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«ARBEITSGRUPPE PALÄOPEDOLOGIE Exkursion 1 – Buntsandstein-Spessart und Odenwald: Geoarchäologie – Archäopedologie – Paläopedologie (Samstag, ...»

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Exkursionsführer zur

gemeinsamen Tagung von

AK Geoarchäologie und AG Paläopedologie

Frankfurt am Main

13.-16. Mai 2010

ARBEITSGRUPPE

PALÄOPEDOLOGIE

Exkursion 1 – Buntsandstein-Spessart und Odenwald: Geoarchäologie – Archäopedologie – Paläopedologie

(Samstag, 15.05.2010)

Exkursionsroute: Frankfurt am Main – Bessingen/Waldaschaff – Heimbuchenthal (1) – Kleinwallstadt (2) – Mömlingen (3) – Frankfurt am Main 5 10 km Überblick über die Exkursionsstandorte (Ausschnitt aus der topographischen Übersichtskarte, Umgebungskarte Frankfurt a.M., 1979) Heimbuchenthal - Kirschgraben Landscape Reconstruction in the Kirschgraben catchment The Kirschgraben catchment is situated in the low mountain range of Spessart (Lower Franconia). It is 42 ha in size and total relief is 196 m. The plateau of the catchment is composed of the Bunter Sandstone and is almost completely loess mantled. Gully incision has occurred during discrete phases in the Holocene and continues in the present day, due to climatic and human impacts on erosion thresholds from late Neolithic Times until the present. At the intersection between the fan and alluvial plain of the Elsava River a high medieval castle and a small iron age settlement was excavated in 2008 and 2009. On the loess plateau Neolithic tools has were discovered in in the 1950’s. Features related to the former land use (charcoal production sites, field terrace, fire places) have been discovered at various locations within the catchment. The complex environmental dynamics and society-environment interactions are investigated using an interdisciplinary approach (geomorphology, soil science, geochronology, archaeology, vegetation and land use history, quantification of sediment fluxes) to analyse in detail the entire catchment, in a variety of geomorphic settings, in order to develop and evaluate a catchment model. In total 16 profiles have been opened, they extended up to thirty meters in length and four meters in height and are analysed in detail using step four of the “Landscape System Analysis” (BORK, 2006). Geochronology is provided via 27 OSL datings and nine AMS-14C- dates, with further eight OSL ages from 12 “Rammkernsonde” corings in the alluvial sediments adjacent to the fan. Modern colluvial layers are dated by 210Pb. 217 “Pürkhauer” corings have been carried out on the slopes of the catchment to enable a quantitative approach, also enabled by a new laser scan DEM (resolution 1 m). Additionally the wood species of the charcoal contained in all sediment layers are determined (Anthracology) in order to gain insight into the Holocene vegetation patterns and dynamics during erosional events, and also to provide biocorrelation of the stratigraphy.

Literatur:

BORK, H.-R. (2006): Landschaften der Erde unter dem Einfluss des Menschen.

Darmstadt: WBG Aims, Questions, further work *Quantification of sediment flux; Identifictaion of erosion rates; Recontruction of palaeosurfaces *Utilising the results of Geomorphology, Anthracology, Pollen analysis and Archaeology to establish cause and effect between humans, climate and the landscape *Linking the results of the Kirschgraben catchment with that of the trunk stream (Elsava River): can the results be scaled up with catchment size?

*Establish contemporary and pre-historic threshold conditions for gully development?

KleinwallstadtJürgen Jung

Am Plattenberg (275 m NN) und an der Kirchhöhe (281 m NN) zwischen Kleinwallstadt am Main und Hausen wurden erstmalig Reste der kreide- bis tertiärzeitlichen, autochthonen Verwitterungsdecke nachgewiesen (JUNG 1996, 2004). In Anlehnung an FELIXHENNINGSEN (1990) wurde der tiefgründig zersetzte, gebleichte, aber von der Struktur erhaltene Gesteinsuntergrund als „Sandstein-Saprolit“ bezeichnet. In verschiedenen Schürfen und Steinbrüchen können in unterschiedlichen Höhenniveaus saprolitisierte Partien der anstehenden Sedimentgesteine des Unteren Buntsandsteins festgestellt werden. In den höheren, plateauartigen Bereichen ist der Saprolit nur geringmächtig von solifluidalen Lagen verhüllt (Standort 1: Profil Harzofen), an den Ober- und Mittelhängen, z.B. in der Talmulde des Kohlplatzgrabens sind Deckschichten von über 10 m Mächtigkeit anzutreffen.

