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Environmental archives - anthropogenic and geogenic signals in sedimentary records and organic-rich deposits
Wolfgang Knierzinger
Art der Arbeit
Dissertation
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Geowissenschaften, Geographie und Astronomie
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Doktoratsstudium NAWI aus dem Bereich Naturwissenschaften (Dissertationsgebiet: Erdwissenschaften)
Betreuer*in
Michael Wagreich
Alle Rechte vorbehalten / All rights reserved
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-30829.41104.274861-4
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)

Abstracts

Abstract
(Deutsch)
Anhand von drei Fallstudien beleuchtet die vorliegende Dissertation die Interpretationspotentiale von unterschiedlichen Umweltarchiven im Hinblick auf eine Rekonstruktion von anthropogenen, sedimentären und klimatologischen Prozessen in der Vergangenheit. Die Bandbreite dieser Umweltarchive reicht hierbei von ombrotrophen und minerotrophen Moorböden über Seesedimente bis hin zu Meeresablagerungen. Der Forschungsfokus und methodische Ansatz der Fallstudien ist spezifisch gewählt und an die jeweiligen Studienrahmen angepasst: Einerseits wird eine Rekonstruktion von im Zusammenhang mit prähistorischer Bergbauaktivität (Kupfer, Salz) stehenden anthropogenen Aktivitäten im Alpenraum (Pürgschachen Moor, Hallstatt, Lake Leopoldstein) mit Hilfe geochemischer Methoden durchgeführt. Andererseits wird anhand eines neu programmierten Multikomponenten-Plot (TETGAR_C) für die Chemie von detritären Granat-Mineralen eine Modellierung von sedimentären Ablagerungsprozessen im Nordalpinen Vorlandbecken vorgenommen. In Abhängigkeit von den jeweiligen geochemischen Verfasstheiten der Umweltarchive und den übergeordneten Forschungsfragen wurden unterschiedliche Methoden aus dem Bereich Spektroskopie, Massenspektrometrie, Isotopenchemie, Palynologie und Mineralchemie zur Anwendung gebracht. Die Wahl der methodologischen Zugänge für das jeweilige Milieu wurde hierbei maßgeblich von der chemischen Zusammensetzung und dem Anteil organischer Masse des Untersuchungsmaterials sowie den Redox-Bedingungen am Untersuchungsstandort vorgegeben. Die Interpretation von anthropogenen Elementanreicherungen (As, Cd, Cu, Ni, Pb, Sb, Sn, Zn) wurde durch Berücksichtigung der Konzentrationen konservativer Elemente (Al, Gd, Rb, Ti, Zr) – welche vornehmlich durch geogene Vorgänge in Sedimentationsprozesse eingebracht wurden – verfeinert. Als weiteres Korrekturmaß im Hinblick auf Elementanreicherungen, sowie als Proxy für die paläoklimatologische Entwicklung, diente im Rahmen der Untersuchungen von Torfmaterial der Humifizierungsgrad von organischem Material. Im Falle des ombrotrophen Pürgschachen-Moores zeigte sich in diesem Zusammenhang eine stark positive Korrelation zwischen Aschegehalten, Pollen-Daten und dem Humifizierungsgrad. Zusätzlich konnten durch palynologische Analysen und anhand von Untersuchungen an stabilen Isotopen (C, N, O, S) weitere Erkenntnise über die Entwicklung des Klimas im alpinen Raum gewonnen werden. Die im Rahmen dieser Dissertation erhobenen Daten weisen auf einen signifikanten Anstieg anthropogener, in Verbindung mit Bergbautättigkeit stehender Aktivität im ostalpinen Raum in der mittleren Bronzezeit (~1400 – 1300 BC) hin. Während geochemische und palynologische Indikatoren eine Phase mit relativ konstant erhöhter anthropogener Aktivität in der späten Bronzezeit (~1300 – 800 BC) im Hallstätter Raum und in der lokalen Umgebung des Pürgschachen-Moores indizieren, legen die erhobenen Daten einen Rückgang von Siedlungs- bzw. Bergbauaktivität in der Umgebung des Leopoldsteiner Sees während dieser Periode nahe. Darüber hinausgehende Vergleiche von erhobenen Datensätzen, welche auf jenen drei in den Kalkalpen gelegenen Umweltarchiven basieren, zeigen einen überwiegend asychronen Verlauf von Phasen erhöhter menschlicher Aktivität in den Ostalpen während Eisenzeit und der Römischen Kaiserzeit. Chemische Analysen von Granat-Mineralen aus den drei in der Molassezone gelegenen Umweltarchiven (Laa-Formation, Fels-Formation, Oncophora-Formation) erweisen sich als weitestgehend konsistent mit der Annahme von großräumigen, durch Prozesse der alpidischen Gebirgsbildung im Miozän induzierten Massenbewegungen im südlich gelegenen Alpenraum. Dies trifft vor allem auf die Sedimente der Laa- und Oncophora-Formation zu, die signifikant höhere Mengen an Ca-reichen Almandinen beinhalten. Diese Granate weisen auf eine alpidische Hochdruckmetamorphose hin. Die Ca-armen Almandine der Fels-Formation können hingegen vornehmlich mit amphibolitfaziellen Metasedimenten der Böhmischen Masse in Einklang gebracht werden.
