmaar (Westeifel) ca. 23.000 Jahre und die aus dem Lago Grande di Monticchio (Süd-ltalien) ca. 76.000 Jahre.
Nach einer Einführung in die Thematik der jahreszeitlich geschichteten Sedimente (Kap. 2) werden in den drei folgenden Kapiteln die Seen, ihre Sedimente und ihr Potential zur Rekonstruktion der Paläo-Umweltbedingungen vorgestellt. Die Schwerpunkte liegen dabei auf der Rekonstruktion des Klimas der letzten 1000 Jahre (Lake C2, Holzmaar), auf den Klimaschwankungen um Pleistozän/Holozän- Ubergang (Holzmaar, Lago Grande di Monticchio) sowie auf den Klima- schwankungen der Sauerstoff-lsotopen-Stadien 2 bis 4 des Weichsel-Glazials (Lago Grande di Monticchio). Im abschließenden Kapitel 6 wird versucht, Gemeinsamkeiten zwischen den vorgestellten Sedimentprofilen vom Holzmaar und vom Lake C2 hinsichtlich der paläoklimatischen Aussage für die letzten 1000 Jahre herauszuarbeiten, um zu einer regionalen Aussage zu gelangen.

Bespr.: Erdkunde, Bd. 53, H. 3 (1999) top ↑

Die von B. ZOLITSCHKA vorgelegte Monographie vergleicht die laminierten Sedimente dreier Seen in unterschiedlichen Klimaregionen. Nach einer allgemeinen Einleitung zu jahreszeitlich geschichteten Sedimenten einschließlich einer Fehlerbetrachtung und ihrer paläoklimatischen Interpretation werden die Ergebnisse der drei Seen im Detail dargelegt. Für das Holzmaar in der Vulkaneifel wurden vier bis in das Spätglazial reichende Bohrkerne in die Betrachtung einbezogen. Die bis 32 m langen Bohrkerne wurden mit anderen Warvenchronologien und mit der süddeutschen Dendrochronologie, die bis ca. 11600 cal. BP zurückreicht, verglichen. Die lithologischen, physikalischen, geochemischen und mikrostratigraphischen Analysen ermöglichen eine Dreiteilung des untersuchten spät- und postglazialen Profils. Dabei zeigt eine allochthon geprägte Sedimentation im Übergang vom Spätglazial zum Holozän von 13 840 bis 9800 cal. BP Instabilitäten des Ökosystems an. Im Holozän lassen sich verschiedene Klimaschwankungen, wie z. B. die "Kleine Eiszeit" und unterschiedlich starke menschliche Eingriffe (Waldrodungen) nachweisen. Bemerkenswert erscheint in der Diskussion der Chronologie die Feststellung des Autors, "... daß der holozäne Teil dieser Warvenchronologie nicht im Einklang mit anderen "absolut" datierten Archiven steht und somit die Gültigkeit der grönländischen Eiskerne und dendrochronologischer sowie archäometrischer Daten in Frage gestellt wird" (S. 31). Die jüngere Dryas ist im Holzmaar im Vergleich zu diesen Archiven um rund 450Jahre zu kurz. Zur Synchronisierung dieses Zeitabschnittes wird ein bislang nicht erkannter sedimentologischer Hiatus im Holzmaar angenommen. Ein Abschnitt ist Korrelationen mit solar-terrestrischen Beziehungen gewidmet. Dabei zeigen die Spektren aus frühholozänen Warvendicken-Bestimmungen des Holzmaares ein sehr deutliches 11jähriges Signal, welches mit dem Sonnenfleckenzyklus parallelisiert wird. Andere Signale zeigen Übereinstimmungen mit den Umlaufzeiten der Planeten Uranus, Neptun und Pluto; in diesem Fall ist ein kausaler Zusammenhang m. E. nicht zwingend. Im Lake C2 in der kanadischen Arktis wurden zehn Kurzkerne mit laminierten minerogenen Sedimenten untersucht. Aufgrund von Bioturbation in den Sedimenten konnte lediglich für die letzten 11OO Jahre eine paläoklimatische Interpretation, die für die letzten 200 Jahre auch durch radiometrische Datierungen abgesichert ist, vorgenommen werden. Für den Zeitraum 1990-1992 wurden Zusammenhänge zwischen Temperatur, Abflußraten und Sedimenttransfer quantitativ bestimmt. Aus den Sommertemperaturen wurde ein Wert für den Sedimenttransfer, der direkt auch die Warvendicke kontrolliert, berechnet. Die Kerne im Lago Grande di Monticchio (Süditalien) reichen bis fast 8O 00O Jahre zurück und haben 9% jahreszeitlich geschichtete Sedimente. Im Vergleich mit verschiedenen anderen Paläoarchiven zeigen sich u. a. am Pleistozän/Holozän-Übergang zahlreiche Übereinstimmungen mit den Eiskerndaten, und es läßt sich hier auch für den Mittelmeerraum die Jüngere Dryas nachweisen. Im Anhang werden die verwendeten Methoden beschrieben. Die Ergebnisse sind durch Abbildungen und Tabellen sehr gut dokumentiert und präsentiert. Zusammenfassungen nach einzelnen Abschnitten ermöglichen dem Leser auch eine schnelle Erfassung einzelner Abschnitte dieser gelungenen Monographie Die vorliegende Arbeit zeigt die Vorteile von jahreszeitlich geschichteten Warven, die als Klimaarchive hochauflösende und z. T. kalenderjahregenaue Datierung auch über längere Zeiträume hinweg ermöglichen. In der abschließenden Zusammenfassung werden alle drei Seen miteinander verglichen und auf das Potential von laminierten Sedimenten hingewiesen. Diese treten im Gegensatz zu den dendroklimatisch verwertbaren Bäumen und Eisbohrkernen in allen Klimazonen auf und können somit zu hochauflösenden, überregionalen Paläoklimarekonstruktionen beitragen. Frank Lehmkuhl Erdkunde, Bd. 53, H. 3 (1999)

