Pilotstudie zur geochemischen Charakterisierung von Löß-Paläobodensequenzen: das Projekt S³
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Löss-Paläoboden-Sequenzen (LPS) sind bedeutsame terrestrische Paläoumwelt- und Paläoklimaarchive des Quartärs, die wertvolle Informationen der letzten Glazial- und Interglazialzyklen verfügbar machen. Geochemische Untersuchungen an LPS erfolgten bislang aufgrund langwieriger Analysen und hoher Kosten nur mit geringer Auflösung. Seit einigen Jahren stehen jedoch Röntgenfluoreszenz (XRF)-Kernscanner zur Verfügung, die die Bestimmung von geochemischen Elementgehalten an Sedimenten aller Art revolutioniert haben, indem sie zeit- und kostensparend eine Vielzahl an Elementen an Sedimentkernen messen können. Die an der Universität Bremen durchgeführte Entwicklung von Einzelprobenhaltern erlaubt es jetzt auch, das bisher ungenutzte Potential der zuvor für Korngrößenanalysen genommenen LPS-Einzelproben für die geochemische Charakterisierung durch den XRF-Kernscanner zu nutzen. Im abgeschlossenen Pilotprojekt S³ wurden die Interpretationsmöglichkeiten von an LPS mit dem XRF-Kernscanner erhobenen Elementdaten getestet. Dazu wurde auf die bereits mit zahlreichen anderen Methoden untersuchten Proben der LPS Schwalbenberg II bei Remagen, Süttő bei Budapest und Susak auf der Insel Susak in der kroatischen Adria zurückgegriffen. Die Größe der durch XRF-Kernscanning zur Verfügung gestellten Datensätze erfordert multivariate Statistik zur Auswertung und ermöglicht die Identifikation von Prozessen, die die Elementdaten beeinflussen. Daraus lassen sich Elementverhältnisse ableiten, die verschiedene Prozesse widerspiegeln. Verwitterungsintensität wird am besten durch Rb/Sr und Ba/Sr abgebildet, solange keine sekundäre Aufkalkung (nachweisbar über Ca/Sr) erfolgt ist. Diese erste Phase der Verwitterung (Ca-Typ) wird gefolgt von der zweiten Phase (K-Typ), die über Rb/K abgeschätzt werden kann. Der Gehalt an organischer Substanz in LPS kann nicht verlässlich bestimmt werden, da die Messung dieses Parameters über das Element Br erfolgt, das in Paläoböden nur mit geringen und nicht zuverlässig bestimmbaren Konzentrationen vorkommt. Staubherkunft und Sedimentationsdynamik lassen sich über die verwitterungsresistenten Elemente Al, Ti und Zr erfassen. Dabei reichern sich Al und Ti in der feinkörnigen Fraktion an, während Zr ausschließlich in der Grobfraktion (Sand) verbleibt. Bei dieser Interpretation der Ti/Al und Ti/Zr Verhältnisse müssen allerdings Korngrößeneffekte berücksichtigt werden. Als Proxy für die Korngröße wird das Zr/Rb und Si/Al Verhältnis genutzt. Allerdings ist zu testen, ob der Löß konstant nur eine Herkunftsregion besitzt. Diese Daten stehen in Übereinstimmung mit den konventionell bestimmten Parametern, erlauben allerdings aufgrund des geringen Aufwands zur Probenvorbereitung und der kostengünstigen Analytik eine sehr viel höhere räumliche Auflösung bei der Messung. Zusammengefasst bietet das XRF-Scannen von Einzelproben eine vielseitige, zeit- und kostengünstige Methode zur geochemischen Charakterisierung von LPS. Die so erhobenen Daten ergänzen Interpretationen von standardmäßig erfassten Proxydaten und können potentiell eine sehr viel höhere räumliche Auflösung zur Verfügung stellen. Es gibt allerdings keine universell gültigen Elementverhältnisse für bestimmte Proxies, denn es müssen immer LPS-spezifische Effekte und Prozesse erkannt und berücksichtigt werden. Dies setzt erhebliches Expertenwissen voraus.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- 2016. Geochemistry unravels MIS 3/2 paleoenvironmental dynamics at the loess-paleosol sequence Schwalbenberg II, Germany. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology 459: 537-551
Profe, J., Zolitschka, B., Schirmer, W., Frechen, M., Ohlendorf, C.
(Siehe online unter https://doi.org/10.1016/j.palaeo.2016.07.022)
