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Gesteinsmagnetische und paläomagnetische Untersuchungen der Löss-Paläosol-Sequenz des BAK-Profils nahe Balta Alba, Rumänien

Abstract

In Europa sind Lössablagerungen weit verbreitet und dienen als Klimaarchiv. Die in dem Einzugsgebiet der mittleren und unteren Donau vorkommenden Lössablagerungen zählen zu den mächtigsten Lössablagerungen Europas und bilden eines der wichtigsten Klimaarchive des Quartärs. Der Lössaufschluss Balta Alba Kurgan (BAK) befindet sich in der Walachei (Südostrumänien) und wird im Rahmen des SFB (Sonderforschungsbereich) 806 „Unser Weg nach Europa: Kultur-Umwelt Interaktionen und menschliche Mobilität im späten Quartär“ untersucht, der sich unter anderem dem Einfluss von Klimawandel und Umweltveränderungen auf die Wanderbewegungen der anatomisch modernen Menschen von Afrika nach Europa widmet. An dem 15 m mächtigen Aufschluss wurden paläomagnetische und gesteinsmagnetische Methoden angewandt, um ein Alter abzuschätzen und um eine Stratigraphie zu etablieren. Dazu wurden insgesamt 304 orientierte Proben zur paläomagnetischen Untersuchung entnommen sowie 12 weitere um die Magnetomineralogie des Aufschlusses zu charakterisieren. Durch die Wechselfeldentmagnetisierung und anschließender PCA (principal component analysis) wurde die Richtung der ChRM (charakteristische remanente Magnetisierung) der paläomagnetischen Proben ermittelt. Die Abmagnetisierungsspektren dienen als Grundlage zur Berechnung des MDFs (median destructive field) und die ermittelte NRM (natürliche remanente Magnetisierung) wurde mittels der aufgeprägten ARM (anhysteretische remanente Magnetisierung) normalisiert, um die relative Paläointensität zu erhalten. Die Ermittlung der magnetischen Suszeptibilität, ihre Temperaturabhängigkeit und die Hystereseparameter identifizierten beteiligte ferromagnetische Minerale und ihre magnetische Korngröße. Der Versuch, die bei der Begehung des Profils nicht eindeutig auszumachenden Paläoböden durch die Frequenzabhängigkeit der Suszeptibilität, die Temperaturabhängigkeit der Suszeptibilität und Hystereseeigenschaften sichtbar zu machen, misslang. Eine Korrelation der Pedostratigraphie mit der magnetischen Suszeptibilität führte zu der Vermutung eines weiteren, dritten Paläobodens in dem Aufschluss.
Um ein Alter abzuschätzen wurde die relative Paläointensität des BAK-Profils mit der gemittelten Paläointensitätskurve nach Laj et al. (2004) korreliert. Diese Korrelation blieb ergebnislos. Daher erfolgte die Altersabschätzung über die Korrelation der magnetischen Suszeptibilität mit der marinen Sauerstoffisotopenkurve nach Lisiecki und Raymo (2005). Dabei dient die in dem Aufschluss vorhandene Tephra als Anker zur Datierung. Die Identifikation der Tephra als der Kampanische Ignimbrit legt eine Ablagerung der Sedimente in den MIS 2-4 nahe. Das aus der Korrelation erstellte Altersmodell legt eine Ablagerung der untersuchten Sedimente zwischen ~23 ka BP und ~66 ka BP nahe. Damit liegt die mittlere Sedimentationsrate bei ~10,95 cm/ka. Das Auftreten von Exkursionen, die in diesen Zeitraum fallen, konnte nicht bestätigt werden.

Loess deposits are widespread in Europe and serve as important climate archives. The loess deposits located in the catchment of the middle and lower Danube are among the thickest in Europe and thus form one of the most important quaternary archives in Europe for climate changes. The outcrop Balka Alba Kurgan (BAK) is located in Southeast Romania and is examined within the framework of CRC 806 “Our Way to Europe” – Culture-environment interaction and human mobility in the Late Quaternary”, which focusses on the climate and environmental change affecting the migration of the anatomically modern human on its way to Europe. The 15 m thick outcrop was investigated using palaeomagnetism and rock magnetism to estimate an age and establish a stratigraphy. For this purpose, a total of 304 oriented samples were taken for paleomagnetic analysis and 12 further samples were taken to characterize the magnetomineralogy. The alternating field demagnetization and the subsequent application of PCA (principal component analysis) resulted in the direction of ChRM (characteristic remanent magnetization). Given the demagnetization spectra the MDF (median destructive field) was determined. The NRM (natural remanent magnetization) was normalized by using the ARM (anhysteretic remanent magnetization) resulting in the paleoinentsity of the earth’s magnetic field. Determining the magnetic susceptibility, its temperature dependency and hysteresis properties identified the magnetic minerals involved and its magnetic granulometry. The attempt to identify the paleosols, which could not be clearly identified by sight, through the frequency dependency of the susceptibility, the temperature dependency of the susceptibility and the hysteresis properties, failed. In contrast, the correlation of pedostratigraphy and magnetic susceptibility resulted in the assumption of a third paleosol in the outcrop.
The correlation of the paleointensity recorded in the BAK profile and the RPI stack by Laj et al. (2004) to estimate an age, failed. Therefore, age estimation was done by the correlation of the magnetic susceptibility and the marine oxygen isotope curve after Lisiecki and Raymo (2005). The interbedded Tephra was used as an age constraint for age estimating. Identifying the Tephra as the Campanian Ignimbrite lead to the assumption that the sediments have been deposited during MIS 2-4. The resulting age model points to an age between 23 ka BP and 66 ka BP. Thus, the average sedimentation rate is at 19.95 cm/ ka. The archiving of the geomagnetic excursions, which fall within this period could not be confirmed.

Bibliography

Monnens, F. (2020): Gesteinsmagnetische und paläomagnetische Untersuchungen der Löss-Paläosol-Sequenz des BAK-Profils nahe Balta Alba, Rumänien. University of Cologne, Institute of Geology and Mineralogy

Authors Monnens, Florian
Type mastersthesis
Title Gesteinsmagnetische und paläomagnetische Untersuchungen der Löss-Paläosol-Sequenz des BAK-Profils nahe Balta Alba, Rumänien
Year 2020
Organization Institute of Geology and Mineralogy
School University of Cologne
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