„Sedimentstratigraphische Untersuchungen Zur

Universität Hildesheim WiSe 2020/21 Fachbereich IV Institut für Geographie

„Sedimentstratigraphische Untersuchungen zur spätpleistozänen und holozänen Auengenese am Mittellauf der Innerste unter Berücksichtigung der Schwermetallbelastung aus der Harzer Montanindustrie.“

Masterarbeit zur Erlangung des akademischen Grades Master of Science Erstgutachter: Herr Prof. Dr. André Kirchner Zweitgutachter: Herr Prof. Dr. Martin Sauerwein

Abb. 1: Rammkernsondierungen in der Innersteaue zwischen Egenstedt und Groß Düngen (KUNZFELD 2019:24f.).

Abgabedatum: 11.11.2020 Vorgelegt von: Jonas Grothues Inhaltsverzeichnis Abbildungsverzeichnis ...... III Tabellenverzeichnis...... IV Abkürzungen und Einheiten ...... V Zusammenfassung ...... VII Danksagung ...... IX 1. Einleitung ...... 1 1.1 Einführung ...... 1 1.2 Ziele und Fragestellungen ...... 2 2. Charakterisierung des Untersuchungsgebietes ...... 3 2.1 Geographische Einordnung...... 3 2.2 Geologie und Geomorphologie ...... 5 2.2.1 Geologie Harz ...... 5 2.2.2 Innerstebergland ...... 5 2.2.2.1 Geologie ...... 5 2.2.2.2 Geomorphologie ...... 6 2.3 Flussmorphologie Innerste ...... 7 2.4 Forschungsorientiertes Studienprojekt ...... 8 2.4.1 Profildiagramm der Innerste ...... 8 2.4.2 Talsohlenbreite ...... 9 2.4.3 Landschaftsbedeckungskategorien ...... 10 2.4.4 Talneigung ...... 11 2.4.5 Schlussfolgerung des Studienprojektes ...... 11 2.5 Rezente Klimaverhältnisse und Hydrologie ...... 12 2.6 Böden...... 13 3. Stand der Forschung ...... 14 3.1 Klima- und Landschaftsgeschichte ...... 14 3.2 Auen und Auensedimente ...... 16 3.3 Historische Entwicklung des Bergbaus im Oberharz ...... 20 3.4 Schwermetalle aus dem Harzer Montanwesen ...... 21 4. Methoden...... 25 4.1 Recherche und Auswahl des USG...... 25 4.2 Feldkampagne ...... 27 4.2.1 Geländearbeit ...... 27 4.2.2 Methodische Fehler im Gelände ...... 29 4.3 Laboranalysen ...... 29 4.3.1 pH-Wert ...... 29 4.3.2 Elektrische Leitfähigkeit ...... 30 4.3.3 Glühverlust ...... 30

I 4.3.4 Carbonatgehalt ...... 31 4.3.5 Korngrößenanalyse ...... 31 4.3.6 Schwermetallgehalte ...... 31 4.3.7 Radiokohlenstoffdatierung ...... 32 4.4 Methodische Fehlerquellen ...... 32 5. Ergebnisse und Diskussion ...... 33 5.1 Ergebnisse und Charakterisierung der Sedimente aus dem USG ...... 33 5.1.1 Ergebnisse der sedimentstratigraphischen Untersuchungen ...... 33 5.1.1.1 Stratigraphische Einheiten der Auensedimente ...... 37 5.1.1.2 Stratigraphische Einheiten der Hangsedimente ...... 42 5.1.1.3 Horizontale und vertikale Verbreitung der Hang- und Auensedimente ...... 43 5.1.2 Charakterisierung der Innersteaue durch Sedimentstratigraphische Untersuchungen ...... 47 5.1.2.1 Charakterisierung der Auensedimente ...... 47 5.1.2.2 Charakterisierung der Hangsedimente ...... 55 5.1.2.3 Sedimentablagerungen entlang des Auenquertransektes ...... 58 5.2 Laterale und vertikale Verteilung der Schwermetalle im USG ...... 60 5.2.1 Ergebnisvergleich zwischen Auenprofil Knieke19 und Bohrung JG19-4a ...... 60 5.2.1.1 Korngrößenverteilung ...... 60 5.2.1.2 Schwermetallgehalte ...... 63 5.2.1.2.1 Ergebnisse der Bleigehalte entlang des Auenquertransektes ...... 65 5.2.1.2.2 Ergebnisse der Zinkgehalte entlang des Auenquertransektes ...... 67 5.2.2 Schwermetallbelastung aus der Harzer Montanindustrie ...... 68 5.2.2.1 Die laterale Verteilung der Schwermetalle im USG ...... 68 5.2.2.2 Die vertikale Verteilung der Schwermetalle im USG ...... 70 5.3 Ein Landschaftsmodell des Auenquertransektes im USG ...... 74 5.3.1 Prä-Alleröd (vor 11.500 BC) ...... 74 5.3.2 Alleröd (11.500 bis 10.700 BC) ...... 75 5.3.3 Jüngere Dryaszeit bis Subatlantikum (10.700 BC bis 1.200 AD) ...... 76 5.3.4 Subatlantikum I (1.300 AD bis 1.400 AD) ...... 77 5.3.5 Subatlantikum II (1.600 AD bis 2.020 AD) ...... 78 6. Resümee ...... 80 7. Literaturverzeichnis ...... 82 8. Anhang ...... 92

II Abbildungsverzeichnis Abb. 1: Rammkernsondierungen in der Innersteaue zwischen Egenstedt und Groß Dünge .... I Abb. 2: Geographische Einordnung und Höhendarstellung des Untersuchungsgebietes ...... 4 Abb. 3: Profildiagramm zum Höhenprofil der Innerste. Auf der Y-Achse ist die Höhe in m und auf der X-Achse die Entfernung von der Quelle zur Mündung in km dargestellt .. 8 Abb. 4: Gliederung der 18 Flussabschnitte (USG, A-Q) im Mittellauf der Innerste. Die Boxplots zeigen das Verteilungsmuster der gemessen Talsohlenbreite in m...... 9 Abb. 5 Boxplots zu fünf unterschiedlichen Landschaftsbedeckungskategorien am Mittellauf der Innerste mit Flächenangaben in km²...... 10 Abb. 6: Kreisdiagramme zur Darstellung der Talneigung aus dem Auenbereich der Innerste. Links werden die Flussabschnitte A bis Q dargestellt und rechts das USG...... 11 Abb. 7: Klimadiagramm Hildesheim...... 12 Abb. 8: Skizzierte Darstellung von Terrassentreppen aus drei alten Talböden mit Mäanderfluss in einer Warmzeit...... 15 Abb. 9: Verteilung der Rammkernsondierungen entlang des Auenquertransektes im USG.. 28 Abb. 10: Stratigraphische Übersicht von den zusammengefassten Sedimenteinheiten der abgeteuften Bohrungen entlang des Auenquertransektes...... 35 Abb. 11: Laborergebnisse aus den Proben der Bohrung JG19-4a...... 36 Abb. 12: Stratigraphische Übersicht von den charakterisierten Sedimenteinheiten der abgeteuften Bohrungen entlang des Auenquertransektes...... 57 Abb. 13: Ergebnisdarstellung der Schwermetallmessungen von Blei, Zink, Kupfer sowie Cadmium und der Korngrößenanalyse im direkten Vergleich zwischen dem Auenprofil Knieke19 und der Bohrung JG19-4a...... 62 Abb. 14: Lageplan des - Bohrtransektes im USG...... 66 Abb. 15: Horizontale und vertikale Verteilung der ermittelten Bleigehalte entlang des Auen- quertransektes...... 67 Abb. 16: Horizontale und vertikale Verteilung der ermittelten Zinkgehalte entlang des Auen- quertransektes...... 68 Abb. 17: Blockbild vom USG und dem Harz im des Prä-Alleröd (vor 11.500 BC)...... 75 Abb. 18: Blockbild vom USG und dem Harz im Alleröd (11.500 bis 11.300)...... 76 Abb. 19: Blockbild vom USG und dem Harz im Subatlantikum (1.300 AD bis 1.400 AD)...... 78 Abb. 20: Blockbild vom USG und dem Harz im Jahr 2020...... 79

III

Tabellenverzeichnis Tab. 1: Themenkomplexe und Fragestellungen dieser Arbeit...... 2 Tab. 2: Chronostratigraphische Übersicht vom geologischen Aufbau des Innersteberg- landes...... 6 Tab. 3: Abgeleitete Eigenschaften der holozänen Auenlehmstratigaphie im Vergleich zwischen TÜRK (2005) und PRETZSCH (1994) ...... 19 Tab. 4: Vorsorgewerte und Hintergrundwerte von Blei, Zink, Kupfer und Cadmium in mg/kg [TS]...... 24 Tab. 5: Forschungsdesign der Masterarbeit...... 25 Tab. 6: Durchschnittliche Schwermetallgehalte nach KöWa. und Prosp. in %...... 26 Tab. 7: Aufnahmeparameter zur Charakterisierung der Innerstesedimente...... 28 Tab. 8:Wertebereiche der elektrischen Leitfähigkeit typischer Böden...... 30 Tab. 9: Ergebnisse der zusammengefassten Auen- und Hangsedimente aus den Feldauf- nahmen. Ergänzung durch die Laboranalytik aus Proben aus der Bohrung JG19- 4a...... 34 Tab. 10: Kurzübersicht von den ermittelten Feldparametern aus den abgeteuften Bohrungen und dem Profil Knieke19...... 45 Tab. 11: Ergebnisse der ermittelten Schwermetallgehalte mit gekennzeichneten Vorsorge- und Hintergrundwerten in dem Auenprofil Knieke19 und der Bohrung JG19-4a...... 64 Tab. 12: Bewertungskategorien für die Bleigehalte im USG. Die Kategorien sind nach ihrer Reihenfolge durchnummeriert...... 66 Tab. 13: Bewertungskategorien für die Zinkgehalte im USG. Die Kategorien sind nach ihrer Reihenfolge durchnummeriert...... 67

Abkürzungen und Einheiten

Abkürzung (Text) vgl. vergleiche Abb. Abbildung v. n. verändert nach BbodSchV Bundes-Bodenschutz- z. B. zum Beispiel Verordnung z.T. zum Teil bzw. beziehungsweise 14C Radiokohlenstoffdatierung ca. circa ∑ Summe ceza Curt-Engelhorn-Zentrum Ø Durchmesser Archäometrie DGM Digitales Geländemodell Zeitliche Angaben et al. Et alii/aliae – lat. für „und AD Anno Domini (nach Christi andere“ Geburt) GBA Gesellschaft für Bioanalytik BC Before Christ (vor Christi mbH Geburt) ggf. gegeben falls Cal AD kalibriertes (14C Alter) (Anno GIS Geoinformationssystem Domini) nach Christi Geburt GOK Geländeoberkante Cal BC kalibriertes (14C Alter) (Before Kap. Kapitel Christ) vor Christi Geburt KA5 Bodenkundliche J. v. h. Jahre vor heute Kartieranleitung (vgl. AD- Jh. Jahrhundert HOC-ARBEITSGRUPPE BODEN 2005) Einheiten KöWa Königswasseraufschluss cm Zentimeter LABO Länder-Arbeitsgemeinschaft kg Kilogramm Bodenschutz km Kilometer LOI Loss on ignition m Meter max. maximal mg Milligramm min. minimal mm Millimeter n Stichprobenanzahl Mio. Millionen NGS Niedersächische mS Millisiemens Gesellschaft zur t Tonnen Endablagerung von TS Trockensubstanz Sonderabfall µm Mikrometer NLfB Niedersächsisches µS Mikrosiemens Landesamt für % Prozent Bodenforschung OBS organische Bodensubstanz Chemische Symbole und Formeln P. Perzentil Al Aluminium Prosp. Prospektionsaufschluss Ca Calcium SE Sedimenteinheit CaCO3 Calciumcarbonat Tab. Tabelle Canorg anorganischer Kohlenstoff UGT Umwelt-Geräte-Technik Cd Cadmium USG Untersuchungsgebiet Cu Kupfer ü. NHN über Normalhöhennull Fe Eisen

K Kalium Mg Magnesium Bodenart Mn Mangan T Ton Na Natrium U Schluff O Sauerstoff fU Feinschluff P Phosphor mU Mittelschluff Pb Blei gU Grobschluff Si Silicium S Sand Ti Titan fS Feinsand Zn Zink mS Mittelsand gS Grobsand Sedimente fSgs Grobsandiger Feinsand LB Basislage Gr Kies LH Hauptlage fGr Feingrus NT Niederterrasse mGr Mittelgrus MT Mittelterrasse gGr Grobgrus qh1 Ältester Auenlehm G Kies qh2 Älterer Auenlehm fG Feinkies qh3 Junger Auenlehm mG Mittelkies qh4 Jüngster Auenlehm gG Grobkies

Zusammenfassung Diese Arbeit beschäftigt sich mit sedimentologischen Untersuchungen am Mittellauf der Innerste zwischen Egenstedt und Groß Düngen. Ziel dieser Arbeit, ist die Genese der Innersteaue zu rekonstruieren, um ein Landschaftsmodell für das Untersuchungsgebiet ableiten zu können. Hierfür wurden die abgelagerten Sedimente als Geoarchive genutzt, um auf die ehemaligen Umwelt- und Ablagerungsbedingungen zu schließen. Neben klimatischen Einflüssen sind die anthropogen induzierten Veränderungen wichtige Steuer- größen zur Rekonstruktion der Landschaftsgeschichte. Der Einfluss des Menschen und die einhergehenden Intensivierung der Landnutzung förderte die Entwicklung von korrelaten Sedimenten der Bodenerosion. Diese haben sich in Form von Kolluvien und Auenlehmen an den Hängen und Talniederung der Innerste abgelagert. Zudem lassen sich in den Sedimenten der Innerste, Schwermetalle nachweisen, die aus dem „1000-jährigen Harzbergbau“ stammen. Mit Schwermetallen belastete Sedimente wurden durch Niederschläge und Hochflutereignisse von Bergbau- halden abgespült, die sich anschließend in den Flussauen der Innerste akkumulierten. Zur Erfassung der Geoarchive wurden entlang eines Auenquertransektes (Länge 950 m) zehn Rammkernsondierungen durchgeführt, die in spätpleistozäne und holozäne Sedimente abgeteuft wurden. Zusätzlich wurde im Rahmen der Masterarbeit von Lena Knieke ein Auenprofil angelegt. Die Laboranalysen aus den Bodenproben der Bohrung JG19-4a und dem Auenprofil umfassten die pedologischen Grundparameter, Korngrößen- analysen und die Bestimmung der Gesamtgehalte von ausgewählten Schwermetallen. Die Ergebnisse der Laboruntersuchungen bildeten zusammen mit den Feldaufnahmen die Grundlage für die Charakterisierung der Sedimenteinheiten in der Innersteaue. Insgesamt wurden im Auenquertransekt fünfzehn unterschiedliche Sedimenteinheiten diagnostiziert, die in Auen- und Hangsedimenten unterschieden wurden. Die Auen- sedimente zeigen grundsätzlich einen ähnlichen Aufbau, welcher der Genese entsprechend von unten nach oben wie folgt aussieht: Niederterrasse / organische Ablagerungen (lokal Torfe und organo-mineralische Mudden) / Hochflutsedimente. Durch den Vergleich von Untersuchungen an der Innerste (TÜRK 2005) und Leine (PRETZSCH 1994) konnten die Hochflutsedimente in den Älteren und Jungen Auenlehm unterteilt werden. Die Hangsedimente sind wie folgt aufgebaut: Schiefertone aus dem Unterjura / Basislage / Hauptlage / Kolluvium. Durch insgesamt fünf Radiokohlenstoffdatierungen konnten die Torfe und die organischen Ablagerungen in das Alleröd datiert werden. Der Ablagerungsbeginn des Älteren Auen- lehms wurde in das Mittelalter datiert und der Junge Auenlehm in die Neuzeit. Im lateralen Vergleich der Korngrößen und Schwermetallgehalte weist das Auenprofil in den sandigen Ablagerungen die höchsten Gehalte auf. Hingegen wurden in den überwiegend tonig, schluffigen Sedimenten der Bohrung JG19-4a relativ niedrige Schwer- metallgehalte ermittelt. Im vertikalen Verlauf zeigt sich, dass die höchsten Gehalte flächendeckend in der gesamten Talsohle vorkommen und damit in dem Jungen Auenlehm (0–115 cm) festzustellen sind. Im darunterliegenden Älteren Auenlehm nehmen die Schwermetallgehalte im Auenprofil und in der Bohrung stark ab.

VII

Durch die Parallelisierung der Harzer Bergbautätigkeiten mit dem Ablagerungsbeginn des Älteren Auenlehms konnte festgestellt werden, dass bereits zur ersten Bergbauhaupt- phase, zwischen dem 10. und 15. Jh., in den Sedimenten Schwermetalle angereichert wurden. Es ist zu vermuten, dass die Intensivierung der Bergbautätigkeiten zwischen dem 17. und 20. Jh. zur Erhöhung der Schwermetallbelastung in den Sedimenten des Jungen Auenlehms geführt hat. Zudem ist davon auszugehen, dass die Schwermetallbelastungen vorwiegend aus den Pochsandhalden am Oberlauf der Innerste stammen. Durch die Charakterisierung der Sedimenteinheiten und der zeitlichen Einordnung der Schwermetall- anreicherung konnte ein Landschaftsmodell für das USG abgeleitet werden. Mittels der 14C- Datierungen und den Eigenschaften in den Sedimenten konnte die Auengenese im Prä- Alleröd, Alleröd, und Subatlantikum rekonstruiert werden. Zwischen dem Alleröd und dem Subatlantikum konnten keine weiteren Sedimente festgestellt werden.

Schlussfolgernd lässt sich feststellen, dass die Schwermetallgehalte ein hinreichendes Instrument darstellen, um die Auenlehme differenzieren zu können. Das abgeleitete Land- schaftsmodell zeigt einen Überblick über die Sedimente im USG. Die Rekonstruktion der Landschaft bietet Forschungspotenzial für weitere Untersuchungen, die im Zuge dieser Arbeit angerissen wurden.

VIII

Danksagung Im gesamten Prozess dieser Masterarbeit, angefangen bei der Planung und der Datenaufnahme im Gelände sowie während den Laborarbeiten bis hin zur Arbeit am Schreibtisch und selbst darüber hinaus, haben mich viele Menschen begleitet und unterstützt. Für Eure Hilfe und Euren Beistand möchte ich mich ganz herzlich bedanken.

Zunächst möchte ich mich bei meinen Gutachtern Herrn Prof. Dr. André Kirchner und Herrn Prof. Dr. Martin Sauerwein dafür bedanken, dass die Bürotüren für Fragen und Rat stets offen standen. Vielen Dank für die schnelle Beantwortung von Fragen und die gute Kooperation in den letzten sieben Jahren an der Uni Hildesheim.

Ein spezieller Dank geht an Lena Knieke die das „Projekt Masterarbeit“ mit mir begonnen und mich bis zum Ende unterstützt hat. Mit deinem kontinuierlichen Zuspruch „wir packen das“ war die Arbeit schon fertig geschrieben bevor wir sie angefangen haben. An dieser Stelle ein großes Dankeschön für die Hilfestellung und Unterstützung im Labor an Martina Müller-Zumbrägel.

Vielen Dank an die Menschen, die mich das letzte halbe Jahr kontinuierlich unterstützt haben und für die fachlichen Diskussionen, Ideen und Tipps sowie die motivierenden Zusprüche. Hier muss ich mich auf jeden Fall bei meinen Freunden und der HildesCrimeCrew bedanken. Und natürlich an alle die ich hier nicht aufgeführt habe!

An dieser Stelle soll an Timo gedankt werden, der mit seinen Zauberhänden die Citaviverschwörer Mr. Alloway und Herrn Blume in die Knie gezwungen hat.

Außerdem ist anzumerken, dass mit Dir, Tobi, das gemeinsame (laut) Lesen ein schönes Erlebnis war. Ich danke dir dafür.

Ein spezieller Dank an Herrn Dr. Nico Herrmann, der sicherlich weiß, warum er hier steht. Für das Überlesen und für die Hilfe zum anschließenden Kürzen der Arbeit möchte ich mich besonders bei Madlen, Timo, Merle, Lena, Nick, Lisa, Daniel und Tobi bedanken.

Ein riesiges Dankeschön geht an die tatkräftigen Bohrhelfer! Danke an Tobi, Andre, Lena, Jasmin, Mila, Micha, Vyvy, Merle, Anne, André und Lisa. Ohne euch würde ich bis heute Löcher graben!

Ein besonderer Dank geht an Dr. Hanno Paetsch. Vielen Dank für deine Unterstützung.

Abschließend möchte ich mich bei Lisa und meiner Familie bedanken, die mir stets den Rücken freigehalten haben und für mich da sind.

Vielen Dank an Euch alle!

IX 1. Einleitung

1.1 Einführung Im Innerstebergland haben sich während des Quartärs, durch den klimatischen Wechsel, spätpleistozäne und holozäne Sedimente auf den Hängen und in den Talniederungen abgelagert (KROLL 2003:22f.). Mit dem Einzug der jungsteinzeitlichen Bauernkultur wurde die Landschaft erstmalig anthropogen umstrukturiert (BEHRE 2008:136f., EHLERS 2011:322). Im Kontext der ackerbaulichen Nutzung und Rodungen wurde Bodenerosion anthropogen begünstigt und es bildeten sich Auenlehme und Kolluvien (BÜDEL 1977:204, DREIBRODT et al. 2006:16, BÖSE et al. 2018:162). Diese sind korrelate Sedimente der Bodenerosion und repräsentieren ein unterschiedlich großes Einzugsgebiet (BECKMANN 2007:6). Durch Spül- denudation an den Talflanken gelangen die Sedimente in die Flüsse und werden in Abhängigkeit der Strömungsgeschwindigkeit in den Flussauen abgelagert (ZEPP 2014:131ff., AHNERT 2015:187). Mit dem aufblühen der (Prä-) historischen Montanindustrie im Oberharz wurden die Fluss- auen der Innerste zunehmend durch schwermetallhaltige Erzreste belastet (KNOLLE 1997:207). Bei Anreicherung können Schwermetalle bereits in geringen Konzentrationen toxisch auf Pflanzen, Tieren und dem Menschen wirken (AMELUNG et al. 2018:597, BLIEFERT 2012:354). An der Innerste wurden insbesondere Blei, Zink, Kupfer und Cadmium durch die Bergbautätigkeiten und deren Folgen freigesetzt (KNOLLE 1997:207, TÜRK 2005a:16f.). Bei Hochwasserereignissen und Niederschlägen werden bis heute schwermetallhaltige Pochsande mit der Schwebfracht in die Flussauen der Innerste transportiert (GERMERSHAUSEN 2013:1). Die abgelagerten Auensedimente an der Innerste stellen durch die Sedimentabfolge ein umfassendes Archiv der Landschaftsentwicklung dar (DREIBRODT et al. 2006:17, BECKMANN 2007:2). Hierbei weisen die spätpleistozänen und holozänen Sedimente auf räumliche und zeitliche Umwelteinflüsse hin, denen sie während ihrer Bildung ausgesetzt waren (DREIBRODT et al. 2006:12f.). Die Informationen sind in den Eigenschaften der Sedi- mente, in deren Lagerungsverhältnissen und in den Indikatoren, wie z. B. den schwermetallhaltigen Pochsanden, enthalten. Aufgrund dessen ist das Hauptziel der Arbeit mit Hilfe von sedimentologischen und boden- chemischen Untersuchungen die Sedimente der Innerste zu charakterisieren und diese stratigraphisch einzuordnen. Darüber hinaus soll der anthropogene Einfluss unter besonderer Berücksichtigung der Harzer Montanindustrie erfasst und bewertet werden. Parallel zu dieser Studie beschäftigt sich die Masterarbeit von Lena Knieke mit der Schwer- metallbelastung und deren Mobilisierbarkeit in Auensedimenten der Innerste. In diesem Kontext wurde ein Auenprofil im USG angelegt, welches zur Erweiterung der Datengrund- lage herangezogen wurde. Im Zuge dessen wurden die Kapitel 2 (außer 2.4), 3.3 und 3.4 gemeinsam mit Lena Knieke erarbeitet.

1 1.2 Ziele und Fragestellungen Ziel der Arbeit ist die Rekonstruktion der Auengenese am Mittellauf der Innerste zwischen Egenstedt und Groß Düngen anhand von sedimentstratigraphischen Untersuchungen entlang eines Auenquertransektes. Hierbei sollen spätpleistozäne und holozäne Sedimente durch Feldaufnahmen und Laboranalytik charakterisiert werden. Des Weiteren sollen die Schwermetalleinträge der ehemaligen Harzer Montanindustrie in dieser Arbeit berück- sichtigt werden. Durch punktuelle Erfassung von Schwermetallgehalten im Auenquer- transekt soll die Übertragbarkeit auf die Fläche und insbesondere der vertikale und laterale Verlauf untersucht werden. Hierbei orientiert sich diese Arbeit an folgende Themenkomplexe (vgl. Tab. 1).

Tab. 1: Themenkomplexe und Fragestellungen dieser Arbeit.

2 2. Charakterisierung des Untersuchungsgebietes

2.1 Geographische Einordnung Das USG befindet sich nach DRACHENFELS (2010) in der naturräumlichen Einordnung “Weser- und Weser-Leinebergland” (VON DRACHENFELS 2010:250f.). Zudem gehört es laut ELBRACHT et al. (2017) zum hydrologischen Raum (05117) „Innerste-Bergland und nörd- liches Harzvorland“ in Niedersachsen (ELBRACHT et al. 2017:84). Im Westen dringt die Calenberger Börde und im Norden die Hildesheimer Börde an das Innerstebergland. Die Hildesheimer Börde und Calenberger Börde gehören zur Großlandschaft des Norddeut- schen Tieflandes und grenzen an die Mittelgebirgsschwelle (WEBER 2003:15f., SELCK 2005:11ff., BFN 2012c:o.S., 2012b:o.S.). Weiterhin befindet sich der untersuchte Raum südöstlich der Stadt Hildesheim (Stadt- gebietsgrenze) und wird von den Ortschaften Egenstedt im Westen sowie Groß Düngen im Osten eingegrenzt. Das USG befindet sich auf landwirtschaftlich genutzten Ackerflächen und wird im Norden durch den Fluss Innerste und im Süden durch die Bundesstraße 243 begrenzt. Die Bahntrasse der Lammetalbahn durchquert das USG von nordöstlicher in süd- westlicher Richtung. Neben der Bundesstraße 243 verbinden landwirtschaftliche Feldwege und eine asphaltierte Straßen die Ortschaften Egenstedt und Groß Düngen und bilden damit eine Zufahrt zur Kläranlage Groß Düngen, die sich nördlich im USG befindet (vgl. Abb. 2).

3 Abb. 2: Geographische Einordnung und Höhendarstellung des Untersuchungsgebietes (unter Verwendung von Daten des LGLN, Esri und OSM).

4 2.2 Geologie und Geomorphologie Neben dem USG im Innerstebergland wird in diesem Kapitel die Geologie des Harzes angerissen. Der Harz befindet sich nicht im USG, aber fungiert als Ursprung für die angereicherten Schwermetalleinträge und soll aus diesem Grund ebenfalls erwähnt werden. Neben einem Exkurs zur Harzentstehung wird anschließend die Geologie und Geomorphologie des Innersteberglandes vorgestellt. Zusätzlich wird der geologische Aufbau in einer Übersichtstabelle festgehalten (vgl. Tab. 2). 2.2.1 Geologie Harz Im Zuge der variszischen Gebirgsbildung entstand der Harz als nördlichstes deutsches Mittelgebirge (HOFMANN 1995:39, OESTERREICH et al. 1997:12). Dabei erfolgte im Oberkarbon, vor ca. 290 Millionen Jahren, die Hauptphase der Faltung (DEICKE 2000:42). Nahezu das komplette Mesozoikum war der Harz ein vom Meer überflutetes Sedimentationsgebiet (LIESSMANN 1992:5, OESTERREICH et al. 1997:14). In dieser Zeit lagerten sich mächtige Salz-, Sand-, Ton-, Schluff-, Kalk- und Mergelsteineinheiten ab (STEDINGK 2012:15). Die heutige Harzscholle ist eine saxonisch gehobene Teilscholle des variszischen Gebirges (OESTERREICH et al. 1997:14, STEDINGK 2012:15). Aufgrund der tektonischen Struktur und der Altersverhältnisse der Schichten wird der Harz in drei Großeinheiten, Unter-, Mittel,- und Oberharz, untergliedert (ROTHE 2012:61). Der Oberharz bietet mit seinem Vorland auf engem Raum ein weites Spektrum verschiedener Gesteins- und Erzarten (LIESSMANN 1992:4, DEICKE 2000:43, STEDINGK 2012:11). Die größten Erzgänge treten störungsgebunden auf (LIESSMANN 2010:12f., STEDINGK 2012:34ff.). In diesem Zusammenhang sind u.a. die Oberharzer Erzgänge mit einem hohen Blei-, Zink- und Silbervorkommen zu nennen, welche sich im Einzugsgebiet der Innerste befinden und im Zuge verschiedener Bergbauperioden gefördert wurden (LIESSMANN 2010:12f., STEDINGK 2012:34ff., vgl. Kap. 3.3). 2.2.2 Innerstebergland

2.2.2.1 Geologie Der geologische Aufbau des Innersteberglandes ist durch ein Grundgebirge aus dem Pa- läozoikum und einem Deckgebirge aus dem Perm und Mesozoikum zu charakterisieren (SEMMEL 1991:7, HAVERSATH 1997:35, HENNINGSEN & KATZUNG 2006:120). Das Deck- gebirge besteht überwiegend aus Sedimentgesteinen und wurde durch ein Lockerdeck- gebirge aus dem Känozoikum seit 65 Mio. Jahren v. h. überprägt (BÖSE et al. 2018:23, vgl. Tab. 2). Die Basis und damit die ältesten Ablagerungen im Deckgebirge bildet das Zechstein mit marinen Sedimenten aus dem Perm (ELBRACHT et al. 2017:63). Die im Zechstein abgelagerten Stein- und Kalisalze sind bis heute bedeutende Rohstoffvorkommen im Innerste- bergland (MEYER 1973:36, KRÜGER 1983:121ff., ROTHE 2012:187). Auffliegend auf den Se- dimenten des Zechsteinmeeres folgt im Mesozoikum die Trias. Die Trias gliedert sich in die

5 lithographische Abfolge von Buntsandstein, Muschelkalk und Keuper (ELBRACHT et al. 2017:63, HEUNISCH et al. 2017:34). Über der Germanischen Trias sind Ablagerungen aus dem Jura und der Kreide zu finden (HENNINGSEN & KATZUNG 2006:122f., BÖSE et al. 2018:34f.). Auf dem Deckgebirge liegt das Lockerdeckgebirge aus dem Känozoikum auf, welches sich in die beiden Systeme Tertiär und Quartär aufgliedert (HESEMANN 1978:272, ROTHE 2015:31, vgl. Tab. 2 & Anhang A4.2).

