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Autoren: Adams, Christel Kathrine Herta
Titel: Faziesuntersuchungen an tertiären und quartären Sedimenten der Bohrung Garding-2
Online-Publikationsdatum: 26-Jan-2021
Sprache des Dokuments: Deutsch
Zusammenfassung/Abstract: In dieser Arbeit wurde an tertiären und quartären Sedimenten der Bohrung Garding-2 mit unterschiedlichen Methoden eine Faziesrekonstruktion vorgenommen. Die Bohrung wurde im Gardinger Tertiärtrog abgeteuft, um eine möglichst vollständige Abfolge quartärer Sedimente zu erhalten, deren Untersuchung unter anderem zur Entschlüsselung der kleinräumig sehr unterschiedlichen Regressions- und Transgressionsgeschichte der südlichen Nordsee, sowie der Gliederung des Mittleren und Frühen Pleistozäns und der Analyse der Klimaentwicklung an der Plio-/Pleistozängrenze beitragen soll. Die Bohrlokation liegt an der Küste der südlichen Nordsee auf der Halbinsel Eiderstedt, war jedoch vor den großflächigen Eindeichungen des 11. Jh. während des Holozäns flachmarin. Liegend davon befinden sich fluviatile, äolische, lakustrine, palustrische und pedogene Sedimente des Pleistozäns, sowie des Pliozäns [ZHANG et al., 2014, PROBORUKMI et al., 2017, PROBORUKMI & URBAN, 2017]. An den gesamten Sedimenten wurden Korngrößen- und Formparameteranalysen mittels Camsizer®messung durchgeführt. Der Camsizer® erlaubt optoelektronische Analysen rieselfähiger Materialien in Korngrößenbereich 30 m bis 30 mm in kürzester Zeit. Mit Hilfe von Mikroskopfotos und dem Formparameter Sphärizität wurde anhand der Siebkurve eine Fazieszuordnung der Sedimente des Kerns Garding-2 getroffen. Daraus ergibt sich, dass an der Bohrlokation im ausgehenden Pliozän ein distales mäandrierendes Flusssystem vorherrschte, das sich mit zunehmender Klimaänderung an der überlieferten Plio-/Pleistozängrenze zu einem verflochtenen Flusssystem änderte. Dieser Sedimentationstyp herrschte überwiegend das gesamte Pleistozän über vor, unterbrochen von der Entwicklung von Mooren und Sümpfen in Warmphasen (Sedimente der marinen Transgressionen während des Holstein- und Eem-Interglazials wurden erodiert und nicht überliefert), äolischen Sedimenten im Glazial, sowie Moränenmaterial durch Gletscher und fluvioglazialen Transport. Von überwiegend rezenten Vergleichsproben bekannter Genese wurden, ebenfalls mittels Camsizer®, die Formparameter Sphärizität, Symmetrie, Breiten-/Längenverhältnis und Konvexität ermittelt. Es wurden kaltmarine, warmmarine, fluviatile und Tephra-, Moränen- und Verwitterungsproben herangezogen. Die Daten der vier Formparameter der rezenten Vergleichsproben wurden einer Hauptkomponentenanalyse unterzogen. Dabei zeigte sich, dass der größte Teil der Varianz des Datensatzes durch zwei Hauptkomponenten erklärbar ist und sich hiermit die Proben nach Sedimentationsprozess, bzw. Ablagerungsmilieu gut voneinander abgrenzen lassen. Vergleichend auf die Sedimente des Kerns Garding-2 angewandt, zeigte sich diese Methode trotz geringer Probenzahlen und Sedimentvarianten