Bespr.:Zeitschr.f.Geomorphologie, Neue Folge,Bd.46,H.1,2002 top ↑

Diese 1996 von der Universität Potsdam angenommene Habilitationsschrift thematisiert die Nutzung jährlich laminierter Seesedimente als Proxy-Daten für die Rekonstruktion des Paläoklimas. Dazu untersucht der Autor drei Seen: den die letzten 2000 Jahre umfassenden Lake C2 in der hohen Arktis Nordkanadas, das in der Eifel gelegene Holzmaar mit seinem Archiv von 23000 Jahren und den mediterranen Lago Grande di Monticchio in Süditalien, dessen Sedimente mehr als 75 000 Jahre zurückreichen. Herr ZOLITSCHKA legt damit eine Arbeit vor, die nicht nur den State-of-the-Art bezüglich der Seenforschung wiedergibt, sondern auf dem Gebiet der Rekonstruktion des Paläoklimas aus warvierten Sedimenten Neuland betritt. Da die Seen nach einem einheitlichen Schema untersucht werden, verliert man beim Lesen nie den roten Faden: Der Beschreibung allgemeiner Charakteristika nebst Lithologie folgen jeweils einschlägige Ausführungen zur Chronologie. Dabei stehen naturgemäß die Warvenchronologie und ihre Kontrolle durch unabhängige Methoden (14C, 210Pb-, 137CS-, Ar/Ar-Datierungen, Pollenzonierung, Tephrochronologie) sowie eine Diskussion dieser Altersbestimmungen im Zentrum der Betrachtung. Schließlich werden die Sedimente physikalisch und geochemisch analysiert. Eine ausführliche Interpretation zur Entwicklungsgeschichte der Seen und zur paläoklimatischen Aussagekraft ihrer Sedimente schließt sich an. Je nach Ergiebigkeit des jeweiligen Archivs werden dabei die unterschiedlichen Zeitabschnitte so detailgenau wie möglich untersucht.