Tab. 2: Chronostratigraphische Übersicht vom geologischen Aufbau des Innersteberglandes. Für diese Arbeit wurden unrelevante Zeitabschnitte schraffiert oder farblich verändert (v. n. BARTELS 1967:12f., MEYER 1973:60ff., HESEMANN 1978:233ff., BÖSE et al. 2018:22, HENNINGSEN & KATZUNG 2006:120ff., PARK 2015:148ff., ROTHE 2015:30ff., HEUNISCH et al. 2017:35f., SEITZ 2017:45ff.). Numerisches Numerisches Stockwerk Ärathem System SerieNumerisches Alter Alter in Mio J. v. Alter in Mio J. v. Holozän0,012 - heute Quartär 2,6 - heute Känozoikum Lockerdeckgebirge seit 65 Pleistozän2,6 - 0,012 (Erdneuzeit) Tertiär 65 - 2,6

Kreide 142 - 65

Jura 200 - 142 Mesozoikum 251-65 Keuper239 - 200 (Erdmittelalter) Deckgebirge (Germanische) 251 - 200 Muschelkalk243 - 239 Trias Buntsandstein251 - 243

Perm 296 -257

Karbon359 - 296

Devon 419 - 359 Paläozoikum 545-251 (Erdaltertum) Grundgebirge Silur 443 - 419

Ordovizium485 - 443

Kambrium545 - 485

2.2.2.2 Geomorphologie Morphologisch wird das Innerstebergland durch die langgestreckten, überwiegend bewaldeten Höhenzüge von 250 m bis 300 m über NHN geprägt, die durch intensiv landwirtschaftlich genutzte Beckenstrukturen und Flusstäler umschlossen werden (MEIER- HILBERT 2001:17, WEBER 2003:15f., REUTTER et al. 2016:217). Im Innerstebergland lässt sich in einigen Beckenstrukturen die Reliefumkehr feststellen. So wurden tektonisch aufge- wölbte Sattelstrukturen aufgrund ihrer geringen morphologischen Resistenz ausgeräumt und treten als Senken hervor (HENNINGSEN & KATZUNG 2006:123). Das Deckgebirge des Innersteberglandes wurde vielfach durch die Salztektonik aus der Zechsteinformation, durch die Reliefgenese der alpidischen Gebirgsbildung und der Über- prägung der saxonischen Bruchschollentektonik geformt (MEIER-HILBERT 2001:14, BÖSE et al. 2018:24ff.). In diesem Zusammenspiel wurden Sättel und Mulden gefaltet und die geologischen Schichten an Störungszonen zerbrochen, schräg gekippt und aufgesattelt (KROLL

6 2003:21, ELBRACHT et al. 2017:62f.). Durch das warmfeuchte Tertiär und dem Wechsel von Warm- und Kaltzeiten im Quartär wurden die schräg gestellten Schichten aufgrund ihrer unterschiedlichen geomorphologischen Resistenz überprägt, verwittert und abgetragen. So weisen heute die Höhenzüge des Innersteberglandes Schichtrippen und Kämme einer Schichtstufenlandschaft auf (BARTELS 1967:15, MEIER-HILBERT 2001:14, HENNINGSEN & KATZUNG 2006:123). Die Ablagerungen aus dem Quartär lassen sich heute vor allem in den Senken- und Muldenstrukturen sowie in den Talauen auffinden. An der Innerste sind Mittel- und Nieder- terrassen weitgehend erhalten geblieben, aber die Terrassenablagerungen aus der Elster- eiszeit lassen sich nur noch vereinzelt nachweisen (KROLL 2003:23). Das im Hochglazial durch jahreszeitlich bedingten Austrocknung gebildete und äolisch verfrachtete Feinmaterial wird als Löss bezeichnet (SCHREINER 1992:95, KROLL 2003:22). Löss ist ein meist kalkhaltiges, gelblich gefärbtes Substrat und besteht neben einem geringen Feinsand- und Tonanteil hauptsächlich aus Schluff (SCHREINER 1992:93, SCHMIDT 2002b:297, KROLL 2005:17). Der Lössschleier wurde äolisch über das gesamte Innerste- bergland abgelagert und bildet eine bis zu 3 m mächtige Deckschicht über vorwiegend mesozoischen Gesteinen (MEYER 1973:67, KUNTZE et al. 1994:313, GEHRT 2013:1). Im Innerstebergland lassen sich überwiegend die weichselkaltzeitlichen Lösse in Senken und Tälern nachweisen, da durch die Klimaveränderungen im Holozän Berghänge und ältere Lössdecken bereits erodiert wurden (KROLL 2003:22f.).

2.3 Flussmorphologie Innerste Die Quelle der Innerste entspringt südöstlich der Stadt Clausthal-Zellerfeld auf einer Höhe von ca. 605 m ü. NHN im Oberharz unter den Namen “Innerstesprung” (FAASCH et al. 2001:8, GERMERSHAUSEN 2013:7, GREULE 2014:243). Die Innerste ist durch die Größe des Einzugsgebietes von 1263,55 km² und einer Gesamtlänge von rund 99 km einer der wich- tigsten Leinezuflüsse und weist eine Vielzahl von Nebenflüssen auf (FAASCH et al. 2001:8, WEBER 2003:15). Zunächst durchfließt die Innerste ein ca. 28 km langes, tiefes, über- wiegend waldbedecktes Kerbtal im Oberharz (TÜRK 2005a:18, BFN 2012a:o.S., GRUBE et al. 2018:121). Die Berghänge sind größtenteils durch montane Nadelwälder bedeckt, welche durch den intensiven Holzbedarf während des Erzbergbaus im Harz angepflanzt wurden (BFN 2012a:o.S.). Unterhalb der Innerstetalsperre mündet bei Langelsheim die Grane und bei der Mühle Ringelheim die Neile in die Innerste (FAASCH et al. 2001:8, WEBER 2003:15). Der größte Teil des Flussverlaufes liegt in einem schwach gewölbten Becken zwischen Langelsheim und Hildesheim, welcher durch die wald- und ackergeprägte Kulturlandschaft zu charakterisieren ist (SELBMANN & WALZ 2012:64). Bogenförmig vom Harz ausgehend strömt die Innerste in einem leichten Gefälle nach Nordwesten und fließt bei Grasdorf in den Landkreis Hildesheim. Auf der Höhe von der Ortschaft Holle wendet sich die Innerste nach Westen und folgt den Schichtkämmen des Vorholzer Berglandes (WEBER 2003:15f.).

7 Weitere Zuläufe sind unterhalb von Derneburg die Nette und die Lamme bei Groß Düngen (FAASCH et al. 2001:8, WEBER 2003:15). Von Hildesheim fließt die Innerste weiter nach Nordwesten in die Calenberger Lößbörde und mündet nach 99,7 km auf einer Höhe von 55 m ü. NHN. nördlich von Sarstedt bei Ruthe in die Leine (WEBER 2003:15, GREULE 2014:244, BFN 2012c:o.S.).

2.4 Forschungsorientiertes Studienprojekt Das Studienprojekt hat sich mit der Repräsentativität des USG beschäftigt und wurde mit Hilfe von GIS- und Fernerkundungsdaten analysiert und ausgewertet. Im Rahmen des Projektes wurde die Innerste hinsichtlich ihrer topographischen Fließgewässerzonen untersucht und gegliedert. Anschließend wurde der Mittellauf der Innerste in 18 gleich große Flussabschnitte untergliedert und die Auenflächen nach den Parametern Talsohlenbreite, Talneigung und Landnutzungskategorien analysiert (vgl. Anhang A1.1). Abschließend wurden die Ergebnisse der einzelnen Flussabschnitte mit dem USG verglichen und in Boxplots (Talsohlenbreite, Landschaftskategorien) und Diagrammen (Talneigung) dargestellt. Die Synthese des Projektes wird im Folgenden kurz vorgestellt. Die ausführliche Ergebnisbeschreibung mit Analyse, Interpretation, Methodenkritik sowie die Erläuterung der Qualität, Durchführung der angewendeten Tools und Zugang der Datengrundlage lässt sich im Studienprojekt nachschlagen (vgl. GROTHUES 2020). 2.4.1 Profildiagramm der Innerste In dem Projekt wurden neben weiteren Parametern das Relief und das Höhenprofil herangezogen, um die Innerste in topographische Fließgewässerabschnitte zu gliedern. Aus dem Ergebnis lässt sich ableiten, dass der Oberlauf zwischen Kilometer 0 bis 35, der Mittellauf zwischen Kilometer 35 bis 80 und der Unterlauf zwischen Kilometer 80 bis 100 verläuft (GROTHUES 2020:9, vgl. Abb. 3).

Abb. 3: Profildiagramm zum Höhenprofil der Innerste. Auf der Y-Achse ist die Höhe in m und auf der X-Achse die Entfernung von der Quelle zur Mündung in km dargestellt (GROTHUES 2020:9).

8 2.4.2 Talsohlenbreite Die Ausgangslage zur Berechnung der Talsohlenbreite ist die Untergliederung der Innerste in die topographischen Fließgewässerzonen (vgl. Abb. 3). Zudem wurde der gesamte Mit- tellauf in 18 gleich große Flussabschnitte (A-Q und dem USG) mit einer jeweiligen Länge von 2500 m eingeteilt (vgl. Anhang A1.1). Mit Hilfe von unterschiedlichen GIS-Tools wurde die Talsohlenbreite der jeweiligen Flussabschnitte (pro Abschnitt ca. 500 Messungen) berechnet, mit der Software „R-Studio“ aufbereitet und als Boxplots visualisiert (vgl. GROTHUES 2020:6). Die graphische Darstellung der Boxplots zeigt das Verteilungsmuster der ermittelten Tal- sohlenbreiten pro Flussabschnitt. Die Messwerte werden insgesamt in vier Quartile unterteilt. Die Box repräsentiert 50 % der Messwerte, was den Interquartilsabstand umfasst. Die Box wird durch den Median geteilt, wobei 25 % der Daten oberhalb und 25 % unterhalb liegen. Die Quartile mit den niedrigsten und höchsten gemessenen Werten (ohne Ausrei- ßer) werden mittels des oberen und unteren Whiskers („Antennen“) dargestellt. Die Aus- wertung erfolgt überwiegend durch den Abgleich der Datensätze untereinander bzw. visuell (GERMERSHAUSEN 2013:23). Die Abbildung 4 zeigt auf der Y-Achse die Talsohlenbreite in Meter und auf der X-Achse die einzelnen Flussabschnitte. Zu vereinfachten Darstellung wurden die Abschnitte USG, A bis L und M bis Q farblich Unterschieden. Die Daten, welche den Berechnungen der Boxplots als Grundlage dienen, sind im Anhang beigefügt (vgl. Anhang A1.3).

Abb. 4: Gliederung der 18 Flussabschnitte (USG, A-Q) im Mittellauf der Innerste. Die Boxplots zeigen das Ver- teilungsmuster der gemessen Talsohlenbreite in m (GROTHUES 2020:10).

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass unter den gegebenen Parametern mit einem Ab- stand von 2500 m und der Datengrundlage das USG im Mittellauf mit 711,9 m durchschnittlich am breitesten ist (vgl. Anhang A1.3). Demnach ist das USG im Mittellauf der Innerste

9 durch eine überdurchschnittlich große Talsohlenbreite zu charakterisieren (GROTHUES 2020:13).

2.4.3 Landschaftsbedeckungskategorien Für die Ausweisung der Landschaftsbedeckungskategorien wurden Geodaten vom „Copernicus Land Monitoring Service“ bezogen. Die Daten wurden heruntergeladen, in Ka- tegorien zusammengefasst und mit den Auenflächen der 18 Flussabschnitte verschnitten. Neben einer Übersichtskarte wurden Boxplots zu fünf ausgewählten Landschaftsbe- deckungskategorien erstellt (GROTHUES 2020:11, vgl. Abb. 5 & Anhang A1.2). Auf der Abb. 5 sind Boxplots der unterschiedlichen Landschaftsbedeckungskategorien vom Mittellauf der Innerste dargestellt. Auf der Y-Achse sind die einzelnen Kategorien der Landbedeckung und auf der X-Achse die Flächenanteile in Quadratkilometern abgebildet. Zusätzlich ist in der Grafik eine Tabelle mit den Flächenanteilen des USG beigefügt. Nach Auswertung der Daten lässt sich zusammenfassen, dass der gesamte Mittellauf überwiegend durch Acker- und Weideland sowie durch Infrastruktur und Siedlungsflächen geprägt wird. Insgesamt weist der Mittellauf nur kleine Waldbereiche und Wasserflächen bzw. Seen auf. Im Gegen- satz zu den anderen Flussabschnitten ist das USG hauptsächlich von Ackerland geprägt. Weideland kommt nur wenig vor. Wasser- und Waldflächen sind hingegen nicht vorhanden. Aufgrund der Ortschaften Egenstedt und Groß Düngen sowie der Infrastruktur wurde für das USG eine überdurchschnittlich große Siedlungsfläche berechnet (GROTHUES 2020:10ff.).

Abb. 5 Boxplots zu fünf unterschiedlichen Landschaftsbedeckungskategorien am Mittellauf der Innerste mit Flächenangaben in km² (GROTHUES 2020:11).

2.4.4 Talneigung Die Berechnung der Talneigung in den Auenbereichen der Innerste wurde mit der Software ArcMap durchgeführt. Die ermittelten Talneigungen wurden anschließend mit Hilfe der Nei- gungsklassen der KA5 kategorisiert und in Kreisdiagrammen dargestellt (AD-HOC- ARBEITSGRUPPE BODEN 2005:58, GROTHUES 2020:15, vgl. Abb. 6). Das linke Kreisdia- gramm zeigt die unterschiedlichen Neigungsklassen mit dem prozentualen Anteil von den Flussabschnitten A bis Q. Das rechte Kreisdiagramm zeigt den prozentualen Anteil der Neigungskategorien im USG. Aus den Ergebnissen lässt sich ableiten, dass im gesamten Mittellauf der Innerste eine überwiegend gleiche Talneigung festzustellen ist. Die Abweichungen der Neigung lassen sich ggf. dadurch erklären, dass sich das USG am Ende des Mittellaufes befindet. Infolge- dessen lässt sich das USG im Bezug zur Teilneigung als ein repräsentativer Standort aus- weisen (GROTHUES 2020:15).

Abb. 6: Kreisdiagramme zur Darstellung der Talneigung aus dem Auenbereich der Innerste. Links werden die Flussabschnitte A bis Q dargestellt und rechts das USG (GROTHUES 2020:12). 2.4.5 Schlussfolgerung des Studienprojektes Mit der GIS-gestützten Flächenanalyse wurde die Innerste in topographische Fließgewäs- serzonen eingeteilt. Hierbei liegt das USG am Ende des Mittellaufes, welcher sich zwischen Kilometer 35 bis 80 befindet (vgl. Kap. 2.3.1). Im Vergleich zwischen 18 Flussabschnitten im Mittellauf weist das USG insgesamt eine überdurchschnittlich große Talsohlenbreite auf (vgl. Kap. 2.3.2). Im Gegensatz zu den übrigen Flussabschnitten des Mittellaufes besteht das USG überwiegend aus Ackerfläche und weist eine überdurchschnittlich große Sied- lungsfläche auf (vgl. Kap. 2.3.3). Die ermittelte Talneigung zeigt, dass der Flussabschnitt im USG repräsentativ für den Mittellauf ist (GROTHUES 2020:16, vgl. Kap. 2.3.4).

2.5 Rezente Klimaverhältnisse und Hydrologie Das Untersuchungsgebiet befindet sich in der gemäßigten Klimazone Mitteleuropas im Übergangsbereich vom subkontinentalen zum subatlantischen Klima (STRÄßER 1998:47ff., MEIER-HILBERT 2001:23). Zudem überwiegt der subatlantische Einfluss mit milderen Win- tern und mäßig warmen Sommern (WEBER 2001:10). Bei der effektiven Klimaklassifizierung nach KÖPPEN und GEIGER handelt es sich im USG um ein Cfb-Klimat. Dies bedeutet, dass ganzjährig humide Verhältnisse mit Jahresmittel- temperaturen von 9,2 °C (Mittel aus 1971 - 2000) herrschen. Die monatliche Durchschnitts- temperatur reicht von ca. 1 °C in den Wintermonaten bis zu knapp 18 °C in den Sommer- monaten. Der Jahresniederschlag beträgt etwa 708 mm, die mittlere Monatssummen des Niederschlags 60 mm (1971 - 2000) (WEBER 2003:16, MÜHR 2007:o.S., vgl. Abb. 7).

Abb. 7: Klimadiagramm Hildesheim (MÜHR 2007:o.S.).

Der Wasserabfluss im Innerstetal wird maßgeblich vom Harz sowie dem Harzvorland beeinflusst (BUERSTEDDE 2003:27). Im Oberharz nehmen die Niederschlagswerte grundsätzlich zu, was wiederum einen erhöhten Abfluss generiert (GLÄSSER 1994:243f., SCHULZ 1997b:23). Bedingt durch Starkregenereignisse oder der Schneeschmelze kann es im Vergleich zu trockenen Sommertagen zu einem 1.000-fach erhöhten Abfluss kommen (HARZWASSERWERKE 2016:o.S.). Das Ergebnis dieses erhöhten Abflusses und der verhältnismäßig kurzen Gesamtlänge des Flusses sind regelmäßige Winter- und Frühjahrshochwasser im Mittel- und Unterlauf der Innerste (WEBER 2003:18). Mit Hilfe von Deichbauten sowie Flussbegradigungen versucht man seit Mitte des 18. Jahr- hunderts diese einzudämmen (FINKE 2003:24ff.). Zudem reguliert seit 1966 die Innerste- talsperre die Abflussmenge im Harz (HARZWASSERWERKE 2016:o.S.). Die Hochwasser- schutzmaßnahmen werden bis heute weiter ausgebaut. Im Juli 2017 kam es zu einem erneuten Hochwasser im Süden von Niedersachsen. Eine dreitägige Dauerregenlage brachte unter anderem neue Rekordpegelstände in Heinde, welche mehrere Dammbrüche auslösten (ANHALT et al. 2017:4ff.).

2.6 Böden Die Entwicklung der rezenten Böden ist durch abiotische und biotische Umweltfaktoren beeinflusst. Die Prozesse der Bodenentwicklung finden in Abhängigkeit der bodenbilden- den Faktoren Gestein, Relief, Klima, Flora, Fauna und dem Menschen statt (EITEL & FAUST 2013:15ff., STAHR et al. 2016:13). Laut der Bodenkarte 1:50.000 (BK50) ist das gesamte USG überwiegend durch Auenablagerungen gekennzeichnet (vgl. Anhang A4.1). Aus den Auenablagerungen, die über den Niederterrassensedimenten liegen haben sich an der Innerste Auenböden wie Vegen und Gley-Vegen gebildet (TÜRK 2005b:29, NIBIS 2014a:o.S.). Im Süden des USG lassen sich nach BK50 im Übergang zum Hang Gley- Braunerden und Kolluvisole aus Schwemmlössen über Gley-Böden feststellen (NIBIS 2014a:o.S., vgl. Anhang A4.1).

3. Stand der Forschung

3.1 Klima- und Landschaftsgeschichte

Pleistozän Mit dem Quartär begann ein Klimaabschnitt, der durch ein periodischen Wechsel von Kalt- und Warmzeiten bestimmt wurde (ROTHE 2014:237, WALTER 2014:279). Das Quartär umfasst den Zeitraum von 2,6 Mio. Jahren bis heute und lässt sich in das Pleistozän (2,6 Mio. bis ca. 11.560 J. v. h.) und das Holozän (11.560 J. bis heute) gliedern (BOENIGK & WODNIOK 2014:148, HEUNISCH et al. 2017:63, HEINE 2018:12, vgl. Tab. 2). Dem Pleistozän lassen sich in Norddeutschland in zeitlicher Reihenfolge die Glaziale Elster-, Saale- und Weich- seleiszeit zuordnen (SOMMERHÄUSER & SCHUHMACHER 2003:12, EHLERS 2011:43, MESCHEDE 2015:219). Die Interglaziale Holstein und Ehm bilden zusammen mit dem Holozän die Warmphasen in den Kaltzeiten. Zudem lassen sich Spuren von früheren Gla- zialen und Interglazialen feststellen, welche jedoch in dieser Arbeit nicht tiefer behandelt werden (EHLERS 2011:43f., BÖSE et al. 2018:71). Im Zuge des klimatischen Wechsels im Quartär haben hat sich die Serie der pleistozänen Flussterrassen entwickelt (ELBRACHT et al. 2017:64, BÖSE et al. 2018:60). Flussterrassen sind nach AHNERT (2015) und BAUMHAUER (2006) stufenartige Verebnungen im Hang, die Reste ehemaliger Talböden darstellen (AHNERT 2015:211, BAUMHAUER 2006:64). In der letzten Kaltzeit lag Niedersachsen zum Großteil im Periglazialgebiet, was unter anderem durch Permafrostböden und starke Frostverwitterung gekennzeichnet ist (SCHREINER 1992:104). Durch das regelmäßige Auftauen und Gefrieren der obersten Bodenschichten von Dauer- frostböden ist keine vertikale Tiefenversickerung möglich und aus diesem Grund strömt das Schmelzwasser oberflächlich mit Sand, Kies und Geröll in die Talsohle (KERN 1995:21, STAHR et al. 2016:149). Im Übergang zum Interglazial gegen Ende einer Kaltzeit wurde das Klima wärmer, feuchter und mit aufkommender Vegetationsdecke erlahmte die Materialzu- fuhr. Durch die Tieferlegung der Erosionsbasis schnitten sich die Flüsse ein und räumten Geröll und Sedimente aus, sodass die Reste der ehemaligen Talböden als Schotterterras- sen erhalten blieben (MEIER-HILBERT 2001:15f., BÖSE et al. 2018:60). Die Terrassen bildeten unterschiedlichen Höhenniveaus aus, wobei die ältesten Terrassen höher gelegen und die jüngsten direkt über dem heutigen Flussverlauf zu finden sind (KROLL 2003:23, BAUMHAUER 2006:64, MEYER 2017:21, vgl. Abb. 8). Im norddeutschen Raum sind innerhalb des Berglandes meistens zwei, manchmal drei kaltzeitliche Terrassenkörper erhalten. Diese lassen sich wie folgt den Kaltzeiten zuordnen: Oberterrasse → Elsterkaltzeit, Mittelterrasse → Saalekaltzeit und Niederterrasse → Weichselkaltzeit (DALCHOW 1989:101).

14 Abb. 8: Skizzierte Darstellung von Terrassentreppen aus drei alten Talböden mit Mäanderfluss in einer Warm- zeit (DALCHOW 1989:101).

Des Weiteren führten periglaziale Prozesse und die Ablagerung von äolischen Sedimenten (Löss) zur Ausbildung von periglazialen Deckschichten in den Mittelgebirgen, die das Aus- gangssubstrat der heutigen Bodenbildung darstellen (AD-HOC-ARBEITSGRUPPE BODEN 2005:173, STAHR et al. 2016:150vgl. Kap. 2.2.2.2).

Holozän Das Holozän begann nach Ende der Jüngeren Dryas (Jüngere Tundrenzeit, 12680–11600 J. v. h) mit einem markanten Temperaturanstieg, wobei die Temperatur sogar 2–2,5 °C über der heutigen globalen Mitteltemperatur von ca. 15 ° C lag (KAPPAS 2009:256, JÖRIS et al. 2012b:100). Durch die Temperaturveränderungen stieg der Grundwasser- und Meeres- spiegel an und die Flüsse tieften sich ein (CASPERS et al. 1995:45, KAPPAS 2009:256). Be- günstigt durch das Auftauen der Permafrostböden wandelten sich die aufgeschotterten verwilderten Flussbetten (braided river) der Kaltzeit zu mäandrierende Fließgewässer (CASPERS et al. 1995:45, TÜRK 2005b:23, BÖSE et al. 2018:161). Das holozäne Optimum begann im Atlantikum (Mittlere Wärmezeit, 9.250–5.750 J. v. h.) und war bisher die wärmste Klimaperiode seit der letzten Kaltzeit mit erheblichen Verände- rungen in den Klima- und Vegetationszonen der Erde (KAPPAS 2009:256). Ab dem Neolithikum (5.500 BC) kam es in den Lösslandschaften durch Ackerbau und Ro- dung zur Auflichtung von Waldbereichen (KERN 1995:6, BÜDEL 1977:204, BEHRE 2008:139, KÜSTER 2019:693). Aufgrund der neolithischen Wirtschaftsweise wurde die Bodenerosion erstmalig durch anthropogenen Einfluss begünstigt (EHLERS 2011:322). Dieser Eingriff in den Landschaftshaushalt bewirkte Veränderungen in der Vegetationszusammensetzung, verstärkte die Bodenerosion und förderte die Entwicklung von Auenlehmen und Kolluvien

(KÜSTER 2005:22, BÖSE et al. 2018:161, DREIBRODT & BORK 2006:164). Das Subatlantikum (Nachwärmezeit 2450 bis heute) ist klimatisch durch einen stetigen Wechsel von Optima und Pessima gekennzeichnet (BORK & DREIBRODT 2006:160, KAPPAS 2009:268ff.). Der größte anthropogene Einfluss in den Landschaftshaushalt zeichnet sich nach BORK et al. (1998) in dem durchschnittlichen Bodenabtrag von Deutschland durch errechnete Peaks seit dem 7 Jh. ab (BORK et al. 1998:223). Diese liegen im mittleren Deutschland zwischen dem 12. bis 14. Jh. (ca. 13.000 Mio. t/a) und dem 17. bis 18. Jh. (ca. 200 Mio. t/a) und lassen sich durch intensive Rodungsmaßnahmen erklären (BORK et al. 1998:221f.). Dem- nach kam es im Zuge der mittelalterlichen Rodezeit zwischen den 12. bis 14. Jh. in den Lösslandschaften zu großräumiger Reliefeinebnung, verstärkter Bodenerosion und Akku- mulation von Auenlehm in den Flusstälern (KÜSTER 2005:24, DREIBRODT & BORK 2006:166, BEHRE 2008:179f.). Für Acker- und Grünlandflächen wurden die Wälder gerodet, sodass der Waldanteil in Deutschland unter 10 % sank (BÖSE et al. 2018:162). Als die “Kleine Eiszeit” wird der Zeitraum zwischen ungefähr 1400 bis 1850 AD bezeichnet, die durch eine Epoche mit besonders starken Klimaextremen (stark Niederschlägen und häufige Kälteeinbrüche) zu charakterisieren ist (SCHWARZBACH 1988:233, KAPPAS 2009:261f., ALT & SIROCKO 2012:170ff.). Zu Beginn der Neuzeit und der Industrialisierung wurde die Landnutzung technogen umgestaltet (KÜSTER 2005:26). Neben der Eindeichung und Begradigung der Flussläufe führte die Flurbereinigung zu einem neuen Landschaftsbild (FINKE 2003:24f.). Die zunehmende Verstädterung führte zu Flächenversiegelung und die jüngsten Auenlehme lagerte sich in den Flussauen ab (PRETZSCH 1994:48f., BÖSE et al. 2018:162).

3.2 Auen und Auensedimente Als Auen werden die Talsohlen von Flüssen und Bächen verstanden, die periodisch durch Hochwasserereignisse überflutet werden (COLDITZ 2014:25, AMELUNG et al. 2018:427, BRUNKE 2017:4). Die Auen sind aus fluviatilen holozänen Sedimenten aufgebaut, die in der Regel über pleistozänen Sedimenten abgelagert wurden (BECKMANN 2007:10, MEYER 2017:26). Natürliche Flussauen lassen sich als Biodiversitätshotspots bezeichnen und bieten Ökosystemdienstleitungen für den Menschen (GERKEN 1988:29, COLDITZ 2014:26, BRUNKE 2017:4). Einen guten Überblick über die Entstehung von natürlichen Auen, den Aufbau des Auwaldkomplexes aus Weichholz- und Hartholzaue sowie der natürlichen Auendynamik liefern SCHWOERBEL & BRENDELBERGER (2010:257ff.) und SCHÖNBORN & RISSE-BUHL (2013:153ff.). Auen und ihre Fließgewässer werden durch die naturräumlichen Gegebenheiten von Klima, Geologie, Relief, Boden, Vegetation und Zeit geprägt und durch den anthropogenen Einfluss verändert (JÜRGING 2005:6, KORN et al. 2005:46f., BECKMANN 2007:11).