vielversprechend und weitgehend widerspruchsfrei. Es lassen sich deutlich proximal abgelagerte Sedimente von distalen abgrenzen, zudem lässt das Ergebnis in gewissem Rahmen Aussagen über die Art des Transports und die klimatischen Bedingungen während der Sedimententstehung zu. Die Methode würde durch zusätzliche Proben aus weiteren Ablagerungsmilieus und insgesamt erhöhter Probenanzahl an Aussagekraft gewinnen. Die holozänen und spätpleistozänen Sedimente bis 70 m Tiefe wurden einer Grobfraktionsanalyse unterzogen, welche die Partikel > 63 mm betrifft. An den Sedimenten der obersten 20 m des Holozäns wurde anhand von Sedimentparametern, sowie den Molluskenvorkommen eine Fazieszuordnung vorgenommen. Demnach sind die ersten holozänen Sedimente des Kerns während des Atlantikums im Schelfbereich abgelagert worden. Der rasante Meeresspiegelanstieg zu Beginn des Holozäns erodierte einen Teil der spätpleistozänen Sedimente, sowie die Ablagerungen des Präboreals und Boreals [ZHANG et al., 2014, PROBORUKMI & URBAN, 2017]. Der relative Meeresspiegel sank ab und es wurden während des Subboreals Sandwattsedimente abgelagert. Es folgte ein weiterer Meeresspiegelrückgang, der zur Bildung eines Schlickwatts führte, gefolgt von Mischwatt. Diesem folgte die Ausbildung eines Strandwalls oder einer Sandbank. Darüber lagern während des ausgehenden Subboreals und beginnenden Subatlantikums akkumulierte Mischwattsedimente, bis letztlich nach der Eindeichung des Gebiets um das 11. Jh. terrestrische und lagenweise Sturmflutsedimente abgelagert wurden. Die im Sediment enthaltenen Foraminiferen wurden gesondert bestimmt und gezählt. Ihre Abundanzen bilden die Datengrundlage für eine weitere Hauptkomponentenanalyse, welche die ursprüngliche Fazieseinteilung durch die von den einzelnen Arten bevorzugten Umweltbedingungen (Salinität, Energieniveau) überwiegend bestätigt. Ein Rezentvergleich mit der Foraminiferenvergesellschaftung in einem ähnlichen wie dem für Garding-2 angenommenen Milieu würde hier zu vermehrter Genauigkeit beitragen. Die Bestrebungen, mit Hilfe der Daten der Verhältnisse stabiler Isotopen (18O und 13C), die Temperatur, bzw. die Entwicklung der Saisonalität im Holozän zu rekonstruieren verliefen ergebnislos. Es zeigte sich jedoch ein Signal, das als Isotopie der schmelzenden Eismassen im frühen Holozän gedeutet werden kann. Die genaue Datierung der untersuchten Bivalven ist hier jedoch notwendig, zudem haben sich nur wenige Bivalvenklappen als geeignet herausgestellt. Die Ergebnisse der 14C-Datierungen, die im grobsandig-kiesigen Sediment zwischen 20 und 70 m an Holzresten vorgenommen wurden, zeigen, dass den Holzresten Alter zwischen GI 6 (Greenland Interstadial) [SVENSSON et al., 2008] und GI 14-a [RASMUSSEN et al., 2014] im MIS 3 (Marine Isotope Stage) zuzuordnen sind, was sich mit Ergebnissen von SIROCKO et al. [2016] deckt, die für diesen Zeitraum in der Eifel einen Übergang von Fichtenwald über Fichten-Hainbuchen-Mischwald hin zu Borealem Wald und Steppenvegetation nachwiesen.
