Tesis sobre el tema "Geology of Germany"

The lithostratigraphy of the mid Cretaceous of north-east England (Speeton, South Ferriby and Hunstanton) is revised and a number of new terms are introduced. The following formations are accepted: Speeton Clay Formation, Skegness Clay Formation, Sutterby Marl Formation, Langton Sand Formation (new), Carstone Formation, Hunstanton Red Chalk Formation, Speeton Chalk Formation (new) and Welton Chalk Formation. The Ferriby Chalk Formation is rejected as it includes the Red Chalk which has always been treated historically as a separate unit. New members (Buckton and Bempton members) are introduced for subdivision of the Welton Chalk Formation. The detailed macrofossil biostratigraphy of the late Barremian to Lower Turonian is presented and the age of the various lithostratigraphic units determined. A biostratigraphic framework is employed that relates the traditional ammonite zonation with other macrofossil zonal schemes (belemnites, inoceramids, brachiopods) and a large number of bioevents. The Speeton Oay Formation ranges in age from the Berriasian to the Lower Albian inclusive (previous ages including the Middle and Upper Albian are based on fallen material from the Red Chalk). The Hunstanton Red Chalk Formation ranges from the Middle Albian to the early Lower Cenomanian. The Speeton Chalk ranges from the early Lower Cenomanian to the late Upper Cenomanian. The Welton Chalk ranges in age from the late Upper Cenomanian into the Turonian. The microfaunal (foraminifera and ostracoda) biostratigraphy of the Upper Barremian to the late Middle Cenomanian is studied in detail. The foraminiferal succession at Speeton differs from the successions in the Anglo-Paris Basin and shows affinity with the successions in the Southern North Sea Basin and north-west Germany. A correlation between the detailed macrofossil and microfossil biostratigraphies is demonstrated and a revised foraminiferal zonation proposed. The ostracod succession is of high biostratigraphic value in the Aptian, but the diachronous appearance of many species renders ostracods less valuable for correlation in the Albian. In the Cenomanian ostracods are largely excluded for paleeoecological reasons. Detailed correlations of the succession at Speeton with successions on the East Midlands Shelf, in the Anglo-Paris Basin, Southern North Sea and north-west Germany are demonstrated. In the Cenomanian the chalks at Speeton are distinctly rhythmic and a total of forty-three rhythms can be correlated bed-for-bed between Speeton and the Anglo-Paris Basin by using key marker horizons. The distribution of regionally important erosion surfaces and calcarenitic chalks is used to construct sea-level charts for the mid-Cretaceous. Stable isotopes of carbon and oxygen have been studied from the late Lower Cenomanian to the early Turonian at Speeton. During this interval al3c excursions are directly associated with the initial flooding surfaces following sequence boundaries. A detailed study of the rnid-Cretaceous foraminiferal palreoecology of north-east England is undertaken and a number of assemblages related to water depth and different watermasses are recognised. The watermasses reflect changes in oceanic circulation either promoting or restricting the passage of warm Tethyan derived currents into the North Sea via the Polish Trough. A study of the macrofaunal palaeoecology recognises the existence of events when characteristic faunal elements appear. These events are invariably related to sea-level fluctuations and the relative positioning of watermasses, with the influx of cold water faunas at the times of the development of a North Sea Watermass. Appendix 1 presents paleeontological results. A number of new species of macroand microfossil are formally described, while many other forms are left under open nomenclature. A detailed analysis of belemnite biometries is provided and their biostratigraphic value demonstrated. Appendix 2 provides detailed descriptions of all the sections studied in north-east England as many of these are difficult to access and poorly exposed.

Le zone umide costiere, composte da salt marsh, piane tidali, dune e spiagge, appartengono agli habitat più dinamici della Terra su scale geologiche anche brevi. Studi multi-proxy svolti su tali depositi rappresentano le basi per l’interpretazione di ambienti deposizionali Olocenici e per la ricostruzione delle variazioni del livello del mare lungo le coste settentrionali del Mare del Nord. L’area del mare di Wadden (Mare del Nord settentrionale, costa della Frisia orientale, Germania), rappresenta un esempio perfetto di tali ambienti e di conseguenza, è stato un settore largamente studiato negli anni. Oggigiorno è diventato il punto focale della ricerca del Wadden Sea Archive project (WASA), di cui è parte questo elaborato. Un vibracore lungo ca. 4.5 m del fondale marino del mare di Wadden ha prodotto un record sedimentologico della successione costiera Olocenica (<7700 anni cal. BP) sviluppatasi sopra alla piana alluvionale tardo Pleistocenica. L’applicazione combinata di metodologie sedimentologiche (analisi visiva e smear slides, parametri bulk derivati dall’analisi granulometrica e CNS), datazioni al radiocarbonio e analisi geochimica (scanner XRF) accoppiate ad analisi paleobiologiche (palinomorfi, diatomee, foraminiferi bentonici e ostracodi), hanno permesso di ottenere una ricostruzione stratigrafica e paleoambientale ad alta risoluzione del sistema post glaciale. Infine, questa tesi si pone ad esaminare l’applicabilità di scansioni XRF ad alta risoluzione in ambienti marini poco profondi e aree intertidali. Questa metodologia, largamente usata in studi su depositi lacustri e di mare profondo, si mostra come una fonte preziosa di informazioni riguardanti l’evoluzione e condizioni deposizionali nel Mare di Wadden, soprattutto se i dati geochimici vengono elaborati statisticamente (PCA) e accoppiati ad altri proxi paleoambientali.

