Quartäre Paläoökologie 06 Beispiele Paläoarchive

Front 1

Beispiele Paläoarchive

Flimser Bergsturz

Back 1

- Der grösste bekannte Bergsturz der Alpen
- Volumen Bergsturzmaterial: ca. 8.6-9.3 km3
- Fläche der Bergsturzablagerungen: ca. 52 km2
- Die abrutschende Gesteinsmasse: v.a. Kalke aus der Jura- und Kreidezeit (ab ~150 Millionen Jahre)
- Folge: Aufstauung des Ilanzersees & weiterer Seen -> später Ausbruch -> Auswirkungen des Durchbruches: Hochwasserlagen am Grund des Bodensees

Front 2

Beispiele Paläoarchive

Flimser Bergsturz

Das ‘neue’ Alter des Flimser Bergsturzes

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Front 3

Beispiele Paläoarchive

Flimser Bergsturz

Das ‘neue’ Alter des Flimser Bergsturzes

Altersbestimmung anhand der Sedimente der Bergsturzseen (Lag la Cauma und Lag Grond)

Bohrkern Sedimente Lag la Cauma

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Front 4

Beispiele Paläoarchive

Flimser Bergsturz

Das ‘neue’ Alter des Flimser Bergsturzes

Altersbestimmung anhand der Sedimente der Bergsturzseen (Lag la Cauma und Lag Grond)

Bohrkern Sedimente Lag Grond

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Front 5

Beispiele Paläoarchive

Flimser Bergsturz

Das ‘neue’ Alter des Flimser Bergsturzes

Alter des Flimser Bergsturzes

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Front 6

Beispiele Paläoarchive

Hochaufgelöste Klimaarchive

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Front 7

Beispiele Paläoarchive

Speläotheme

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Stalagmiten und Flowstones (Sinter-Ablagerungen)

Niederschlags-Proxy -> zeichnen Wasser auf (Wassersignal) -> Sauerstoffisotopen oder Spurenelemente (chemische Elemente im Boden, mitgelöst im Wasser) -> Hinweise auf Prozesse, die sich über die Zeit verändern

Front 8

Beispiele Paläoarchive

Speläotheme

Speläotheme als Klimaarchive

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Höhlen als Sedimentfallen für detritische Sedimente (Ausgangsmaterial für paläontologische, sedimentologische Analyse) und Bildungsraum für Tropfsteine bzw. Speleotheme: i.w. aus Calciumcarbonat aufgebaut, Ausfällung des CaCO3 ausgelöst durch Entgasung von CO2, langsames Wachstum in Schichten, dienen als hochauflösende Archive, datierbar durch Jahresringe oder Uran-Serien-Datierung

-> paläoklimatische Information durch Wachstumsphasen (feucht), Isotopen-Untersuch-ungen, vor allem d18O (da Temperatur in Höhle abhängig ist von externen Durchschnitt-stemperatur

Front 9

Beispiele Paläoarchive

Speläotheme

δ18O im Niederschlag

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Front 10

Beispiele Paläoarchive

Speläotheme

Stalagmite M6-M8 aus der Cave Milandre (JU)

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Front 11

Beispiele Paläoarchive

Speläotheme

Stalagmite M6-M8 aus der Cave Milandre (JU)

Multiple sampling M2-M8

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Front 12

Beispiele Paläoarchive

Speläotheme

Stalagmite M6-M8 aus der Cave Milandre (JU)

M6 (Milandre Cave, Switzerland) – temperature reconstructions for the last 14 000 years

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Front 13

Beispiele Paläoarchive

Speläotheme

Kompilation von verschiedenen Alpinen Stalagmiten

Back 13

Front 14

Beispiele Paläoarchive

Speläotheme

Schafsloch Stalagmit (Alpstein) (U/Th Proben)

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Front 15

Beispiele Paläoarchive

Speläotheme

Schafsloch: Altersmodell

Back 15

Klima-induzierter Hiatus -> H2 (ca. 1000 Jahre kein Tropfen während Termination 2)

Front 16

Beispiele Paläoarchive

Speläotheme

Spurenelemente in Speläothemen

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Front 17

Beispiele Paläoarchive

Korallen

Back 17

Massive Korallen (z. Bsp. Porites) wachsen in tropischen und subtropischen Bereich über lange Zeiten der Erdgeschichte

Korallen bilden ein Karbonatskelett, welches um mm-cm pro Jahr wächst und erhalten bleibt
Jährliche Wachstumslagen erlauben bis monatliche Auflösung