Auendynamik Die Ablagerung der Sedimente hängt stark mit der Strömungsgeschwindigkeit des Fließ- gewässers zusammen (AMELUNG et al. 2018:428). Dies wurde bereits durch das Konzept der Grenzgeschwindigkeit von HJULSTRÖM im Jahr 1935 untersucht (ZEPP 2014:143, AHNERT 2015:173f.). HJULSTRÖM konnte durch empirische Messungen eine eindeutige Beziehung zwischen der Strömungsgeschwindigkeit des Wassers und der Korngröße des erodierten Gesteinmaterials feststellen (DALCHOW 1989:70f., MEYER 2017:45). Diese Beziehung wurde im HJULSTRÖM-Diagramm festgehalten und zeigt Erosion, Transport und Sedimentation in Abhängigkeit der Korngröße zur Fließgeschwindigkeit (AHNERT 2015:174, MCCANN & VALDIVIA MANCHEGO 2015:106). In diesem Zusammenhang lagern sich in Ufernähe (proximal) gröbere Sedimente und in den vom Fluss entfernten Bereichen (distal) überwiegend feinere Sedimente ab (MEYER 2017:26, AMELUNG et al. 2018:278). Im Zuge dessen entstehen natürliche Uferdämme, die sich über das Flussniveau erheben, während der Talboden an den Uferrändern tiefer gelegen ist (WEBER 2003:16, SCHÄFER 2010:92, BAHLBURG & BREITKREUZ 2017:93). Der natür- liche Uferdamm ist zur Flussseite steiler aufgeschichtet, während dieser landeinwärts ab- flacht (MEYER 2017:25). Eine Korngrößensortierung findet nicht nur im lateralen Auentran- sekt statt, sondern auch im Längsprofil des Flusses. So lässt sich im Unterlauf eine höhere Sedimentationsrate von feinkörnigen Sedimenten im Gegensatz zum Oberlauf feststellen (WEBER 2003:17, GERMERSHAUSEN 2013:81, MEYER 2017:26). Durch den regelmäßigen Sedimenteintrag und das dynamische Abflussgeschehen kommt es bei natürlichen Flüssen zur Profiländerung und Laufverlagerung des Flusses (MEYER 2017:25). Mit abnehmendem Gefälle nimmt die Flusstiefe zu und der Fluss fängt an zu mäandrieren (AHNERT 2015:194). Bedingt durch die Fließgeschwindigkeit und Seitenero- sion wird der Bereich an der Außenseite des Mäanderbogens Prallhang genannt (BAUMHAUER 2006:63, BAHLBURG & BREITKREUZ 2017:92). Bei zunehmender Seitenerosion und Auslenkung des Mäanderbogens durchbricht der Fluss den Prallhang und fließt durch den neugebildeten Mäanderdurchbruch (ZEPP 2014:148, MEYER 2017:21). Die ehemalige Mäanderschlinge wird zum Altarm und verlandet. Gegenüber des Prallhanges bilden sich durch Sedimentationsphasen aufeinander geschichtete Uferwälle, die als Gleithang bezeichnet werden (SCHÄFER 2010:86f., BAHLBURG & BREITKREUZ 2017:92).

Auenböden In Auen können sich unter den Einfluss von periodischen Überflutungen und Grundwasser- schwankungen semiterrestrische Auenböden entwickeln (MEYER 2017:26). Die Horizonte der Auenböden sind durch Hydromorphiemerkmale gekennzeichnet und besitzen unter anderem rostig-braune Flecken, die auf oxidierende Eisen- und Manganverbindungen zurück- zuführen sind (AD-HOC-ARBEITSGRUPPE BODEN 2005:112). In den Bereichen wo das Grundwasser den größten Teil des Jahres ansteht, herrscht Sauerstoffarmut (grau bis grau- schwarze Färbung) und die Eisen- und Manganverbindungen werden reduziert (AD-HOC- ARBEITSGRUPPE BODEN 2005:113, MEYER 2017:27). Einen Überblick über die Entwicklung

und Eigenschaften von Auenböden liefern AD-HOC-ARBEITSGRUPPE BODEN (2005:237ff.), COLDITZ (2014:27f.) und AMELUNG et al. (2018:424ff.).

Auenlehme Durch die Auendynamik strömen suspendierende Sedimente aus dem Fließgewässer in Form von Lösungs-, Schweb- und Geröllfracht in die Auenflächen und lagern sich ab (SCHWOERBEL & BRENDELBERGER 2010:258, AHNERT 2015:169). Durch die Akkumulation von Sedimenten bilden sich mehrschichtige Auenlehme, die sehr fruchtbare Böden mit hoher biotischer Aktivität darstellen (KROLL 2003:23). Auenlehme sind korrelate Sedimente der Bodenerosion, die aus den Überschwemmungsbereichen der Fluss- und Bachtäler des Einzugsgebiets stammen (BECKMANN 2007:6). Es wird zwischen natürlichen und anthropogen induzierten Auenlehmen unterschieden. Der natürliche Auenlehm hat sich vor allem während des Spätglazials als Hochflutsediment ge- ringmächtig, in zum Teil kleinen Abflussrinnen, abgelagert. Der anthropogen induzierte Au- enlehm kann unter anderem in Folge von Rodungstätigkeiten entstehen (BÖSE et al. 2018:162, vgl. 3.1). Durch (Stark-) Niederschläge können die vegetationslosen Hangberei- che erodieren und die Sedimente hangabwärts transportiert werden (KARASCHEWSKI & KIRCHNER 2018:73). Gelangen diese Sedimente in die Flüsse wird die Sedimentfracht in Abhängigkeit von Flussmorphologie und Fließgeschwindigkeit in den Flusstälern ablagert (BÖSE et al. 2018:162). Diese Auenlehme sind deutlich mächtiger als die natürlichen Hoch- flutablagerungen aus dem Spätglazial oder frühen Holozän. Durch die Waldrodungsperiode im Mittelalter führten die vegetationslosen Auen zum erhöhten Oberflächenabfluss und damit zur Erhöhung der Anzahl und Stärke von Hochwasserereignissen. Aus dieser Zeit stammen mächtige Auenlehmpakete, die sich in den Auen aufgeschichtet haben (REHFUESS 1990:108, SCHÖNBORN & RISSE-BUHL 2013:156). Für eine klare Trennung der Begrifflich- keiten werden in dieser Arbeit anthropogen induzierte Hochflutsedimente ausschließlich als Auenlehme angesprochen. Dagegen werden naturgemäße Auenlehme als natürliche Hochflutsedimente bezeichnet.

Auenlehm im USG Die Auenlehme der Innerste sind die Folge der Bodenerosion aus dem Einzugsgebiet und bedecken im wesentliche das gesamte USG (TÜRK 2005a:23). Die fluviatilen Ablagerungen weisen ein differenziertes Korngrößenspektrum auf, die in den Flusstälern der lössbedeck- ten Mittelgebirgen durch ein Texturmaximum im Schluff-Feinsandbereich zu charakterisieren sind (TÜRK 2005a:23, AMELUNG et al. 2018:428, MEYER 2017:26, vgl. Kap. 2.2.2.2). Seit den 1950er Jahren wurden zunehmend Untersuchungen an Auenlehmen in Flussein- zugsgebieten der Weser und Leine durchgeführt, sodass durch Datierungsmethoden unterschiedliche Ablagerungsphasen bestimmt werden konnten (vgl. KERN 1995:102ff., vgl. STOLZ et al. 2013:32f.). So wurden nach PRETZSCH (1994) in den Einzugsgebiet der mittleren Leine vier stratigraphische Einheiten: ältester, alter, junger und jüngster Auenlehm charakterisiert (PRETZSCH 1994:40ff., TÜRK 2005b:26f., BÖSE et al. 2018:168, vgl. Tab. 3). Die Einheiten differenzieren Ablagerungsphasen vom Auenlehm, die sich durch klimatische

18 und anthropogene Ursachen gebildet haben (BODE et al. 2003:90). Im Rahmen der Bodenuntersuchungen zur Auensedimentproblematik an der Innerste im Stadtgebiet und Landkreis Hildesheim hat TÜRK (2005) vier stratigraphische Einheiten für die Innerste abgeleitet (vgl. Tab. 3), die sich hauptsächlich mit den Ergebnissen von PRETZSCH (1994) ergänzen lassen (TÜRK 2005a:24f., PRETZSCH 1994:40ff.). TÜRK (2005) hat festgestellt, dass der Kalkgehalt häufig mit den unterschiedlichen Auenablagerungen korreliert. Je jün- ger die Auenlehme sind, desto geringer sind diese entkalkt. Abweichungen können jedoch bei landwirtschaftlichen Flächen, die sekundär aufgekalkt sind auftreten (TÜRK 2005a:10). Neben dem Kalkgehalt sind die Schwermetallgehalte und deren Verhältnisse zueinander ein hinreichendes Instrument zur historischen Einordnung der Sedimente (TÜRK 2005a:25). In der folgenden Tabelle 3 werden die abgeleiteten Eigenschaften der vier stratigraphischen Auenlehmablagerungen verglichen.

Tab. 3: Abgeleitete Eigenschaften der holozänen Auenlehmstratigaphie im Vergleich zwischen TÜRK (2005) und PRETZSCH (1994) (vgl. PRETZSCH 1994:40ff., TÜRK 2005a:23ff., 2005b:25ff.). Ältester Auenlehm (qh1) Älterer Auenlehm (qh2) Junger Auenlehm (qh3) Jüngster Auenlehm (qh4) 0 Türk Pretzsch Türk Pretzsch Türk Pretzsch Türk Pretzsch ca. 450 bis Bildungs- ca. 9.600 - ca. 8100 - 430 v. ca. 500 - 1400/1600 n. ca. 1200/1400 - ca. 1800 bis 1850 n. Chr. 1200/1400 n. zeitraum 1000 v.Chr. Chr. 1400 n. Chr. Chr. bis heute 1850 n. Chr heute bis heute Chr. carbonatarm carbonatarm carbonatarm Kalkgehalt carbonatfrei carbonatarm carbonatarm carbonatarm bis schw ach bis carbonathaltig bis carbonathaltig carbonathaltig carbonathaltig

schw ach tonig- schluffig- Ut3-Ut4, (z. T.) schw ach tonig- Textur/ Tu4, Tu3, feinsandig mit Tu4, eher schluffig, Ut3 schluffig- siehe qh3 Bodenart (z. T.) Ut4 fein- bis Uferw allbereich feinsandig tonig feinsandig mittelsanigen Sl3-Slu-Uls Einschaltungen

Humus- schw ach Ø schw ach schw ach Ø schw ach Ø schw ach mittel bis schw ach bis Ø stark humos gehalt humos humos humos humos mittel humos humos stark humos 16 Jh. Boreal dunkelbraune verstärkt geringfügigen Farbe (7,5 Bergbau im an der Leine Bodenabtrag, erst Beginn der YR 4/2, 3/4) Harz, so nur in vertreten, ab Atlantikum Ablagerung ist Bemer- lassen sich Einzelfällen Ablagerungs- Boden- intensiver, da abhängig von kung erhöhter Pochsande, an der mächtigkeiten bildung neolithische der Tonanteil ist Schlacken, Innerste zw ischen 25 Ackerbauern Auw aldrodung Indikator für Ziegelbruch cm bis 70 cm anthropogenen qh2 und Metallreste Einfluss ausüben finden

Umweltbelastung durch Schadstoffe Auf einer anthropogen überprägten Auenfläche, die durch Acker- oder Dauergrünlandflä- chen bewirtschaftet wird, breiten sich Hochflutereignisse schneller aus als in natürlichen Auen. Das Wasser hat meist zu wenig Zeit in den Boden zu sickern und den Grundwasser- spiegel aufzufüllen. Es kommt zu einem erhöhten Oberflächenabfluss. Das Wasser wird beim Abströmen nicht gefiltert und fließt auf direktem Weg zurück in den Fluss (SCHÖNBORN & RISSE-BUHL 2013:156). Die Dauergrünlandnutzung mildert den Prozess etwas ab, wohingegen die Ackernutzung schwerwiegende Umweltprobleme auslösen kann. Durch das

Abströmen des schnell fließenden Wassers wird die Ackerkrume der fruchtbaren Auen- lehme erodiert und nimmt Düngemittel und Pestizide zurück in das Fließgewässer (COLDITZ 2014:25, WEBER 2003:18, SCHÖNBORN & RISSE-BUHL 2013:156). Im Gegensatz dazu kön- nen sich im Fluss mitgeführte Schadstoffe wie zum Beispiel Schwermetalle bei Hochwasser auf den Ackerflächen ablagern und damit den Menschen nachhaltig schädigen.

3.3 Historische Entwicklung des Bergbaus im Oberharz Bedingt durch die Vielzahl an Bodenschätzen entwickelte sich der Harz zu einem der äl- testen und bedeutsamsten Industriegebiete Mitteleuropas (KNOLLE 1997:207, KNOLLE & ERNST 2012:100, STEDINGK 2012:19). Die Anfänge des Bergbaus sind dabei nur schwer datierbar. Die ältesten Spuren verweisen auf die Bronzezeit (LIESSMANN 2010:19, BARTELS 2000:108, KNOLLE & ERNST 2012:100, ROTHE 2012:12). Der Rammelsberg stellte eine der weltweit größten Lagerstätten und dadurch ein wichtiges Zentrum in der wachsenden mittelalterlichen Montanwirtschaft dar (BARTELS 2000:108, DEICKE 2000:43, LIESSMANN 2010:11, STEDINGK 2012:19). Auch im Zuge des Einzugsgebietes der Innerste besitzt der Rammelsberg mit seiner blei- und zinkhaltigen Kupfer- und Silbergewinnung eine zentrale Rolle (GRUBE et al. 2018:120). Die Montanwirtschaft entwickelte sich bis zur ersten Blüte- zeit immer weiter (HAUPTMEYER 1992:15). So entstanden im 13. Jh. die ersten größeren Schmelzhütten im Einzugsgebiet der Innerste (GRUBE et al. 2018:120). Mitte des 14. Jahrhunderts wurde der meist oberflächennahe Bergbaubetrieb aufgrund der Pest, der politischen Situation und technischen Gründen nahezu komplett eingestellt (HAUPTMEYER 1992:15, HOFMANN 1995:22, SCHULZ 1997a:28). Mit der Hilfe eines zentralen Organisationswesens und einer verbesserten Nutzung der Wasserkraft kam es um 1520 zu einem erneuten Aufschwung des Montanwesens (HOFMANN 1995:22, BARTELS 2000:110). In dieser zweiten Phase wurden neben Edelme- tallen auch vermehrt Nutzmetalle abgebaut (HOFMANN 1995:23). Die Einfuhr von Schwarzpulver (um 1630) sowie des Dynamits (19. Jh.) intensivierten die Bergbauindustrie (GRUBE et al. 2018:120). Im Frühjahr 1992 stellte das Erzbergwerk Grund als letzter laufender Betrieb seine Produktion ein (LIESSMANN 2010:211). Der Metallerzbergbau und das damit verbundene Hüttenwesen erzeugten im Harz und Harzvorland beträchtliche Umweltbelastungen, die beispielsweise die Flussauen in Nieder- sachsen bis heute prägen (KNOLLE 1997:207, FORTMANN et al. 2007:13). Jahrzehnte nach Stilllegung der Gruben sowie der Hüttenbetriebe führen die Flüsse aus dem Harz weiterhin enorme Mengen an Schwermetallen mit sich. Sie wurden von Niederschlägen aus Halden- material alter Bergbau- und Verhüttungsbetriebe ausgewaschen und akkumulieren Kilome- ter abwärts in den Flussauen (HOFMANN 1995:65, DEICKE & RUPPERT 2000:80). Dies führt zu Umweltbelastungen in den Oberflächengewässern, in Fluss- und Auensedimenten sowie im Grundwasser der jeweiligen Einzugsgebiete (KNOLLE 1997:207). Diese Belastungen stammen aus den Bergbau- und Pochsandhalden oder der Erzwäsche am Oberlauf (KNOLLE 1997:207, DEICKE & RUPPERT 2000:80). In den Pochwerken wurden die geförderten Steine zerkleinert und sortiert und unbrauchbares Material in unmittelbarer Nähe abgelagert (TÜRK 2005b:17, GERMERSHAUSEN 2013:7). Entlang der Innerste gab es

20 eine Reihe an Pochwerken, welche in erster Linie das Wasser direkt aus dem Fluss nutzten (SCHMIDT 1989:348). In diesem Zusammenhang ist der Oberlauf, zwischen Clausthal- Zellerfeld und Lautenthal, zu nennen. Dort befanden sich viele solcher Halden, wo Schwer- metalle in Lösung gehen oder sich an Schwebstoffe binden und fluvial in das Harzvorland transportiert werden (KNOLLE 1997:207). Insgesamt wurde so viel Haldenmaterial durch die Innerste fluvial umgelagert, dass es stellenweise einen bedeutsamen Bestandteil der Tal- auensedimente bildet (KNOLLE 1997:209). Die Belastungen unterscheiden sich dabei räum- lich, horizont- und elementspezifisch voneinander (FORTMANN et al. 2007:13).

3.4 Schwermetalle aus dem Harzer Montanwesen Die Schwermetallbelastung in den Sedimenten der Innerste ist kein neu erkanntes Prob- lem. Über den Eintrag von schwermetallhaltigen Pochsanden wurde bereits durch GATTERERS (1786) berichtet. Eine Übersicht von bisher durchgeführten Studien über die Schwermetallbelastung aus dem Harz gibt GERMERSHAUSEN (2013:3f.).

Schwermetalle Die Bezeichnung Schwermetall besitzt in der wissenschaftlichen Literatur keine eindeutige Definition (VAN DER PERK 2006:125, KREBS et al. 2017:286). Aus diesem Grund werden in dieser Arbeit Schwermetalle mit einer Dichteangabe von > 5 g/cm3 definiert, wodurch alle untersuchten Elemente als diese zu klassifizieren sind (BLIEFERT 2012:354). Die durchge- führte Laboranalytik setzt ihr Hauptaugenmerk auf die Metalle Kupfer, Cadmium, Blei und Zink, welche die typischen, schwerwiegenden Belastungen im Landkreis Hildesheim entlang der Innerste darstellen (TÜRK 2005b:4, LANDKREIS HILDESHEIM 2008:2). Die Kontami- nation durch Quecksilber, Chrom, Nickel, Arsen oder Antimon aus der Harzer Montanin- dustrie sind unterzuordnen und werden im weiteren Verlauf der Arbeit nicht berücksichtigt (TÜRK 2005b:4). Ein nachgewiesenes Gefahrenpotenzial besitzen alle vier Elemente. Sowohl Kupfer als auch Zink sind als Spurenelemente für Pflanze und Tier essentiell, in zu hoher Dosis jedoch toxisch. Dementgegen besitzt weder Blei noch Cadmium eine physio- logische Bedeutung und kann bereits in kleinen Mengen toxisch wirken (BLIEFERT 2012:354, VAN DER PERK 2006:125, FORTMANN et al. 2007:8, AMELUNG et al. 2018:597). Des Weiteren sind Schwermetalle zumeist persistent und nicht wie organische Schadstoffe mikrobiell oder chemisch abbaubar (KREBS et al. 2017:295, AMELUNG et al. 2018:597). Die toxische Wirkung von Schwermetallen ist abhängig von der Konzentration, Löslichkeit und chemischen Verbindung (HEINTZ & REINHARDT 1993:179, BUNDESVERBAND BODEN 2000:11, BLIEFERT 2012:345). Kupfer, Blei, Zink und besonders Cadmium weisen eine ver- hältnismäßig leichte Verfügbarkeit auf (BLIEFERT 2012:345, GRUBE et al. 2018:120).

Quellen und Eintragspfade Bei der Betrachtung von Schadstoffen ist eine Differenzierung von geogener Hintergrund- belastung und anthropogener Zusatzbelastung zwingend erforderlich (HIRNER et al. 2000:22f., PLUQUET 2002:96, AMELUNG et al. 2018:602). Durch den geologischen Einfluss weisen Böden in geringen Konzentrationen oftmals Schwermetalle auf (MANSFELDT

2011:293, AMELUNG et al. 2018:602). O, Si, Al, Fe, Ca, Na, K, Mg, Ti und P stellen mit über 99 % Gesamtgehalt die Hauptelemente der Erdkruste dar. Aus geochemischer Sicht kön- nen alle weiteren Elemente als Spurenelemente bezeichnet werden (ALLOWAY 1999a:41). Es gibt jedoch auch Erzminerale, wie Bleiglanz und Zinkblende, welche bis zu 100 % aus Schwermetallen bestehen (AMELUNG et al. 2018:598). Sie stellen die natürliche Hauptquelle für bestimmte Metalle dar und gelangen durch Verwitterung in die Böden (ALLOWAY 1999a:41, AMELUNG et al. 2018:598). Weitere Beispiele für natürliche Schwermetallquellen sind Ausgasungen von Vulkanen oder die kontinentale Staubemissionen (MANSFELDT 2011:293, AMELUNG et al. 2018:598ff.).

Bindung und Mobilisierbarkeit In Mineralen und Ausgangsgesteinen sind Schwermetalle spezifisch gebunden, liegen überwiegend im Kristallgitter vor und sind nur schwer löslich (KUNTZE et al. 1994:371, AMELUNG et al. 2018:598, ALLOWAY 1999b:21). Die silikatisch, sulfidisch oder carbonatisch gebundenen Elemente lassen sich jedoch durch eine technische Aufarbeitung lösen (KUNTZE et al. 1994:371). Bedingt durch anthropogen initiierte Verbrennungs- und Produk- tionsprozesse, kann es zu einer vermehrten Akkumulation von Metallverbindungen im Bo- den kommen (FORTMANN et al. 2007:8). Hierbei ist der historische Harzbergbau mit der Zerkleinerung von erzhaltigen Material ein zentrales Beispiel. So kam es durch fluviatil transportiertes Haldenmaterial zu großflächigen Kontaminationen von Auenböden (VAN DER PERK 2006:126, AMELUNG et al. 2018:598). Fluvial-limnische Systeme stellen für eine Viel- zahl chemischer Substanzen wesentliche Transportwege und temporäre Senken dar. Se- dimente bilden ein natürliches Puffer- und Filtersystem, welches vorrangig seit der Indust- rialisierung mit Schadstoffen angereichert wurde (HOELZMANN & ZELLMER 1999:115). Bei- spielsweise lagern sich die Schadstoffe an den Schwebstoffen an, werden über einen Fluss Kilometer weit transportiert und akkumulieren sich bei geringer Geschwindigkeit (BUNDESVERBAND BODEN 2000:28). Die Bindungsform der Schwermetalle steht in Abhängigkeit zu ihrer litho-, pedo- oder anthropogenen Herkunft (AMELUNG et al. 2018:603). Nach der Deposition im Boden besitzen die anthropogen induzierten Schwermetalle eine veränderte Bindungsform und eine dadurch resultierende erhöhte Löslichkeit (KUNTZE et al. 1994:371, PLUQUET 2002:97). Ein entscheidender Parameter auf die Schwermetallmobilität ist der pH-Wert (ALLOWAY 1999b:29). Mit Absinken des pH-Wertes steigt grundsätzlich die Mobilität der Schwerme- talle an (PLUQUET 2002:95). Nach KREBS et al. (2017) beginnt die Mobilisierung der untersuchten Elemente bei einem pH-Wert von: Cd  6,5 / Zn  5,5–6,0 / Cu  4,5 / Pb  4,0 (KREBS et al. 2017:297). In der Regel treten die meisten Schwermetalle in Bodenlösung als Kationen auf (ALLOWAY 1999b:20). Tonminerale sind überwiegend negativ geladen und weisen eine große spezifische Oberfläche mit einer hohen Anzahl an Bindungsmöglichkei- ten für Schwermetalle auf (GERMERSHAUSEN 2013:88). Aus diesem Grund binden sich pedogene Schwermetalle bevorzugt an Tonminerale und organischer Bodensubstanz, da diese eine hohe Kationenaustauschkapazität aufweisen (GERMERSHAUSEN 2013:88, AMELUNG et al. 2018:603, HAHN 2014:7f.).

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass neben der organischen Substanz und den Ton- mineralen, der pH-Wert, die Kationenaustauschkapazität und Metalloxide wichtige Para- meter darstellen, welche die Mobilisierbarkeit der Schwermetalle beeinflussen (KUNTZE et al. 1994:371, ALLOWAY 1999b:13ff., PLUQUET 2002:96ff., AMELUNG et al. 2018:603).

Bewertungsrahmen der Schwermetalle Für die Einordnung der Gehalte werden die Vorsorgewerte des Bundes Bodenschutz- gesetzes (BBODSCHG 1998) in Verbindung mit der Bundes-Bodenschutz- und Altlasten- verordnung (BBODSCHV 1999) herangezogen (vgl. BBODSCHG 1998, vgl. BBODSCHV 1999). In diesem Zusammenhang verfügt der Landkreis Hildesheim über eine eigene Verordnung für das Bodenplanungsgebiet der Innersteaue. Diese dient der einheitlichen und präzisen Festsetzung sowie Abstimmung von erforderlichen Maßnahmen zur Einhaltung des Boden- schutzes nach dem BBODSCHG (vgl. LANDKREIS HILDESHEIM 2008:2). Innerhalb der Schwermetallbelastung wird, je nach Bodennutzung, zwischen für den Men- schen relevante Wirkungspfade unterschieden: Direktpfad (Boden - Mensch), Pflanzenpfad (Boden - Nutzpflanze) sowie der Grundwasserpfad (Boden - Grundwasser) (vgl. BBODSCHV 1999 Anhang 1, Kap. 2.1.1 - 2.1.3, KREBS et al. 2017:305). Bei dem Direktpfad Boden – Mensch werden folgende Expositionspfade betrachtet: oral, inhalativ und dermale Bodenaufnahme (AMELUNG et al. 2018:660). Die Bewertung der Schwermetalle im Boden richtet sich nach festgesetzten Maßnahmen-, Prüf- und Vorsorgewerten (LANGE et al. 2017:247, AMELUNG et al. 2018:657ff.). Nach § 8 BBODSCHG (1998) werden Prüfwerte als Grenze bezeichnet, bei deren Überschreitung eine einzelfallbezogene Prüfung durchzuführen oder festzustellen ist. Die Prüfung erfolgt unter Berücksichtigung der Bodennutzung und bewertet den Standort auf eine schädliche Bodenveränderung oder Altlast (BBODSCHG 1998§ 8 Abs. 1 Nr. 1). Werte bei deren Über- schreitung von einer schädlichen Bodenveränderung oder Altlast auszugehen ist, werden als Maßnahmenwerte bezeichnet (BBODSCHG 1998§ 8 Abs. 1 Nr. 2). Werte bei denen davon auszugehen ist, dass eine besorgniserregende schädliche Bodenveränderung besteht, werden als Vorsorgewerte bezeichnet (BBODSCHG 1998§ 8 Abs. 2 Nr.1, vgl. Tab. 4). Zur weiteren Bewertung wurden statistisch ausgewertete Hintergrundwerte für Niedersach- sen nach der LABO (2017) herangezogen (LABO 2017, A-115). Hierbei ist zu beachten, dass die Hintergrundwerte nicht direkt für Auenlehme ausgegeben sind, sondern sich auf die Nutzung und das Ausgangsgestein beziehen. Aus diesem Grund wurde für die Arbeit das Ausgangssubstrat Löss gewählt (vgl. Kap. 2.2.2.2). Laut GERMERSHAUSEN (2013) liegen spezifische Hintergrundwerte zu Auensedimenten im Harzvorland nicht vor, da diese zu stark von Bergbautätigkeiten überprägt sind (GERMERSHAUSEN 2013:39). Die berechneten Hintergrundwerte bieten eine weitere Einschätzung für „nicht- bergbaubeeinflusste“ Sedimente und werden als Orientierung herangezogen. Die Werte der LABO sind für Oberböden mit Ackerbaulicher Nutzung berechnet worden und zeigen die Werte für das 50. und 90. Perzentil (LABO 2017, A-115, vgl. Tab. 4).

23 Tab. 4: Vorsorgewerte und Hintergrundwerte von Blei, Zink, Kupfer und Cadmium in mg/kg [TS]. Die Vorsorge- werte stammen aus der BBODSCHV (1999, Anhang 2, Kap. 4.1) und die berechneten Hintergrundwerte wurden von der LABO (2017, A-115) zusammengestellt. Vorsorgewerte und Hintergrundwerte von Pb, Zn, Cu und Cd in Niedersachsen Element Vorsorgewert für (Auen-) statistisch berechnete Hintergrundwerte Lehm 50. Perzentil 90. Perzentil n Blei (Pb) 70 22 44 41 Zink (Zn) 150 49 66 41 Kupfer (Cu) 40 12 14 44 Cadmium (Cd) 1 0,3 0,5 44

Unter Betrachtung des Wirkungspfades Boden - Mensch existieren für Zink keine Prüf- werte, da diese unter humantoxikologischen Gesichtspunkten keine Relevanz darstellen (TÜRK 2005a:38). Aus diesem Grund wurden zur Klassifizierung von Zink Zuordnungswerte aus der Technischen Regel Boden der Länderarbeitsgemeinschaft Abfall (Mitteilung 20) herangezogen (vgl. NGS 2020:2). Die TR Boden LAGA M 20 regelt die Verwertung von Bauabfällen und Baureststoffen und damit auch die Verwertung und Bewertung von Böden. Die Schadstoffbewertung der LAGA M 20 wird von den zuständigen Landesbehörden als Regelwerk anerkannt und in der Praxis angewandt. Hierbei bestimmen Zuordnungswerte bzw. Grenzwerte die einzelnen Einbauklassen, ob und unter welchen Auflagen das beprobte Material wiederverwendet werden kann. Der Zuordnungswert der Klasse Z0 beschreibt einen uneingeschränkten Einbau. Dagegen sind Z1 und Z2 nur eingeschränkt wie- derverwendbar, die durch bestimmte Grenzwerte in dem Regelwerk definiert sind. Alle Werte über Z2 müssen aufgrund der hohen Schadstoffbelastung in eine Deponie eingebaut oder abgelagert werden (LANGE et al. 2017:247).