Groundwater represents the most important raw material. Germany struggles to maintain the best water quality possible by providing advanced monitoring systems and legal measures to prevent further pollution. In areas involved in the intensive growing of plantations, one of the major contamination factors derives from nitrate. The aim of this master thesis is the characterisation of the Water Protection Area of Bremen (Germany). Denitrification is a natural process, representing the best means of natural reduction of the hazardous nitrate ion, which is dangerous both for human health and for the development of eutrophication. The study has been possible thanks to the collaboration with the University of Bremen, the Geological Service of Bremen (GDfB) and Peter Spiedt (Water Supply Company of Bremen). It will be defined whether nitrate amounts in the groundwater still overcome the threshold legally imposed, and state if the denitrification process takes place, thanks to new samples collected in 2015 and their integration with historical data. Gas samples have been gathered to test them with the “N2/Ar method”, which is able to estimate the denitrification rate quantitatively. Analyses stated the effective occurrence of the reaction, nevertheless showing that it only affects the chemical of the deep aquifers and not shallow ones. Temporal trends concentrations of nitrate have shown that no real improvement took place in the past years. It will be commented that despite the denitrification being responsible for an efficacious lowering in the nitrate ion, it needs reactive materials to take place. Since the latter are finite elements, it is not an endless process. It is thus believed that is clearly necessary to adopt a better attitude in order to maintain the best chemical qualities possible in such an important area, providing drinking water.

Diffuse Phosphor (P)-Austräge aus der Landwirtschaft tragen zur Gewässereutrophierung bei. Der Phosphorsättigungsgrad (DPS) ist ein etablierter Parameter, um das P-Austragsrisiko aus Böden zu erfassen. Ein bodentypunabhängiger Ansatz, der die Abschätzung des DPS durch eine einfache Standardmethode wasserlöslichen P (WSP) ermöglicht (WSP-DPS-Ansatz), wurde an europäischen Böden entwickelt. In der Dissertation wurde dieser Ansatz erstmalig: i) an tropischen Böden getestet und ii) dazu verwendet P-Austragsrisiken von Boden-P-Monitoringdaten und von landwirtschaftlichen Institutionen empfohlenen P-Gehalten abzuleiten. Neben dem DPS wurde der Einfluss der in Brasilien gängigen anorganischen Oberflächendüngung auf das Austragsrisiko mittels Laboranalysen und Feldstudien erfasst. Die Bodentypunabhängigkeit des WSP-DPS-Ansatzes wurde für Böden Brasiliens bestätigt. Infrarotspektroskopische Analysen lieferten eine Erklärung für relativ niedrige gelöste P-Konzentrationen im Oberflächenabfluss von Oxisols. Pedotransferfunktionen zwischen WSP und Methoden, die in Brasilien und Deutschland zur Abschätzung pflanzenverfügbaren P verwendet werden, ermöglichten die Berechnung von DPS-Werten aus Monitoringdaten. Erste DPS-Karten zeigten relative geringe Austragsrisiken für das Untersuchungsgebiet in Brasilien und hohe Risiken für Deutschland, die teilweise durch unterschiedliche empfohlene Boden-P-Gehalte erklärbar waren. Um mit einer einfachen und kosteneffizienten Methode sowohl die landwirtschaftliche Produktion als auch den Gewässerschutz zu berücksichtigen, wurden die Wasser- und CaCl2-Methode zur Abschätzung von pflanzenverfügbarem P mit dem WSP-DPS-Ansatz kombiniert. Dieser Ansatz könnte helfen die Herausforderungen zu lösen mit denen die Menschheit in den nächsten Jahrzehnten bezüglich P in der Landwirtschaft konfrontiert sein wird: Einer effizienten Nutzung der limitierten Ressource P und dem Schutz der Gewässer vor diffusen P-Einträgen.