Jungpleistozäner Löß kam mehrere Meter mächtig zu Ablagerung und gliedert den Deckschichtenkomplex in hangende, schluffig-lehmige Partien und liegende, sandig-tonige Einheiten (Standort 2: Klebsandgrube). Die nacheiszeitliche Bodenbildung fiel größtenteils wieder der Erosion zum Opfer. Nur der besonderen Schutzsituation im Untergrund der hochmittelalterlichen Burganlage „Altes Schloss“ (Standort 3) ist es zu verdanken, dass zumindest der Verwitterungshorizont der holozänen Parabraunerde erhalten blieb.

Abb. 1: Exkursionsroute und Exkursionsstandorte bei Kleinwallstadt am Main.

Standort Kleinwallstadt 1 - Profil Harzofen Im Bereich einer Wegböschung in der Waldabteilung Harzofen besteht die Möglichkeit, den oberflächennahen Untergrund im Profil zu erschließen (Profil Harzofen, R 3514270, H 5527600, 270 m NN).

Profilbeschreibung:

Ha1 = Of, Oh braun-schwarze Humus- und Streuauflage Ha2 = Ae graubrauner lockerer, humoser Sand, wenige Sandsteine Ha3 = Bvs-Sw graubrauner lockerer, lehmiger Sand, wenige Sandsteine, Verbraunung Ha4 = Bl-Sw fahlgrauer lockerer Sand, stark lessiviert Ha5 = II Bt-Sd weißer toniger Sand mit starker, kleingliedriger Oxidationsfleckung, Sandsteine Ha6 = III Sd-lCj weißer toniger Sand mit teils linienhaft, an Wurzelbahnen angeordneter Oxidationsfleckung, basal mit Steinlage Ha7 = III S-lCj weißer lockerer Sand Das Ausgangssubstrat der Bodenbildung ist hier das solifluidal aufgearbeitete Substrat der Verwitterungsdecke, das in Anlehnung an FELIX-HENNINGSEN (1990: 94 ff) als „Graulehm“ bezeichnet wird. Das Profil Harzofen (Abb.2) ist im II Bt-Sd- und III Sd-lCj-Horizont durch eine deutliche Tonanreicherung gekennzeichnet. Die Tonfraktion erreicht bis zu 30 % am Korngrößenspektrum und ist demzufolge dreimal so hoch als im Ausgangsmaterial. Die staunassen Verhältnisse bedingen bzw. bedingten mehrphasig redoximorphe Prozesse. Insbesondere entlang der Wurzelbahnen sind Bleichungen des Substrates erkennbar.





Abb. 2: Profilaufnahme und Substratmerkmale (Körnung, pH-Wert, Carbonat-Gehalt und Glühverlust) im Profil Harzofen. - nach JUNG (2004: 52, Abb. 16).

Abb. 3: Tonmineralogie (Kaolinit-Reflexe) der Probe RoII aus dem Profil Roßbach II (d001Wert bei 7,3 Å und der d002-Wert bei 3,6 Å der unbehandelten Probe. Das Erhitzungspräparat zeigt keinen Reflex). - Aus: JUNG (2004: 35, Abb. 8).

Abb. 4: Schwermineralanalysen der Horizonte Bvs-Sw (=KH1), II Bt-Sd (=KH2) und III Sd-lCj (=KH3); (Analytiker: H. Thiemeyer, Frankfurt).

Das kaolinitisch geprägte Tonmineralspektrum (Abb. 3) belegt zum einen den Zusammenhang zur tropoid geprägten Verwitterung während der Kreidezeit und des Tertiärs, die den anstehenden Sandsteinuntergrund tiefgründig erfasste. Hydrothermale Aktivitäten können anhand der fehlenden, thermisch stabilen Strukturvarianten des Kaolinits ausgeschlossen werden. Zum anderen belegt die Tonmineralzusammensetzung die allenfalls geringfügige, holozäne pedogene Überprägung. Eine nacheiszeitliche Verlehmung ist tonmineralogisch kaum nachweisbar.

Eine vermutlich holozäne Bodendifferenzierung fand in Form einer Tonverlagerung in den Horizonten Bl-Sw und II Bt-Sd statt. In den höheren Horizonten ist im Korngrößenspektrum ein Eintrag von Löß nachzuweisen. Dies macht sich auch im Spektrum der Schwerminerale bemerkbar. Während die basale Graulehmschicht (III Sd-lCj) nur stabile Schwerminerale führt, ist in den Löß-beeinflussten Horizonten II Bt-Sd und vor allem Bvs-Sw das Spektrum des Laacher Ereignisses vertreten.

Als Steine und Blöcke finden sich im Profil meist grobkörnige Sandsteine des mittleren Buntsandsteins, die einen hohen Kieselsäureanteil aufweisen. Durch die sekundäre Aufkieselung im Zuge der chemischen Verwitterung liegt eine Silcrete-ähnliche Stein- und Blockfraktion vorliegt, die sich in den Hangschuttdecken selektiv anreichert. Ansonsten ist das anstehende, saprolitisierte Sedimentgestein als grabbare, lockere Varietät anstehend, dessen höhere Horizonte mit dem tropoiden Boden bereits der Abtragung zum Opfer fielen.