4. Methoden Diese Arbeit orientiert sich an dem dargestellten Forschungsdesign (vgl. Tab. 5). Im Fol- genden Kapitel werden die Methoden dieser Arbeit vorgestellt und erläutert.

Tab. 5: Forschungsdesign der Masterarbeit.

4.1 Recherche und Auswahl des USG Nachdem die Forschungsfragen und der Arbeitstitel für diese Arbeit formuliert wurden fand am 03.07.19 eine Geländebegehung mit Frau Knieke, Herrn Sauerwein und Herrn Kirchner statt. Im Rahmen dieser Vorerkundung wurden die Auenflächen zwischen Hildesheim und der Ortschaft Hockeln inspiziert und anschließend das USG zwischen Egenstedt und Groß Düngen für die Durchführung der Masterarbeiten ausgewählt (vgl. Abb.2 & Abb. 9).

Als nächstes wurden die zuständigen Behörden vom Landkreis Hildesheim informiert und durch diese alle betroffenen Flächeneigentümer vorab ermittelt und kontaktiert. Bei Herrn Grube (Umweltamt Hildesheim, im Bereich Bodenschutz und Altlasten) wurden Informatio- nen über bekannte Altablagerungen im USG angefragt. Die Altablagerung im USG befindet sich unter der Kläranlage Groß Düngen und ist ein ehemaliger, zugeschütteter Altarm, der sich bogenförmig in Richtung der rezenten Innerste erstreckt (TÜRK 2005b:57). Diese Informationen wurden in der Planung der Geländekampagne berücksichtigt. Des Weiteren wurden bei den örtlichen Wasser- und Energieversorgern Lagepläne für die Versorgungs- leitungen angefordert und ausgewertet.

Infolgedessen wurden weiterführende Literatur und bereits abgeteufte Sondierungen im USG gesichtet. Das Geoingenieurbüro „Dr. Pelzer und Partner“ hat 2005 unter der Leitung von Herrn Dr. Türk Bodenuntersuchungen von Auensedimenten im Stadtgebiet und Land- kreis Hildesheim durchgeführt, die als Datengrundlage zur Ausweisung des Bodenpla- nungsgebietes Innersteaue genutzt wurden (vgl. TÜRK 2005a, 2005b). Mit freundlicher Ge- nehmigung von Herrn Dr. Türk, Herrn Balck (Stadt Hildesheim) und Herrn Grube (Landkreis Hildesheim) können die Daten dieses Projektes in dieser Arbeit verwendet werden. Im Zuge dieser Untersuchung wurden insgesamt 170 Kleinrammbohrungen an der Innerste abgeteuft (TÜRK 2005a:8, 2005b:8).

Neben diesen ergab die Recherche, dass bereits zwischen 1959 - 1965 das NLfB zahlreiche Bohrtransekte mit einem Abstand von ca. 2 km durch die Innersteaue gelegt hat. Jedes Transekt weist acht bis zehn Bohrpunkte auf, die in einem Abstand von 50 m abgeteuft wurden (TÜRK 2005a:9). Der Datensatz beinhaltet Schwermetallmessungen von Blei und Zink, die aus normierten Tiefen (20–35 / 85–100 / 145–160 / 185–200 cm) entnommen wurden (vgl. NOWAK et al. 1959–1965). Als Aufschlussverfahren wurde nicht der Königswasseraufschluss verwendet sondern der sogenannte Prospektionsaufschluss

(TÜRK 2005a:9). Bei dem Prosp. wird anstelle von Königswasser (HNO3 + HCl) nur mit

Salpetersäure (HNO3) aufgeschlossen. Nach einer eigenen Untersuchung von NLfB (1987) wurden in einer Stichprobe von 38 Proben die Schwermetallgehalte mittels KöWa. und Prosp. verglichen (vgl. NLFB 1987, vgl. Tab. 6).

Tab. 6: Durchschnittliche Schwermetallgehalte nach KöWa. und Prosp. in % (vgl. NLFB 1987, v. n.TÜRK 2005a:12). Auenböden (n = 38) Schwermetalle Pb Zn Cu KöWa. 659776 Prosp. 598081 Die prozentualen Anteile sind im Verhältnis zum Totalaufschluss (100 %) zu setzen, welche mit dem HF+HClO4-Aufschluss (Flourwasserstoff und Perchlorsäure) ermittelt worden sind. Die analysierten Ergebnisse aus dem Prosp. in Auenböden zeigen gewisse Unterschiede und weisen auf eine leichte Unterschätzung der Schwermetallgehalte gegenüber den KöWa hin. Hierbei ist zu erwähnen, dass ein Stichprobenumfang n = 38 zu gering ist, um statistisch gesicherte Aussagen zu treffen. Zudem wird deutlich, dass beide Aufschlussverfahren einen relativ großen Teil der „eigentlichen“ Schwermetalle nicht aufgeschlossen haben. TÜRK (2005) vermutet, dass die sulfidischen, oxidischen oder auch silikatischen Bindungsformen aus den Erzresten lösungsmindernd wirken (TÜRK 2005a:12). Der Prosp. vom NLfB aus den Jahren 1959-1965 liefern demnach orientierende Ergebnisse von Pb- und Zn-Gehalten aus den Böden im USG. Unter Berücksichtigung und mit dem Hinweis auf den Prosp. werden die Daten als Orientierungswerte in die Arbeit aufgenommen.

26 Mit den Ergebnissen der Vorrecherche wurden im USG entlang eines Bohrtransektes im Auenquerschnitt acht Bohransatzpunkte, ausgehend von der Innerste in einem Abstand von 150 m geplant. Zusätzlich wurden die Untersuchungsergebnisse von Lena Knieke aus dem Auenaufschluss „Knieke19“ herangezogen (vgl. Abb. 9).

4.2 Feldkampagne Vom 01.10.2019 bis zum 11.10.2019 wurden die Geländearbeiten im USG durchgeführt. Dabei wurden sieben Kleinrammbohrungen (im Abstand von 150 m) entlang des geplanten Auenquertransektes (Distanz: ca. 950 m) abgeteuft, um die spätpleistozänen und holozänen Auensedimente zu charakterisieren (vgl. EMBLETON-HAMANN et al. 2013:49, vgl. AHNERT 2015:399). Anschließend wurden drei weitere Bohrungen abgeteuft, um die Bohrdichte zu vergrößern (vgl. Abb. 9). Um eine hinreichende Trennung zwischen Sedimenten aus dem Pleistozän und dem Holozän zu schaffen, wurden die Sondierungen bei Möglichkeit bis auf das Niveau der Niederterrasse abgeteuft (Tiefe unter GOK: ca. 5 - 6 m). 4.2.1 Geländearbeit Alle Bohransatzpunkte wurden vor der Sondierung mit einem DGPS eingemessen (vgl. Abb. 9). Zusätzlich wurden die örtlichen Gegebenheiten auf mögliche Drainagen und Ver- sorgungsleitungen geprüft. Aufgrund eines Bohrhindernisses wurde die Bohrung JG19-07 verschoben und erneut abgeteuft (JG19-08). Auf Wunsch des Flächeneigentümers wurde der Bohransatzpunkt JG19-04a entlang des geplanten Bohrtransekt in nördliche Richtung umgesetzt. Die Bohrung JG19-09 wurde in der Flucht zwischen JG19-01 und dem Auen- aufschluss Knieke19 angesetzt, um eine bestmögliche Bohrdichte zu generieren. Zudem wurde die Bohrung JG19-10 zwischen JG19-01 und JG19-02 abgeteuft mit dem Ziel die Sedimente eines ehemaligen Altarms anzubohren. Die Wahl der Bohrsonden wurde in Abhängigkeit der örtlichen Bodenbeschaffenheit getroffen. Der erste Bohrmeter wurde mit einer 1 m Sonde (Ø 100 mm), der zweite bis vierte Bohrmeter jeweils mit einer 1 m Sonde (Ø 80 mm) und der fünfte bis sechste Bohrmeter mit einer 2 m Sonde (Ø 60 mm) abgeteuft. Alle Bohrkerne wurden fotodokumentiert und sedimentologisch angesprochen. Die aufgenommenen Parameter aus Tabelle sieben bilden die Arbeitsgrundlage für die Charakteri- sierung der Sedimenteinheiten der Innersteaue (vgl. Tab 7). Während der Aufnahme wurde explizit nach Artefakten, Resten der Besiedlungsgeschichte (Holzkohlebruchstücke) und organische Bestandteile, wie Holz- und Pflanzenresten gesucht, beprobt und dokumentiert. Neben der Fotodokumentation wurden zusätzlich Skizzen von den Sedimentlagen ange- fertigt, die bei der Rekonstruktion der Innersteaue unterstützend einbezogen werden (LESER 1977:186ff.). Die aufgenommenen Feldparameter und die Fotodokumentation lassen sich im Anhang A2.1 bis A2.11 nachlesen.

27 Abb. 9: Verteilung der Rammkernsondierungen entlang des Auenquertransektes im USG (unter Verwendung von Daten des LGLN, Esri und OSM).

Tab. 7: Aufnahmeparameter zur Charakterisierung der Innerstesedimente (v. n. AD-HOC-ARBEITSGRUPPE BODEN 2005:46ff., vgl. BLUME et al. 2011) Horizonttiefe AD-HOC-AG BODEN 2005:79 Bodenart AD-HOC-AG BODEN 2005:141ff. Carbonatgehalt AD-HOC-AG BODEN 2005:168f. Bodenfarbe (feucht) nach AD-HOC-AG BODEN 2005:108ff. MUNSELL-Farbtafel Humusgehalt AD-HOC-AG BODEN 2005:110ff. Bemerkungen Artefakte, redoximorphe Merkmale etc.

Die Probennahme erfolgte mit Stoßspachteln und Kellen (Edelstahl) aus den Bohrsonden in ca. 10 cm bis 15 cm Abständen, wobei Substratwechsel und Bodenhorizonte (falls sichtbar) berücksichtigt wurden. Im Rahmen dieser Masterarbeit wurde ein Bohrkern für detail- lierte Ergebnisse im Labor der Universität Hildesheim analysiert. Hierfür wurde auf Grund- lage der Feldbefunde, den sedimentologischen Aufzeichnungen und der Position im Gelände die Bohrung JG19-4a ausgewählt (vgl. Anhang A2.4).

4.2.2 Methodische Fehler im Gelände Die Geländearbeiten wurden über eine Zeitspanne von elf Tagen mit unterschiedlichen Wit- terungsverhältnissen abgeschlossen. Es wurde darauf geachtet, dass die Probennahme sowie die Bestimmung der Feldparameter unter gleichen Bedingungen durchgeführt wurden. Beim Einschlagen oder Ziehen der Sonden besteht die Möglichkeit, dass durch die Mantelreibung das Bohrgut verschleppt oder verpresst werden kann (BÜLOW et al. 1997:41f.). Besonders bei Bohrungen unter dem Grundwasserspiegel ist mit Nachfall oder Verschlemmung zu rechnen (SEBASTIAN 2009:98). Bei Kernverlust oder sonstigen Bohrhin- dernissen wurde dies in den sedimentologischen Aufzeichnungen dokumentiert und in der anschließenden Digitalisierung berücksichtigt.

4.3 Laboranalysen Mit Ausnahme der Schwermetallmessungen sowie der Radiokohlenstoffdatierungen wurden alle weiteren Untersuchungen im Labor des Institutes für Geographie in der Universität Hildesheim durchgeführt. Aus der Bohrung JG19-4a wurden insgesamt 14 Bodenproben entnommen, die nach folgenden pedologischen Grundparametern untersucht wurden: pH-

Wert, elektrische Leitfähigkeit, Glühverlust und Kalkgehalt (CaCO3-Gehalt). Hierfür wurde bei allen pedologischen Grundparametern eine Doppelbestimmung angesetzt und nach DIN ISO 11464 vorbereitet. Neben der Lufttrocknung in geeigneten Räumlichkeiten wurden die Bodenproben mit einem Mörser zerkleinert und durch ein 2 mm Prüfsieb (nach DIN ISO 3310-1) gesiebt. Zusätzlich wurden repräsentative Teilproben mit einer Kugelmühle analy- sefein auf kleiner 60 µm zermahlen (BLUME et al. 2011:80). Da es sich bei zwei der 14 Proben um Torfe handelt, wurden diese zur weiteren Analyse ausgeschlossen, weil das Messverfahren der Schwermetallanalytik sowie der Korngrößen- analyse mit überwiegend mineralischen Komponenten durchzuführen ist. Die Torfe bestehen größtenteils aus organischer Substanz und weisen nur einen geringen Anteil von mineralischen Komponenten auf. Die Korngrößenanalyse und die Messung der Schwerme- tallgehalte wurden mit den zwölf restlichen Proben durchgeführt. 4.3.1 pH-Wert Der pH-Wert weist einen grundlegenden Einfluss auf das Bindungsverhalten von Schwer- metallen im Boden auf und ist damit ein wichtiger Parameter für die Löslichkeit und Mobilität (ALLOWAY 1999b:29, PLUQUET 2002:95).

Die Bestimmung des pH-Wertes wurde in Anlehnung an DIN 19684-1 durchgeführt. Hierfür wurde 20 g lufttrockener Feinboden eingewogen und mit 50 ml (Verhältnis 1:2,5) einer 0,01 molaren Calciumchloridlösung (CaCl2) vermischt, um mehr Flüssigkeit zu erhalten. An- schließend wurde das pH-Meter mit integriertem Temperaturmessfühler für die Messungen mit zwei Eichlösungen kalibriert (BLUME et al. 2011:110, ALLOWAY 1999b:12). 4.3.2 Elektrische Leitfähigkeit Mit der Bestimmung der elektrischen Leitfähigkeit lassen sich quantitative Aussagen über lösliche Salze (Ionen) im Boden feststellen. Der Messwert wird in µS/mS * cm-1 angegeben (BLUME et al. 2011:111). Die Bestimmung der elektrischen Leitfähigkeit wurde analog zur Messung des pH-Wertes und in Anlehnung an DIN ISO 11265:1997-06 durchgeführt. Sie wurde mit einer kalibrierten Leitfähigkeitsmesszelle in suspendierendem destilliertem Was- ser ermittelt (vgl. BLUME et al. 2011:119). Die Ergebnisdarstellung richtet sich nach den kategorisierten Wertebereichen von UTERMANN et al. (2000:62, vgl. Tab. 8).

Tab. 8:Wertebereiche der elektrischen Leitfähigkeit typischer Böden (UTERMANN et al. 2000:62). Elektrische Leitfähigkeit [in mS/cm] Salzgehalt 0–0,25 gering salzhaltig 0,25–0,75 mittel salzhaltig 0,75–2,25 stark salzhaltig < 2,25 sehr stark salzhaltig

4.3.3 Glühverlust Die Bestimmung des Glühverlustes wurde in Anlehnung an DIN EN 15935:2012-11 durch- geführt und wird zur Ermittlung der organischen Bodensubstanz herangezogen. In der Literatur wird der Begriff organische Substanz als Synonym für die organische Bodensub- stanz (OBS) verwendet (BLUME et al. 2011:130ff.). Die OBS bezeichnet die „Gesamtmenge an abgestorbenen pflanzlichen und tierischen Stoffen und deren organische Umwandlungs- produkte“ (AD-HOC-ARBEITSGRUPPE BODEN 2005:403). Laut BLUME et al. (2011) ist die direkte Bestimmung der OBS praktisch nicht durchführbar (vgl. UTERMANN et al. 2000:33, BLUME et al. 2011:131). Aus diesem Grund lässt sich diese durch indirekte Messverfahren ermitteln (SANTISTEBAN et al. 2004:287, BLUME et al. 2011:131). Bei dem Glühverlust wird die Bodenprobe bei 550 °C verascht, sodass die gesamte organische Bodensubstanz in

CO2 umgewandelt wird und nur noch mineralische Bestandteile zurückbleiben. Hierbei stellt die Gewichtsabnahme, die gemessene Differenz zwischen der getrockneten Probe und den Veraschungsrückständen, den Glühverlust dar. Im weiteren Verlauf der Arbeit wird anstatt der organischen Boden Substanz der englische Begriff „loss on ignition“ (LOI) verwendet, da dieser Terminus den Glühverlust (Veraschungsrückstände) am besten beschreibt (vgl. HEIRI et al. 2001, vgl. SANTISTEBAN et al. 2004). Bei der Anwendung dieser Methode können Tonminerale in dem Temperaturbereich Kristallwasser abgeben, die dadurch das Ergebnis verfälschen würden. Dieser wird durch die Subtraktion von 0,1 Massenprozent je % Ton korrigiert (BLUME et al. 2011:132, GERMERSHAUSEN 2013:20). Im Feld wird die OBS über den Humusgehalt (Masse-%) indirekt abgeleitet. Hierbei wird unter Berücksichtigung der

Feinbodenart und Bodenfarbe der Humusgehalt geschätzt (AD-HOC-ARBEITSGRUPPE BODEN 2005:110). Im Zuge dieser Arbeit die Humusgehalte durch die berechneten LOI- Werte (in Masse-%) eingestuft (vgl. AD-HOC-ARBEITSGRUPPE BODEN 2005:112). 4.3.4 Carbonatgehalt

Carbonate in Mineralböden kommen in der Natur hauptsächlich als Calcit (CaCO3) und

Dolomit (CaMg(CO3)2) vor (AD-HOC-ARBEITSGRUPPE BODEN 2005:168, SEBASTIAN 2009:30, AMELUNG et al. 2018:36). Der Carbonatgehalt nach TÜRK (2005) ein hinreichender Indikator um die historischen Auensedimente zu unterschieden (TÜRK 2005a:25). In dieser Arbeit wird für die Messung Calcit bzw. Calciumcarbonat verwendet. Die Bestim- mung des Carbonatgehaltes erfolgt volumetrisch nach SCHEIBLER in Anlehnung nach DIN ISO 10693. Für die Kalibrierung der Einwaage wurden die im Gelände erhobenen Ergeb- nisse herangezogen (vgl. Kap. 4.2.1). Mit Hilfe der SCHEIBLER-Apparatur wird anschließend der Carbonatgehalt ermittelt, umgerechnet und als CaCO3-Gehalt in % angegeben (BLUME et al. 2011:120f.). 4.3.5 Korngrößenanalyse Aus der Korngrößenverteilung von Sedimenten lassen sich Rückschlüsse auf den Lebens- raum, Pflanzenstandort sowie die Ablagerungsverhältnisse ziehen (AMELUNG et al. 2018:215ff.). Die Korngrößenanalyse der Universität Hildesheim ist ein kombiniertes Ver- fahren aus Nasssiebung und Pipettanalyse, das mit dem SEDIMAT 4-12 der Firma UGT durchgeführt wird. Die Sieb- und Schlämmanalyse wird nach KÖHN in Anlehnung von DIN 19683, Teil 1 und 2 sowie UTERMANN et al. (2000:159ff.) durchgeführt. Bei der Probenvor- bereitung werden alle Proben, die mehr als 2 % organische Bodensubstanz enthalten, (mit Wasserstoffperoxid) verkocht. Nach dem Dispergieren und Überführen der Proben wird die Schluff und Tonfraktion durch den SEDIMAT 4-12 abpipettiert und ausgewogen. Anschlie- ßend wird die Nasssiebung durchgeführt und der prozentuale Massenanteil der Korngrö- ßenfraktionen berechnet. 4.3.6 Schwermetallgehalte Für die Bestimmung der Schwermetallgehalte wurde das Labor GBA (Gesellschaft für Bio- analytik) in Hildesheim beauftragt und mittels ICP-Massenspektrometrie nach DIN EN ISO 16171: 2017-01 analysiert. Die Proben wurden auf die Elemente Blei, Cadmium, Kupfer und Zink untersucht und in mg/kg TS ausgewertet. Für die Bestimmung wurde die Extrak- tion mittels Königswasser-Aufschluss durchgeführt, um die Gesamtgehalte zu ermitteln. Im Vorfeld wurde der Königswasser-Aufschluss in Anlehnung an DIN EN 13657:2002 in der Universität Hildesheim angesetzt. Hierfür wurden 20–50 mg Probenmaterial eingewogen und mit 12 ml Königswasser überschichtet. Anschließend wurden die Proben bei 200°C für 40 min in der Labormikrowelle der Firma CEM (Modell MARS 6) gekocht. Abschließend wurde jede Probe Reinstwasser auf 50 ml aufgefüllt.

4.3.7 Radiokohlenstoffdatierung Die radiometrische Altersbestimmung mit der Radiokarbonmethode bietet die Möglichkeit eine absolute zeitliche Einordnung der Auenedimente vorzunehmen. Die 14C-Datierungen wurden im ceza in Mannheim analysiert. Nach Aussagen des Unternehmens wurden die Proben mit organischen Lösungsmitteln (Cyclohexan, Isopropanol, Aceton) gereinigt und anschließend mittels der ABA Methode (Acid/Base/Acid) mit HCl, NaOH und HCl vorbe- handelt. Neben den konventionellen 14C-Alter (BP bezogen auf 1950 AD) wurden diese in kalibrierte 14C-Alter (cal AD, cal BC) umgerechnet und mit 1-sigma und 2-sigma Fehlern dargestellt (vgl. Anhang A3.4). Die kalibrierte Berechnung von Cal 1-sigma trifft mit einer Wahrscheinlichkeit von 68,2 % und die von Cal-2-sigma mit einer Wahrscheinlichkeit von 95,4 % zu. Für die Datierungen wurden zwei Proben aus der Bohrung JG19-4a sowie drei weitere aus dem Auenprofil Knieke19 datiert.

4.4 Methodische Fehlerquellen Für die Laboranalysen wurden überwiegend Doppelbestimmungen durchgeführt. Nach Ab- weichung von 5 % zwischen den Doppelbestimmungen wurden anschließend Dreifachbe- stimmungen durchgeführt. Die Proben der Korngrößenanalyse wurden Einfachbestimmt und bei Abweichung von mehr als 3 % zwischen Einwaage und Auswaage wiederholt. Bei den Schwermetallmessungen wurden Stichproben zur Doppelbestimmung herangezogen und analysiert. Durch einen Defekt am SEDIMAT 4-12 wurden die Stabzylinder mit Probenmaterial zur Messung der Korngrößenanalyse für rund 14 Tage im Kühlkeller gelagert. Nach Instand- setzung wurden die Proben weiter analysiert. Keine dieser Messungen wies eine höhere Abweichung von mehr als 3 % auf. Grundsätzlich wurden die Laboranalysen unter standar- disierten Laborbedingungen durchgeführt, um eine bestmögliche Vergleichbarkeit zu ge- währleisten.

5. Ergebnisse und Diskussion Diese Arbeit beschäftigt sich mit drei unterschiedlichen Themenkomplexen den jeweils eine Leitfrage zugeordnet worden ist. Die Leitfragen werden in dem Kapitel 5 diskutiert und be- antwortet. Zunächst werden die Ergebnisse aus dem ersten Themenkomplex vorgestellt und diskutiert. Im nächsten Block werden die ermittelten Ergebnisse aus dem zweiten The- menkomplex beschrieben und im Anschluss diskutiert. Abschließend erfolgt eine Synthese aus den Diskussionsergebnissen der ersten beiden Leitfragen, um die dritte Hauptfrage- stellung zu beantworten (vgl. Tab. 1 & Tab. 5).

5.1 Ergebnisse und Charakterisierung der Sedimente aus dem USG 5.1.1 Ergebnisse der sedimentstratigraphischen Untersuchungen In diesem Kapitel werden die Ergebnisse der abgeteuften Bohrungen mit Hilfe von zwei schematisierten Abbildungen dargestellt. Die Abbildung 10 zeigt eine stratigraphische Übersicht mit den zehn Bohrungen und dem Auenprofil Knieke19. Auf der X-Achse ist die Entfernung in Metern ausgehend von der nördlichen Uferseite der Innerste dargestellt. Da- gegen zeigt die Y-Achse die Entfernung von NHN zum Meeresspiegel in Metern an. Unter- halb der eingezeichneten GOK sind Sedimentgrenzen miteinander verbunden. Diese werden bereits an dieser Stelle erwähnt, aber erst im weiteren Diskurs aufgegriffen. Insgesamt konnten innerhalb der abgeteuften Bohrungen fünfzehn unterschiedliche Sedimenteinhei- ten identifiziert werden. Die Sedimenteinheiten (SE) wurden im Vorfeld anhand der Aufnah- meparameter aus den Feldbefunden zusammengefasst und anschließend nummeriert. Die zusammengefassten SE sind in Tabelle 9 aufgelistet. In dem untersuchten Auenquer- transekt wurden neben Auensedimenten unterschiedliche Hangsedimente festgestellt. Für eine klare Trennung der Sedimenteinheiten wurden Auensedimente mit arabischen Zahlen und Hangsedimente mit römischen Zahlen deklariert. Die dargestellten Sedimenteinheiten zeigen die ältesten Sedimente an der Basis, die nach oben hin jünger werden. Die Ergeb- nisse der pedologischen Grundparameter lassen sich aus dem Anhang A3.1 und der Korn- größenanalyse aus dem Anhang A3.2 entnehmen. Für die Bohrung JG19-4a wurden insgesamt vierzehn Proben entnommen und Laborana- lysen durchgeführt, die in Abbildung 11 dargestellt werden. Neben den aufgezeichneten Feldbefunden wurden die Laborergebnisse zur Charakterisierung der Sedimenteinheiten herangezogen. Infolgedessen fungieren die Sedimenteinheiten aus der Bohrung JG19-4a als „Leitsedimente“, die als Orientierungswerte angenommen werden.

Tab. 9: Ergebnisse der zusammengefassten Auen- und Hangsedimente aus den Feldaufnahmen. Ergänzung durch die Laboranalytik aus Proben aus der Bohrung JG19-4a. Sedimenteinheit SE 1a SE1b SE 2 SE 3a SE 3b Bodenart (Feld) ls, us Uls u, s ut, (lu) Farbe 2,5 Y 3/1, 10 YR 3/1 5 Y 4/1 / 10 YR 2/1 7,5 Y 4/4, 10 YR 5/4, 2,5 YR 6/2, 10 YR 4/6 Humusgehalt h1–h2 h1–h2/ h3–h4, > h4 h1, h1–h2 Carbonatgehalt c3–c4 c2–c3 c0–c2 Probe u. Entnahmetiefe P10 P11 P9 P8 P7 P6 P5 P4 P3 unter GOK [cm] (350–360) (400–415) (333–345) (302-305) (270-285) (245–260 (215–235 (160–180 (120–140) Bodenart (Labor) St2 Sl2 Ut2 Ut4 Ut4 Ut4 Ut3 Tu4 Tu3 pH-Wert 7,7 7,9 7,61 7,54 7,7 7,21 7,14 7,18 7,37 siehe1a SE elektr. Leitfähig. [mS/cm] 0,48 0,091 0,43 0,2 0,12 0,05 0,04 0,04 0,04 LOI [%] 1,6 1,6 3,5 2,0 1,3 1,5 1,0 1,8 2,1 sandigenAblagerungen (Su2) Canorg [%] 0,72 2,01 1,59 0,16 0,13 0,22 0,01 0,00 0,01 siehewechsellagig3a, SE mit Bemerkung, weniger Organikablgerungen /organo- 1279–1386 cal. AD (310) fining-up sequenz Hydromorphiemerkmale, 8158–7736 cal. BC (215–235) Altersdatierung [cm] Kiese mineralische Mudde 1297–1398 cal. AD (390)

Sedimenteinheit SE 4a SE 4b SE 5 SE 6 SE 7a SE 7b SE II Bodenart (Feld) lu, (ut) su, lu - ss, ls l, ls, (ut) Farbe 10 YR 3/2, 10 YR 5/4 10 YR 4/3 10 YR 1.7/1 10 YR 4/3, 10 YR 3/3 7,5 YR 4/4, 10 YR 4/3 Humusgehalt h3–h4 v.o.n.u. h1–h2 h1–h2 > h7 h1–h2 h1–h2 Carbonatgehalt c3.3, c1 (c0) c3.3 c0 c1–c2 c1–c2 Probe u. Entnahmetiefe P2 P1 PT2 PT1 P12 - - unter GOK [cm] (60–80) (20–35) (316–328) (292–302) (440–470) Bodenart (Labor) St2 Sl2 - - - - Slu siehe7a SE pH-Wert 7,42 7,4 siehe4b, SE - 4,27 4,61 - 7,95 elektr. Leitfähig. [mS/cm] 0,05 0,12 - 3,4 2,8 - 0,08 LOI [%] 3,6 5,7 sandigeEinschaltungen - 52,1 44,8 - 1,8 Canorg [%] 0,67 0,11 - 0,02 0,08 - 3,53 Bemerkung, Hydromorphiemerkmale 11484–11319 cal. BC zusätzlich Gruse, Steine "verkittet" mit - - - Altersdatierung [cm] 1678 – 1940 cal. AD (316–328), Torf Kiese Feinsubstanz Sedimenteinheit SE I SE III SE IV Bodenart (Feld) lt lu, su lu Farbe 5 YR 4/4, 5YR 4/2 10 YR 4/4, 10 YR 5/6 10 YR 4/4, 10 YR 3/3 Humusgehalt h1–h2 h0, h1 (h2) h1–h2, h3–h4 Carbonatgehalt c3.2 c2 - c3.3 c1 Bemerkung stark verpresst - -

Abb. 10: Stratigraphische Übersicht von den zusammengefassten Sedimenteinheiten der abgeteuften Bohrungen entlang des Auenquertransektes.