An den Sedimenten des Holzmaars (Kap. 3, S. 11-76) gelingt es B. ZOLITSCHKA erstmals, durch die Synchronisation der Holzmaar-Daten mit stabilen Isotopen-Daten der süddeutschen Kiefern-Chronologie beide Archive zu parallelisieren und damit die Pollenzonen-Grenzen auf die Dendrochronologie zu übertragen. Außerdem weist er überzeugend nach, daß jahreszeitlich geschichtete Sedimente ein großes Potential besitzen, um die Kalibration der Radiokohlenstoffmethode über den durch die Dendrochronologie abgedeckten Zeitraum hinaus fortzusetzen (S. 29). Ein so hochauflösendes Archiv macht zudem den Vergleich von Sedimentationsraten der letzten 8000 Jahre mit archäologisch und historisch bekannten Besiedlungsphasen möglich (vgl. Abb.29). Dabei wägt der Autor kenntnisreich die beiden steuernden Faktoren Klima und Mensch gegeneinander ab. Das Archiv erlaubt sogar eine paläoklimatische Detailanalyse (Kap.3.5.2). Dafür zieht der Verfasser zunächst die letzten 40 Jahre zu Rate, weil hierüber exakte Messungen der Klimaparameter vorliegen. Durch Extrapolation ist es ihm dann möglich, wärmere und kältere Abschnitte voneinander abzugrenzen. So läßt sich etwa die "Kleine Eiszeit" identifizieren. Interessant ist auch der Nachweis solarterrestrischer Beziehungen im System Klima-Sediment (S.59f.): Die Warvendicken spiegeln sowohl den 11-jährigen Sonnenfleckenzyklus als auch eine Reihe von planetaren Frequenzen wider. Die Sedimente des Holzmaars lassen sich mit weiteren hochauflösenden Paläo-Umwelt-Archiven parallelisieren, z. B. mit anderen europäischen Seesedimenten, Baumringdaten, grönländischen Eiskernen und marinen Sedimenten aus dem Nordatlantik (S.60 ff.). Die hierüber geführte Diskussion ist auf höchstem wissenschaftlichen Niveau. Dabei wird die Arbeit von Herrn ZOLITSCHKA zu einer Fundgrube hinsichtlich der Diskussion über die Zeitabschnitte Jüngere Dryas und frühes Holozän. Besonders ideenreich sind die Erörterungen zur zeitlichen Stellung der Laacher See Tephra mit einem Alter von 12.940 VT (Warvenjahre) (S.31). Die fundierten Ausführungen zur Jüngere Dryaszeit (Kap.3.6.2) belegen eine Dauer von 700 Jahren. Für den Beginn des Holozäns wird 11 570 cal. BP als Mittelwert aus verschiedenen Archiven errechnet (S.66).

In dem nichtglazial geprägten Lake C2 (Ellesmere Island, Kanadische Arktis) wurden zehn Kurzkerne (bis maximal 34 cm Länge) mit laminierten minerogenen Sedimenten und ein 206 cm langer, bis zum basalen DiamiLton reichender Sedimentkern abgeteuft (Kap.4, S.77- 115). Die berechneten Sedimentationsraten werden durch radiometrische Datierungen (210Pb und 137Cs) unterstützt. Gemäß dem aktungeologischen Ansatz wurden 1990-1992 die Parameter Temperatur, Abfluß und Sedimenteintrag direkt gemessen; aus der Sommertemperatur konnte dann ein Wert für den Sedimenteintrag ermittelt werden, der direkt mit der Warvendicke korreliert. Die Kurzkerne lassen detaillierte Studien für die letzten 200 Jahre zu, der Langkern mindestens bis 769 n. Chr. Die Sorgfalt, mit der Herr ZOLITSCHKA bei der Diskussion dieser Kerne alle möglichen Fehlerquellen abwägt, ist mustergültig (vgl. Kap.4.3.2 u. 4.3.3). Insgesamt kommt er zu einer differenzierten paläoklimatischen Detailanalyse zunächst der letzten 40 und schließlich der letzten 1100 Jahre. Es gelingt ihm, seine Ergebnisse in andere Untersuchungen - z. B. über Temperaturanomalien aus Sibirien und Variationen der Baumgrenze in Schweden (vgl. Abb.71) - einzubetten. Die Rekonstruktion der Sommertemperaturen bis 1 100 VT (850 n. Chr.) stimmt in wesentlichen Zügen mit den an Baumringen der Nordhemisphäre gewonnenen Daten überein (S.115).

Das 5. Kapitel (S.117-156) widmet sich dem Lago Grande di Monticchio, einem Maarsee an der Westflanke des Monte Vulture in Süditalien. Ein dort abgetenfter 51 m langer Sedimentkern ist durch 173 Tephralagen gegliedert und in einigen Bereichen warviert (insgesamt 6954 Jahreswarven, 9% des Kerns). Unter Zuhilfenahme von 14C- und Ar/Ar-Datierungen und einem Modell zur Interpolation der ungeschichteten Abschnitte gelingt eine plausible Chronostratigraphie. Schließlich kann der Autor die warvenkalihrierte Tephrochronologie dieses Profils mit U/Th-kalibrierten Radiokohlenstoff-Daten an Korallen vor Barbados vergleichen (Abb.85). Er macht überzeugend deutlich, daß das Monticchio-Profil bis insgesamt 76 300 Warvenjahre vor heute zurückreicht, also etwa bis zur Sauerstoffisotopengrenze zwischen den Stufen 5a und 4. Mittels physikalischer, geochemischer und mikroskopischer Sedimentuntersuchungen (Kap.5.4) wird schließlich die Entwicklungsgeschichte des Sees rekonstruiert (Kap.5.5). Das Klima ist als steueroder Faktor der Sedimentation von größter Bedeutung, menschlicher Einfluß erst in den letzten 1 000 Jahren nachweisbar. Der Schwerpunkt der interessanten Ausführungen zum Paläoklima liegt auf dem letzten Glazial (Weichsel) und dem Spätglazial. Die Parallelisierung mit hochauflösenden marinen Profilen und Eiskernen ist spannend zu lesen (Kap.5.6), insbesondere die Identifizierung von den Heinrich Events entsprechenden Kaltphasen im Seekern sowie der Vergleich zur Datierung des Beginns von Spätglazial, Jüngerer Dryas und Holozän. Dabei ist hervorzuheben, daß erstmals für den Mittelmeerraum die Jüngere Dryaszeit detailliert palynologisch und sedimentelegisch belegt werden konnte.

