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Stratigraphie ELSAELSAEifel Laminated Sediment Archive
Johannes Gutenberg-University Mainz
Abb. 15
Hausten TrockenmaarDöttinger Maar Trockenmaar
Abb. 14
Abb. 12 Abb. 13
SiteHerchenberg Cone
Eigelbach (Ei1)(37,28 - 37,31 m)
ELSA sediment cores DümpelmaarWest of
Hoher List (HL4)(41,12 - 41,25 m)
Jungferweiher (JW3)
(139,03 - 139,21 m)
~ 60 km ~ 45 km ~ 35 km3 cm 13 cm 18 cm
Carbonatecontent
16
12
8
4
035 40 45 50 55 60 65 70
Na 2
O +
K2O
(%)
SiO2 (%)
Phonolite
Tephri-phonolite
Foidite
PhonoTephrite
Trachy-andesite
Trachydacite
Trachyte
DaciteAndesite
Basalticandesit
Picro-basalt
TephriteBasanite Trachy
basalt
Basaltictrachyande- site
Basalt
HL EiJW
WDGT
D3LST
OW
MMT
DMT
20.20 m
136.08 m
34.55 m48.94 m
3.50 m30.30 m
Jungferweiher Trockenmaar
Dehner Maar (DE3)
Abb. 10 Abb. 11Abb. 9
2 cm
2
3
4
5
6
7
8
9
10,0
50 60 20 30 10 80 40 10 10 40 50 1010
Wei
deW
achh
olde
rBi
rke
Kief
er
Ulm
eEi
che
Esch
e
Has
el
Erle
Eibe
Lind
eH
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Buch
eFi
chte
Tann
eG
räse
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eide
Ried
gräs
erBe
ifuß
Get
reid
e
[m]
8850 BC
LST
9500BC-11.500 BP
6600 BC
4050 BC
795 BC
400 AD
1800 BC
HM1 (Holzmaar) UM2 (Ulmener Maar)
Birk
eKi
efer
Hase
l
Ulm
e
Eich
eEs
che
Erle
Lind
e
Hain
buch
e
Buch
e
Gräs
er
Heid
e
Beifu
ßGe
trei
de
[m]
4
3
2
1
5
6
7
8
9
10
11
128.2 ka Event 6200 BC
16 16 50 25 8 20 16 35 12 35 35 8 16 8
1800 BC
4050 BC
0
5
10
15
202000 1990 1980 1970 1960 1950
Age [years AD]
Schalkenmehrener Maar, core SMfreeze 1
Dept
h [c
m]
Corrected CRS210Pb dates137Cs dates
1342 AD Hochwasserlagen
14C age of a small twig: 1.85 m = 1366 ± 36 AD
Abb. 2
19171878185818501824
1945
155915471532
17061674
1633
1499149814971470
1450144014291423
1462
12651259
1226
1359134213241316
1374
1278
11611134110510711012
17501735
16991686
1878185318171794
1342
13041284
1500
14661443
1356
13901405
166216241577
1529
20001995
19861978
2006
19431933
1925,1922
19631960195319491945
1913190718951886
1885, Trocken-legung Jungfer-weiher ?
2008
1866, Haus in Maar gerutschtDiskordanz
Diskordanz
Brunnen-bohrung
0.00.10.20.30.40.50.60.70.80.91.01.11.21.31.41.51.61.71.81.92.02.1
Gemündener Maar
Schalkenmehrener Maar
Holzmaar UlmenerMaar
UMf HMfSMf (2)GMf SMf (1)0 5000 600
Abb. 1 Abb. 3
Abb. 4
137Cs-Aktivität[Bq/Kg]
137Cs-Aktivität[Bq/Kg]
795 BC
400 AD
MIS 6 -15
MIS 4/5
MIS 2/3
Holozän MIS 1Das ELSA Projekt der Universität Mainz hat in den letzten 18 Jahren insgesamt 80 Bohrkerne aus den 68 Maarstrukturen der Eifel erbohrt. Die Sedimente der letzten 11.600 Jahren wurden mit 6 verschiedenen Methoden datiert; dabei kamen Jahreslagenzählungen (Abb. 1), 137Cs (Abb. 1) 210Pb (Abb. 2), Hochwas-serlagen (Abb. 3), Palynostratigraphie (Abb. 4) und 14C Datierungen (Abb. 5) zur Anwendung. All diese verschiedenen Datierungsmethoden wurden für das Holzmaar zu einer konsistenten Stratigraphie bis zum Ausbruch des Laacher Sees (12.900 BP-10.900 BC) gebracht (Sirocko et al. 2013). Diese Stratigraphie wurde auf die