Abb. 11: Laborergebnisse aus den Proben der Bohrung JG19-4a. Dargestellt sind die ermittelten Ergebnisse der Korngrößenverteilung, pH-Werte, elektrischen Leitfähigkeit, organischen Substanz und die Gehalte des anorganischen Kohlenstoffes. Die Legende der Stratigraphie ist aus der Abb. 10 zu entnehmen. Die dargestellten Liniendiagramme weisen Verbindungen zwischen den Messpunkten auf. Diese Verbindungslinien sollen keine Messwerte suggerieren.

5.1.1.1 Stratigraphische Einheiten der Auensedimente SE 1a An der Basis der in der Talsohle abgeteuften Bohrungen lassen sich überwiegend braun- graue, feinmaterialarme Terrassenschotter diagnostizieren (SE 1a). Die Terrassenschotter bestehen aus unterschiedlich großen Kiesen (mG2 und gG5), die eine überwiegend geringe Sphärizität aufweisen. Vereinzelt wurden in den Bohrkernen gerundete Steine (fO1) aufgenommen (JG19-02, JG19-4a, JG19-10). Ausgehend von dem Schotterkörper sind nach oben hin zunehmend feinkörnige Sedimente aufzufinden (fining-up sequenz), die nach den Feldbefunden als lehmsandige bis schluffsandige Sedimente angesprochen wurden (vgl. Tab. 9). Bei den Laboranalysen von der Bohrung JG19-4a wurden Probe 10 und 11 innerhalb dieser SE untersucht (vgl. Abb. 10). Hierbei wurden diese Ablagerungen als Lehmsande (St2, Sl2) identifiziert. In den Feldbefunden konnte dies durch weitere Lehmsande (Su2) und Sand- lehme (Slu) ergänzt werden. Durch die grau (-braun) bis dunkelgraue Farbe der sandigen Matrix (2,5 Y 3/1, 10 YR 3/1) konnte durchschnittlich ein Humusgehalt von h1–h2 festgestellt werden, was nach KA5 als sehr schwach bis schwach humos eingestuft wird (AD- HOC-ARBEITSGRUPPE BODEN 2005:112). Durch die Laborergebnisse konnten für beide Pro- ben sie LOI von 1,6 % berechnen werden, was als schwach humos einzustufen ist (AD- HOC-ARBEITSGRUPPE BODEN 2005:112). Mittels der Feldbefunde konnte festgestellt werden, dass die SE 1a carbonathaltig bis carbonatreich einzustufen ist. Bei den Laboranalysen zum anorganischen Kohlenstoff konnte zwischen Probe 10 mit 0, 72 % und Probe 11 mit 2,01 % ein deutlicher Anstieg verzeichnet werden, welche sich nach der KA5 als carbonatarm bzw. schwach carbonathaltig einstufen lässt (AD-HOC-ARBEITSGRUPPE BODEN 2005:169). Die ermittelten pH-Werte von 7,7 und 7,9 sind nach der KA5 als schwach alkalisch zu bewerten (AD-HOC-ARBEITSGRUPPE BODEN 2005:367). Die Ergebnisse der elektrischen Leit- fähigkeit zeigen eine starke Abnahme von P10 mit 0,48 mS/cm nach P11 mit 0,091 mS/cm. Nach UTERMANN et al. (2000) ist P10 als mittel salzhaltig und P11 als gering salzhaltig einzustufen (UTERMANN et al. 2000:62, vgl. Tab. 8).

SE 1b Eine Besonderheit bietet die Bohrung JG19-09, da diese bis in 7 m abgeteuft wurde und dadurch einen ca. 3 m mächtigen Schotterkörper aufweist. Zwischen 520 cm und 620 cm ist in diesem Schotterkörper eine andere Körnungsverteilung festzustellen. Im Vergleich zu SE 1a weist diese Sedimenteinheit überwiegend Sandschluffe (Uls) mit weniger Kiesen (mG1, gG2-3) auf. Die weiteren Feldparameter sind Vergleichbar mit SE 1a. Aus diesem Grund wurde diese Sedimenteinheit als 1b zusammengefasst (vgl. Tab. 9, vgl. Abb. 10).

SE 2 Aufliegend auf dem Terrassenschotter sind größtenteils in allen Bohrungen der Aue schluffige (Uls, Ut3, Lu, Ut2) und sandige Sedimente (St2, Su3) aufgenommen worden. Die untersuchte Probe (P9) aus der Bohrung JG19-4a bestätigt die Feldaufnahmen mit der Bo- denart Ut2. Grundsätzlich zeigt sich, dass der Sandgehalt von oben nach unten zunimmt. Die SE 2 ist durch wechsellagige, abgestorbene Organikbestandteile (zersetzte Pflanzen, Blätter und Zweige) zu charakterisieren, die zum Teil organoleptisch als „modriger“ Geruch wahrzunehmen sind. Die Organiklagen sind in den Bohrungen unterschiedlich mächtig aus- geprägt (0,2 bis 0,5 cm) und im Einzelfall kaum zu erkennen. Hingegen weisen die Bohrun- gen JG19-03 und JG19-10 mächtige Organikschichten (ca. 50–100 cm) auf. Die Farbe der Auenablagerung ist grau bis dunkelgrau (schwarz) (2,5 Y 4/1, 10 YR 2/1, 5 Y 4/1). Insge- samt weisen vier von sechs diagnostizierten Horizonten einen Humusgehalt von h1–h2 auf und lassen sich als sehr schwach bis schwach humos einzustufen. Dagegen weisen die Horizonte aus den Bohrungen JG19-03 und JG19-10 einen Humusgehalt von h3–h4 und > h4 auf und sind damit als stark humos einzustufen. Das Laborergebnis weist einen LOI- Wert von 3,5 % hin und ist nach KA5 die SE 2 als mittel humos einzustufen ist (AD-HOC- ARBEITSGRUPPE BODEN 2005:112). Insgesamt konnten in der SE 2 hauptsächlich reduktive Hydromorphiemerkmale festgestellt werden. Das Auensediment ist nach den Feldbefunden durchschnittlich mit c2–c3 carbonatarm bis carbonathaltig. Das Laborergebnis zeigt einen anorganischen Kohlenstoffgehalt von 1,59 %, was nach KA5 als carbonatarm einzustufen ist (AD-HOC-ARBEITSGRUPPE BODEN 2005:169). Der pH-Wert liegt mit 7,61 im sehr schwach alkalischen Bereich. Die elektrische Leitfähigkeit ist mit 0,43 mS/cm als mittel salzhaltig einzustufen (UTERMANN et al. 2000:62). Aufgrund der überwiegend schluffigen und sandigen Bodenart wird die SE 2 als sandig, schluffige Organikablagerungen bezeichnet (vgl. Tab. 9, vgl. Abb. 10 & Abb. 11).

SE 3a Das Sedimentpaket (SE 3a) besteht aus schluffigen, tonigen Auensedimenten, die flächen- deckend mit einer Mächtigkeit von ca. 2 m auf den sandig, schluffigen Organikablagerun- gen aufliegen. Die SE 3a hebt sich farblich deutlich von den über- und darunterliegenden Sedimenteinheiten ab. Die Farbe innerhalb der SE ist zunächst braun bis hellbraun (7,5 Y 4/4, 10 YR 5/4) und geht in einen gräulichen (2,5 YR 6/2, 10 YR 4/6) Farbton über. Gele- gentlich ist der gräuliche Übergang leicht orange-gräulich marmoriert aufzufinden. Der durch die Feldansprache ermittelte Humusgehalt liegt bei h1 bzw. h1–h2 und ist als sehr schwach bis schwach humos einzustufen (AD-HOC-ARBEITSGRUPPE BODEN 2005:112). Teil- weise lassen sich verstreut Molluskenschalen sowie kleine Kalksteine in den Sedimenten finden. Neben vereinzelten Holzkohleflittern und -stücken sind die oxidativen Hydromor- phiemerkmale in dieser SE stark ausgeprägt. In einigen Bohrungen findet innerhalb dieser SE ein Wechsel zwischen den oxidativen und reduktive Bedingungen statt. In dieser SE wurden sieben Proben (P3–P8) zu weiteren Analyse im Labor ausgewertet (vgl. Abb. 10). An dieser Stelle muss erwähnt werden, dass die Probe 8 zwischen zwei Torfen liegt, die aus einer 7 cm geringmächtigen Sedimentschicht entnommen wurde (vgl.

Anhang A2.4). Die Probe 8 ist der SE 3a zugeordnet, aber auf Grund der Mächtigkeit in Abbildungen 10 & 11 nicht dargestellt. Die LOI liegt bei den sechs Proben im Mittel bei 1,6 %, was insgesamt als schwach humos eingestuft werden kann. Der Maximalwert der Proben ist P3 mit 2,1 % und der Minimale Wert P5 mit 1,0 %. Die SE zeichnet sich durch überwiegend Schlufftone (Tu3, Tu4) und Tonschluffe (Ut4, Lu) aus, was mit den Ergebnisse der Korngrößenanalyse aus Bohrung JG19-4a übereinstimmt. Zusätzlich lässt sich eine Abnahme des Tongehaltes von oben nach unten feststellen. Die ermittelten pH-Werte sind mit durchschnittlich 7,39 als sehr schwach alkalisch einzustufen und weisen einen max. Wert von 7,7 (P7) und min. Wert von 7,14 (P5) auf (AD-HOC- ARBEITSGRUPPE BODEN 2005:367). Die elektrische Leitfähigkeit liegt bis P6 durchschnittlich bei 0,05 mS/cm und steigt anschließend bis P8 auf 0,2 mS/cm an. Demnach ist das Sedi- ment größtenteils als gering salzhaltig einzustufen (UTERMANN et al. 2000:62). Die Feldbe- funde weisen auf unterschiedliche Carbonatgehalte hin, die zwischen c0 bis c2 gemessen wurden und damit als carbonatfrei bis carbonatarm einzustufen sind. Die Feldeinschätzung lässt sich auch in den Laborergebnissen wiederfinden, da der anorganische Kohlenstoff bei allen Proben unter 2 % liegt und damit alle als sehr carbonatarm einzustufen sind (AD-HOC-ARBEITSGRUPPE BODEN 2005:169, vgl. Tab. 9). Aus der Probe 5 (215–235 cm) wurde das Alter eines Holzkohlestückes mittels der Radiokohlenstoff- Datierungsmethode (14C) bestimmt. Das Ergebnis weist mit einer Wahrscheinlichkeit von 95,4 % auf ein Alter zwischen 8158–7736 cal. BC hin. Damit lässt sich das Holzkohlebruch- stück in den Anfang des Boreals bzw. in die Frühe Wärmezeit datieren (BÖSE et al. 2018:162, vgl. Anhang A3.4).

SE 3b Die SE 3b wurde in der Bohrung JG19-09 und im Auenprofil Knieke19 festgestellt. Beide Sedimente zeichnen sich durch einen starken Wechsel zwischen schluffig, tonigen Sedi- mente und sehr sandigen (Su2) Ablagerungen aus. Jedoch lassen sich die aufgenommenen Feldbefunde mit den Parametern von SE 3a vergleichen. Innerhalb dieser SE wurde das Alter von zwei Holzstücken (310 cm, 390 cm) aus dem Auenprofil Knieke19 mit der Radiokarbonmethode bestimmt. Mit einer Wahrscheinlichkeit von 95,4 % wurden die Alter zwischen 1279–1386 cal. AD (310 cm) und 1297–1398 cal. AD (390 cm) datiert. Diese Altersbestimmungen entsprechen beide der Zeit des Hoch- bis Spätmittelalters (BLAICH 2015:59ff., vgl. Anhang A3.4).

SE 4a Die jüngsten Auensedimente lassen sich in allen Bohrungen als oberste Ablagerungen vor- finden. Diese besteht aus tonig, schluffigen Auensedimenten. Die SE 4a zeichnet sich durch hauptsächlich ermittelte Lehmschluffe (Ut3, Ut2) und seltener vorkommenden Schlufftonen (Tu3, Tu4) aus. Die SE 4a ist oftmals sehr durchmischt mit kleinen Kalkstei- nen/ -brösel, Ziegelbruch und Holzkohleresten und schließt an der GOK durch eine Acker- krume oder Grasnarbe ab. In einigen Bohrungen lassen sich innerhalb dieser SE bereits

dunkelrostfarbene Eisenflecken und Manganverbindungen feststellen. Diese Auensedi- mente sind dunkelbraun (10 YR 3/2, 10 YR 4/2) und werden von oben nach unten heller (10 YR 5/4). Die graduelle Farbabnahme zeigt sich auch in den Humusgehalten aus den Feldergebnissen. Hierbei liegt der Humusgehalt an der GOK bei h3–h4 (stark humos) und sinkt nach unten hin bis h1–h2 (schwach humos) ab. Die SE 4a wurde durch zwei Proben (P1, P2) aus der Bohrung JG19-4a im Labor untersucht. Die Ergebnisse der LOI zeigen, dass P1 mit 5,7 % und P2 mit 3,6 % als stark und mittel humos einzustufen sind (AD-HOC- ARBEITSGRUPPE BODEN 2005:112). Die ermittelten pH-Werte sind bei 7,4 (P1) und 7,42 (P2) und damit im sehr schwach alkalischen Bereich (AD-HOC-ARBEITSGRUPPE BODEN 2005:367). Daneben ist bei den Ergebnissen der elektrischen Leitfähigkeit von 0,12 mS/cm (P1) nach 0,057 mS/cm (P2) eine Abnahme der Werte festzustellen, die beide als gering salzhaltig eingestuft werden (UTERMANN et al. 2000:62). Aus den Feldbefunden lässt sich entnehmen, dass die gemessenen Carbonatgehalte sehr unterschiedlich ausfallen, da diese zwischen c3.3 (mittel carbonathaltig) bis c1 (sehr carbonatarm) und c0 (carbonatfrei) liegen. Die Proben aus dem Labor zeigen, dass P1 einen anorganischen Kohlenstoffgehalt von 0,22 % und P2 von 0,67 % aufweist und damit beide als sehr carbonatarm eingestuft werden (AD-HOC-ARBEITSGRUPPE BODEN 2005:169, vgl. Tab. 9, Abb. 10 & 11). In dem Auenprofil Knieke19 wurde innerhalb dieser SE ein Holzkohlestück (51 cm) zur Altersbe- stimmung mittels der Radiokarbonmethode untersucht. Das Ergebnis weist mit einer Wahr- scheinlichkeit von 95,4 % auf ein Alter zwischen 1678 – 1940 cal. AD hin, was in die Kul- turperiode der Neuzeit eingeordnet wird (PISCHKE 2015:64ff., vgl. Anhang A3.4).

SE 4b Die Bohrung JG19-09 ist durch ein Wechsel von sehr sandigen und tonigen Sedimenten geprägt. Neben den zusätzlichen sandigen Einschaltungen lassen sich diese auf Grund der Eigenschaften der SE 4a zuordnen (vgl. Tab. 9).

SE 5 Diese SE lässt sich im Auenprofil Knieke19 bis Bohrung JG19-02 in der SE 4a/b feststellen (ca. zwischen 50 bis 100 cm u. GOK). Damit stellt die SE 5 eine sedimentäre Zwischense- quenz dar, die bis in eine Entfernung von 225 m vom Ufer aufzufinden ist. Diese sehr fein- gebänderte, gelb bis hellbraune (10 YR 4/3) Sedimentablagerung besteht aus überwiegend Sand- und Lehmschluffen (Us, Ut2, Uls). Die SE 5 grenzt sich farblich stark von den über und darunterliegenden Sedimenten ab und ist geringmächtig. Von oben nach unten ist das Substrat zunehmend sandiger und mit Holzkohleresten sowie weißen Kalksteinchen durch- setzt. Außerdem lässt sich ein 1 cm breites Band aus organischen Material zwischen den Schichten erkennen. Der Humusgehalt liegt zwischen h1–h2 und ist damit als sehr schwach bis schwach Humos einzuordnen (AD-HOC-ARBEITSGRUPPE BODEN 2005:112). Der Car- bonatgehalt wurde in allen Bohrungen als c3.3 eingeschätzt und ist demnach als mittel carbonathaltig einzustufen (AD-HOC-ARBEITSGRUPPE BODEN 2005:169, vgl. Abb. 10).

SE 6 Diese SE lässt sich in dem gesamten Bohrtransekt nur in Bohrung JG19-4a finden und besteht aus Torf. Hier lassen sich ein 11 cm und ein 23 cm mächtiger Torfkörper diagnostizieren, die durch tonschluffige Sedimente (5 cm) voneinander getrennt sind. Die Charak- teristika der Tonschluffe weisen Ähnlichkeiten mit der darüber liegenden SE 3a auf (vgl. Anhang A2.4). Aus diesem Grund wird der Horizont als Nachfall beurteilt und in dieser Ar- beit nicht weiter berücksichtigt (vgl. Kap. 4.2.2). Die Torfe bestehen aus stark zusammengepressten organischen Material (stark zersetzte Blattresten, Holzstücke), die bei der Untersuchung faserig auseinander fallen. Insgesamt lassen sich die Torfe als sehr humos, leicht krümelig und sehr feingeschichtet beschreiben, die dunkelgrau bis schwarz (10 YR 1.7/1) gefärbt sind. Die Feldbefunde und die Ergebnisse der Laboranalysen (PT1 und PT2) zeigen, dass die Torfe mit LOI-Gehalten von 52,1 % und 44,8 % als organisch eingestuft werden (AD-HOC-ARBEITSGRUPPE BODEN 2005:112). An dieser Stelle muss darauf hingewiesen werden, dass die Torfproben nicht mit der Korngrö- ßenanalyse untersucht wurden (vgl. Kap. 4.3). Demnach wurde das in den Proben enthal- tene Kristallwasser nicht berücksichtigt. Nach Subtraktion von 0,1 Massenprozent je Pro- zent Ton ist davon auszugehen, dass mit leichten Abweichungen der ermittelten Ergeb- nisse zu rechnen ist. Bei den Ergebnissen der pH-Werte und der elektrischen Leitfähigkeit lässt sich ein deutlicher Abstieg bzw. Anstieg der ermittelten Werte gegenüber dem restlichen Bohrkern erkennen. Die pH-Werte sind mit 4,61 (PT1) und 4,27 (PT2) als stark sauer einzustufen (AD- HOC-ARBEITSGRUPPE BODEN 2005:367). Die elektrische Leitfähigkeit weist auf einen deutlichen Anstieg innerhalb der Torfe hin. PT1 mit 2,8 mS/cm und PT2 mit 3,4 mS/cm sind beide als sehr stark salzhaltig einzustufen (UTERMANN et al. 2000:62). Aus den Feldbefun- den lässt sich ableiten, dass der Carbonatgehalt in beiden Torfen mit c0 als carbonatfrei einzustufen ist. Die Laborergebnisse zeigen einen anorganischen Kohlenstoffgehalt von 0,08 % und 0,02 %, was nach der KA5 als sehr carbonatarm bzw. carbonatfrei bezeichnen ist (AD-HOC-ARBEITSGRUPPE BODEN 2005:169, vgl. Tab. 9, vgl. Abb. 10 & 11). Aus dem unteren Torf (PT2 316–328 cm) wurde ein Zweig zur Altersbestimmung mittels Radiokoh- lenstoffdatierung (14C) untersucht. Hierbei konnte mit einer Wahrscheinlichkeit von 95,4 % auf ein Alter zwischen 11484–11319 cal. BC geschlossen werden, welches sich in das Alleröd-Interstadial zurück datieren lässt (JÖRIS et al. 2012a:93, vgl. Anhang A3.4).

SE 7a Die SE 7a und SE 7b sind ausschließlich in Bohrung JG19-10 festzustellen und zeichnen sich durch sehr sandige Ablagerungen aus. Die Bohrung ist durch einen starken Wechsel von Rein- und Lehmsanden gekennzeichnet, die zum Teil sehr feingeschichtet sind. Die Reinsande wurden hauptsächlich als grobsandiger Feinsand (fSgs) angesprochen. Die Se- dimente variieren zwischen gräulichen und bräunlichen Farbtönen, die mehrmals aufgrund der fehlenden Feinsubstanz nicht bestimmt werden konnten. Bei den Lehmsanden konnten überwiegend die Farben 10 YR 4/3 und 10 YR 3/3 diagnostiziert werden, die einen Humus-

gehalt von h1–h2 aufweisen und demnach als sehr schwach bis schwach humos einzustufen sind (AD-HOC-ARBEITSGRUPPE BODEN 2005:112). Zwischen den Lehmsanden lassen sich feingeschichtete Organiklagen identifizieren. Des Weiteren lässt sich für alle Sequen- zen ein Carbonatgehalt zwischen c1 und c2 feststellen, was insgesamt als sehr carbonatarm bis carbonatarm einzustufen ist (AD-HOC-ARBEITSGRUPPE BODEN 2005:169, vgl. Tab. 9, vgl. Abb. 10 & 11).

SE 7b Der Unterschied zwischen SE 7a und SE 7b ist, dass im Bohrkern von SE 7b neben sandigen Ablagerungen Kiese (mG1, gG2) festgestellt worden sind. Aus diesem Grund werden diese Sedimente als SE 7b zusammengefasst (vgl. Abb. 10).

5.1.1.2 Stratigraphische Einheiten der Hangsedimente SE I An der Basis der Hangsedimente wurde eine sehr tonige Ablagerung diagnostiziert, die sehr trocken und kaum bis gar nicht knetbar sind. Für die SE I konnten Lehmtone (Ts2, Tt) ermittelt werden, wobei der Tongehalt von oben nach unten zunimmt. Die SE ist nach unten hin zunehmend kompakter und dichter gelagert. Im Gegensatz dazu nimmt die Plastizität des Sediments von oben nach unten stark ab. Die SE I weist zunächst eine rötlich (5 YR 4/4) bis hellbraune (2,5 YR 5/3) Marmorierung auf, die ab 450 cm in eine grau (5YR 4/2) bis violette (5Y 5/1) Farbe übergeht. Zudem ist auffällig das der gesamte vierte Meter auf rund 30 cm verpresst wurde. Der Humusgehalt ist als sehr schwach bis schwach humos einzustufen und der Carbonatgehalt mit c3.2 schwach carbonathaltig (AD-HOC- ARBEITSGRUPPE BODEN 2005:112, 169 vgl. Tab. 9).

SE II Die SE II ist aus sandig, lehmigen Hangsedimenten mit gerundeten und kantigen Grusen zusammengesetzt. Diese Ablagerungen lassen sich im gesamten Hang wiederfinden und weisen eine Mächtigkeit von ein bis zwei Metern auf (vgl. Abb. 10). In den Sedimenten konnten überwiegend Lehme (Lt2, Slu, Ts4) und Lehmsande (Su2) identifiziert, aber auch Tone (Lt3) festgestellt werden. In dieser SE wurden aus der Bohrung JG19-4a die Probe (P12) im Labor analysiert (vgl. Abb. 11). Aus den Ergebnissen der Korngrößenanalyse geht hervor, dass dieses Sediment als schluffig-lehmiger Sand (Slu) eingeordnet wird und damit ergänzend zu den Feldanalysen steht. In der gesamten SE II sind unsortierte Gruse, Kiese (mGr3, gGr2, mG1) und Steine (fX1, FO1) verteilt, die durch die lehmige Feinsubstanz „verkittet“ sind. Das Substrat weist eine rot-braune (7,5 YR 4/4, 10 YR 4/3) Färbung auf und ist mit einem Humusgehalt von h1–h2 als sehr schwach bis schwach humos einzustufen (AD-HOC-ARBEITSGRUPPE BODEN 2005:112). Die ermittelte LOI mit 1,8 % ist als schwach humos zu bewerten und der anorganische Kohlenstoff mit 3,53 % als schwach carbonathaltig (AD-HOC-ARBEITSGRUPPE BODEN 2005:112, 169). Aus den Feldbefunden wurden insgesamt höhere Carbonatgehalte von c3.3 bis c4 festgestellt, die nach KA5 als mittel carbonathaltig bis carbonatreich eingestuft werden. Der ermittelte pH-Wert bei 7,95 ist als

schwach alkalisch und die elektrische Leitfähigkeit mit 0,082 mS/cm als gering salzhaltig zu bezeichnen (UTERMANN et al. 2000:62, AD-HOC-ARBEITSGRUPPE BODEN 2005:169, vgl. Tab. 8 & 9).

SE III Aufliegend auf den sandlehmigen Hangsedimenten mit Grusen und Steinen sind flächen- deckend schluffige Hangsedimente anzutreffen, die ca. anderthalb bis ein Meter mächtig sind (vgl. Abb. 10). Die SE III besteht überwiegend aus Lehmschluffen (Ut2, Ut3, Uls) sowie teilweise aus Sandschluffen (Us) und ist durch eine hellbraune bis gelbe (10 YR 4/4, 10 YR 5/6) Farbe zu charakterisieren. In einigen Bohrungen lassen sich stark schluffige Bänder im Wechsel mit Sandlinsen identifizieren. Bohrungen in denen die SE III erfasst wurde, weisen kleine, verteilte Kalksteinstücke auf. Außerdem lassen sich stark ausgeprägte oxi- dative Hydromorphiemerkmale erkennen, die nach unten hin abnehmen. Für die SE III konnten unterschiedliche Carbonatgehalte ermittelt werden, die von c2 bis c3.3 verteilt sind und als mittel carbonathaltig bis carbonatreich einzustufen sind (AD-HOC-ARBEITSGRUPPE BODEN 2005:169). Der aus den Feldbefunden ermittelte Humusgehalt mit h0 bis h1 (h2) ist als humusfrei bis sehr schwach humos einzustufen (AD-HOC-ARBEITSGRUPPE BODEN 2005:112).

SE IV Die SE IV stellt die jüngste Ablagerung im Hang dar und besteht vollständig aus Lehm- schluffen (Ut2, Ut3). Im Gegensatz zu SE III ist dieses Sediment braun (10 YR 4/4) bis dunkelbraun (10 YR 3/3) und weist einen Humusgehalt von h1–h2 bzw. h3–h4 auf, was als mittel bis stark humos einzustufen ist (AD-HOC-ARBEITSGRUPPE BODEN 2005:112). Der Car- bonatgehalt ist mit c1 als sehr carbonatarm zu bezeichnen (AD-HOC-ARBEITSGRUPPE BODEN 2005:169). Insgesamt ist das Sediment sehr homogen aufgebaut. Die ersten 30 cm bis 35 cm (Ap) sind stark durchmischt und locker gelagert. Oftmals lassen sich von der Ackerkrume ausgehend kleine Kalksteinstückchen feststellen (vgl. Tab. 9, vgl. Abb. 10).

5.1.1.3 Horizontale und vertikale Verbreitung der Hang- und Auensedimente Das Sohlental im USG wurde entlang eines Auenquertransektes (950 m) vom Stromstrich der Innerste durch die Talsohle in Richtung Süden bis zur Talflanke untersucht (vgl. Abb. 10). Hierbei wurden ausgehend vom Fluss am Profil Knieke19 bis zur Bohrung JG19-03 ausschließlich Auensedimente festgestellt. In den Bohrungen JG19-05 bis JG19-07 wurden hingegen nur Hangsedimente identifiziert. Die GOK der Talsohle reicht bis in eine max. Höhe von ca. 84 m ü. NHN, wohingegen der Stromstrich der Innerste auf einer Höhe von ca. 80 m ü. NHN fließt. Die Talsohle entspricht der rezenten Aue, die eine nahezu abge- flachte Ebene darstellt. Die Hangsedimente lassen sich im Auenquertransekt bis in eine Höhe von ca. 88 m ü. NHN feststellen (vgl. Abb. 10). Ausgehend von dieser Höhe fällt die GOK in einer konkav, gestreckten Wölbung in Richtung Talsohle (Norden) ab. Insgesamt konnten vier unterschiedliche Sedimenteinheiten im Hangbereich und sieben unterschied-

liche im Auenbereich diagnostiziert werden (vgl. Tab. 9). Die Bohrungen im gesamten Au- enquertransekt wurden entlang einer Flucht von Nord nach Süd abgeteuft. Ausschließlich Bohrung JG19-09 (75 m) und das Auenprofil Knieke19 (120 m) liegen außerhalb dieser Flucht (vgl. Abb. 9). Trotzdem kann das gesamte Auenquertransekt aufgrund der räumli- chen Nähe im Landschaftsausschnitt als eine Reliefsequenz bzw. eine Catena angesprochen werden (BLUME et al. 2011:62, vgl. LANGE et al. 2017:44f.).