Diffuse phosphorus (P) losses from agriculture contribute to the eutrophication of surface waters. The degree of P saturation (DPS) is an established parameter for assessing the risk of P loss from agricultural soils. A soil type-independent approach for estimating the DPS by a simple standard method of water-soluble phosphorus (WSP; the WSP-DPS approach) was developed on European soils. In the thesis, the WSP-DPS approach was for the first time: i) tested on tropical soils and ii) used to derive P loss risks from soil P monitoring data and from recommended soil P levels by agricultural institutions. In addition to DPS, laboratory analyses and field studies were combined to assess the risk of P loss associated with the superficial application of inorganic fertilizer, which is commonly used in Brazil. The soil type-independency of the WSP-DPS approach was confirmed for soils of Brazil. Infrared spectroscopic analyses provided an explanation for the relatively low dissolved P concentrations in the surface runoff of Oxisols. Pedotransfer functions were determined between WSP and methods used to estimate plant-available P in Brazil and Germany and allowed for the transformation of soil P monitoring data into DPS values. The first DPS maps revealed relatively low P loss risks for the investigation area in Brazil and high risks for Germany. This difference was partly explainable by the recommended soil P levels in the two countries. To consider both agricultural production and the protection of surface waters in soil P management with a simple and cost-effective method, the soil test methods of using water and CaCl2 to estimate plant-available P and the WSP-DPS approach were combined. This approach could help to solve the challenges humanity faces regarding P in agriculture in the coming decades: An efficient use of the limited resource P and the protection of surface waters from diffuse P losses.

A number of studies have been published in the last few decades on Pleistocene palaeo-temperature reconstruction based on isotopic studies on deep sea cores and ice core records from Greenland. Such temporal high-resolution data represents northern hemispheric circulations and has to be reconfirmed through the study of terrestrial archives in order to recognise the character of such fluctuations in different regions. Loess-palaeosol sequences (LPSs) are suitable to interpret them as palaeoenvironmental archives, because loess is a widely distributed terrestrial deposit and is datable using luminescence techniques. The Saxon loess region (SLR) is characterised by a loess cover of ca. 8 m thickness, mainly representing deposits of the last glacial cycle. Over the past 35 years, Saxon loess remains under-researched wherefore a reactivation with the objective of contributing to the European loess research is important. There is a clear need to re-examine Saxon LPSs and close this gap of knowledge, because in recent years much work has been done on important and European-wide known loess sections as well as in adjacent loess areas. In this study, LPSs from Saxony were investigated and a regional palaeoenvironmental reconstruction of the last Glacial/Interglacial cycle was developed. The established stratigraphical scheme has to be advanced by results of optically stimulated luminescence (OSL) dating. The stratigraphical results should be compared with previous work from Saxony and with results from adjacent loess areas, to verify if our results have to be interpreted as singularities or if they are in accordance with known European conceptions. Therefore, 8 sections, mostly never investigated before, were described and correlated with each other to finally generate an independent standard stratigraphy for this area. Carbonate content, pH-value, soil organic matter, total and pedogenic iron, magnetic susceptibility and classical grain size analyses were obtained from every section. Furthermore, rare earth elements concentrations were measured from selected positions in order to prove if there are variations in the deposit composition during the glaciation. The OSL dating results were processed by Kreutzer (2012). As previously noted, the first step towards a regional palaeoenvironmental reconstruction was to establish a standard stratigraphic scheme where all found units are involved. Based on features regarding grain size distribution, the found palaeosols and the magnetic susceptibility Baumgart et al. (2013), 5 units could be defined. Unit V reflects the pre-Weichselian sediments modified by the Eemian soil formation. Unit IV contains deposits from the beginning of the Weichselian glaciation. Typically, this unit starts with the first Weichselian