Sedimente des Ulmener und Schalkenmehrener Maares übertragen, da es in den Pollenprofilen aus den Maaren immer wieder-kehrende Strukturen gibt (Ende des Haselmaximums - 6600 BC, Ulmenfall -4050 BC, Buchenausbreitung -1800 BC, nachrömisches Hain-buchenmaximum - 400/700 AD). Die Stratigraphie der letzten Eiszeit (MIS2) beruht auf Jahreslagenzählung des Kerns DE3 aus dem Dehner Maar (Abb. 6), welcher die Zeit von der Laacher See Tephra bis 65.000 BP enthält (Abb. 7, 8). Derzeit ist allerdings nur der Abschnitt von 12.900 – 32.000 BP mit einer jahresaufgelösten Chronologie erfasst. Die eiszeitlichen Sedimente sind im Kern DE2/3 und im Kern AU2 aus den Auel Trockenmaar aber auch mit 14C datiert (Abb. 6). In beiden Kernen konnte eine Lage mit Ranunculaceae Samen auf 21.000-22.000 BP datiert werden (Abb. 8), dieses Alter entspricht dem Grönland Interstadial 2, einer kurzen Erwärmungsphase in der Hocheiszeit. ELSA hat aber noch für fünf weitere Kernen 14C Datierungen aus der Zeit des Frühglazials (MIS 3) erarbeitet (Sirocko et al. 2013). All diese Datierungen belegen eine Altersstellung in das MIS3, auch wenn einzelne 14C Alter immer wieder zu alt sind (Abb. 6), da die Maarsedimente doch sehr stark durch Umlagerung von altem Bodenma-terial aus dem Einzugsbereich betroffen sind und zeitweise einen starken Hartwassereffekt haben. Dieser Prozess wurde schon in der Kurve der holozänzeitlichen 14C Datierungen sichtbar (Abb. 5). Alle weiteren Grönlandinterstadiale bis 60.000 BP werden in der C-total Kurve des Kerns AU2 so deutlich sichtbar (Abb. 8), daß dieser Kern auf die Eiskernstratigraphie getunt wurde, d.h. die Alter der Interstadiale wurden vom Eiskern auf die
thermophilen Pollen zeigt, welche Sirocko et al. (2005) dem letzten Interglazial zuordnen (siehe Kapitel „letztes Interglazial“). Die Dümpelmaartephra mit ihrer einmaligen Farbzonierung (siehe auch Kapitel Tephrachronologie) ist die wichtigste chronostratigraphie Lage des MIS5. Der nächstältere Kern des ELSA Projektes stammt aus dem Trockenmaar von Walsdorf und zeigt petrographisch und geochemisch die Glees Tephra (Abb. 13) und ein IRSL Lumineszenzalter von > 130.000 BP (Sirocko et al., 2013) für die glazialzeitlichen Sedimente des WD Kerns. Das ELSA Projekt hat nur einen Kern völlig ohne jede Tephra-lage erbohrt; dieses stammt aus dem Steinborner Maar, welches Förster & Sirocko (2016) dem MIS8 zuordnen, als der Eifelvulkanismus inaktiv war. Zeitlich eindeutig charakterisiert ist dann aber wiederum eine warmzeitliche Ablagerung im Kern DÖ3 aus dem Trockenmaar von Döttingen (Abb. 14), welche eindeutig eine Holsteinzeitliche Pollenführung zeigt (Diehl & Sirocko, 2005). Der tiefere Teil dieses Kern gehört in das Elsterglazial, welches im unteren Teil Tephren zeigt, die dem Rieden Typus entsprechen (Förster & Sirocko, 2016), welcher mit Ar/Ar auf etwa 420.000 BP datiert. Der älteste Kern des ELSA Projektes stammt aus dem Trockenmaar von Hausten-Morswiesen und ist mittels Ar/Ar Analyse auf 520.000 BP datiert (Abb. 15) (Sirocko et al. 2013).