Bei den Auensedimenten lassen sich in der horizontalen und vertikalen Verbreitung eine überwiegend ähnliche Abfolge der SE wiederfinden, die sich nur teilweise unterscheiden. An der Basis sind in allen Bohrungen, die in die Talsohle abgeteuft wurden Terrassenschot- ter (SE 1a) festzustellen. Im Hangenden sind überwiegend wechselschichtig sandig, schluffige Organikablagerungen (SE 2) festzustellen, die unterschiedlich stark ausgeprägt sind. Darauf exponiert lassen sich zwei mächtige, schluffig bis tonige, Auensedimente (SE 3a und SE 4a) identifizieren, die fast flächendeckend in der Aue vorliegen. Ausgehend vom Fluss durchzieht eine feingeschichtete, schluffige Sedimentfazies (SE 5) das jüngste Au- ensediment (SE 4a). Die Sedimentfazies lässt sich bis in Bohrung JG19-02 nachweisen. Die größte Abweichung in der sedimentären Zusammensetzung lässt sich in der Bohrung JG19-10 feststellen. In dieser Bohrung konnten die ubiquitär vertretenden Auensedimente (SE 3a, SE 4a) nicht erfasst werden, da diese hauptsächlich aus sandigen Ablagerungen aufgebaut ist. Einzig die Bohrung JG19-4a weist neben Auensedimenten, Hangsedimente und Torfe (SE 6) auf. Unter dem Terrassenschotter (SE 1a) konnten sandig, lehmige Hangsedimente mit gerundeten und kantigen Steinen aufgenommen werden. Die Bohrung JG19-4a bildet damit die Grenze zwischen Hang- und Auensedimenten. In den Feldbefun- den wurden die Auensedimente größtenteils als geschichtete Ablagerungen beschrieben (vgl. Abb. 10).

Die Hangsedimente weisen im horizontalen und vertikalen Verlauf die gleichen SE auf. Demnach lässt sich in den Bohrungen JG19-05 bis JG19-07 eine identische Sedimentab- folge mit den gleichen SE feststellen. Ausnahme bilden die stark tonigen Hangsedimente (SE I), die an der Basis von Bohrung JG19-08 diagnostiziert wurden. Aufliegend lassen sich mächtige sandig, lehmige Hangsedimente (SE II) mit gerundeten und kantigen Steinen feststellen. Exponiert davon sind sehr schluffige Hangsedimente (SE III), die durch weitere Hangsedimente (SE IV) überlagert werden. Aus den Feldbefunden lässt sich ableiten, dass die Hangsedimente (SE II, SE III, SE IV) unterschiedlich mächtig ausgeprägt sind. Die Mächtigkeiten der SE nehmen hangabwärts zu, so sind die SE in Bohrung JG19-05 im Verhältnis zu JG19-07 deutlich mächtiger.

Die Tabelle 10 gibt eine Übersicht der zusammengefassten Sedimenteinheiten, den Car- bonatgehalt und die festgestellte LOI bzw. den Humusgehalt aus den Feldbefunden (vgl. Tab 9.). Die hier dargestellten Ergebnisse zeigen die Reichweite zwischen den min. und max. Wert an. Demnach können im Einzelfall die Ergebnisse abweichen. Die Abfolge der

dargestellten Sedimente zeigt die ermittelte Bohrstratigraphie mit den ältesten Ablagerun- gen an der Basis, die von unten nach oben jünger werden (vgl. Abb. 10). Der dargestellte Carbonat- und der Humusgehalt sind zusammengefasste Werte aus den Feldbefunden. Zusätzlich wurden Holzkohlefunde sowie organische Bestandteile, Äste oder Zweige beprobt und mit der Entnahmetiefe dokumentiert (vgl. Anhang A2). Die Tabelle 10 zeigt, die Gesamtsumme der ermittelten Holzkohlebruchstücke und organischen Bestandteile in den identifizierten Auen- und Hangsedimenten.

Tab. 10: Kurzübersicht von den ermittelten Feldparametern aus den abgeteuften Bohrungen und dem Profil

Knieke19. Dargestellt sind die zusammengefassten Sedimenteinheiten (SE), der Carbonatgehalt (CaCO3) und die organische Bodensubstanz (OBS). Zusätzlich wurden die Funde von Holzkohlebruchstücke (HK) und Holz- bestandteilen (Ast) in den Auensedimenten (blau) und Hangsedimenten (rot) ausgezählt. Knieke19 JG19-09 JG19-01 JG19-10 JG19-02 JG19-03

SE CaCO3 OBS SE CaCO3 OBS SE CaCO3 OBS SE CaCO3 OBS SE CaCO3 OBS SE CaCO3 OBS SE 4a c0-c3.3 h2-h5 SE 4a c0-c3.3 h2-h5 SE 4a c0-c3.3 h2-h5 SE 4a c0-c3.3 h2-h5 SE 4a c0-c3.3 h2-h5 SE 4a c0-c3.3 h2-h5 SE 5 c3.3 h1-h2 SE 5 c3.3 h1-h2 SE 5 c3.3 h1-h2 SE 5 c3.3 h1-h2 SE 5 c3.3 h1-h2 SE 3a c1-c2 h1-h3 SE 4a c0-c3.3 h2-h5 SE 4b c0-c3.3 h2-h5 SE 4a c0-c3.3 h2-h5 SE 7a c1-c2 h1-h2 SE 4a c0-c3.3 h2-h5 SE 2 c2-c3 h2-h4 SE 3a c1-c2 h1-h3 SE 3b c1-c2 h1-h3 SE 3a c1-c2 h1-h3 SE 7b c1-c2 h1-h2 SE 3a c1-c2 h1-h3 SE 1a c1-c3 h1-h3 SE 3b c1-c2 h1-h3 SE 1a c1-c3 h1-h3 SE 2 c2-c3 h2-h4 SE 7a c1-c2 h1-h2 SE 2 c2-c3 h2-h4 SE 1a c1-c3 h1-h3 SE 1b c1-c3 h1-h3 SE 1a c1-c3 h1-h3 SE 2 c2-c3 h2-h4 SE 1a c1-c3 h1-h3 SE 1a c1-c3 h1-h3 SE 1a c1-c3 h1-h3

Auen- Hang- JG19-04a JG19-05 JG19-06 JG19-08 JG19-07 sedimente sedimente

SE CaCO3 OBS SE CaCO3 OBS SE CaCO3 OBS SE CaCO3 OBS SE CaCO3 OBS SE HK Ast SE HK Ast SE 4a c0-c3.3 h2-h5 SE IV c1 h1-h4 SE IV c1 h1-h4 SE IV c1 h1-h4 SE IV c1 h1-h4 SE 4a/b 14 - SE IV 1 - SE 3a c1-c2 h1-h3 SE III c2-c3.3 h0-h1 SE III c2-c3.3 h0-h1 SE III c2-c3.3 h0-h1 SE III c2-c3.3 h0-h1 SE 5 3 - SE III 2 - SE 6 c0 h7 SE II c3.2-c4 h1-h3 SE II c3.2-c4 h1-h3 SE II c3.2-c4 h1-h3 SE II c3.2-c4 h1-h3 SE 2 4 5 ∑ 3 0 SE 2 c1-c2 h1-h3 SE I c3.2 h1-h2 SE 3a/b 16 - SE 1a c1-c3 h1-h3 SE 7a/b 7 2 SE II c3.2-c4 SE 1a/b - 3 ∑ 44 10 Carbonatgehalt Die Carbonatgehalte der Auen- und Hangsedimente fallen sehr unterschiedlich aus. Bis auf die Torfe (SE 6) mit einen Carbonatgehalt von c0 weisen alle anderen Sedimente höhere

CaCO3-Werte auf (vgl. Tab. 10). In den Auensedimenten lassen sich im horizontalen und vertikalen Verlauf unterschiedliche Carbonatgehalte feststellen. Die Bohrung JG19-01 weist zunächst in den oberen Sedimen- ten einen Carbonatgehalt zwischen c0–c3.3 (SE 4a) auf. Anschließend bleibt der Wert mit c3.3 konstant (SE 5) und schwankt wieder zwischen c0–c3.3 (SE 4a). Der darunterliegende Auenlehm (SE 3a) weist einen Carbonatgehalt von c1–c2 auf und wird durch die Organi- kablagerungen (SE 2) unterlagert (c2–c3). An der Basis lassen sich die Terrassenschotter (SE 1a) feststellen, die im Gegensatz zur SE 2 einen leichten Anstieg der Carbonatgehalte zu verzeichnen haben. Neben der Bohrung JG19-01 ist der Wechsel zwischen höheren und niedrigeren Carbonatgehalten in allen Auensedimenten festzustellen (vgl. Tab. 10).

Die Hangsedimente weisen im horizontalen und vertikalen Verlauf sehr ähnliche CaCO3- Werte auf. Der Carbonatgehalt von Bohrung JG19-07 steigt durchgängig an mit c1 (SE IV), über c2–c3.3 (SE III) bis c3.2–c4 (SE II) an der Basis. In dieser Bohrung und in allen anderen Hangsedimenten lässt sich im vertikalen Verlauf von oben nach unten ein leichter An- stieg der CaCO3-Werte feststellen (vgl. Tab. 10).

Humusgehalt Insgesamt wurden in allen Auensedimenten Humusgehalte festgestellt, die sehr unterschiedlich ausgeprägt sind. So weist die Bohrung JG19-03 in der obersten SE 4a einen hohen Humusgehalt von h2–h5 auf. Anschließend sinkt dieser in der SE 3a leicht ab (h1– h3) und steigt in der SE 2 der Organikablagerungen wieder auf h2–h4 an. Für die Feinmatrix der Terrassenschotter wurde ein Humusgehalt von h1–h3 bestimmt (vgl. Tab. 10) . Insge- samt lässt sich in dieser Bohrung ein Wechsel zwischen schwach bis stark humosem Sub- strat feststellen (AD-HOC-ARBEITSGRUPPE BODEN 2005:112). Zudem lassen sich im vertikalen Verlauf durchgängig schwach bis stark humose Auensedimente finden. Diese Tendenz lässt sich im Großteil der Bohrungen mit Auensedimenten wiederfinden. Der Humusgehalt der Hangsedimente ist in der obersten SE IV mit ein Humusgehalt von h1–h4 als sehr schwach bis stark humos einzustufen (AD-HOC-ARBEITSGRUPPE BODEN 2005:112). Dieser nimmt in der darunterliegenden SE III mit h0–h1 stark ab und steigt an- schließend in der SE II mit h1–h3 leicht an. An der Basis weist die SE I mit h1–h2 ein schwach humoses Substrat auf (vgl. Tab. 10).

Bodenart In der Abb. 10 wurden die zusammengefassten SE durch den Anteil der Bodenart-Haupt- gruppen unterschieden. Hierbei zeigt sich, dass in den Auensedimenten und in den Hangsedimenten keine horizontalen Veränderungen festzustellen sind. Die einzige horizontale Veränderung ist der Übergang von Hang- in die Auensedimente. Die Hangsedi- mente sind insgesamt schluffiger (SE IV, SE III) wohingegen die Auensedimente tonig, schluffige Substrate aufweisen. Die SE 1a ist durch die gerundeten Kiese zu charakterisieren. Dagegen lassen sich bei SE II gerundete Kiese und kantige Gruse feststellen (vgl. Kap. 5.1.1.1). Im vertikalen Verlauf sind die Auensedimente von oben nach unten zunächst tonig, schluffig, anschließend lehmig bis sandig und an der Basis kiesig. Dagegen sind die Hangsedi- mente sehr schluffig und werden nach unten hin sandig bis lehmig, die mit Grusen und Kiesen vermischt sind. Diese werden mit sehr tonigen Sedimenten unterlagert (vgl. Abb. 10).

Holzkohlebruchstücke und Holzbestandteile Wie bereits in Kapitel 4.2 erwähnt, wurden neben Holzkohlebruchstücken organische Be- standteile, wie Zweige aus dem Bohrkern beprobt und die Entnahmetiefe dokumentiert. Festzustellen ist, dass insgesamt 44 Holzkohlebruchstücke und zehn Zweige in den Au- ensedimenten erfasst wurden. Hingegen wurden in den Hangsedimenten drei Holzkohle- stücke und keine organischen Bestandteile festgestellt. In den Hangsedimenten wurden die Holzkohlestücke in SE IV (1) und im Übergang zu SE III (2) gefunden (vgl. Tab. 10). In den Auensedimenten wurden die Holzkohlebruchstücke hauptsächlich in den schluffig, tonigen Auensedimenten (SE 4a, 4b und SE 3a, 3b) erfasst. Organische Bestandteile wurden bis in den Übergang zu den feinmaterialarmen Terrassenschottern (SE 1a) festgestellt.

5.1.2 Charakterisierung der Innersteaue durch Sedimentstratigraphi- sche Untersuchungen Aus den Feldbefunden konnten unterschiedliche Sedimenteinheiten zusammengefasst werden, die in Hangsedimente und Auensedimente differenziert wurden (vgl. Tab 9). Die Diskussion der Ergebnisse erfolgt entsprechend der Ablagerungen bzw. der Genese von unten nach oben.

5.1.2.1 Charakterisierung der Auensedimente Insgesamt wurden entlang des Auenquertransektes vom Stromstrich der Innerste bis in Bohrung JG19-4a Auensedimente festgestellt. Die Basis der Auensedimente bilden die braunen bis grauen, feinmaterialarmen Terrassenschotter (SE 1a), die unter der GOK in eine Tiefe von ca. Ø 400 cm erbohrt wurden (vgl. Kap. 5.1.1.1 ). Nach RAUSCH (1977) werden die erbohrten Schotterlagen als Niederterrasse (NT) angesprochen, die in der gesamten Talniederung abgelagert wurden (RAUSCH 1977:42). Die Schotterlagen zeichnen sich durch Kiese aus, die durch Umlagerung im Flussbett abgerundet wurden. Der Rundungs- grad und die Sphärizität sind Indizien dafür, dass die Kiese von ihrer Herkunft bis zur Abla- gerung einen langen Transportweg hinter sich gelassen haben. Zudem zeigt dies, dass die Kiese innerhalb des Flusses hoher Bewegung ausgesetzt sind (vgl. MCCANN & VALDIVIA MANCHEGO 2015:105ff.) . Eine Datierung des Akkumulationsbeginns der NT lässt sich nach RAUSCH (1977) schwer fassen, da die NT in unterschiedlichen Phasen abgelagert wurde (RAUSCH 1977:43). Aufgrund dessen wurden die Terrassenschotter an der Innerste und Leine in obere und untere Niederterrasse unterteilt (MENSCHING 1950:23, PRETZSCH 1994:31). Diese lassen sich nach MENSCHING (1950) morphologisch voneinander abgren- zen, sodass unterschiedliche Ablagerungsphasen aus der Weichselkaltzeit festzustellen sind (MENSCHING 1951:13f.). Im Verlauf der eigenen Untersuchung konnte die Niederter- rasse nicht weiter differenziert werden. Nach WOLDSTEDT & DUPHORN (1974) wurden in niedersächsischen Kiesen und Sanden der NT zahlreiche Funde von Knochen und Zähnen kälteliebender Tiere (z.B. Ren und Mam- mut) festgestellt, die von arktischen bis subarktischen Klimaverhältnissen zeugen (MENSCHING 1950:14, WOLDSTEDT & DUPHORN 1974:254). Zusätzlich konnte RAUSCH (1977) in seinen Untersuchungen an der Innerste feststellen, dass die NT durch weichsel- kaltzeitliche Lösse bedeckt sind (RAUSCH 1977:43). Demnach lässt sich die Bildung der NT im USG dem Pleistozän zuordnen (DALCHOW 1989:101, BÖSE et al. 2018:60, vgl. Kap. 2.4.2.3). Die Bildung der NT ist auf den klimatischen Wechsel im Quartär zurückzuführen (KROLL 2003:23, ELBRACHT et al. 2017:64). Eine ausführliche Beschreibung zur Entstehung der NT-Ablagerungen lässt sich im Kapitel 3.1 nachlesen. Ausgehend vom Schotterkörper sind in der SE 1a von unten nach oben zunehmend fein- körnige Sedimente festzustellen (fining-up sequenz), die nach den Feldbefunden als lehmsandige bis schluffsandige Sedimente angesprochen werden (vgl. Kap. 5.1.1.1). Die San- dablagerungen sind typisch für kaltzeitliche braided river (DALCHOW 1989:79, PRETZSCH 1994:32, BÖSE et al. 2018:60, vgl. Abb. 12).

Wie in Kap. 3.1 beschrieben, war das Innerstebergland in der letzten Kaltzeit Periglazial- gebiet (OVERBECK 1975:362, CASPERS et al. 1995:40, EHLERS 2011:187ff.). Laut SEMMEL (1985) sind periglaziale Flüsse durch ein ungleichgewichtetes Abflussverhalten und durch große Mengen an Schutt- und Geröllzufuhr zu charakterisieren (SEMMEL 1985:15f.). Das Abflussverhalten wird durch die abnehmenden Niederschläge (abnehmende Humidität) im Hochglazial und durch die kurze sommerliche Schneeschmelze gesteuert (SEMMEL 1985:15f., DALCHOW 1989:95). Dadurch bilden sich verzweigte bzw. verwilderte Flüsse (braided river), die sich durch unregelmäßige Wasserführung auszeichnen und die größ- tenteils grobkörnige Sedimente transportieren (SCHÄFER 2010:74). Bei der sommerlichen Schneeschmelze werden die Uferränder erodiert (geringe Vegetation), das Flussbett ver- breitert und die Fließgeschwindigkeit vermindert. Aufgrund der geringen Transportkapazität werden die vom Ufer erodierten Sande und Schotter nach lokalem Transport auf Stromin- seln bzw. Sand- oder Schotterbänke abgelagert, die mit zunehmender Akkumulation um- flossen werden (AHNERT 2015:190f., SCHÄFER 2010:77f.). In diesem Zusammenhang liegt die Vermutung nahe, dass die ermittelten Lehm-, und Schluffsande, sowie der Schotterkörper, im Rahmen eines braided river im Pleistozän gebildet und abgelagert wurden. Dies würde die zum Teil bräunliche Farbe der Feinmatrix erklären. Der (ehemalige) terrestrische Oberboden wurde an den Talrändern erodiert und die Sedimente auf Strominseln abgelagert. Dadurch weisen die Feldbefunde auf ein schwach bis mittel humoses Substrat hin, welches carbonatarm bis schwach carbonathaltig ist (vgl. Tab. 9). Die erhöhten Carbonatgehalte können aus der Geologie des Einzugsge- bietes stammen. Nach RAUSCH (1977) setzten sich die Kiesproben der NT ausschließlich aus Geröllen mesozoischer Gesteine zusammen, wobei jene aus Muschelkalk die absolute Mehrheit der untersuchen Komponenten darstellen (RAUSCH 1977:43). Neben dem feinmaterialreichen Schotter wurden in Bohrung JG19-09 feinmaterialreiche bzw. schluffige Sedimente im Schotterkörper (SE 1b) gefunden. Im Gegensatz zu SE 1a weisen diese neben den Kiesen deutlich mehr Feinmaterial auf (vgl. Tab. 9). Aufgrund des hohen Anteils an Kiesen und der darüber und darunter liegenden SE 1a wurden Hochflut- sedimente ausgeschlossen. Demnach ist davon auszugehen, dass sich die SE 1b im Zuge der Entstehung der SE 1a entwickelt hat. Dies setzt voraus, dass neben der Schotter- und Geröllfracht von den Talflanken zeitweise auch Feinboden in die Innerste gelangen konnte (vgl. Abb. 12).

Im Hangenden der SE 1a wurden schluffige bis sandige Sedimente erbohrt, die sich durch eine wechsellagige Schichtung auszeichnen. Zusätzlich konnten unterschiedlich mächtige Lagen von organischen Bestandteilen festgestellt werden, die überwiegend aus Grobdetri- tus aufgebaut sind. In der gesamten SE konnten neben humosem Material unzersetzte Pflanzenreste und Zweige erfasst werden. Die SE 2 wurde insgesamt als sandig, schluffige Organikablagerung bezeichnet (Kap. 5.1.1.1). Organikablagerungen (OBS < 5 Massen-%) sind typisch für Überflutungsbereiche in Auen und kommen häufig mit Mudden und Torfen vergesellschaftet vor (SUCCOW & STEGMANN 2001:58). In der formellen Systematik nach der KA5 werden mit organischer Bodensubstanz durchsetzte limnische Sedimente, die eine

OBS 5 bis < 30 Massen-% aufweisen, als Mudden bezeichnet (AD-HOC-ARBEITSGRUPPE BODEN 2005:164). Diese bestehen überwiegend aus Detritus, die im stehenden bis langsam fließenden Wasser abgelagert wurden (KOEPKE & SAATHOFF 2013:10). Mudden kön- nen reichlich anorganisches Material enthalten und werden je nach Zusammensetzung in organische und organisch-mineralische Formen unterschieden (OVERBECK 1975:84, AD- HOC-ARBEITSGRUPPE BODEN 2005:164). Unter Berücksichtigung der Feldansprache kann zwischen schwach humosen (Bohrungen JG19-01, JG19-02, JG19-03, JG19-04) und stark humosen (JG19-03 und JG19-10) Hori- zonten unterschieden werden (vgl. Tab. 9, vgl. Anhang A2). Der ermittelte LOI-Gehalt aus der Bohrung JG19-4a in der Probe (P9) liegt bei 3,5 % und ist nach KA5 als mittel humos einzustufen (AD-HOC-ARBEITSGRUPPE BODEN 2005:112, vgl. Abb. 11). Aus diesem Ergeb- nis kann abgeleitet werden, dass die schwach humosen Horizonte formell nicht als Mudden angesprochen werden können. In diesem Zusammenhang ist davon auszugehen, dass die stark humosen Horizonte aus den Bohrungen JG19-03 und JG19-10 einen deutlich höhe- ren LOI-Gehalt aufweisen müssten. Dieser würde im direkten Vergleich einen LOI-Gehalt < 5 Massen-% aufweisen und damit könnten die stark humosen Horizonte als Mudden eingestuft werden. Diese könnten nach KA5 und STEGMANN ET AL. (2001) unter Berücksichti- gung des prozentualen Anteils von Calciumcarbonat als Sandmudde (JG19-10) und Schluffmudde (JG19-03) angesprochen werden (STEGMANN et al. 2001:64, AD-HOC- ARBEITSGRUPPE BODEN 2005:164). Dies müsste durch weitere Laboranalysen bestätigt werden. Zusammenfassend lässt sich feststellen, dass in dieser Arbeit die SE 2 als „Organo- mineralische Mudden und sandig, schluffige Organikablagerungen“ bezeichnet werden (vgl. Abb. 12). Es ist davon auszugehen, dass zum Zeitpunkt der Ablagerung die damaligen klimatischen Bedingungen sehr feucht gewesen sind. Die teilweise unvollständig zersetzten organischen Bestandteile könnten ein Indiz für aerobe Bedingungen sein, sodass die abgefallene Streu und Äste zeitweise unter Wasser standen. Durch langsam fließendes Wasser (relative verzweigte Wasserführung) lagerte sich neben Sanden zunehmend Streu aus den Uferberei- chen (Auwald) ab, welche durch Umlagerung im Flussbett die SE 2 gebildet haben. Der in den Ergebnissen beschriebe „modrige“ Geruch ist nach OVERBECK (1975) auf den Zerset- zungszustand zurückzuführen. Der Fäulnisvorgang wird unter Abschluss von Luft und durch Reduktionsvorgänge gekennzeichnet, wobei Methan- und Wasserstoffgärung eine wichtige Rolle spielen (OVERBECK 1975:58). Dies würde die überwiegend festgestellten reduktiven Hydromorphiemerkmale in der SE 2 erklären. Der im Vergleich zu den anderen SE hohe Carbonatgehalt könnte auf präzipitative Kalkablagerung zurückzuführen sein (vgl. STEGMANN et al. 2001:62, vgl. Abb. 11, vgl. Tab. 9). In Gewässern mit kalkreichen Einzugs- gebieten kann es bei plötzlichen Veränderungen des chemischen Milieus und in Abhängig- keit vom CO2-Gehalt und Temperatur, zur chemischen Fällung (Präzipitation) kommen. Dies kann unter anderem entstehen, wenn gelöstes Calciumcarbonat mit dem Grundwas- ser in das Gewässer eingetragen wird. Die chemische Kalkausfällung findet häufig in Fließ-

gewässern statt und führt zu Kalkkrusten auf Pflanzen und Steinen, den sogenannten Tra- vertin und Quellkalken (CHMIELESKI 2006:6). Im Vergleich zum gesamten Bohrkern von JG19-4a ist die ermittelte elektrische Leitfähigkeit mit 0,43 mS/cm als überdurchschnittlich hoch einzustufen (vgl. Abb. 11). Aufgrund dessen ist zu vermuten, dass durch den erhöhten Anteil an organischer Bodensubstanz in der SE 2 eine erhöhte Aktivität der Mikroorganis- men festzustellen ist. Durch Zerkleinerung der Streuauflage, Mineralisierung, Humifizierung werden Ionen freigesetzt, die schlussendlich zu einer erhöhten elektrischen Leitfähigkeit führen. Zusätzlich binden sich Nährstoffe sehr gut an organische Bodensubstanz, was vermutlich die hohen Werte der elektrischen Leitfähigkeit erklärt (GERMERSHAUSEN 2013:20).

In der Bohrung JG19-4a wurden oberhalb der Organomudde zwei unterschiedlich mächtige Torfe festgestellt (vgl. Abb. 10 & Abb. 11). Nach CHMIELESKI (2006) kommen im Zuge eines Versumpfungsmoores häufig geringmächtige Torfe mit Mudden vergesellschaftet vor. Hier- bei liegen die Torfe auf den Mudden auf (vgl. SUCCOW & STEGMANN 2001:58, CHMIELESKI 2006:38). In den Feldaufnahmen konnten Organikablagerungen unter den Torfen im Bohr- kern (JG19-4a) festgestellt werden (vgl. Anhang A2.4). Dementsprechend ist zu vermuten, dass die SE 2 und die Torfe (SE 6) aus einem gleichen Bildungszeitraum stammen könnten, aber durch unterschiedliche Umweltbedingungen geprägt wurden.

Eine naheliegende Vermutung ist, dass der Torfkörper durch ein kleines Versumpfungs- moor bzw. Verlandungsmoor entstanden ist. Diese entstehen oftmals in Mulden und Sen- ken, die von flachen Fließgewässern durchströmt und innerhalb der Grenze des Über- schwemmungsgebietes (Aue) liegen (MEYER 2017:34). Zur direkten Versumpfung bzw. Vermoorung kommt es, wenn beim Anstieg des Grundwasserspiegels der Abfluss zeitweise gestört oder die Verdunstung den erhöhten Zufluss nicht kompensieren kann (MEYER 1973:69, MEYER 2017:35, COLDITZ 2014:63). Eine solche Muldenstruktur lässt sich im Au- enquerschnitt zwischen 450 m und 550 m erkennen (vgl. Abb 10). In diesem Zusammen- gang sollte der Pepperbach nicht unerwähnt bleiben, welcher durch künstlich angelegte Gräben entlang des Auenquertransektes verläuft und in die Innerste entwässert (vgl. Abb. 9). Der Bachlauf entspringt im Hildesheimer Wald und fließt vom Süden in das USG. Auf- grund der Nähe zum Bohrpunkt und der Ausgangslage im Relief liegt die Vermutung nahe, dass dieser Bach zur Bildung der Torfe, Mudden und Organikablagerungen beigetragen hat. Letztendlich lassen sich unterschiedliche Bildungsszenarien für SE 2 und SE 6 ableiten, die jedoch weitere Untersuchungen erfordern.

Der hohe Anteil an organischer Bodensubstanz in den Proben PT1 mit 44,8 % und PT2 mit 52,1 % lässt mit großer Sicherheit auf zwei Torfe schließen (vgl. Tab. 9). Als Torf wird organisches Material bezeichnet, das aufgrund von Sauerstoffmangel nicht vollständig zer- setzt wurde und deshalb die Pflanzenstruktur noch teilweise zu erkennen ist (KOPPISCH 2001:8). Durch die Humifizierung von Mikroorganismen werden Huminsäuren freigesetzt, die sich im Boden anreichern und einen sauren Charakter geben (COLDITZ 2014:68). Dies

zeigt sich in den Ergebnissen der pH-Werte, da PT1 und PT2 im Gegensatz zu den restlichen Proben (sehr schwach alkalisch), die als stark sauer einzustufen sind. Die hohen Werte der elektrischen Leitfähigkeit sind darauf zurückzuführen, dass sich grundsätzlich Nährstoffe sehr gut an organischer Bodensubstanz binden (GERMERSHAUSEN 2013:20, AMELUNG et al. 2018:603, vgl. SE 2). Wie bereits in den Ergebnissen beschrieben, wurde das Alter von Probe PT2 zwischen 11484–11319 cal. BC in das Alleröd-Interstadial datiert (vgl. Kapitel 5.1.1.1). Das Alleröd- Interstadial bezeichnet eine rund 1200-jährige Warmphase im Spätglazial, die zunächst durch Birken und anschließend durch Kiefern dominiert wurde (JÖRIS et al. 2012a:93ff.). Das damit verbundene Schmelzwasser könnte die Grundlage zur Bildung der SE 2 und SE 6 sein.