Im letzten Kapitel (Kap. 6) faßt der Autor die paläoklimatische Bedeutung laminierter Sedimente zusammen. Im günstigen Fall ist über lange Zeiträume eine jährliche Auflösung möglich - eine mit anderen Datierungsmethoden nicht erreichbare Präzision. Selbst nicht warvierte Abschnitte können unter Umständen durch Interpolationsmodelle überbrückt werden. Erläuterungen zu den verwendeten Methoden und das 14 Seiten umfassende, ausführliche Literaturverzeichnis beschließen den sorgfältig edierten Band. Zwei kleine Kritikpunkte seien angemerkt: Es wäre schön gewesen, wenn die Arbeit durch Fotos von den Seen und von jeweils charakteristischen Abschnitten der Sedimentkerne bereichert worden wäre. Die Datensätze der drei exemplarischen Seen werden zu isoliert betrachtet; der Ansatz zu einer im letzten Kapitel angedeuteten Synopse dieser Paläoklima-Archive sollte unbedingt ausgebaut werden, da die Ausweisung von Zeiträumen mit synchronem bzw. diachronem Klimaverlauf von überregionaler Relevanz ist.

Fazit: Die Ausführungen unterstreichen eindrücklich das hohe Potential lakustriner Sedimentprofile, die als Bindeglieder zwischen marinen und rein terrestrischen Klima-Archiven fungieren können. Durch den Nachweis der Warven-Klima-Beziehung (vor allem über die Variation der Warvendicke) belegt BERND ZOLITSCHKA überzeugend die Möglichkeit der Nutzung laminierter Seesedimente als paläoökologische, insbesondere paläoklimatische Archive. Der Autor wertet das exzellente Archiv See nach allen Regeln der heutigen Kunst aus. Durch sorgfältige und umfassende physikalische und geochemische Sedimentuntersuchungen sind Aussagen zur Seengeschichte und zum Paläoklima möglich. Dabei gelingt es Herrn ZOLITSCHKA in hervorragender Weise, die paläoklimatischen und anthropogenen Einflüsse zeitlich hochauflösend zu detektieren. Die äußerst differenzierte Betrachtung mit Abwägung aller Aspekte läßt keine Problemstellung aus, die Detailgenauigkeit besticht. Darüber hinaus sind die Ergebnisse jeweils statistisch gut abgesichert. Auf weitere Forschungsergebnisse des Autors zu anderen warvierten Seesedimenten darf man schon jetzt gespannt sein.

HELMUT BRÜCKNER, Marburg

Zeitschrift für Geomorphologie, Neue Folge, Band 46, Heft 1, 2002

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Inhalt:
1. Einleitung
2. Jahreszeitlich geschichtete
Sedimente, Warven-Bildung,
Warven-Erhaltung, Warven-Nachweis,
Fehlerbetrachtung,
Warven und Paläoklima
3. Holzmaar, Lage und Beschreibung,
Lithologie, Chronologie,
Physikalische und geochemische
Sedimentuntersuchungen, Interpretation,
Diskussion der paläoklimatischen
Befunde, Zusammenfassung
4. Lake C 2, Lage und Beschreibung,
Lithologie, Chronologie,
Physikalische und geochemische
Sedimentuntersuchungen, Interpretation,
Diskussion der paläoklimatischen
Befunde, Zusammenfassung
5. Lago Grande di Monticchio,
Lage und Beschreibung, Lithologie,
Chronologie, Physikalische,
chemische und mikroskopische
Sedimentuntersuchungen,
Interpretation, Diskussion der
paläoklimatischen Befunde,
Zusammenfassung
6. Paläoklimatische Bedeutung
laminierter Sedimente
Methoden
Literatur