Paleoenvironmental reconstruction of the last interglacial-glacial cycle of the quaternary in Central Europe applying a multi-proxy approach investigating loess-paleosol sequences

Krauß, Lydia; Lehmkuhl, Frank; Eckmeier, Eileen Sandra

doi:36535

Paleoenvironmental reconstruction of the last interglacial-glacial cycle of the quaternary in Central Europe applying a multi-proxy approach investigating loess-paleosol sequences = Paläoumweltrekonstruktion des letzten interglazialen-glazialen Zyklus des Quartärs in Zentraleuropa anhand einer Multiproxyanalyse von Löß-Paläoboden-Sequenzen

Krauß, Lydia^RWTH*

2017

Verantwortlichkeitsangabesubmitted by Lydia Krauß, Dipl.-Geogr.

ImpressumAachen 2017

Umfang1 Online-Ressource (X, 171 Seiten) : Illustrationen, Diagramme

Dissertation, RWTH Aachen University, 2017

Veröffentlicht auf dem Publikationsserver der RWTH Aachen University

Genehmigende Fakultät
Fak05

Hauptberichter/Gutachter
Lehmkuhl, Frank (Thesis advisor)^RWTH* ; Eckmeier, Eileen Sandra (Thesis advisor)^RWTH*

Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2017-05-10

Online
DOI: 10.18154/RWTH-2017-08304
URL: http://publications.rwth-aachen.de/record/699532/files/699532.pdf
URL: http://publications.rwth-aachen.de/record/699532/files/699532.pdf?subformat=pdfa

Einrichtungen

Projekte

Inhaltliche Beschreibung (Schlagwörter)
modern human dispersal (frei) ; paleoenvironmental recontruction (frei) ; last glacial maximum (frei) ; periglacial (frei)

Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 550

Kurzfassung
Der anatomisch moderne Mensch ist und war immer von den ihn umgebenden Klima- und Umweltbedingungen abhängig. Die präsentierte Studie ist Teil des Sonderforschungsbereichs (SFB 806), der durch die DFG (Deutsche Forschungsgemeinschaft) gefördert wird. Das Gesamtziel des SBF 806 ist die Analyse der Ausbreitung des modernen Menschen von Ostafrika nach Europa während des Oberen Pleistozäns. Eine Rekonstruktion von Paläoklima- und Paläoumweltbedingungen trägt zu diesem Ziel bei. In terrestrischen Systemen sind Löss-Paläoboden Sequenzen meist die am einfachsten zugänglichen und wahrscheinlich auch die vollständigsten Archive des Quartärs. Um einen Beitrag zum besseren Verständnis vergangener Klima- und Umweltdynamiken zu leisten konzentriert sich die vorgestellte Studie auf die Rekonstruktion der Paläoumweltdynamiken während des letzten interglazial-glazialen Zyklus des Quartärs in Mitteleuropa. Hierfür wurden Löss-Paläoboden Sequenzen mit Hilfe eines Multi-Proxy-Ansatzes untersucht. Verglichen zu mehr kontinentaler gelegenen Regionen, wie dem Karpaten Becken, sorgte der klimatische Einfluss des Atlantischen Ozeans für eine generell stärkere Störung, einem häufigeren Auftreten von Diskordanzen und einer räumlich mehr variierenden Erhaltung von einzelnen Schichten in west- und mitteleuropäischen Löss-Paläoboden Sequenzen. Als Folge zeigen die untersuchten Profile von einander abweichende Charakteristika im direkten Vergleich. Die Profile umfassen unterschiedliche Zeitscheiben mit variierenden sedimentologischen Zusammensetzungen, Erhaltungen von Schichten und Diskordanzen. Dies ist nicht nur eine direkte Folge der klimatischen Bedingungen. Zusätzliche Faktoren, wie die geomorphologischen Gegebenheiten (z.B. Hanggefälle, Expositionsrichtung) und die Eigenschaften des Sedimentursprunggebietes, tragen zu den Unterschieden bei. Die Hauptprofile der Studie stammen aus dem nördlichen Harzvorland (Hecklingen und Zilly), dem Neckarbecken (Talheim und Frankenbach) und der Fränkischen Alb (Attenfeld). Während des Oberen Pleistozäns befanden sich die Löss-Paläoboden Sequenzen des nördlichen Harzvorlandes in näherer Umgebung des Fennoskandinavischen Inlandeis. Während des Mittleren Pleistozäns war dieses Gebiet von den Eismassen überlagert. Aus diesem Grund umfassen die hier vorhandenen äolischen Sedimente nur das letzte Glazial. Im Gegensatz dazu gehörten die Regionen des Neckar Beckens und der Fränkischen Alb auch während des Mittleren Pleistozäns zum periglazialen Gebiet mit Frosterscheinungen. Folglich decken hier die Löss-Paläoboden Sequenzen größere Zeitspannen ab. Dennoch konzentriert sich die Studie ausschließlich auf das Obere Pleistozän, um eine bessere Vergleichbarkeit der Profile zu erreichen. Während des MIS 3 breitete sich der moderne Mensch in weiten Teilen Europas unter interstadialen Bedingungen aus. In den Profilen des Neckar Beckens und des nördlichen Harzvorlandes werden die interstadialen Bedingungen des MIS 3 durch erhaltene Bodensedimente angezeigt. Das Profil von Attenfeld zeigt eine Diskordanz für diesen Zeitrahmen. Es wurden jedoch mehrere Bodenentwicklungsphasen des MIS 3 durch andere Studien an der Donau, ca. 150 km stromaufwärts, nachgewiesen. Unter der Annahme, dass in Attenfeld Sedimente des MIS 3 und älter im beginnenden MIS 2 erodiert wurden, könnten interstadiale Bedingungen hier ebenfalls vorgeherrscht haben. Das beginnende MIS 2 ist in allen Profilen durch eine Diskordanz dokumentiert. Im Bezug auf die Verbreitung des modernen Menschen haben sich ab diesem Zeitpunkt die Klima- und Umweltbedingungen für diesen verschlechtert. Das Klima war durch abnehmende Temperaturen, aber weiterhin feuchte Bedingungen, gekennzeichnet. Mit zunehmender Trockenheit wurden äolische Sedimente mobilisiert und abgelagert, welche nur noch geringe Anzeichen initialer Bodenbildungen aufweisen. Diese Sedimente sind in unterschiedlicher Auflösung in den Profilen erhalten. In Verbindung mit der letzten maximalen Ausdehnung der Fennoskandinavischen Eismassen und Alpiner Gletscher (LGM), verschlechterten sich die Klima- und Umweltbedingungen zwischen 26 und 19 ka zunehmend. Im nördlichen Harzvorland ist dies durch Anzeichen von erhöhten Staubsturmaktivitäten aus östlicher Windrichtung charakterisiert. In den Profilen des Neckar Beckens und in Attenfeld sind keine Anzeichen für höher frequentierte Ostwinde zu erkennen. Die zwischen 19 ka und 14 ka im nördlichen Harzvorland abgelagerten äolischen Sedimente der letzten Lössanwehungsphase enthalten keine Anzeichen einer östlichen Windrichtung mehr und markieren damit wahrscheinlich auch den Rückzug der Fennoskandinavischen Eismassen. Mit zunehmend günstigeren Klima- und Umweltbedingungen begann die Entwicklung heutiger Böden. Als Folge der zunehmend besseren Klimabedingungen im Holozän kam es zu einer Wiederbesiedlung Mitteleuropas durch den modernen Menschen, welche den Weg für dessen heutige Verbreitung ebnete.