deposit, a bright-greyish Mn- and Fe-precipitates enriched layer which shows an aggregation of charcoal at its top. This layer is covered by a greyish, humus-enriched and reworked relict of a Chernozem-like soil. After a Gelic Gleysol and a reddish-brownish soil sediment, a loess package with an embedded interstadial Cambisol-like soil is preserved. The top of the unit is represented by another brownish soil sediment which forms the lower part of the Gleina complex. Typically, unit IV is characterised by stronger reworked layers and soil sediments but at the Rottewitz section an older loess package is preserved. Unit III represents the reactivation of aeolian sedimentation. The base of this unit is made up of a strong Gelic Gleysol (upper part of the Gleina complex). The deposits of this unit are mostly pedogenically overprinted and show features of at least two Gelic Gleysols. Unit II is dominated by unweathered loess. Its lower part (unit IIb) is built of a more stratified loess facies whereas the upper part (unit IIa) is built of a homogeneous loess facies. They are separated by a strong Gelic Gleysol. Unit I represent the upper part of the loess section, which is modified by the Holocene and Late Pleistocene soil development. Within this succession, a huge hiatus is found between unit III and IV of ca. 35 ka. It is labelled as the Gleina complex according to Lieberoth (1963). Furthermore, we demonstrate how combined analyses of high-resolution grain size distributions and microscopic analysis can be used to discriminate depositional and pedogenetic features of loess-palaeosol profiles from the SLR. Generally, it was observed that an increase of coarse material is linked with an increase of the mineralogical components which refers to slope processes. Rounded shapes of Mn- and Fe-precipitates, mostly found in Early Weichselian humus layers, indicate strong interstadial soil development modified by subsequent redeposition. Further observations suggest that the class of medium sand is dominated by secondary precipitates. The varying amount of very fine sand shows that sequences are cyclically built up of pure loess comparable to the Nussloch section. Studying coarse grain size fractions by microscopic analysis, a differentiation between loessic layers formed by periglacial slope processes and layers overprinted by pedogenetic processes is possible. Furthermore, an increase of fine material and secondary Mn- and Fe-precipitates can be attributed to soil forming processes (clay formation, redoximorphic processes, and illuviation). Additionally, a palaeoenvironmental reconstruction for the Late Pleistocene is proposed. As palaeo-temperature proxies ice wedges, pure loess sedimentation or the platy soil structure due to former ice lensing for cold periods and soil formations or vegetation remnants for warmer periods were used. A reconstruction of wind speed is directly deduced from the very fine sand content. The stability/instability of the landscape surface could be indicated by soil formation (stable) or through an increase of coarse sand (active). The type of soil development for the reconstruction is of major importance. For example, a humus enriched soil indicates warmer and dryer conditions than a Gelic Gleysol. The results of grain size analyses reveal a similar temporal and lithogenic pattern of Weichselian aeolian dynamics of the study area and other records from Europe. Furthermore, grain size results independently confirm the luminescence chronology of the studied sections. Reworked loess-like sediments show varying OSL age estimates; aeolian loess shows a systematic change of OSL ages. Generally, the findings of this study agree with observations from other loess areas. In most areas, a similar hiatus between Middle and Upper Weichselians is documented. Additionally, OSL dating suggests that we found an older loess package with an age between ca. 60 and 70 ka and a younger loess package with an age of ca. 15 and 30 ka. These periods of aeolian deposition are in accordance with MIS 4 and MIS 2 as well as with dust concentrations results derived from lake sediments and from ice cores. A major finding of this study is that we uncover the internal differences of loess-palaeosol sequences regarding their temporal resolution. In periods of loess sedimentation, a temporally high-resolution record is preserved. In contrast, in periods dominated by interstadial soil development or redeposition, a temporal low-resolution record is preserved and a reconstruction of palaeoenvironment is almost impossible.:1 Introduction 1.1 Relevance of Quaternary palaeoclimate research 1.2 Loess as an object of palaeoenvironmental research 1.2.1 Retrospect, research