Hohe Auflösung ist ideal zum Kalibratieren mit instrumentellen Messreihen

Karbonat O und C Isotopen sowie Spurenelemente reflektieren die Umweltbedingungen des Meerwassers (T, Salinität, Runoff, Upwelling, Meeresströmungen, etc.) -> gespiesen von Meerwasser -> Ionen zum Karbonatskelett-Aufbau aus Meerwasser (analog Foraminiferen)

Porites Koralle: Ideal für Paläostudien

Vorkommen beschränkt auf Meer mit > 30°C warmen Wasser (30° N/S), Jahresringe bilden sich, denn Wachstum und Dichte des Kalkskeletts variiert über das Jahr in Abhängigkeit von Oberflächenwassertemperatur und Nährstoffangebot, wesentliche Parameter für paläoklimatische Interpretation sind Wachstumsrate (-> Oberflächenwassertemperatur SST, Nährstoffeintrag durch upwelling), d18O (Niederschlag und Bewölkung, vor allem i.Z. mit ENSO), d13C (Photosynthese und Bewölkung)

Front 18

Beispiele Paläoarchive

Korallen

Environmental tracers in corals

Back 18

Front 19

Beispiele Paläoarchive

Korallen

Korrelation der Jahreslagen

Back 19

Front 20

Beispiele Paläoarchive

Korallen

Altersmodell und Dateninterpolation

Back 20

Front 21

Beispiele Paläoarchive

Korallen

Monthly record of normalised coral d18O compared with an index of SST in the central equatorial Pacific

Back 21

Front 22

Beispiele Paläoarchive

Korallen

Beispiel Paläoumwelt Rekonstruktion mit Korallen

Back 22

Front 23

Beispiele Paläoarchive

Dendrochronologie

Was ist Dendrochronologie? *

Back 23

Jahrringforschung
dendron = Baumringe
chronos = Zeit
logos = Untersuchung

Ziel: Erstellen einer jährlichen Zeitreihe um Umweltereignisse und Umweltveränderungen zu erkennen und zu datieren

Sehr gute Auflösungen, wertvolle Archive -> es muss genau bekannt sein, wo der Baum wächst -> Was ist der limitierende Faktor für das Wachstum?

Weichholzgewächse (i.w. Koniferen) ergänzen während jedes Wachstumszyklussees neue Zellen außen um den Stamm herum, diese Zellen haben je nach Wasserangebot eine unterschiedliche Größe und Zellwand -> Jahresringe haben in Abhängigkeit u.a. vom Klima unterschiedliche Größe, diese Jahresringe von subfossilen bis rezenten Bäumen werden gemessen, standardisiert (weil Ringe im Alter schmaler als in der Jugend) und innerhalb einer geographisch begrenzten Region verglichen oder anders datiert, korreliert und evt. klimatisch interpretiert (Dendroklimatologie), problematisch ist der Einfluss von Stressfaktoren auf den Baum (Modifikation oder Ausfall von Ringen)

Front 24

Beispiele Paläoarchive

Dendrochronologie

Grundlagen und Gesetze *

Back 24

- Baumwachstum ist je nach Gegend durch einen oder mehrere Faktoren kontrolliert, auf die der Baum bevorzugt reagiert (‘Target’)
- Der Baum kann nicht schneller wachsen wie der am meisten limitierende Faktor bestimmt (z. Bsp. Wasser, Temperatur, Sauerstoff, Nährstoffe, etc)
- Dieser limitierende Faktor (-> Target = Zielparameter) kann sich über die Zeit ändern!
- Kenntnisse über diese limitierenden Faktoren sind entscheidend für Baumringstudien

Die Auswahl der Probestelle ist entscheidend und hängt vom ‘Targetparameter’ ab

Das Prinzip der Replikation: Um representative Ergebnisse des zu rekonstuierenden Umweltparameters zu erhalten, muss man eine signifikante Anzahl Proben analysieren

Front 25

Beispiele Paläoarchive

Dendrochronologie

Grundlagen und Gesetze

Oekologische Amplitude *

Back 25

Jede Baumart hat eine optimale Wachstumszone (Geogr. Breite, Höhe). Bäume sind mehr empfindlich, wenn sie nahe an den Grenzen ihres geographischen Verbreitungsgebietes wachsen

Front 26

Beispiele Paläoarchive

Dendrochronologie

Grundlagen und Gesetze

Crossdating Principle *

Back 26

Verschiedene Faktoren, die den Baumwuchs beeinflussen, verändern sich parallel im gleichen Raum und der gleichen Zeit. Diese Abfolgen von Baumring-Dicken erlauben das Bestimmen von Synchronitäten und Datierungen mittels statistisch-quantitativer Methoden