Seesedimente übertragen (Sirocko et al., 2016). Daraus ergeben sich Alter für 5 frühglaziale Aschelagen, welche in allen frühglazialen ELSA Kernen als diskrete Lagen sichtbar werden (siehe Tephrachronologie). Diese im AU2 datierten Aschelagen sind das Gerüst an dem alle ELSA Kerne zu einer konsistenten Matrix zusammengefügt wurden, voll kompatibel zur Eiskernchronologie. Dieser Ansatz eröffnet die einmalige Möglichkeit, Kerne verschiedenen Alters zu einer konsistenten Zeitreihe als so genannter „Stack“ zusammenzufügen (siehe Kapitel ELSA-STACKS).Nach den obigen Chronologien zeigt sich in allen Kernen eine Zone hoher Pollenge-halte von 49.000 - 60.000 BP (Abb. 8). Die Sedimente dieser Zeit sind jahreslagenge-schichtet und durch hohe Gehalte von Fichten (Picea) gekennzeichnet, welche bis zu 60% der Pollensumme erreichen. Aufällig sind zwei Maxima von Hainbuchen (Carpinus), die in 6 untersuchten Maarlokationen sichtbar werden. Makroreste in dieser Zone bestehen aus Bruchstücken von Fichtennadeln (siehe auch Kapitel Makroreste) und Reste von Fichtenholz. Große Stücke von Fichtenholz finden sich mehrfach in mächtigen Rutschungen, welche mit 14C auf 46.000 BP datiert wurden und vermutlich die Zeit eines schnell absinkenden Seewasserspiegel am Ende der Picea-Zone widerspiegeln. Neben den obigen Datierungsmethoden sind die Ablage-rungen des MIS3 noch paleomagnetisch bearbeitet worden und zeigen die Magnet-feldexkursionen des Mono Lake und Laschamp Events (Abb. 9).Die Sedimente des MIS 4, 5 sind in den Kernen aus dem Jungferweiher, Eigelbach und Hoher List dokumentiert; das paläomagnetische Signal entspricht weitgehend der globalen GLOPIS Stratigraphie (Abb. 9/10). Eine grobkörnige Flugsandlage in den Kernen JW2 und HL2 wurde darüber hinaus mit der Radiolumineszenz Methode an Feldspäten auf 90.000 - 110.000 BP datiert (Abb. 11). Diese Zeit markiert die mit der Ar/Ar Methode auf 116.000 ± 11.000 BP datierte Dümpelmaartephra, welche optisch im Aufschluss in der Osteifel und in den Maarsedimentkernen gut erkennbar und geochemisch eindeutig charakterisiert ist (Abb. 12, 13). Diese Aschenlage ist eingebettet in eine Zeitreihe von Jahreslagenzählungen im Kern HL2, welche die Dümpelmaartephra auf 106.000 BP datiert und darunter eine Zone mit häufigen
typical succession of the Holocene pollen zones
0
10
20
40
30
60
50
GIC
C05
tim
e sc
ale
[ka
BP]
DE3
OW1
SM2
JW3
LST
ELSA greyscalesNorthGRIP δ18O [‰]
H5
H3
H6
GI-12
GI-8
GI-14
MMT
LST
warmercolder warmercolder
H5a
ELSA dust stckless
dustydusty
typical succession of the Holocene pollenzones, not shown
DE3
SM3
OW
1
PollenzonesMarker layers
spruce and hornbeam forestpine and spruce forestgrass steppe with scattered birch, pine and spruce
permafrost desert without vegetation
slump/debris
paleomagnetic tie-pointsvolcanic marker layers
GI 1
GI 2
GI 3GI 4GI 5GI 6GI 7GI 8GI 9
GI 10GI 11
GI 12
GI 16GI 15
GI 17
GI 18
5 000
0
10 000
15 000
20 000
25 000
30 000
35 000
40 000
45 000
50 000
55 000
60 000
65 000Age [BP]
-44 -36 20 4 6 8
ELSA core AU2 (Auel Maar) Total carbon
Ctotal [%]
Greenland ice core
δ18O [‰]
Svenssonet al., (2008)
Sirocko et al., (2016)
GI 13
GI 14
WBT 27 900UT1 30 200
DWT 41 000UT2 43 900
LST 12 900
14C Ranunculaceae Seeds:22 - 25 m = 21 145 [cal BP]
ELSA core DE3 (Dehner Maar)
Pinu
s [%
]
50
Pice
a [%
]
20 60
Betu
la [%
]
50
Ulm
us [%
]
10
Que
rcus
[%]
10
Frax
inus
[%]
1Ca
rpin
us [%
]20 3 3 8 2 8 8 10 10
Tilia
[%]
Abie
s [%
]Co
rylu
s [%
]Al
nus
[%]
10
Juni
peru
s [%
]Sa
lix [%
]
Poac
eae
[%]
50
Cype
race
ae [%
]Er
icac
eae
[%]
Arte
mis
ia [%
]
Betu
la>
50[#
/ccm
]
5000
Picea zone
Picea Carpinuszone
14C Wood73 m = 51 200 BP
Abb. 7
Abb. 8
X
XX
XX
XX
XX
XX
X
X
X
X
X
X
Abb. 6
Abb. 5)
-2000-1000
0100020003000400050006000700080009000
10000
0 2 4 6 8 10 12 14
Age Depth CorrelationBulk Base ResidueBulk Humic AcidWood Base ResidueCharcoal Base Residue
Twigs Base Residue
Plant debris Base ResidueChalk Base ResidueGastropod Shell
Depth [m]
Age [yr BC]
Ulmener Maar(UM2)
Legend
20780 µ130 yrs BP
6,31m
17820 µ80 yrs BP
6,38m
19570 µ70 yrs BP
6,335m
795 BC
10000
15000
20000
25000
30000
35000
40000
45000
50000
55000
60000
0 10 20 30 40 50 60 70 80 Depth [m]
age
[yea
rs b
2k]
GI-10
GI-12
GI-14
Dehner Maar (DE3)