objectives, and motivation 1.3 Thesis format 2 Study I: Loess-palaeosol sequences from the loess area of Saxony (Germany) 2.1 Introduction 2.1.1 Geographical setting 2.2 Methods 2.3 Results 2.3.1 Leippen section 2.3.2 Seilitz section 2.3.3 Zehren section 2.3.4 Ostrau section 2.3.5 Zschaitz section 2.3.6 Klipphausen section 2.3.7 Gleina section 2.4 Interpretation and discussion 2.5 Conclusions 2.5.1 Local correlation 2.5.2 Composite profile 3 Study II: Identifying depositional and pedogenetic controls of Late Pleistocene loess-palaeosol sequences (Saxony, Germany) by combined grain size and microscopic analyses 3.1 Introduction 3.2 Geographical setting 3.3 Methods 3.4 Results and discussion 3.4.1 Description of general grain size distribution 3.4.2 Coarse sand 3.4.3 Very fine sand 3.4.4 Silt 3.4.5 Brown Gelic Gleysol 3.5 Summary 4 Study III: Late Pleistocene landscape dynamics in Saxony, Germany: Palaeoenvironmental reconstruction using loess-palaeosol sequences 4.1 Introduction 4.2 Study area 4.3 Material and methods 4.3.1 Field work and sedimentology 4.3.2 Luminescence dating 4.4 Reconstruction of landscape evolution parameters 4.4.1 Soils 4.4.2 Temperature 4.4.3 Wind speed 4.4.4 Redeposition 4.4.5 Landscape evolution dynamics index 4.5 Results 4.5.1 Luminescence dating 4.5.2 Stratigraphy 4.6 Discussions 4.6.1 Unit V & IV (>120 ka to ca. 60 ka) 4.6.2 Unit III (ca. 30 ka) 4.6.3 Unit IIb & IIa (<30 ka to >20 ka) 4.6.4 Unit I 4.6.5 Sedimentation 4.7 Conclusions and outlook 5 Extended summary 5.1 Characterisation of Saxon loess-palaeosol sequences 5.2 The revised Saxon standard profile 5.2.1 Internal differentiation of the Weichselian loess 5.2.2 Local correlation to previous work done on loess in Saxony 5.3 Chronostratigraphy of Saxon loess-palaeosol sequences 5.4 Chronostratigraphical comparison with other European loesspalaeosol sequences 5.5 Chronostratigraphical comparison with other archives A Appendix Bibliography
In den vergangenen Jahrzehnten wurden viele Studien über die Rekonstruktion der pleistozänen Temperaturentwicklung veröffentlicht, welche anhand von Isotopenanalysen aus Tiefsee- und Eisbohrkernen des grönländischen Eises abgeleitet werden konnten. In solchen zeitlich hochaufgelösten Daten sind nordhemisphärische Klimaschwankungen repräsentiert und diese sollten durch Untersuchungen terrestrischer Archive validiert und deren regionale Ausprägung in verschiedenen Räumen abgeschätzt werden. Löss-Paläobodensequenzen eignen sich hervorragend als Paläoumweltarchiv, da der Löss ein weit verbreitetes Sediment und mittels Lumineszenzverfahren datierbar ist. Die Sächsische Lössregion ist durch eine ca. 8 m mächtige Lössdecke charakterisiert, welche vornehmlich aus Ablagerungen des letzten glazialen Zyklus besteht. In den vergangenen 35 Jahren wurde die Lössforschung in diesem Raum vernachlässigt, sodass eine Wiederbelebung wichtig ist, um einen Beitrag zur europäischen Lössforschung zu leisten. Da in den letzten Jahren an wichtigen europäischen Lössprofilen, wie auch in angrenzenden Lössregionen, intensiv geforscht wurde besteht der dringende Bedarf, die Forschungen an sächsischen Löss-Paläobodensequenzen wieder aufzunehmen und die entstandene Wissenslücke zu schließen. In dieser Studie werden sächsische Löss-Paläobodensequenzen untersucht und eine regionale Umweltrekonstruktion für den letzten glazialen Zyklus vorgestellt. Die Standardstratigraphie wird dabei durch optisch stimulierte Lumineszenz (OSL)-Alter erweitert. Die Ergebnisse werden mit älteren Arbeiten aus diesem Raum verglichen, um abzuschätzen, ob es sich hierbei um Einzelbefunde handelt oder ob sich die Ergebnisse in schon bekannte europäische Konzepte einordnen lassen. Es werden 8, meist noch nie bearbeitete Profile beschrieben und miteinander korreliert, um schließlich eine unabhängige Standardstratigraphie für diesen Raum zu erarbeiten. Von jedem Profil wurde der Kalkgehalt, der pH-Wert, der Anteil der organischen Substanz, das pedogene und Gesamteisen, die magnetische Suszeptibilität und die Korngrößenverteilung (klassisch) bestimmt. Zudem wurde die Konzentration der Seltene Erden Elemente an ausgewählten Positionen bestimmt, um zu prüfen, ob es Verschiebungen in der mineralogischen Zusammensetzungen über das letzte Glazial hinweg gab. Die OSL-Datierungen wurden dabei von Kreutzer (2012) realisiert. Wie schon erläutert wurde, bestand der erste Arbeitsschritt darin, eine Standardstratigraphie zu erarbeiten, worin alle Befunde integriert werden können. Auf Grundlage der Korngrößenverteilung, der gefundenen Paläoböden und der magnetischen Suszeptibilität Baumgart et al. (2013) konnten 5 Einheiten ausgewiesen werden. Die Einheit V stellt die prä-weichselzeitlichen