Front 27

Beispiele Paläoarchive

Dendrochronologie

Grundlagen und Gesetze

Woher kriegt man die Daten? *

Back 27

Front 28

Beispiele Paläoarchive

Dendrochronologie

Beispiel Koniferen

Back 28

Front 29

Beispiele Paläoarchive

Dendrochronologie

Beproben/Vermessen *

Back 29

Im Idealfall ganze Baumquerschnitte, sonst Bohren

Wo bohrt/beprobt man am besten? -> wichtige Frage (siehe Grafik)

Danach Vermessung mittels automatisches Vermessen (anatomische und biometrische automatische Messungen) und statistische Methoden

Front 30

Beispiele Paläoarchive

Dendrochronologie

Anwendungen

Dendroklimatologie (Temperatur, Niederschlag) *

Back 30

Front 31

Beispiele Paläoarchive

Dendrochronologie

Anwendungen

Dendroarchäologie *

Back 31

Wichtige Methode in der Archäologie

Messungen an Gebäuden, Möbel, Instrumenten, Booten, etc

Front 32

Beispiele Paläoarchive

Dendrochronologie

Anwendungen

Dendrogeomorphologie *

Back 32

Front 33

Beispiele Paläoarchive

Dendrochronologie

Anwendungen

Dendrogeomorphologie

Ausprägungen *

Back 33

Front 34

Beispiele Paläoarchive

Dendrochronologie

Anwendungen

Dendrogeomorphologie

Baumnarben

Back 34

Front 35

Beispiele Paläoarchive

Dendrochronologie

Anwendungen

Dendrogeomorphologie

Geneigtes Wachstum

Back 35

Front 36

Beispiele Paläoarchive

Dendrochronologie

Anwendungen

Dendrogeomorphologie

Geneigtes Wachstum

Ekzentrisches Ringe

Back 36

Front 37

Beispiele Paläoarchive

Dendrochronologie

Anwendungen

Dendrogeomorphologie

Geköpfte Bäume: Reduziertes Wachstum

Back 37

Front 38

Beispiele Paläoarchive

Dendrochronologie

Anwendungen

Dendrogeomorphologie

Freigelegte Wurzeln: Reduziertes Wachstum

Back 38

Front 39

Beispiele Paläoarchive

Cryosphäre und glaziale Geomorphologie

Geomorphologische Paläo-Indikatoren der glazialen Aktivitäten *

Back 39

Front 40

Beispiele Paläoarchive

Cryosphäre und glaziale Geomorphologie

Längsprofil eines Gletschers mit Lage der Schichtung im Eis und Linie der maximalen Fliessgeschwindigkeit *

Back 40

Front 41

Beispiele Paläoarchive

Cryosphäre und glaziale Geomorphologie

Glaziale Erosion *

Back 41

U-Täler: Erosionsmodelle der Transformation einen fluviatilen V-Tals in ein glaziales U-Tal

Roches moutonnées, Rundhöcker

Glaziale Uebertiefungen (‚overdeepening‘, ‚tunnel valleys‘)

Front 42

Beispiele Paläoarchive

Cryosphäre und glaziale Geomorphologie

Verschiedene Formen von glazialer Aktivität

Back 42

Drumlins (aus Lockermaterial, Teil der Grundmoräne)

Sander Ebene -> proglaziale Schwemmebenen (liefern sehr viel Material)

Kies und Sandablagerungen: Wichtige Massenrohstoffe

Meandering vs. Braided rivers

Front 43

Beispiele Paläoarchive

Cryosphäre und glaziale Geomorphologie

Moränen *

Back 43

Wie kann man Moränen datieren? -> mögliche Prüfungsfrage

Front 44

Beispiele Paläoarchive

Cryosphäre und glaziale Geomorphologie

Deltaablagerungen *

Back 44

Vom Gletscher via fluviatiles System und Delta ins Meer/See

Topsets: z.B. 14C
Foresets: z.B. OSL

Front 45

Beispiele Paläoarchive

Cryosphäre und glaziale Geomorphologie

Eiszeiten in den Alpen

Preusser et al., 2011: Quartäre Vergletscherungsgeschichte der nördlichen Schweiz

Back 45

Es gibt wesentlich mehr als die 4 bekannten Eiszeiten (Günz, Mindel, Riss, Würm)
Schema: Stratigraphisches Schema der Vergletscherungsgeschichte der Schweiz