In this study, a facies reconstruction was carried out at Tertiary and Quaternary sediments of research drillcore Garding-2 by different methods. The core was drilled in the Garding Tertiary Trough with the objective to obtain, as complete as possible, a sequence of Quaternary sediments, their investigation, including, to decipher the very diverse small-scale regression and transgression history of the southern North Sea, as well as the classification of the Middle and Early Pleistocene and to contribute to the analysis of the climate evolution around the Plio-/Pleistocene boundary. The core is located on the coast of the German southern North Sea on the peninsula Eiderstedt, but represented before the large-scale dykings in the 11th century took place, a shallow marine environment during the Holocene. Beneath these Holocene strata, fluviatile, aeolian, lacustrine, palustrine and pedogenic sediments of the Pleistocene and Pliocene are located [ZHANG et al., 2014, PROBORUKMI et al., 2017, PROBORUKMI & URBAN, 2017]. Grain size- and shape parameter analyses were performed on the entire sediments by Camsizer®measurements. The Camsizer® allows opto electronic analysis of free-flowing materials in grain sizes ranging from 30 m to 30 mm in a very short time span. With microscope photos and the shape parameter sphericity, a facies assignment of the sediments of the core Garding-2 was carried out on the basis of their grain-size distributions. As a result, a distal meandering river system prevailed at the core location during the end of the Pliocene, which changed with progressing climate alterations at the documented Plio-/Pleistocene boundary to a braided river system. This type of sedimentation predominated throughout the Pleistocene, interrupted by the development of bogs and swamps in warm periods (sediments of marine transgressions during the Holstein and Eem interglacial were eroded and were not recorded), aeolian sediments during glacials, as well as till material by glaciers or fluvioglacial transport. Predominantly recent reference samples of known genesis were taken and their shape parameters sphericity, symmetry, breadth-/length ratio and convexity were also determined by Camsizer® measurements. Cold marine, warm marine, fluvial and tephra, till and weathering samples were used. The data of the four shape parameters of the recent comparative samples were subjected to a principal component analysis. It was shown that the majority of the variance of the data set can be explained by two principal components and that samples of the same group can be distinguished from others. Compared to the sediments of the core Garding-2, this method shows promising results, despite the low number of samples and sediment variants and appears largely consistent. It is possible to distinguish proximally deposited sediments from distal ones. In addition, the result allows a certain amount of information about the type of transport and the climatic conditions during sediment formation. The method would become more significant with additional samples from other depositional environments and an overall increased number of samples. The Holocene and Late Pleistocene sediments up to a depth of 70 m were subjected to a coarse fraction analysis which concerned the particles > 63 mm. A Facies classification of the sediments of the top 20 m of the Holocene was performed on the basis of sediment parameters, as well as the deposited molluscs. Accordingly, the lowermost Holocene sediments of the core were deposited in the shelf area during the Atlantic stage. During the rapid sea-level rise at the beginning of the Holocene, part of the Late Pleistocene sediments, as well as the deposits of the Preboreal and Boreal [ZHANG et al., 2014, PROBORUKMI & URBAN, 2017] were eroded. The sea level dropped and sand flat sediments were deposited during the Subboreal. Another sea level decline followed, leading to the formation of mud flats, followed by mixed flat sediments. This was followed by the formation of a beach wall or a spit. On top of this mixed flat sediments were deposited during the outgoing Subboreal and the beginning of the Subatlantic, until finally, after the dyking of the area around the 11th century, terrestrial sediments and intercalated storm tide sediments were deposited. The foraminifers in the sediment were separately determined and counted. Their abundances form the data base for a further principal component analysis, which confirms the original facies classification due to the environmental conditions (salinity, energy level) preferred by the individual species. A comparison with the foraminiferal association in a recent setting similar to that presumed for Garding-2 would contribute to increased accuracy. The efforts to reconstruct the temperature and the development of the seasonality in the Holocene by means of the data of stable isotope ratios (18O and 13C) were inconclusive. However, it showed a signal that can be interpreted as the isotopy of the melting ice masses in the early Holocene. The exact dating of the examined bivalves is, nevertheless, necessary here, besides, only a few bivalve shells have been found to be suitable. The results of the radiocarbon dating of wood residues from coarse, gravelly sediment between 20 and 70 m show that the pieces show ages between GI 6 (Greenland Interstadial) [SVENSSON et al., 2008] and GI 14-a [RASMUSSEN et al., 2014] in the MIS 3 (Marine Isotope Stage), which is consistent with results of SIROCKO et al. [2016], which showed a transition from spruce forest over spruce-hornbeam mixed forest to boreal forest and steppe vegetation for this period in the Eifel.
DDC-Sachgruppe: 550 Geowissenschaften
550 Earth sciences
Veröffentlichende Institution: Johannes Gutenberg-Universität Mainz
Organisationseinheit: FB 09 Chemie, Pharmazie u. Geowissensch.
Veröffentlichungsort: Mainz
DOI: http://doi.org/10.25358/openscience-5066
Version: Original work
Publikationstyp: Dissertation
Nutzungsrechte: in Copyright
Informationen zu den Nutzungsrechten: https://rightsstatements.org/page/InC/1.0/?language=en
Umfang: XXXI, 204 Seiten
Enthalten in den Sammlungen:JGU-Publikationen

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