Sedimente dar, welche von der eemzeitlichen Bodenbildung überprägt wurden. Einheit IV beinhaltet die Sedimente vom Beginn der Weichselkaltzeit. Typischerweise befindet sich an der Basis dieser Einheit eine hellgraue, an Mn- und Fe-Konkretionen angereicherte Schicht, welche eine Häufung von Holzkohlebruchstücken im oberen Bereich zeigt. Diese Schicht ist wiederum von einem Rest einer schwarzerdeähnlichen Bodenbildung überlagert und zeigt eine Anreicherung an organischer Substanz. Über einem Nassboden und einem rotbraunen Bodensediment ist ein Lösspaket, mit einem zwischengelagerten interstadialen braunerdeartigen Boden, erhalten. Der obere Bereich der Einheit IV ist durch ein weiteres rötlichbraunes Bodensediment geprägt, welches dem unteren Teil des Gleinaer Komplexes entspricht. Normalerweise ist die Einheit IV in Sachsen durch stark umgelagerte Schichten charakterisiert, jedoch ist im Profil Rottewitz in dieser Einheit ein älteres Lösspaket erhalten. Die Einheit III repräsentiert eine Reaktivierung der äolischen Sedimentation. Ihre Basis bildet ein kräftiger Nassboden (oberer Teil des Gleinaer Komplex). Die Sedimente dieser Einheit sind meist pedogen überprägt und es können mindestens zwei separate Nassböden ausgewiesen werden. Die Einheit II besteht vornehmlich aus unverwittertem kalkhaltigen Löss. Ihr unterer Abschnitt (Einheit IIb) wird durch eine streifige Löss-Fazies gebildet, wohingegen der obere Teil von einer homogenen Löss-Fazies dominiert wird. Diese sind durch einen kräftigen Nassboden voneinander getrennt. Die Einheit I bildet den oberen Teil des Lössprofiles und ist durch die pedogene Überprägung der spätpleistozänen und holozänen Bodenentwicklung geprägt. In dieser Abfolge ist ein Alterssprung von ca. 35 ka zwischen der Einheit IV und III nachgewiesen. Dieser Hiatus befindet sich im durch Lieberoth (1963) definierten Gleinaer Komplex. Weiterhin konnte gezeigt werden, dass mit Hilfe einer kombinierten Untersuchung aus Korngrößenanalyse und Mikroskopieren es möglich ist, eine durch Bodenbildung bedingte und eine durch Umlagerung hervorgerufenen Überformung von Lösssedimenten voneinander zu unterscheiden. Generell wurde festgestellt, dass ein Anstieg der groben Kornfraktionen oft mit einer Erhöhung der mineralischen Komponente einhergeht und dies auf laterale Umlagerungsprozesse hindeutet. Abgerundete Mn- und Fe-Konkretionen aus humosen frühweichselzeitlichen Schichten lassen eine kräftige interstadiale Bodenentwicklung mit anschließender Umlagerung vermuten. Es wurde zudem festgestellt, dass die Mittelsandfraktion durch sekundäre Fe- und Mn-Konkretionen dominiert wird. Der variierende Feinstsandanteil zeigt, dass die Sequenzen in verschiedenen Zyklen aus unverwittertem Löss aufgebaut wurden, wie es auch aus dem Profil Nussloch beschrieben wird. Bodenbildungsprozesse bedingen demgegenüber ein Anstieg der Feinkomponenten und der Mn- und Fe-Konkretionen in den Sandfraktionen. Weiterhin wird eine Paläoumweltrekonstruktion für das Spätpleistozän vorgeschlagen. Hierbei werden verschiedenste Indikatoren als Paläotemperaturzeiger herangezogen. Für kalte Phasen stehen zum Beispiel Eiskeilpseudomorphosen, Pakete aus unverwittertem Löss oder plattige Strukturen infolge von Schichteisbildung. Für wärmere Phasen sprechen Paläoböden oder Pflanzenreste. Eine Rekonstruktion der Paläowindgeschwindigkeiten wird direkt über die Feinstsandanteile abgeleitet. Die Stabilität einer Landschaftoberfläche wird durch Bodenbildungen (stabil) oder einem Anstieg der groben Sandkomponenten (aktiv) repräsentiert. Den Paläoböden kommt bei einer solchen Rekonstruktion eine Schlüsselstellung zugute. Zum Beispiel signalisiert ein Steppenboden wärmere und trockenere Bedingungen im Vergleich mit einem Nassboden. Die Ergebnisse der Korngrößenuntersuchungen zeigen, dass hinsichtlich ihres Aufbaues und ihrer chronologischen Einordnung die äolisch dominierten Phasen der sächsischen Lössprofile bekannten Mustern aus anderen Archiven in Europa folgen. Zudem zeigt sich, dass die Ergebnisse der Korngrößenverteilung die mittels OSL bestimmten Alter untermauern. Umgelagerte Sedimente zeigen größere Altersschwankungen, wohingegen äolische Sedimente eine kontinuierliche Altersentwicklung haben. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen stimmen mit Beobachtungen aus anderen Lössgebieten überein. In den meisten Regionen wird ein ähnlicher Hiatus zwischen der mittleren und oberen Weichselkaltzeit beschrieben. Zudem deuten die OSL-Ergebnisse an, dass in Sachsen ein älteres Lösspaket mit einem Alter von ca. 60 bis 70 ka und ein jüngeres Lösspaket mit einem Alter von ca. 15 bis 30 ka existiert. Die beiden äolischen Phasen korrelieren mit der marinen Isotopenstufe 4 (MIS) beziehungsweise der MIS 2, sowie mit Ergebnissen pleistozäner Staubkonzentration der Atmosphäre, abgeleitet aus Seesedimenten oder Eisbohrkernen. Eine wichtige Erkenntnis dieser Untersuchungen ist, dass wir innerhalb eines Lössprofiles Pakete unterschiedlicher zeitlicher Auflösung identifizieren konnten. Aus Phasen kräftiger Lösssedimentation sind zeitlich hoch aufgelöste Sequenzen erhalten. Demgegenüber ist aus Phasen, dominiert durch Bodenbildungen oder Umlagerungen, ein zeitlich nur sehr schlecht aufgelöstes Archiv erhalten, weshalb anhand dieser Abschnitte eine Paläoumweltrekonstruktion nur bedingt möglich ist.:1 Introduction 1.1 Relevance of Quaternary palaeoclimate research 1.2 Loess as an object of palaeoenvironmental research 1.2.1 Retrospect, research objectives, and motivation 1.3 Thesis format 2 Study I: Loess-palaeosol sequences from the loess area of Saxony (Germany) 2.1 Introduction 2.1.1 Geographical setting 2.2 Methods 2.3 Results 2.3.1 Leippen section 2.3.2 Seilitz section 2.3.3 Zehren section 2.3.4 Ostrau section 2.3.5 Zschaitz section 2.3.6 Klipphausen section 2.3.7 Gleina section 2.4 Interpretation and discussion 2.5 Conclusions 2.5.1 Local correlation 2.5.2 Composite profile 3 Study II: Identifying depositional and pedogenetic controls of Late Pleistocene loess-palaeosol sequences (Saxony, Germany) by combined grain size and microscopic analyses 3.1 Introduction 3.2 Geographical setting 3.3 Methods 3.4 Results and discussion 3.4.1 Description of general grain size distribution 3.4.2 Coarse sand 3.4.3 Very fine sand 3.4.4 Silt 3.4.5 Brown Gelic Gleysol 3.5 Summary 4 Study III: Late Pleistocene landscape dynamics in Saxony, Germany: Palaeoenvironmental reconstruction using loess-palaeosol sequences 4.1 Introduction 4.2 Study area 4.3 Material and methods 4.3.1 Field work and sedimentology 4.3.2 Luminescence dating 4.4 Reconstruction of landscape evolution parameters 4.4.1 Soils 4.4.2 Temperature 4.4.3 Wind speed 4.4.4 Redeposition 4.4.5 Landscape evolution dynamics index 4.5 Results 4.5.1 Luminescence dating 4.5.2 Stratigraphy 4.6 Discussions 4.6.1 Unit V & IV (>120 ka to ca. 60 ka) 4.6.2 Unit III (ca. 30 ka) 4.6.3 Unit IIb & IIa (<30 ka to >20 ka) 4.6.4 Unit I 4.6.5 Sedimentation 4.7 Conclusions and outlook 5 Extended summary 5.1 Characterisation of Saxon loess-palaeosol sequences 5.2 The revised Saxon standard profile 5.2.1 Internal differentiation of the Weichselian loess 5.2.2 Local correlation to previous work done on loess in Saxony 5.3 Chronostratigraphy of Saxon loess-palaeosol sequences 5.4 Chronostratigraphical comparison with other European loesspalaeosol sequences 5.5 Chronostratigraphical comparison with other archives A Appendix Bibliography

The geologic barrier represents the final contact between a landfill and the environment. Ideally suited are clays and mudstones because of sufficient vertical and lateral extent, low hydraulic conductivities and high sorptive characteristics. Since hydraulic conductivity is no longer the single criteria to determine transport and retardation of contaminants in geologic landfill barrier materials, diffusive and sorptive characteristics of 4 different clay and mudstone lithologies in Northern Bavaria, were investigated. Cored samples from various depths were included in this study and subjected to evaluations of geochemistry, mineralogy, physical parameters, sorption and diffusion. A transient double reservoir with decreasing source concentration was designed and constructed using clear polycarbonate cylinders for undisturbed clay plugs of 2 to 4cm thickness. Samples were also fitted with internal electrical conductivity probes to determine the migration of the diffusive front. A multi chemical species synthetic landfill leachate was contrived to simulate and evaluate natural pollutant conditions. A computational method for determining mineralogy from geochemical data was also developed. It was found that sorptive processes are mostly controlled by the quality and type of fine grained phyllosilicates and the individual chemical species involved exhibited linear, Freundlich, as well as Langmuir sorption properties. Effective diffusion and sorption coefficients were also determined using POLLUTEv6 (GAEA, 1997) software and receptor reservoir concentrations for K, Na, Ca, Cu, NH4, Cl, NO3, SO4, and concentration totals at predetermined time intervals. Anion exclusion proved to be a major factor in the diffusion process and was used to explain many observed anomalies. Furthermore, diffusion coefficients were found not to be static with a multi chemical species leachate, but actually varied during the course of the experiment. Strong indications point toward the major role of pore space quality, shape, and form as control of diffusive properties of a geologic barrier. A correlation of CECNa of the samples with De may point to a possible deduction of diffusive properties for multi species leachates without extensive and time consuming laboratory tests