Kurzfassung:
Eine revidierte Vergletscherungsgeschichte des nördlichen Vorlandes der Schweizer Alpen wird vorgestellt, basierend auf Feldbe- funden und chronologischen Daten von verschiedenen Schlüssellokalitäten und Regionen. Die ältesten quartären Sedimente der Schweiz sind mehrphasige Kiese, in die Till und Hochflutsedimente eingeschaltet sind (’Deckenschotter’). Bedeutende Unterschiede im Basisniveau der Schotterablagerungen erlauben die Unterscheidung zweier komplex augebauter Einheiten (’Höhere Decken- schotter’, ’Tiefere Deckenschotter’), die durch eine Phase bedeutender Einschneidung getrennt sind. Säugetierreste stellen die äl- tere Einheit (‘Höhere Deckenschotter’) in die Zone MN 17 (2.6–1.8 Ma). Jeder der Komplexe enthält Belege für zumindest zwei, möglicherweise sogar bis zu vier eigenständige Eiszeiten, woraus sich in Summe bis zu acht frühpleistozäne Vergletscherungen des Schweizer Alpenvorlands ergeben. Die frühpleistozänen Deckenschotter sind von mittelpleistozänen Ablagerungen durch eine Zeit bedeutender Erosion getrennt, die wahrscheinlich durch tektonische Bewegungen und/oder eine Umleitung des Alpenrheins verursacht wurde (Mittelpleistozäne Reorganisation – MPR). Das Mittel-/Spätpleistozän beinhaltet vier oder fünf Eiszeiten, die nach ihren Schlüsselregionen als Möhlin-, Habsburg-, Hagenholz- (unsicher, unzureichend belegt), Beringen- und Birrfeld-Eiszeit benannt sind. Die Möhlin-Eiszeit repräsentiert die grösste Vergletscherung des Schweizer Alpenvorlandes, während die Beringen- Eiszeit von nur wenig geringerer Ausdehnung war. Der letzte Glazialzyklus (Birrfeld-Eiszeit) umfasst wahrscheinlich drei eigen- ständige Gletschervorstösse, die auf ca. 105 ka, 65 ka und 25 ka datiert wurden. Für den letzten Eisvorstoss wird eine detaillierte Radiokohlenstoffchronologie für den Eisaufbau und das Abschmelzen präsentiert.

Front 46

Beispiele Paläoarchive

Quartärstratigraphie der Nordschweiz *

Back 46

Front 47

Beispiele Paläoarchive

Quartärstratigraphie der Nordschweiz

Höhere Deckenschotter

Aufschlüsse des Höhren Deckenschotters *

Back 47

Front 48

Beispiele Paläoarchive

Quartärstratigraphie der Nordschweiz

Der Beginn der N-hemisphärischen Vergletscherungen

Back 48

Front 49

Beispiele Paläoarchive

Quartärstratigraphie der Nordschweiz

Die Höhe der Schotterablagerungen in der Nordschweiz

Back 49

Front 50

Beispiele Paläoarchive

Quartärstratigraphie der Nordschweiz

Höhere and Tiefere Deckenschotter *

Back 50

Front 51

Beispiele Paläoarchive

Quartärstratigraphie der Nordschweiz

Hoch- und Niederterrasse *

Back 51

Front 52

Beispiele Paläoarchive

Quartärstratigraphie der Nordschweiz

Hoch- und Niederterrasse

Mittel und Spät-Pleistozän

Back 52

Uebertiefte Täler (‚basin glaciations‘) Fluvioglaziale Schotter der Hoch- und Niederterrasse

‚Maximale Vergletscherung‘ im Möhlinerfeld (Möhlin glaciation)

Front 53

Beispiele Paläoarchive

Cryosphäre und glaziale Geomorphologie

Übersichtskarte

Back 53

Übersichtskarte des Untersuchungsgebietes in der Nordschweiz mit der Lage von Eisdomen und Eisflussrichtungen, sowie der Lage von Schlüsselregionen und Örtlichkeiten, die im Text vermerkt sind (G = Greifensee; P = Pfäffikersse; LG = Maximale Ausdehnung der letzten Vergletscherung; MEG = Ausdehnung der Grössten Vergletscherung)

Front 54

Beispiele Paläoarchive

Quartärstratigraphie der Nordschweiz

Thalgut Bohrung *

Back 54

Front 55

Beispiele Paläoarchive

Quartärstratigraphie der Nordschweiz

Meikrich Bohrung *

Back 55

Marine isotope stage 7

Geologische Abfolge der Forschungsbohrung Meikirch 1981 mit OSL Altern und Hauptpollenzonen

Front 56

Beispiele Paläoarchive

Quartärstratigraphie der Nordschweiz

Hoch- und Niederterrasse

Hoch und Niederterrassen in Ramsei, Emmental

Back 56

Front 57

Beispiele Paläoarchive

Quartärstratigraphie der Nordschweiz

Zusammenhang mit globalen Ereignissen?

Back 57

Zusammenhang noch nicht geklärt