Weitere Nachweise der Reste einer tropoiden, autochthonen Verwitterungsdecke wurden im Rahmen umfassender geomorphologischer Untersuchungen im Spessart und angrenzenden Mittelgebirgsregionen erbracht (JUNG 2006).

Standort Kleinwallstadt 2 - Klebsandgrube

Abb. 5: Ausschnitt der Standortskarte Gemeindewald Kleinwallstadt. - DFS (1992) [Kartenbeilage]. Legende: blau: Standorte mit kennzeichnendem Wasserhaushalt = Frische Mulden und Hangfüße; rotbraun: Schluff und Feinlehme; hellbraun: Sandige Lehme; gelb: Zweischichtige Standorte mit Ton im Untergrund.

Bereits am Oberhang werden die Graulehme von Lößablagerungen abgelöst, die den präpleistozänen Gesteinsuntergrund verschleiern (Abb. 5). Im Bereich der Klebsandgrube (Profil Klebsandgrube, R 3514255 H 5526480, 240 m NN) sind die Umlagerungssedimente aus der autochthonen Verwitterungsdecke unter einem mehrere Meter mächtigen Komplex von Löß-gestützten Hangschuttdecken erschlossen. Die Zweigliedrigkeit des Aufschlusses Klebsandgrube geht bereits aus der farblichen Differenzierung hervor.

Vermutlich wurde die ‚Lagerstätte’ erstmals an der Sohle von Hohlwegen erkannt, die durch das Areal der Klebsandgrube führen und heute, durch eine Abbauwand gekappt, in der Luft ausstreichen. Der Abbau des so genannten Klebsandes geht mindestens in das Jahr 1912 zurück, als bei der Gemeinde Kleinwallstadt Anträge zum Bau einer Rollbahn und später einer Seilbahn zu einer Verladestelle am Main eingereicht wurden. Im Jahre 1925 gingen die Abbaurechte an eine Klingenberger Firma, die im Tonexportgeschäft tätig war. Im Pachtvertrag wurde eine jährliche Fördermenge von 300 Wagons zu je 200 Zentnern garantiert, die allerdings nicht eingehalten werden konnte.

Für den Verwendungszweck des Kleinwallstädter Klebsands gibt es in den Archivalien lediglich den Hinweis, dass das Material am „Niederrhein“ abgesetzt werden soll. Vermutlich beabsichtigte man, den Klebsand als Formsand in der Schwerindustrie (Eisengusstechnik) im Ruhrgebiet einzusetzen.

Abb. 6: Profil Klebsandgrube mit Bohrung I und Bohrung II. - Aus JUNG (2004: 62, Abb. 25).

In der ehemaligen Klebsandgrube wurde mit einem Schürf und zwei ergänzenden Rammkernsondierungen der oberflächenahe Untergrund erschlossen (Abb. 6), der ansonsten im Grubenbereich durch Versturzmaterial verschleiert ist. Die obersten Horizonte sind durch ockerfarbenen bis braunen, schwach tonigen Löß gekennzeichnet, der in einer ersten Solifluktionslage mit Sandstein-Blöcken angereichert ist. Die Solifluktionslage II erreichte noch den liegenden Graulehm und hat diesen zusammen mit kleineren Steinen eingearbeitet. Eine noch ältere solifluidale Lage hat zahlreiche und relativ große Blöcke bewegt, die im Profil Klebsandgrube im Horizont Kle 9 auch auffällig eingeregelt sind. Die liegenden Schichten führen nur relativ kleine Sandsteine und werden einem fluvialen Ablagerungsmilieu zugeordnet. Bemerkenswert ist der Tonhorizont Kle11, der eine Mächtigkeit von 15 cm erreicht und mindestens über eine Distanz von wenigen Metern aushält. Diese sandigen Tone werden als Stillwassersediment angesprochen, das Tonmaterial selbst wird als Filtrat des im Umfeld anstehenden Sandstein-Saprolits gesehen. Vorzugsweise in einer sandigen Zwischenlage und auf der Dachfläche der Tonschicht treten Linsen mit Paläosolrelikten auf. Es handelt sich um einen sandigen Rotlehm, der zur Zeit der Tonablagerung noch in besonderen Positionen vorlag und erosiv aufgearbeitet wurde.

Der liegende Horizont, ein weißer toniger Sand (eigentlicher Klebsand?) kann aufgrund der erkennbaren Strukturen (Schichtung!) bereits dem autochthonen Sandstein-Saprolit zugeordnet werden.



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