Die SE 3a/3b sowie die SE 4a/4b bilden zusammen flächendeckend mächtige Auensedi- mente, die sich aufgrund der Farbe und Textur deutlich voneinander unterscheiden. Bei einer genauen Betrachtung lässt sich feststellen, dass die Auensedimente insgesamt sehr geschichtet und homogen aufgebaut sind. Zusätzlich lassen sich im gesamten Sediment- paket unterschiedlich hohe Humusgehalte sowie Artefakte (Ziegelbruch), Holzkohlebruch- stücke und Zweige nachweisen (vgl. Tab. 10). Aufgrund der Sedimentmächtigkeit der gefundenen Artefakte und Holzkohlebruchstücke, ist mit großer Sicherheit davon auszugehen, dass es sich bei SE 3 und SE 4 um abgela- gerte Auenlehme handelt (vgl. Kap. 3.2). Hierbei lassen sich natürlich entstandene Hoch- flutsedimente ausschließen, da diese nur geringmächtig in spätpleistozänen Rinnen abgelagert und bereits größtenteils wieder ausgeräumt wurden (TÜRK 2005a:24, 2005b:26, BÖSE et al. 2018:162). Die SE 3 und SE 4 sind zusammen ca. drei Meter mächtig, was sich bei der Länge des Flusses und der Größe des Einzugsgebietes der Innerste nur durch massiven Sedimenteintrag erklären lässt. Dieser Sedimenteintrag ist auf intensive Ro- dungsphasen und damit einhergehende Bodenerosion zurückzuführen (vgl. Kap. 3.1).

SE 3a/b ist durch schluffige (Ut4, Lu) und überwiegend tonige (Tu3, Tu4) Auensedimente zu charakterisieren, die braun bis hellbraun sind und tendenziell von oben nach unten toni- ger werden. Durch die Laboranalysen wurde das Substrat als mittel humos und gering salzhaltig eingestuft. Die Feld.- und Laborbefunde weisen auf ein sehr carbonatarmes Substrat hin (vgl. Tab. 9). Nach TÜRK (2005) wurde zwischen 500-1400 n. Chr. der Ältere Auenlehm (qh2) an der Innerste abgelagert, der sich durch eine tonig-schluffige und feinsandige Bodenart auszeichnet (TÜRK 2005a:24, TÜRK 2005b:26 vgl. Tab. 3). Laut PRETZSCH (1994) ist ein erhöh- ter Tonanteil ein Indikator für den qh2 an der Leine, der sich durch eine Carbonatarmut auszeichnet. In seinen Untersuchungen hat er im Gelände den qh2 häufig mit Tu4, Tu3 und Ut4 angesprochen (PRETZSCH 1994:44, vgl. Abb. 11). Beide Untersuchungen beschreiben die Charakteristika des Älteren Auenlehms (qh2) an der Innerste bzw. an der Leine zwischen Gronau und Alfeld. Letztendlich ist es schwierig zwei unterschiedlich große Fluss- systeme miteinander zu vergleichen, da die Quellkonfiguration der Sedimente differenziert

werden muss. Jedoch weisen die Indizien des qh2 in den Untersuchungen von TÜRK (2005) und PRETZSCH (1994) eine große Ähnlichkeit mit den Eigenschaften der SE 3a auf (vgl. PRETZSCH 1994:44, vgl. TÜRK 2005a:26). Aufgrund dessen wird die SE 3a/b in dieser Arbeit als Älterer Auenlehm bezeichnet (vgl. Abb. 12).

Zudem wurden innerhalb dieser Sedimenteinheit drei Altersbestimmungen mittels der 14C - Methode durchgeführt. In dem Profil Knieke19 wurden zwei Datierungen und in der Boh- rung JG19-4a eine Datierung durchgeführt (vgl. Abb. 10). Die Proben in dem Profil Knieke19 wurden beide in das Mittelalter (Hoch- bzw. Spätmittelalter) datiert (vgl. Kap. 5.1.1.1). Diese Datierungen bestätigen die Annahme, dass SE 3a/b dem Bildungszeitraum von qh2 zuzuordnen sind. Demnach wurde der Ältere Auenlehm im USG zwischen den 13. und 14. Jh. abgelagert (vgl. Tab. 3). Wohingegen das Holzkohlebruchstück aus der Boh- rung JG19-4a in den Anfang des Boreals der Frühen Wärmezeit datiert wurde und damit aus einer deutlich früheren Klimaperiode stammt. Ein Fehler durch das Labor ist nahezu ausgeschlossen, da das Ergebnis mit einer Wahrscheinlichkeit von 95,4 % in den Zeitraum datiert wurde (vgl. Kap. 4.3.7). Demnach lässt sich vermuten, dass das Holzkohlebruch- stück dem Altholzeffekt unterliegt. Die Radiokohlenstoffmethode beruht darauf, dass das radioaktive Kohlenstoffisotop 14C und das stabile Kohlenstoffisotop 12C in einem konstanten Mengenverhältnis in lebenden Organismen auftritt (AHNERT 2015:19). Beim Absterben eines Organismus stoppt der Austausch von Kohlenstoff und die Konzentration von 14C nimmt durch den radioaktiven Zerfall stetig ab (BÖSE et al. 2018:6). Aufgrund der Halb- wertszeit von 5730 Jahren und den Mengenverhältnis lässt sich das absolute Alter errech- nen (AHNERT 2015:19). Demnach ist sicher, dass das Holz im Boreal geschlagen wurde. Nachdem das Holz verbrannt wurde, lagerte es über einen langen Zeitraum in einer ge- schützten Lage und sedimentierte erst zu einem deutlich späteren Zeitpunkt in die Innerste. Aus diesem Grund wird die Datierung an dieser Stelle erwähnt, aber aus beschriebenen Gründen nicht zu weiteren Charakterisierung der SE herangezogen. Die SE 3b wurde in der Bohrung JG19-09 und dem Aueprofil Knieke19 festgestellt (vgl. Abb. 10). Die SE 3a unterscheidet sich von SE 3b nur durch geschichtete Sandablagerun- gen. Das Auenprofil Knieke19 liegt unmittelbar am Stromstrich der Innerste und weißt zwischen 315 bis 390 cm unter GOK eine stark wechselnde Sedimentschichtung auf. Alle 5 cm lassen sich in der Sedimentabfolge abwechselnd Schlufftone (Lt3) und Lehmsande (St2) feststellen (vgl. Anhang A2.11). Eine ähnliche Sedimentabfolge lässt sich in Bohrung JG19-09 auffinden (vgl. Abb. 10). Hierbei sind die Schichten jedoch weniger gehäuft, aber insgesamt mächtiger. Zusätzlich lassen sich in den sandigen Schichten teilweise Feinkiese (fG2-3) feststellen. Aufgrund der lateralen Korngrößenverteilung lagern sich bei einem Hochflutereignis die Sande potenziell in Ufernähe ab und bilden oftmals einen natürlichen Uferwall (WEBER 2003:16, SCHÄFER 2010:92, BAHLBURG & BREITKREUZ 2017:93, vgl. 3.2).

Wie bereits beschrieben sind die SE 3a/b und 4a/b unterschiedlich gebildete Auenlehme. Insgesamt bilden SE 4a/b die jüngsten Ablagerungen und werden als tonige, schluffige

Auensedimente beschrieben. Die SE zeichnet sich durch hauptsächlich durch vertretene Lehmschluffe (Ut3, Ut2) und seltener vorkommende Schlufftone (Tu3, Tu4) aus, welche eine dunkelbraune Farbe aufweisen. Zudem zeigen die Labor- und Feldergebnisse, dass die SE als sehr stark humos und mittel carbonathaltig bis carbonatarm einzustufen ist (vgl. Tab. 9). Außerdem wurde in der Mitte der SE (Auenprofil Knieke19, 51 cm unter GOK) das Alter von einem Holzkohlebruchstück bestimmt, welches zwischen 1678 – 1940 cal. AD in die Neuzeit datiert wurde (vgl. Kap. 5.1.1.1). Aufgrund der Mächtigkeit des Sediments (Ø ca. 110) ist davon auszugehen, dass die Auenlehmbildung der SE4a/b bereits früher eingesetzt hat. Dies müsste jedoch durch weitere Altersbestimmungen bestätigt werden. In den Untersuchungen von TÜRK (2005b) hat sich an der Innerste seit dem 14./16. Jh. bis heute der Junge Auenlehm (qh3) abgelagert, der die fluviale Hauptablagerung des jünge- ren Holozäns darstellt (TÜRK 2005b:26f., vgl. Tab. 3). Aufgrund lokaler Unterschiede und in Abhängigkeit von der Auwaldrodung datiert PRETZSCH (1994) den Ablagerungsbeginn von qh3 zwischen 12. und 14 Jh. bis 1850 n. Chr. (PRETZSCH 1994:47). (vgl. Tab 3). Die Unter- suchungen von PRETZSCH (1994) an der Leine beschreiben den qh3 als vorwiegend braun bis dunkelbraun, die im Gelände mit einer Bodenart von Ut3–Ut2 angesprochen wurden (PRETZSCH 1994:47). TÜRK (2005a) beschreibt das Substrat als tonig bis schluffige Sedi- mente mit sandigen Einschaltungen, die einen gewissen Kalkgehalt aufweisen (TÜRK 2005a:24f.). Im direkten Vergleich wird deutlich, dass der beschriebene Junge Auenlehm an der Leine und Innerste ähnliche Charakteristika aufweist, wie der Auenlehm (SE 4a) im USG (vgl. Abb. 11). Auch das Alter der 14C-Datierung lässt sich im beschriebenen Bildungszeitraum von TÜRK (2005) und PRETZSCH (1994) wiederfinden (TÜRK 2005b:26f., PRETZSCH 1994:47). Aufgrund dessen wird die SE 4a/b in dieser Arbeit als Älterer Auenlehm bezeichnet (vgl. Abb. 12). Der erhöhte Humusgehalt aus den Feldaufnahmen und Laborergebnissen lässt sich durch die starke Auwaldrodung im Einzugsgebiet erklären (PRETZSCH 1994:48, TÜRK 2005a:24). Ähnlich wie bei SE 3b lässt sich in der SE 4b ein Wechsel zwischen Lehmschluffen (Ut3) und Schluffsanden (Su3, Su4) feststellen (vgl. Tab. 9). Die Vermutung liegt nahe, dass auch diese SE durch die natürliche laterale Korngrößenverteilung beeinflusst wurde. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Hauptkriterien für die Ausweisung des Älte- ren Auenlehms (SE 3a/b) und des Jungen Auenlehms (SE 4a/b) die Unterschiede in der Farbe und Bodenart zueinander sind. Diese Aussagen wird durch die Untersuchungser- gebnisse von TÜRK (2005) und PRETZSCH (1994) unterstützt (vgl. PRETZSCH 1994, vgl. TÜRK 2005a).

Die SE 5 lässt sich innerhalb des Jungen Auenlehmes feststellen und gehört damit zu den jüngsten Sedimenten. Durch den hohen Feinbodenanteil von Sand- und Lehmschluffen und den höheren Carbonatgehalt hebt sich dieses Sediment deutlich vom Jungen Auenlehm (qh3) ab. Der Großteil der Ablagerung erinnert an Löss (vgl. Kap. 2.2.2.2). Festzuhalten ist, dass der Lössschleier über das gesamte Innerstebergland abgelagert wurde und demnach im Einzugsgebiet der Innerste vorkommt (MEYER 1973:67, KUNTZE et al. 1994:313, GEHRT

2013:1). Wie bereits in Kapitel 2.2.2.2 beschrieben sind die Lössablagerungen überwie- gend erodiert und haben sich in den Flussauen abgelagert. Dies könnte die Herkunft der SE 5 sein. Aufgrund der geringen Humusgehalte ist davon auszugehen, dass sich in den Sedimenten weniger Oberboden,- sondern größtenteils Unterbodenmaterial abgelagert hat. (z. B. erodierte Al-, Bt – Horizonte). Für die Entstehung der SE 5 lassen sich zwei unterschiedliche Sedimentationsereignisse ableiten. Zum einen ist denkbar, dass sich im Einzugsgebiet die Sedimentkonfiguration durch den Einfluss des Menschen geändert hat (Deichbau, Wegebau, Flussbegradigung etc.). Zum anderen ist ein starkes Erosionsereig- nis sehr wahrscheinlich, welches aufgrund der Intensität den Ober- und große Anteile vom Unterboden erodiert hat (Hochflutereignis, Stark-Niederschläge). Die erhöhte Bodenero- sion zwischen dem 17. bis 18. Jh. könnten nach BORK et al. (1998) die Ablagerungsbedin- gungen für sie SE 5 darstellen (BORK et al. 1998:221ff., vgl. 3.1). Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die SE 5 mit großer Sicherheit in der Neuzeit abgelagert worden ist (vgl. Abb. 12). Insgesamt müssten weitere Untersuchungen durch- geführt werden, um Aussagen über die genaue Herkunft und Ablagerung der Sedimente zu treffen.

SE 7a und 7b kommen ausschließlich in Bohrung JG19-10 vor und unterscheiden sich stark durch ihre Textur und Sedimentationsabfolge von allen restlichen SE. Aufgrund der räum- lichen Nähe zu den anderen Bohrungen, sind die erbohrten Sedimente als Lokalitäten an- zusehen. Bei genauerer Betrachtung lässt sich die Annahme ausschließen, dass die Sedi- mente durch anthropogenen Einfluss gestört worden sind, da diese deutlich auf eine natür- liche Ablagerung hinweisen (vgl. Anhang A2.10). Unter Begutachtung des ehemaligen Flusslaufes konnte festgestellt werden, dass die Innerste im USG im Jahr 1896 begradigt wurde und ein ehemaliger Altarm in direkter Reichweite von Bohrung JG19-10 liegt. Dieser ist zunächst verlandet und anschließend durch den Jungen Auenlehm überdeckt worden (FINKE 2003:25f., TÜRK 2005b:34). Es ist denkbar, dass es sich bei der sandigen Schichtbildung in SE 7a, um einen Gleithang handelt (vgl. Kap. 3.2). Des Weiteren sind in SE 7b Kiese festzustellen, die nach dem HJÜLSTRÖM-Diagramm nur durch eine erhöhte Fließgeschwindigkeit transportiert werden konnten (vgl. Kap. 3.2). Demzufolge könnte die Sedimentablagerung der SE 7b einen ehemaligen Stromstrich darstellen. Die Entstehung der Sedimente von JG19-10 lässt sich wie folgt erklären. Auf den Teras- senschottern (SE 1a) akkumulierten sich zunehmend lehmig, sandige Sedimente mit organischen Bestandteilen und bildeten die SE 2 (455 - 549 cm). Der Fluss verlagerte sich und innerhalb eines Gleithanges (SE 7a) sedimentierten sandige Schichten (420 – 455 cm). Anschließend verlagerte sich der Mäanderbogen (SE 7b) und mit zunehmender Fließge- schwindigkeit akkumulierten sich im Stromstrich neben den Sanden Kiese (295 - 420 cm). Abschließend verlagerte sich der Fluss erneut und es sedimentierten innerhalb eines Gleit- hanges (90 – 420 cm) feingeschichtete Sande (SE 7a). Die Innerste wurde begradigt und der Altarm wird durch den Jungen Auenlehm verfüllt (vgl. Abb. 12).

5.1.2.2 Charakterisierung der Hangsedimente Die SE I wurde ausschließlich in Bohrung JG19-08 festgestellt und lässt sich durch stark tonige Ablagerungen charakterisieren, die von oben nach unten zunehmend kompakter und dichter gelagert sind. Aufgrund der dichten Sedimentlagerung und der starken Verpressung des Bohrgutes ist zu vermuten, dass es sich bei diesen Sedimenten um das geologische Ausgangsgestein handelt. Von der Geologischen Karte 1:50.000 und 1:25.000 lässt sich ableiten, dass es sich hierbei um Schiefertone des Unterjura (Lias) handelt (vgl. NIBIS 2014b, vgl. Anhang A4.2, vgl. NIBIS 2014c).

Im Hangenden der SE I folgt die SE II, die sich durch sandig, lehmige Sedimente mit Grusen und Kiesen auszeichnet. Die Sedimente sind als kompakte und unsortierte Ablagerungen zu beschreiben (vgl. Anhang A2.5–A2.8). Aufgrund dessen deutet die SE II im Vergleich zum Liegenden (SE I) auf eine unterschiedliche Bildung hin. In den Mittelgebirgen haben sich mehrfach geschichtete periglaziale Deckschichten als Fließerden ausgebildet, die das Ausgangssubstrat der Bodenbildung darstellen. Hierbei wird zwischen steinreichen Basislagen und darüber liegenden häufig feinkörnigeren Mittel- , Haupt- und Oberlagen unterschieden (SCHMIDT 2002a:280f., AMELUNG et al. 2018:346). Insbesondere bildet die Basislage (LB) das unterste Glied der periglazialen Lagen und ist aus dem Liegenden und dem Gesteinsmaterial der Nachbarschaft (hangaufwärts) hervorgegangen. Zudem enthält diese nach KA5 keine (deutlichen) äolischen Komponenten (AD- HOC-ARBEITSGRUPPE BODEN 2005:180). Grundsätzlich lässt sich die SE II als LB ansprechen, da überwiegend eine lehmige Fein- substanz mit massiven Gesteinsvorkommen in den Feldaufnahmen festgestellt wurde. Je- doch müssten bei der Bildung der LB zusätzlich sandige Sedimente und Kiese im Liegen- den oder der Nachbarschaft vorkommen. Dies lässt die Vermutung zu, dass die LB, neben Geröll und tonigen Sedimenten, große Anteile der Mittelterrasse (MT) aufgearbeitet hat. Der Verlauf der MT südlich des USG wurde bereits 1950 durch MENSCHING (1950) kartiert und 1977 durch RAUSCH erneut untersucht (MENSCHING 1950:24, RAUSCH 1977:20ff., vgl. Anhang A4.2). Die MT erhebt sich bis zu 20 m über die Talsohle und besteht aus überwie- gend Geröllen paläozoischer Gesteine und Drenthezeitlichen Schmelzwassersedimenten (RAUSCH 1977:27ff.). Die Kiese und die Schmelzwassersedimente lassen sich neben dem Geröll und lehmigen Sedimenten der SE II feststellen und bilden damit die LB (vgl. Abb.12). Dies würde die ermittelten schwach carbonathaltigen bis carbonatreichen Ergebnisse er- klären, da der Schotter der MT aus dem Einzugsgebiet stammt, der unter anderem auch sehr kalkhaltige Gesteine mit sich führt (vgl. Kap. 2.2.2.1).

Die SE III liegt auf der LB auf und lässt sich durch stark schluffige, hellbraune bis gelbliche Sedimente charakterisieren. Neben gebänderten Sand- und Schlufflinsen lassen sich kleine Kalksteinstückchen erkennen. Zudem lassen sich unterschiedliche Carbonatgehalte feststellen, die teilweise von oben nach unten abnehmen. Nach der KA5 bestehen Haupt- lagen (LH) hauptsächlich aus äolischen Material und haben sich fast flächendeckend an der Oberfläche ausgebildet (AD-HOC-ARBEITSGRUPPE BODEN 2005:181). LH bestehen aus

einem lockeren Gemisch von Skelett und Feinerde mit relativ hohem Schluffgehalt, der entweder aus Löss oder intensiver Frostverwitterung stammt (SCHMIDT 2002a:280f.). Auf- grund der Ergebnisse in den Feldaufnahmen ist davon auszugehen, dass es sich bei er SE III um eine LH handelt. Löss als eines der Hauptbestandteile in der SE III ist meist carbonathaltig, was durch die Feld- und Laborergebnisse bestätigt wird (AMELUNG et al. 2018:44, vgl. Tab. 9). Die LH wurde durch das Grundwasser hydromorph überprägt, was durch die Farbgebung und die oxidativen und zum Teil reduktiven Merkmale festgestellt werden kann (vgl. Abb. 12). Zusätzlich lässt sich in einigen LH eine natürliche Entkalkung feststellen, die vermutlich im Zuge einer einsetzenden Bodenbildung durch Sickerwasser entstanden ist (SEMMEL 1977:23f.).

Im Hangenden der HL ist ein gut durchmischtes lehmschluffiges, dunkelbraunes und mittel bis stark humoses Sediment festzustellen. In Anbetracht der LB und LH ist davon auszugehen, dass es sich bei der SE IV um ein Kolluvium handelt. Das Solumsediment stammt von hangaufwärts und hat sich durch Bodenerosion auf der LH abgelagert. Durch die acker- bauliche Nutzung wird das Sediment regelmäßig durch den Pflug durchmischt und weißt aus diesem Grund einen erhöhten Humusgehalt auf (vgl. Tab 9, vgl. Abb. 12).

Abb. 12: Stratigraphische Übersicht von den charakterisierten Sedimenteinheiten der abgeteuften Bohrungen entlang des Auenquertransektes.

5.1.2.3 Sedimentablagerungen entlang des Auenquertransektes An der Basis der Auensedimente lässt sich flächendeckend der Schotter der Niederterrasse (SE 1a, b) aus dem Prä-Alleröd antreffen. Darauffolgend lagerten sich organo-mineralische Mudden und sandig, schluffige Organikablagerungen (SE 2) ab, die in den ufernahen Be- reichen nicht festzustellen sind (Knieke19 und JG19-01). Es ist denkbar, dass diese bereits durch die Flussdynamik ausgeräumt wurden. Aufliegend auf der SE2 wurden ausschließ- lich in Bohrung JG19-4a Torfe (SE 6) festgestellt, die sich im Zuge des Alleröd-Interstadials gebildet haben. Unklar ist jedoch, ob die Torfe in JG19-4a zusammen mit den mineralischen Mudden und organischen Ablagerungen entstanden sind oder sich durch eine morphologi- sche Gunstlage gebildet haben (vgl. Kap. 5.1.2.1). Letztendlich müssten weitere Untersu- chungen durchgeführt werden, um dies zu bestätigen. Die darüber liegenden Auensedi- mente stammen aus dem Holozän und lassen sich beide in das Subatlantikum datieren. Der Ältere Auenlehm (SE 3a, b) sowie der darüber liegende Junge Auenlehme (SE 4a, b) sind flächendeckend in der Talsohle vertreten und bilden zusammen die mächtigsten Se- dimentpakete (vgl. Abb. 12). An dieser Stelle zeigt sich eine deutliche Ablagerungsdis- kordanz, die nachweislich im gesamten Auenquertransekt festgestellt wurde. Ausgehend von den Torfen aus dem Alleröd-Interstadial lässt sich ein direkter Übergang in holozäne bzw. mittelalterliche Sedimente feststellen (vgl. Kap. 5.1.2.1). Dementsprechend ist zu vermuten, dass sich in diesem Zeitraum eine Sedimentationsruhe mit einhergehender Boden- bildung eingestellt hat. Des Weiteren ist nicht auszuschließen, dass die Sedimente aus der Jüngeren Dryaszeit bis zum Subboreal verlagert wurden und nicht mehr festzustellen sind. Ausgehend vom Ufer bis in Bohrung JG19-02 lässt sich innerhalb des qh3 eine Feinbo- densequenz aus Sand- und Lehmschluffen (SE 5) festmachen, die sich farblich vom umlie- genden Sediment deutlich unterscheidet (vgl. Kap. 5.1.2.1, vgl. Abb. 12). Unklar ist jedoch die genaue Herkunft des humusarmen Feinbodens. Zusammenfassend lassen sich im vertikalen und horizontalen Verlauf überwiegend ähnli- che SE feststellen. Eine Ausnahme bildet die Bohrung JG19-10, die aufgrund der Position im Gelände und in direkter Nähe zu einem ehemaligen Altarm sehr sandige Sedimente (SE 7a) bzw. Kiese (SE 7b) aufweist (vgl. Kap. 5.1.2.1, vgl. Tab. 9). Die sandigen Sedimente lassen sich durch einen Gleithang und die Kiese durch die Verlagerung des Stromstriches der Innerste erklären (vgl. Abb.12). Mit Ausnahme der SE 7a/b lässt sich im gesamten Querprofil eine durchgängige Auenleh- mablagerung von qh2 und qh3 in den Auensedimenten feststellen (vgl. Abb. 12).

Die Hangsedimente weisen eine klare Struktur in der vertikalen und horizontalen Verbrei- tung auf. Der geologische Untergrund wird durch Schieferton aus dem Unterjura gebildet (SE I). Durch die Position im Relief hat sich im Hangbereich auf dem Liegenden im Pleisto- zän eine Basislage (SE II) entwickelt. Die Basislage besteht neben Geröll und Ton aus der aufgearbeiteten Mittelterrasse. Auf der LB wurde in allen Hangbohrungen eine Hauptlage (SE III) aus weichselkaltzeitlichen Lössen festgestellt. Diese wurde seit dem Holozän durch

Solumsediment (SE IV) überdeckt. Festzustellen ist, dass je steiler die Hangneigung aus- fällt, desto geringmächtiger sind die SE. Insgesamt lässt sich ein deutlicher Übergang von Hangsedimenten in die Auesedimenten festmachen (vgl. Abb. 12). Jedoch ist unklar, wie genau der Übergang von qh3 zum So- lumsediment und von qh2 zu LB verläuft. Vermutlich verlaufen die Sedimente langsam in- einander über.

Zusammengefasst lassen sich in den Auen- und Hangsedimenten unterschiedlich stark ausgeprägte Humus- und Carbonatgehalte feststellen (vgl. Tab. 9 & Tab. 10). Der carbonat- reiche Löss wurde vermutlich durch die einsetzende Bodenbildung entkalkt, sodass sich in den Hangsedimenten von oben nach unten zunehmend höhere Carbonatgehalte feststellen lassen (SEMMEL 1977:24f., STAHR et al. 2016:34). Zudem zeigt sich, dass die Farbe des humusreichen Oberbodens graduell von oben nach unten abnimmt und erst in der LB wieder ansteigt (vgl. Kap. 5.1.2.2). Der Humuseintrag kann rezent allein nur durch Streu und den Pflug in den Oberboden eingetragen werden (SEMMEL 1977:21f.). Dagegen weisen die Auensedimente im vertikalen Verlauf starke Unterschiede zwischen den Carbonat- und Humusgehalten auf. Wie bereits beschrieben sind Auenlehme durch anthropogen induzierten Bodenabtrag entstanden (BÖSE et al. 2018:162). Die erodierten Oberböden weisen erhöhte Humusgehalte und zum Teil erhöhte Carbonatgehalte auf (se- kundäre Aufkalkung oder kalkreiches Substrat, wie z.B. Löss). Die Sedimentfracht wird im Fluss transportiert und bei Hochflutereignissen in der Aue abgelagert (vgl. Kap. 3.2). Aus diesem Grund lassen sich in den Auensedimenten bis in größere Tiefen relativ hohe Hu- musgehalte und durchgängig Carbonatgehalte feststellen (TÜRK 2005a:24). Dies lässt sich durch die hohe Anzahl an Holzkohlefunden bestätigen (vgl. Tab. 10). Aufgrund der periodischen Hochflutereignissen können viele Holzkohlebruchstücke oberflächennah abgespült werden und sich in den Auensedimenten ablagern (SCHWOERBEL & BRENDELBERGER 2010:257f.). In den Hangsedimenten lassen sich dagegen nur im Solumsediment und im direkten Über- gang zur LH (wenige) Holzkohlebruchstücke auffinden (vgl. Tab. 10). Unter Betrachtung der Feldergebnisse und dem direkten Vergleich zwischen den zusammengefassten SE, lassen sich keine deutlichen lateralen Veränderungen identifizieren. Es lässt sich jedoch ein leichter Trend feststellen, da das Profil Knieke19 und die Bohrung JG19-09 in Ufernähe mehr sandige Sedimente, im Gegensatz zu den restlichen Bohrungen aufweisen (vgl. Abb. 12). Ein direkter Vergleich zwischen den Korngrößen von Knieke19 und Bohrung JG19-4a erfolgt in Kapitel 5.2.1.

Die Sedimenteinheiten wurden auf Grundlage von den sedimentologischen Feldaufnah- men und der Laboranalytik der Bohrung JG19-4a zusammengefasst. Um diese besser charakterisieren zu können, sollten weitere Bohrungen mittels der Laboranalytik untersucht werden. Weitere Laboranalysen bieten eine bessere Interpretationsgrundlage und könnten zugleich methodische Fehler in den Feldaufnahmen minimieren (z.B. Fingerprobe vs. Korn- größenanalyse).