Die geologische Barrier stellt die letzte Verbindung zwischen Mülldeponie und Umwelt dar. Ideal geeignet sind Tone und Tonsteine, da diese ausgedehnten horizontalen und vertikalen Mächtigkeiten, niedriger hydraulischen Koeffizienten, und hohen Sorptionskapazitäten aufweisen. Da hydraulische Konduktivitäten nicht länger alleine maßgebend sind, um Transport und Rückhaltevermögen verschiedener Kontaminanten in geologischen Deponiebarrieren zu beurteilen, wurden 4 verschieden Tonsteine des Nordbayerischen Raumes auf ihre Sorptions- und Diffusionseigenschaften hin untersucht. Dazu wurde ein zweikammer, zeitabhängiges Diffusionssystem für abnehmende Anfangskonzentrationen aus durchsichtigem Polykarbonat für 2 bis 4 zentimeter dicke ungestörte Tonproben entwickelt. Jede Probe wurde auch mit internen Sensoren zur elektrischen Leitfähigkeitsmessung bestückt, um das Fortschreiten der Diffusionsfront zu ergründen. Ein synthetisches Deponiesickerwasser wurde entworfen, das sich in Zusammensetzung den natürlichen Inhaltsstoffen und Konzentration authentischer Sickerwässer annähernd. Auch wurde eine Methode zur Berechnung der Mineralogie der Tonsteine anhand geochemischen Analysen entwickelt. Es zeigte sich, dass Sorptionsprozesses hauptsächlich durch die Eigenschaften der vorhandenen, feinkörnigen Phyllosilikate beeinflusst werden. Die gegebenen chemischen Inhaltsstoffe des Sickerwassers zeigen dabei lineare, Freundlich und Langmuir Sorptionseigenschaften. Effektive Diffusions- und Sorptionskoeffizienten wurden auch mit Hilfe des Computerprograms POLLUTEv6 (GAEA, 1997) und der Konzentrationsstärken von K, Na, Ca, Cu, NH4, Cl, NO3, SO4, und Konzentrationssummen zu bestimmten Zeiteinheiten ermittelt. Ausschluss von Anion stellte sich als grundlegender Einfluss während der Diffussions heraus und viele beobachtete Anomalien ließen sich dadurch erklären. Auch liefen die Diffusionsprozesse mit einem Gemisch chemischer Inhaltsstoffe keineswegs statisch ab, sondern variierten während des Versuchsdurchlaufs. Vieles weist auf den starken Einfluss der Porenraumeigenschaften und Charaktere hin, welche die Diffusionseigenschaften der geologischen Barrieren zu beeinflussen scheinen. Eine Verbindung von KAKNa und De könnte sich als mögliche zeitsparende Methode zur Ermittlung von Diffusionskoeffizienten herausstellen, ohne auf langwierige und ausgedehnte Laborversuche angewiesen zu sein

Die vorliegende, aus insgesamt vier Einzelveröfffentlichungen bestehende Dissertation soll den Kenntnisstand über fazielle und biostratigraphische Entwicklungen und Gliederungsmöglichkeiten in der höheren Trias und dem Unteren Jura im östlichen Teil des Mitteleuropäischen Beckens (insbesondere des Norddeutschen Beckens) erweitern, und die bislang verfügbaren Daten in einem Kontext wiedergeben. Als wesentliche Punkte der Arbeit sollen genannt werden: 1. Verbesserung des stratigraphischen Gerüsts: Basierend auf hochauflösender Palynostratigraphie (in der Exter-Formation, Rhätkeuper) und der biostratigraphisch kontrollierten Definition von sequenzstratigraphischen Flutungs- und Regressionsflächen (im Unteren Jura) konnten konkrete Zeitscheiben ausgewiesen werden, auf deren Grundlage Untergrund-Fazieskarten erstellt worden sind. Durch Korrelation gleichalter Ablagerungen kann u. a. der Trias-Jura-Übergang im Norddeutschen Becken besser identifiziert werden. 2. Sedimentologische und biofazielle Untersuchungen an gekernten Bohrungen und Übertageaufschlüssen ermöglichen die Rekonstruktion von hochauflösenden Untergrund-Fazieskarten innerhalb der konkretisierten Zeitscheiben, die Ablagerungsmodelle und biofazielle Zonierungen (Rhätkeuper bis Toarc) wiedergeben. Diese Ergebnisse können mittels Korrelation geophysikalischer Bohrlochmessungen auf Profile übertragen werden, von denen keine Festgesteinsprobe (mehr) vorliegt. Zusätzlich wird ein Vergleich mit rezenten Ablagerungssystemen möglich. 3. Bezugnahme der Ergebnisse auf die angewandte Forschung, insbesondere die Erkundung des geologischen Untergrundes und die Abschätzung der Reservoirqualität (mithilfe von geohydraulischen Messwerten [Porosität, Permeabilität] sowie hochauflösender Reservoirqualitätskarten, die aus den Untergrund-Fazieskarten abgeleitet worden sind). In Vorbereitung geothermischer Projekte ermöglichen diese Karten eine verbesserte standortbezogene Reservoirprognose, als dies bisher im östlichen Norddeutschen Becken möglich ist.