Erdfallablagerungen des südlichen Harzvorlandes
Archive der Umweltgeschichte der letzten Jahrtausende
Sediments in Karst Sinkholes of the southern Harz foreland
Archives for Environmental History of the last Millennia
by Matthias Deicke
Date of Examination:2003-11-05
Date of issue:2005-03-23
Advisor:Prof. Dr. Hans Ruppert
Referee:Prof. Dr. Hans Ruppert
Referee:Prof. Dr. Jürgen Schneider
Persistent Address:
http://hdl.handle.net/11858/00-1735-0000-0006-B6C5-9
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Format:PDF
Description:Dissertation
Abstract
English
Sediments from karst sínkholes of the Upper Permian (Zechstein) belt of southern Harz mountains are geochemically examinated. The aim of this research is the reconstruction of the environmental history. Of special interests are the effects on sediments of early mining and smelting activities in periods of time without written records. Pollen are analyzed by the PhD of Begemann (2003) simulaneously to the geochemical examination of the drill cores. The sinkhole sediments mainly consists of organic matter causing a low natural background concentration of heavy metals. Circum-neutral pH-values preventing migration of heavy metals. Since the sinkholes have no inlet of running surface water the heavy metals are delivered exclusively by atmospheric input. The element concentration are quantified by ICP-OES and ICP-MS. The oldest enrichments of heavy metals caused by non-ferrous ore smelting in the Harz mountains are dating in the period of Roman Empire. But there are no indication of ore smelting in the Bronze Age. Due to a decline of settlements there is a decreasing input of heavy metals and eroded soil into the sinkholes in the period of the Migration of Peoples. In the Dark Ages there is an increasing input of heavy metals caused by the resumption of mining and smelting activities on non-ferrous ores in the Harz mountains. The heavy metals contents reach their maximum in the High Middle Ages. These enrichments were not surpassed by any other medieval sediment in europe. Due to the increasing settlements and farming activities in the High Middle Ages the sedimentation rates also strongly increases. The decline of settlements and the cooler climate in the Late Middle Ages causes a decreasing input of heavy metals and eroded soil into the sinkholes. The modern input of harmful substances does not exceed the medieval heavy metal input in southern Harz mountains. The examination shows that the continously accumulating sediments in karst sinkholes are excellent storage media for reconstructing the environmental history within a certain area. But due to the usually smallsized surface of sinkholes, only the local environmental history is reflected in sinkhole sediments.
Keywords: Environmental History; Environmental storage; Southern Harz Mountains; Gypsumkarst; Karst sinkhole; Mining History; Non-ferrous Ore Smelting
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Im Zechsteingürtel des südlichen Harzrandes wurden
Ablagerungen aus dem Erdfallsee "Aschenhütter Teich"
sowie den vermoorten Erdfallsenken "Moosloch" und
"Finnenbruch" geochemisch untersucht. Ziel dieser
Untersuchung war die Rekonstruktion der
Umweltgeschichte des südlichen Harvorlandes und ihre
Beeinrächtigung durch die frühe Metallgewinnung im
Harz, insbesondere für Zeiträume, aus denen keine
schriftlichen Überlieferungen vorliegen. Parallel
wurden die Bohrkerne palynologisch im Rahmen der
Promotionsarbeit von Begemann (2003) untersucht. Die
Erdfallsedimente zeichnen sich durch hohe Gehalte an
organischer Substanz aus und begünstigen damit niedrige
geochemische Hintergrundwerte. Die vorherrschenden
neutralen pH-Bedingungen bewirken eine geringe
Mobilität der vorwiegend atmosphärisch eingetragenen
Elemente. Die quantitative Elementbestimmung wurde an
dem ICP-OES und dem ICP-MS durchgeführt. Die ältesten
sicheren Schwermetallanreicherungen, die auf die
Verhüttung von Harzer Erzen zurückzuführen sind,
konnten für die römische Kaiserzeit nachgewiesen
werden. Bronzezeitliche Elementanomalien treten nicht
auf. Parallel zur rückläufigen Besiedelung gehen
während der Völkerwanderungszeit sowohl die
Schwermetalleinträge als auch der Eintrag von
erodiertem Bodenmaterial stark zurück. Bedingt durch
den wieder einsetzenden Abbau von Buntmetallerzen im
Harz, steigen ab dem frühen Mittelalter die
Schwermetalleinträge wieder an und erreichen im hohen
Mittelalter ihre höchsten Intensitäten, die europaweit
unübertroffen sind. Durch die zunehmende
landwirtschaftliche Nutzung erreicht die
Sedimentbildungsrate ebenfalls ihre höchsten Werte. Die
spätmittelalterliche Wüstungsperiode sowie die
klimatische Abkühlung zeichnet sich in den Bohrkernen
durch rückläufige Schwermetall- und Bodeneinträge ab.
Die neuzeitlichen Schadstoffeinträge in die Erdfälle
des Südharzes erreichen nicht mehr das Niveau der
mittelalterlichen Schwermetallbelastung. Die
Untersuchungen zeigen, dass Erdfallsedimente
hervorragende Archive für die palynologische und
geochemische Rekonstruktion der Umweltgeschichte sein
können. Aufgrund der gringen Oberflächengröße der
meisten Erdfälle spiegelt sich in ihren Ablagerungen
jedoch nur die lokale Umweltgeschichte wider.
Schlagwörter: Umweltgeschichte; Umweltgedächtnis; Südharz; Gipskarst; Erdfall; Erdfallsedimente; Montangeschichte; Buntmetallverhüttung; Mittelalter