Abstract
(Englisch)
On the basis of four case studies, this dissertation examines the interpretation potential of different environmental archives with regard to the reconstruction of anthropogenic, sedimentary and climatological processes in the past. The spectrum of these environmental archives ranges from ombrotrophic and minerotrophic peat soils to lake sediments and marine sediments. The specific research focus of the case studies is diverse: In addition to a reconstruction of anthropogenic activities in the Alpine region (Pürgschachen Moor, Hallstatt, Lake Leopoldstein) related to prehistoric mining activity (copper, salt), a new MATLAB-based garnet-endmember visualisation and calculation tool (TETGAR_C) is presented that allows a better interpretation of Miocene sedimentary deposition processes in the North Alpine Foreland Basin. Depending on the specific geochemical conditions of the environmental archives and the superordinate research questions, different methods from the fields of spectroscopy, mass spectrometry, isotope chemistry, palynology and mineral chemistry were applied. The choice of the methodological approach for the respective milieu was mainly dependent on the chemical composition, the proportion of organic mass as well as the redox conditions at the test site. The interpretation of anthropogenic element accumulations (As, Cd, Cu, Ni, Pb, Sb, Sn, Zn) was refined by taking into account the concentrations of conservative elements (Al, Gd, Rb, Ti, Zr), which are mainly introduced into sedimentation processes by geogenic processes. The degree of humification of organic material served as a further correction measure with regard to elemental enrichment and as a proxy for the palaeoclimatological development. In the case of the ombrotrophic Pürgschachen Moor, a strong positive correlation between ash contents, pollen data and the degree of humification was found. In addition, palynological analyses and investigations of stable isotopes (C, N, O, S) provided further insights into the development of the climate in the Alpine region. The data collected in the context of this dissertation indicate a significant increase in anthropogenic activity associated with mining in the Eastern Alpine region in the Middle Bronze Age (~1400 to 1300 BC). While geochemical and palynological indicators point towards a phase of relatively constant increased anthropogenic activity in the Hallstatt area and the local surroundings of the Pürgschachen Moor in the Late Bronze Age (~1300 to 800 BC), the collected data also suggest a decline of settlement and/or mining activity in the area around Lake Leopoldstein during this period. Further comparisons of data sets based on the three environmental archives located in the Northern Calcareous Alps show a high degree of asynchronicity with respect to phases of increased human activity in the Eastern Alps during the Iron Age and the Roman Empire. Chemical analyses of garnet minerals from the three environmental archives located in the Molasse Zone (Laa Formation, Fels Formation, Oncophora Formation) prove to be largely consistent with the assumption of large-scale Miocene mass movements in the Alpine region induced by processes in the course of the Miocene Alpine orogeny. This is especially true for the sediments of the Laa and Oncophora Formation, which contain significantly higher amounts of Ca-rich almandines. These garnets indicate Alpine high-pressure metamorphism. The Ca-poor almandines of the Fels Formation, on the other hand, can mainly be reconciled with amphibolite-facial metasediments of the Bohemian Massif.

Schlagwörter

Schlagwörter
(Englisch)
Geochemistry environmental archives garnets prehistoric mining palaeoclimatology
Schlagwörter
(Deutsch)
Geochemie Umweltarchive Granate prähistorischer Bergbau Paläoklimatologie
Autor*innen
Wolfgang Knierzinger
Haupttitel (Englisch)
Environmental archives - anthropogenic and geogenic signals in sedimentary records and organic-rich deposits
Publikationsjahr
2020
Umfangsangabe
204 Seiten : Illustrationen, Diagramme
Sprache
Englisch
Beurteiler*innen
Zdzisław Migaszewsk ,
Christoph Zielhofer
Klassifikationen
30 Naturwissenschaften allgemein > 30.00 Naturwissenschaften allgemein: Allgemeines ,
38 Geowissenschaften > 38.10 Geologie: Allgemeines ,
38 Geowissenschaften > 38.23 Palökologie ,
38 Geowissenschaften > 38.28 Sedimentgesteine
AC Nummer
AC16264180
Utheses ID
58079
Studienkennzahl
UA | 796 | 605 | 426 |
Universität Wien, Universitätsbibliothek, 1010 Wien, Universitätsring 1