Anatomically modern humans are and always have been dependent on their climatic and environmental habitat. The presented study is part of the Collaborative Research Centre (CRC 806), which is funded by the DFG (Deutsche Forschungsgemeinschaft). The overall aim of the CRC 806 is the analysis of the dispersal of anatomically modern humans from East Africa towards Europe during the Upper Pleistocene. Reconstructing paleoenvironmental and paleoclimatic conditions contributes to that aim. In terrestrial environments loess-paleosol sequences often represent the best accessible and possibly the most complete archives of the Quaternary. As a contribution to improve the knowledge of past environmental and climatic dynamics, the presented study focused on the reconstruction of paleoenvironmental dynamics during the last interglacial-glacial cycle of the Quaternary in Central Europe by investigating loess-paleosol sequences via a multi-proxy approach. The climatic influence of the Atlantic Ocean led to generally larger disturbances, unconformities, and a varying preservation of layers in loess-paleosol sequences of Western and Central Europe compared to more continental regions, like the Carpathian Basin. As a consequence, the investigated profiles show differing characteristics. All investigated sections are covering varying time frames with varying sedimentological compositions, preservation of layers, and unconformities. Not only climatic conditions contributed those variations. Additional factors are involved, like the general geomorphological setting (e.g. slope angle and the exposure direction), and characteristics of the source area where the accumulated material originated from. The main loess-paleosol sequences of the presented study were located in the northern Harz foreland (Hecklingen and Zilly), the Neckar Basin (Talheim and Frankenbach) and the Franconian Jura (Attenfeld). The loess-paleosol sequences of the northern Harz foreland are located close to the maximum extent of the former Fennoscandinavian ice sheet during the Upper Pleistocene. During the glacial phases of the Middle Pleistocene the region was cover by the ice sheet. This prevented the preservation of aeolian sediments from the Middle Pleistocene and subsequently, loess-paleosol sequences only cover the last glacial. In contrast, the Neckar Basin and the Franconian Jura belonged to the periglacial during the Middle Pleistocene resulting in the preservation of a larger time span within the loess-paleosol sequences. However, the study focused solely on the Upper Pleistocene sediments to enlarge the possibility of comparability. During MIS 3, anatomically modern humans dispersed into wide parts of Central Europe under probably interstadial conditions. The profiles of the Neckar Basin and the northern Harz foreland show phases of soil development for that timeframe. The Attenfeld profile (Franconian Jura) shows an unconformity for that period. However, several phases of soil development connected to the MIS 3 were recorded by other studies around 150 km upstream the Danube River. Assuming that in Attenfeld MIS 3 and older sediments were eroded latest during the beginning of MIS 2, interstadial conditions might be valid for the region, too. The beginning of MIS 2 is marked by an erosion phase in all profiles. With regard on modern human settlements, this implicates a deterioration of environmental and climatic conditions with decreasing temperatures but still moist conditions that let to stronger impact events, like storms and subsequently, erosional events. With the increasing of aridification aeolian sediments accumulated containing only signs of initial soil development phases. Those sediments are preserved in varying resolutions in all profiles. Between 26 and 19 ka environmental and climatic conditions declined further in connection with the last maximum extent of the Fennoscandinavian ice sheet and Alpine glaciers (LGM). In the northern Harz foreland, this is characterized by signs of an elevated frequency of strong dust storm events under easterly wind conditions. In The Neckar Basin and in Attenfeld, no indication for a higher frequency of easterly winds can be observed. Last cover loess sediments (19 ka and 14 ka) show no signs of easterly wind direction in the northern Harz foreland anymore and therefore probably mark the retreat of the Fennoscandinavian ice sheet. With increasing more favorable climatic and environmental conditions the development of recent soils was initiated. As a result of further improving climatic and environmental conditions during the Holocene modern humans resettled Central Europe paving the way for today’s societies.

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