5.2 Laterale und vertikale Verteilung der Schwermetalle im USG 5.2.1 Ergebnisvergleich zwischen Auenprofil Knieke19 und Bohrung JG19-4a

5.2.1.1 Korngrößenverteilung Entlang des Auenquertransektes wurden in dem Auenprofil Knieke19 und in der Bohrung JG19-4a, die ca. 450 m voneinander entfernt liegen, Korngrößenanalysen und Schwerme- tallmessungen durchgeführt (vgl. Anhang A3.2 & A3.2). Für einen direkten Vergleich wurde in Abb. 13 das Auenprofil Knieke19 und die Bohrung JG19-4a mit den ermittelten Sedimenteinheiten, der Korngrößenanalyse und den jeweiligen Messungen der Schwermetalle gegenübergestellt. Das Auenprofil Knieke19 weist insgesamt bis P6 (150–205 cm) ein sehr schluffiges Sub- strat mit den Bodenarten Ut3, Ut4 und Uls auf. Von P6 cm bis P22 (368–380 cm) wechseln diese zwischen Lehmschluffen und sandigen Substraten. Dagegen weist die Bohrung JG19-4a deutlich tonigere Sedimente auf. Hier lassen sich von P1 (23–35) bis P4 (160– 180 cm) ausschließlich Schlufftone (Tu3, Tu4) und Lehmtone (Tu2) feststellen. Anschlie- ßend lassen sich bis zum Terrassenschotter von P4 bis P8 (302–305 cm) Lehmschluffe (Ut3) und Tonschluffe (Ut4) erfassen. Von P11 (400–415 cm) bis P12 (440–470 cm) werden die Sedimente zunehmend sandiger mit zunächst Sandlehmen (Slu) und anschließend Lehmsanden (St2, Sl2). Im direkten Vergleich zwischen dem Auenprofil und der Bohrung ist festzustellen, dass in der Bohrung JG19-4a feinere Sedimente aufzufinden sind. Dies wird durch die farbliche Darstellung in Abb. 13 deutlich. Beide Aufnahmen zeigen insgesamt einen sehr hohen Schluffanteil (gelb, dunkelgrün, hellgrün), der in 18 von insgesamt 24 Proben > 50 % ist. Im Profil Knieke19 lassen sich in allen Proben mittelsandige (braun) und feinsandige Sedi- mente (hellbraun) und ab P7 (205–160 cm) einen gewissen Anteil an Grobsand (dunkelbraun) erfassen. Dagegen sind sandige Sedimente im Verlauf der Bohrung JG19-4a nur mit einem sehr geringen Anteil vertreten. Erst ab P10 sind die prozentualen Anteile deutlich erkennbar (vgl. Abb.13). Die Verteilung des Tongehaltes ist im vertikalen Verlauf in beiden Aufnahmen ähnlich. Die prozentualen Anteile sind oberflächennah größer und nehmen nach unten hin ab. Der Unterschied ist, dass JG19-4a im Vergleich zum Auenprofil Knieke19 einen deutlich höheren Tongehalt aufweist (vgl. Abb. 13). Unter Berücksichtigung der Probentiefe lässt sich im horizontalen Verlauf von Knieke19 bis JG19-4a eine Verfeinerung der Sedimente feststellen. In der Auenprofiltiefe zwischen (P1a) 0 bis 40 cm ist eine lehmschluffige (Uls) Bodenart festzustellen. Wohingegen im horizontalen Verlauf der Bohrung JG19-4a in der Tiefe von 20 bis 35 cm eine schlufftonige Bodenart (Tu3) ermittelt wurde. Im direkten Vergleich der Korngrößenzusammensetzung weist die Bohrung JG19-4a feinere Sedimente auf (vgl. Abb. 13). Die Verfeinerung der Bodenart vom Auenprofil zur Bohrung lässt sich im gesamten vertikalen Verlauf bis zu den Terrassenschottern (SE 1a) wiederfinden. Dementsprechend lässt

sich eine laterale Korngrößenverfeinerung vom Auenprofil Knieke19 bis zur Bohrung JG19- 4a im qh2 und qh3 (SE 3a, SE4a) feststellen (vgl. Abb. 13).

Abb. 13: Ergebnisdarstellung der Schwermetallmessungen von Blei, Zink, Kupfer sowie Cadmium und der Korngrößenanalyse im direkten Vergleich zwischen dem Auenprofil Knieke19 und der Bohrung JG19-4a. Die Legende der Stratigraphie ist aus der Abb. 12 zu entnehmen. Die dargestellten Liniendiagramme weisen Verbindungen zwischen den Messpunkten auf. Diese Verbindungslinien sollen keine Messwerte suggerieren. Die X-Achse der Schwermetallgehalte ist logarithmisch auf Basis 10 dargestellt.

5.2.1.2 Schwermetallgehalte Insgesamt wurden in allen Proben des Auenprofils Knieke19 und der Bohrung JG19-4a Schwermetallgehalte ermittelt, bei denen Unterschiede festzustellen sind. Im vertikalen Verlauf wird deutlich, dass der Gehalt von Pb, Zn, Cu und Cd im Profil Knieke19 und der Bohrung JG19-4a von oben nach unten abnimmt (vgl. Abb. 13). Der Bleigehalt im Profil Knieke19 erreicht einen max. Wert von 4452 mg/kg TS in P1a (0– 40 cm) und einen minimalen Wert in P20 (368–390 cm) mit 62 mg/kg TS. Dagegen weist die Bohrung JG19-4a einen max. Bleigehalt von 1205 mg/kg TS in P1 (20–35 cm) und einen min. von 11 mg/kg TS (P4 160–180 cm, P5 215–235 cm) auf (vgl. Abb. 13). In der horizontalen Verteilung lassen sich neben den Bleigehalten in P1a bzw. P1 (0–45 cm) in dem Profil Knieke19 die max. Gehalte von Zn mit 4861 mg/kg TS, Cu mit 185 mg/kg TS und Cd mit 13,09 mg/kg TS feststellen. Dagegen sind in der Bohrung JG19-4a die max. Gehalte bei Zn mit 937 mg/kg TS, Cu mit 45 mg/kg TS und Cd 3,85 mg/kg TS ausschließlich in P1 zwischen 20 bis 35 cm festzumachen. Der geringste Zinkgehalt in dem Auenprofil lässt sich bei P20 (368–390) mit 247 mg/kg TS und in der Bohrung JG19-4a bei P4 (160–180 cm) und P12 (440–470 cm) mit 46 mg/kg TS feststellen. Der geringste Kupfergehalt in der Bohrung JG19-4a wurde in P2 (60–80 cm) mit 2,7 mg/kg TS und in dem Auenprofil in P20 (368–390 cm) mit 2 mg/kg TS ermittelt. Die geringsten Cadmiumgehalte sind im Auenprofil mit 0,23 mg/kg TS in P20 (368–390 cm) festzustellen und in der Bohrung JG19-4a bei 0,1 mg/kg TS in P3 (60–80 cm) und P7 (270– 285 cm) (vgl. Abb. 13). Bei allen untersuchten Schwermetallen lässt sich bei Knieke19 und der Bohrung JG19-4a eine deutliche Veränderung der ermittelten Gehalte zwischen 0 bis 115 cm und 115 cm bis zum Terrassenschotter feststellen. Der Bleigehalt in dem Auenprofil sinkt zunächst von P1a (0–40 cm) mit 4452 mg/kg TS zu P3 (50–115 cm) mit 2230 mg/kg TS ab. Anschließend lässt sich eine starke Abnahme im ermittelten Bleigehalt verzeichnen. Hierbei fällt der Blei- gehalt von P3 (50–115 cm) mit 2230 mg/kg TS zu P4 (115–130 cm) mit 123 mg/kg TS ab. Anschließend pendeln die Werte von 115 bis 390 cm zwischen 197 mg/kg TS und 61 mg/kg TS. Dies lässt sich ebenfalls in der Bohrung JG19-4a beobachten. Der Bleigehalt von P1 (20–35 cm) mit 1205 mg/kg TS sinkt in P2 (60–80 cm) auf 145 mg/kg TS und anschließend in P3 (120–140 cm) auf 32 mg/kg TS. Von P3 (120–140 cm) bis P12 (440–470 cm) lassen sich nur noch Werte zwischen 32 mg/kg TS und 11 mg/kg TS feststellen. Diese Abnahme des Bleigehaltes lässt sich bei den ermittelten Ergebnissen von Zn, Cu und Cd ebenfalls beobachten (vgl. Abb. 13). Insgesamt lässt sich in den Ergebnissen der Schwermetallmessungen die Tendenz erkennen, dass zwischen 0 bis 115 cm deutlich höhere Schwermetallgehalte vorliegen als zwischen 115 bis 470 cm. In diesem Zusammenhang ist festzustellen, dass die Messungen zwischen 0 bis 115 cm innerhalb der SE 4a liegen und demnach ausschließlich im Jungen Auenlehm (qh3) vorkommen. Diese Beobachtung lässt sich auf alle Proben der untersuchten Schwermetalle übertragen. Hierbei liegen die Schwermetallgehalte des Auenprofils immer über den ermittelten Werten der Bohrung JG19-4a. Dementsprechend lässt sich im

lateralen Verlauf vom Auenprofil zur Bohrung JG19-4a eine Abnahme der Schwermetall- gehalte feststellen (vgl. Abb. 13).

Um die ermittelten Schwermetallgehalte einzuordnen wurden Vorsorgewerte für Lehm nach der BBODSCHV (1999) und statistisch berechnete Hintergrundwerte für Niedersachsen nach der LABO (2017) herangezogen (BBODSCHV 1999, Anhang 2, Kap. 4.1, LABO 2017, A-115, vgl. Kap. 3.4). Die Tabelle 11 zeigt die Ergebnisse der ermittelten Schwermetallge- halte aus dem Auenprofil Knieke19 und der Bohrung JG19-4a. Zudem sind die gemessenen Gehalte farblich gekenntzeichnet und weisen auf das Überschreiten der Vorsorgewerte und der Hintergrundwerte hin.

Tab. 11: Ergebnisse der ermittelten Schwermetallgehalte mit gekennzeichneten Vorsorge- und Hintergrundwer- ten in dem Auenprofil Knieke19 und der Bohrung JG19-4a. Die Vorsorge- und die Hintergrundwerte der gemessenen Elemente lassen sich aus der Tabelle 4 entnehmen. Gehalte die rot gekennzeichnet sind weisen auf das Überschreiten der Vorsorgewerte hin. Gelb zeigt die Überschreitung des 90. Perzentils, Grün die Überschrei- tung des 50. Perzentils und die blau markierten Gehalte liegen unterhalb des 50. Perzentils. Probenentnahme und Pb [in mg/kg TS] Zn [in mg/kg TS] Cu [in mg/kg TS] Cd [in mg/kg TS] Probenentnahme und Bezeichnung Auenprofil Bohrung Auenprofil Bohrung Auenprofil Bohrung Auenprofil Bohrung Bezeichnung [in cm u. GOK] Knike19 JG19-4a Knike19 JG19-4a Knike19 JG19-4a Knike19 JG19-4a [in cm u. GOK] P (0-40) 4452 1205 4126 937 185 54 5,7 3,9 P1 (20-35) P1a (40-45) 4092 - 4861 - 120 - 13,1 - - P2 (45-50) 2882 - 3276 - 81 - 8,8 - - P3 (50-115) 2230 145 1265 162 55 2,7 2,2 0,4 P2 (60-80) P4 (115-130) 123 32 321 68 25 13 0,8 0,1 P3 (120-140) P5 (130-150) 134 - 354 - 25 - 1,1 - - P6 (150-205) 156 13 310 53 29 14 0,5 0,1 P4 (160-180) - - 11 - 46 - 9,5 - 0,2 P5 (215-235) P7 (205-260) 129 9,9 298 52,5 21 19 0,5 0,2 P6 (245-260) - - 11 - 55 - 9,7 - 0,1 P7 (270-285) P8 (260-310) 94 18,5 311 61 12 13,5 0,7 0,2 P8 (302-305) P9 (310-315) 119 - 368 - 20 - 0,4 - - P10 (315-319) 80 - 312 - 7 - 0,9 - - P11 (319-321) 151 - 386 - 20 - 0,7 - - P12 (325-330) 63 - 236 - 5 - 0,5 - - P13 (330-335) 133 16 448 51 21 13 1,0 0,2 P9 (333-345) P14 (335-340) 88 - 316 - 8 - 0,7 - - P15 (340-345²) 108 - 386 - 18 - 1,0 - - P16 (345-349) 106 - 310 - 10 - 0,5 - - P17 (349-355) 197 15 480 62,5 36 17,5 1,4 0,1 P10 (350-360) P18 (349-355) 77 - 265 - 4 - 0,4 - - P19 (365-368) 88 - 299 - 14 - 0,7 - - P20 (368-390) 62 - 247 - 2 - 0,2 - - P21 (349-380²) 106 - 358 - 11 - 0,7 - - P22 (368-380²) 175 - 502 - 31 - 1,5 - - - - 14 - 60 - 17 - 0,1 P11 (400-415) - - 13 - 46 - 14 - 0,1 P12 (440-470) Die Vorsorgewerte von Blei im Lehm liegen bei 70 mg/kg TS und sind im gesamten Auen- profil bis auf in wenigen Proben überschritten worden. Dagegen liegen ausschließlich die ermittelten Schwermetallgehalte von JG19-4a in P1 (20–35 cm) und P2 (60–80 cm) oberhalb des Vorsorgewertes von Blei (BBODSCHV 1999, Anhang 2, Kap. 4.1, vgl. Tab. 11). Nach der LABO (2017) liegen die Hintergrundwerte (n = 41) für Blei im 50. Perzentil bei 22 mg/kg TS und für das 90. Perzentil bei 44 mg/kg TS (LABO 2017, A-115, vgl. Tab. 4). Die Bleigehalte aus dem Auenprofil Knieke19 überschreiten vollständig die berechneten Hin- tergrundwerte des 50. und 90. Perzentils. In der Bohrung JG19-4a überschreiten lediglich P1 (20–35 cm) und P2 (60–80 cm) das 90. Perzentil. Bis auf P3 (120–140 cm) liegen die restlichen Proben unterhalb des 50. Perzentils (vgl. Tab. 11).

Die Vorsorgewerte von Zink (150 mg/kg TS), Kupfer (40 mg/kg TS) und Cadmium (1 mg/kg TS) werden im Auenprofil Knieke19 bis zur Grenze von 115 cm durchgängig überschritten. In der Bohrung JG19-4a werden die Vorsorgewerte für Zink in den ersten beiden Proben und für Kupfer und Cadmium ausschließlich in der ersten Probe überschritten (vgl. Tab. 11). Dagegen zeigen die berechneten Hintergrundwerte nach LABO (2017) deutliche Unter- schiede zwischen den Schwermetallgehalten im USG (LABO 2017, A-115). Hierbei wurde für Zink (n =41) ein Hintergrundwert von 49 mg/kg TS im 50. und 66 mg/kg TS im 90. Perzentil berechnet (vgl. Tab 4). Wie auch die Vorsorgewerte überschreiten 100 % der Proben von dem Auenprofil Knieke19 deutlich das 90. Perzentil. Bei der Bohrung JG19-4a überschreiten fast alle Proben das 50. Perzentil und P4 das 90. Perzentil (vgl. Tab. 11). Für Kupfer (n = 44) und Cadmium (n = 44) wurden Hintergrundwerte von 12 mg/kg TS (50. P.), 14 mg/kg TS (90. P.), 0,3 mg/kg TS (50. P.) und 0,5 mg/kg TS (90. P.) berechnet (vgl. Tab. 4). Hierbei überschreitet das Auenprofil Knieke19 in fast allen Proben das 90. Perzentil für Cadmium. Bei Kupfer lassen sich sehr unterschiedliche Gehalte feststellen. Die Bohrung JG19-4a überschreitet fast durchgängig das 90. Perzentil von Kupfer dagegen sind die Cadmiumgehalte bis auf P1 (20–35 cm) und P2 (60–80 cm) alle unterhalb des 50. Perzentils (vgl. Tab. 11). Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Bohrung JG19-4a und das Auenprofil Knieke19 zum Teil hohe Schwermetallgehalte aufweisen. Die errechneten Hintergrund- werte nach der LABO (2017) wurden im Auenprofil Knieke19 größtenteils konsequent über- schritten. Obwohl die Sedimente durch die Bergbautätigkeiten maßgeblich geprägt worden sind, liegen einige Schwermetallgehalte in der Bohrung JG19-4a unterhalb des 50. Perzentils. In diesem Zusammenhang wird deutlich, dass die obersten 115 cm im Auenprofil und in der Bohrung die höchsten Schwermetallgehalte aufweisen. Insgesamt lässt sich aus den überschrittenen Vorsorge- und Hintergrundwerten schließen, dass verhältnismäßig mehr Blei und Zink in den Sedimenten abgelagert wurde (vgl. Tab. 11, vgl. Abb. 13).

Abschließend lässt sich sagen, dass die gemessenen Bodenproben (ohne PT1 und PT2) der Bohrung JG19-4a einen durchschnittlichen pH-Wert von 7,5 aufweisen (vgl. Abb.11, vgl. Tab. 9). Demnach liegen alle ermittelten Proben über der pH-Wert Grenze, die nach KREBS et al. (2017) eine beginnende Schwermetallmobilisierung darstellen (KREBS et al. 2017:297, vgl. Kap. 3.4).

5.2.1.2.1 Ergebnisse der Bleigehalte entlang des Auenquertransektes Wie bereits in Kap. 4.1 beschrieben wurde im Rahmen der Vorrecherche abgeteufte Boh- rungen und Untersuchungen entlang der Innerste gesichtet und ausgewertet. Hierbei konnte festgestellt werden, dass das NLfB in den Jahren 1959 bis 1965 im USG ein Bohr- transekt (N 8) angelegt hat, welches in direkter Nähe zum Auenprofil Knieke19 und zur Bohrung JG19-4a lokalisiert ist (vgl. Abb. 14). 

Abb. 14: Lageplan des - Bohrtransektes im USG (v. n. NOWAK et al. 1959–1965:15).

In normierten Tiefen (20–35 / 85–100 / 145–160 / 185–200 cm) wurden die einzelnen Boh- rungen nach Blei und Zink untersucht und mittels des Prospektionsaufschlusses bestimmt (vgl. Kap. 4.1). Die gemessenen Schwermetallgehalte von NOWAK et al. (1959–1965), von dem Auenprofil Knieke19 und der Bohrung JG19-4a wurden kategorisiert und in Tab. 12 & Abb. 14 dargestellt (NOWAK et al. 1959–1965:15, vgl. Kap. 3.4).

Tab. 12: Bewertungskategorien für die Bleigehalte im USG. Die Kategorien sind nach ihrer Reihenfolge durchnummeriert. Prüfwerte und Vorsorgewert von Blei (Pb) Konzentration Bewertungsrahmen und -kategorie Quelle < 70 mg/kg TS 1 Vorsorgewert (Auen-) Lehm (BBODSCHV 1999 Anhang 2, Kap. 4.1) < 200 mg/kg TS 2 Prüfwert Kinderspielflächen (BBODSCHV 1999, Anhang 2, Kap. 1.4) < 400 mg/kg TS 3 Prüfwert Wohngebiet (BBODSCHV 1999, Anhang 2, Kap. 1.4) < 1000 mg/kg TS 4 Prüfwert Park und (BBODSCHV 1999, Anhang 2, Kap. 1.4) Freizeitanlagen < 2000 mg/kg TS 5 Prüfwert Industrie- und (BBODSCHV 1999, Anhang 2, Kap. 1.4) Gewerbeflächen

In der Abb. 15 wird deutlich, dass neben dem Auenprofil Knieke19 und der Bohrung JG19- 4a das NlfB - Transekt im vertikalen und im horizontalen Verlauf unterschiedliche Bleigehalte aufweist (vgl. Tab. 12). Die Bleigehalte nehmen in allen untersuchten Bohrun- gen von oben nach unten ab. Besonders deutlich lässt sich die Abnahme im Auenprofil Knieke19 und den Bohrungen N-8.1 bis N-8.4 erkennen. Hier sind die Werte zunächst bei Kategorie 5 und sinken (teilweise über 4 und 3) direkt auf 2. Dies lässt sich auch in den Bohrungen JG19-4a, N-8.5 und N-8.6 beobachten, wobei die Bleigehalte von 5 (4) auf 1

abfallen. In den Bohrungen N-8.7 und N-8.8 sind die Bleigehalte unter dem Vorsorgewert und damit in Kategorie 1. Hervorzuheben sind die Bleigehalte von N-8.1, N-8.3 und N-8.4, da diese im unteren Bereich der Bohrungen nochmal ansteigen. Im horizontalen Verlauf wird deutlich, dass die Bleigehalte in der Talsohle höher sind als die Bleigehalte im Hang. Bereits ab JG19-4a zum Übergang in die Hangsedimente sinken die Bleigehalte zunehmend ab. Festzuhalten ist, dass je näher sich die Bohrungen am Stromstrich befinden, desto höher sind die Bleigehalte. Zudem lässt sich zusammenfassen, dass die Bleigehalte im vertikalen Verlauf von unten nach oben ansteigen. Insgesamt wurden die Vorsorgewerte für Lehm fast flächendeckend im gesamten Auenquerschnitt überschritten. Ausnahme bilden hierbei tieferliegende Hangbereiche (< 100 cm). Bis zum Hang lassen sich bis ca. in die Tiefe von 100 cm hohe Werte finden, die die Prüfwerte von Wohngebieten sowie von Park- und Freizeitanlagen überschreiten. Besonders hoch sind die Bleigehalte in der Tal- sohle und überschreiten oberflächennah den Prüfwert für Industrie und Gewerbeflächen. Aus den Einzelwerten lässt sich ableiten, dass dieser Prüfwert teilweise um das 200-Fache überschritten wird (vgl. Tab.12, vgl. Abb.15).

Abb. 15: Horizontale und vertikale Verteilung der ermittelten Bleigehalte entlang des Auenquertransektes.

5.2.1.2.2 Ergebnisse der Zinkgehalte entlang des Auenquertransektes Wie bereits in Kap. 5.2.1.2.1 erwähnt wurde das NlfB - Transekt neben Blei auf Zink untersucht. Die ermittelten Zinkgehalte wurden in Kategorien zusammengefasst und in Abb. 16 & Tab. 13 dargestellt. Die Kategorien ergeben sich aus dem Vorsorgewert und den Abfall- rechtlichen Zuordnungswerten (vgl. Kap. 3.4).

Tab. 13: Bewertungskategorien für die Zinkgehalte im USG. Die Kategorien sind nach ihrer Reihenfolge durchnummeriert. Zuordnungswerte und Vorsorgewert von Zink (Zn) Konzentration Bewertungsrahmen- und kategorie Quelle < 150 mg/kg TS 1 Vorsorgewert (Auen-) Lehm (BBODSCHV 1999 Anhang 2, Kap. 1.4) < 450 mg/kg TS 2 Z1 (NGS 2020:2) < 1500 mg/kg TS 3 Z2 (NGS 2020:2) < 2000 mg/kg TS 4 zu weiteren Untergliederung - > 2000 mg/kg TS 5 Zu weiteren Untergliederung -

Wie bereits bei den Ergebnissen der Bleigehalte festgestellt wurde, nehmen ebenfalls die Zinkgehalte im vertikalen Verlauf von oben nach unten ab. In dem Auenprofil Knieke19 und den Bohrungen N-8.1 sinkt der Zinkgehalt von Kategorie 5 auf 2. N-8.3 weist einen ähnli- chen vertikalen Verlauf auf, mit dem Unterschied, dass im Untergrund die Zinkgehalte hö- her sind (3) als bei N-8.2. In den Bohrungen N-8.7 und N-8.8 ist kein vertikaler Trend zu erkennen, da alle Messungen der Kategorie 1 angehören. Im horizontalen Verlauf wird deutlich, dass vom Auenprofil Knieke19 bis zu Bohrung N-8.5 die obersten ca. 50 cm Ka- tegorie 5 sind und damit die höchsten Zinkgehalte aufweisen. In dem Profil bis zur Bohrung N-8.3 ist die Kategorie 5 bis in eine Tiefe von 100 cm und mehr vertreten. Die Zinkgehalte nehmen ausgehend von Bohrung JG19-4a in Richtung N-8.8 zunehmend ab (vgl. Abb. 16).

Abb. 16: Horizontale und vertikale Verteilung der ermittelten Zinkgehalte entlang des Auenquertransektes.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Zinkgehalte am proximalen Stromstrich am höchsten sind und distal abnehmen. Dementsprechend sind die Zinkgehalte in den Au- ensedimenten höher als in den Hangsedimenten. Außerdem lässt sich festhalten, dass alle ermittelten Werte im vertikalen Verlauf von oben nach unten abnehmen. Insgesamt über- schreiten alle Bohrungen außer N-8.7 und N-8.8 bis in eine Tiefe von 100 cm den Vorsor- gewert. In der gesamten Talsohle bis zu Bohrung N-8.6 lassen sich Werte feststellen, die nach LAGA M 20 nur noch eingeschränkt eingebaut werden dürfen (Z1 und Z2). Die höchs- ten Zinkgehalte lassen sich im Oberboden zwischen dem Auenprofil Knieke19 und N-8.5 feststellen, welche den Zuordnungswert 2 überschreiten und demnach auf einer Deponie verwertet werden müssten (vgl. Abb. 16, vgl. Tab. 13).

5.2.2 Schwermetallbelastung aus der Harzer Montanindustrie

5.2.2.1 Die laterale Verteilung der Schwermetalle im USG Wie bereits durch diverse Untersuchungen bekannt und belegt, lassen sich in den Auen- bereichen der Innerste Schwermetallbelastungen feststellen, die nachweislich aus der Har- zer Montanindustrie stammen (HOFMANN 1995:65, KNOLLE et al. 1997:207, TÜRK

2005b:17ff., GERMERSHAUSEN 2013:6f., GRUBE et al. 2018:120). Hier liegt die Vermutung nahe, dass die ermittelten Schwermetallgehalte aus dem Auenprofil Knieke19 und der Boh- rung JG19-4a ebenfalls auf die ehemaligen Bergbautätigkeiten im Harz zurückzuführen sind. Aus dem Kap.3.4 lässt sich entnehmen, dass die meisten Schwermetalle in der Bodenlö- sung als Kationen auftreten und sich dadurch vorwiegend an die große, spezifische Ober- fläche der überwiegend negativ geladenen Tonminerale binden (ALLOWAY 1999b:20, EGGERS 2004:10, ZEHL 2005:11). Aufgrund der Beziehung zwischen Erosion, Transport und Sedimentation in Abhängigkeit der Korngröße zur Fließgeschwindigkeit ist davon auszugehen, dass die höchsten Schwermetallgehalte im distalen Auenbereich in den feineren Sedimenten festzustellen sind (AHNERT 2015:174, MEYER 2017:26, AMELUNG et al. 2018:428) Im Gegensatz dazu sollten im proximalen Bereich geringere Schwermetallge- halte bestimmt werden (vgl. Kap. 3.2). Aufgrund dessen wurde das Auenprofil Knieke19 (proximaler Auenbereich) mit der Boh- rung JG19-4a (distaler Auenbereich) verglichen. Aus den Ergebnissen in Kap. 5.2.1.2 wird deutlich, dass sich entgegen der Annahme die höchsten Schwermetallgehalte im Auenprofil Knieke19 festzustellen sind. Das Auenprofil ist neben schluffigen durch sehr sandige Abla- gerungen zu charakterisieren (vgl. Abb. 13). Die Sedimente von JG19-4a bestehen aus einem überwiegend hohen Feinboden- und insbesondere einem erhöhten Tonanteil, welche verhältnismäßig geringe Schwermetallgehalte aufweisen (vgl. Abb. 13).

Nach FILIPINSKI & GRUBE (1990) ist diese Verteilung für anthropogen belastete Flüsse typisch, sodass eine Abnahme der Schwermetallgehalte mit steigender Entfernung zum Fluss beobachtet werden kann (FILIPINSKI & GRUPE 1990:72). In den Untersuchungen von DOBLER (1999) über Schwermetalleinträge aus dem Ostharz in die Flüsse Bode und Selke konnte diese Verteilung der Schwermetalle in den Auen festgestellt werden. DOBLER (1990) beschreibt diese Verteilung als Verdünnungseffekt, da die Sedimente in den Außenberei- chen der Aue mit unbelasteten Sedimenten in Verbindung gebracht werden (DOBLER 1999:49). Dieser Verdünnungseffekt lässt sich zwischen dem Auenprofil Knieke19 und JG19-4a in den holozänen Sedimenten deutlich feststellen (SE 3a, b, SE 4, SE 5). Dem- nach ist davon auszugehen, dass sich zumindest seit Ablagerung des Älteren Auenlehms (qh2) der Flussverlauf der Innerste im nördlichen Bereich des USG befunden haben muss. Zusammenfassend kann im USG festgestellt werden, dass die höchsten Schwermetallge- halte entlang des Auenquertransektes nicht distal, sondern proximal vorzufinden sind (vgl. Kap. 5.2.1.2). Die Annahme, dass sich Schwermetallgehalte an die Tonfraktion binden, kann insofern bestätigt werden, da in dem Jungen Auenlehm der Bohrung JG19-4a (P1 bis P3) Schwermetallgehalte ermittelt wurden. Dieses Ergebnis zeigt sich unter anderem in der horizontalen Verteilung der Blei- und Zinkgehalte aus dem NLfB - Transekt (vgl. Abb. 15 & 16). Obwohl die dort ermittelten Werte lediglich als Orientierungswerte herangezogen werden, wird deutlich, dass die Blei- und Zinkgehalte in Ufernähe stark erhöht sind und im lateralen Verlauf zum Hangbereich abnehmen. Außerdem lässt sich feststellen, dass im

distalen Auenbereich Schwermetalle ermittelt wurden, die oberflächennah die Vorsorge- werte von Zink und Blei überschreiten (vgl. Tab 12 & 13, vgl. Abb. 15 & 16).

Schlussfolgernd stellt sich die Frage, warum entgegen der Annahme im proximalen Bereich sehr hohe Schwermetallgehalte nachgewiesen wurden. Dieses Muster wurde bereits von GERMERSHAUSEN (2013) durch eine hochsignifikant positive Korrelation von Cu, Zn, Pb und Cd mit der Sandfraktion beobachtet. GERMERSHAUSEN (2013) vermutet, dass sich dieses Muster mit den Pochsandhalden aus dem Harz erklären lässt (vgl. DOBLER 1999, GERMERSHAUSEN 2013:89). Wie in Kap. 3.3 bereits erwähnt, wurde das erzhaltige Material in historischen Aufbereitungsbetrieben (Pochwerke, Erzmühlen und Erzwäschen) mecha- nisch zerkleinert und sortiert (KNOLLE et al. 1997:207, DEICKE & RUPPERT 2000:80, TÜRK 2005a:17). Bei Hochwasserereignissen werden die Pochsande ausgespült und flussab- wärts in die Aue transportiert (HOFMANN 1995:65, DEICKE & RUPPERT 2000:80, EGGERS 2004:1). Mit abnehmender Fließgeschwindigkeit akkumulieren sich die Pochsande bei einem Hochwasserereignis in den proximalen Auenbereichen (vgl. Abb. 13, 15 & 16).

Dies könnte die Erklärung für die erhöhten Schwermetallgehalte in Ufernähe sein. Diese Vermutung erhärtet sich, da im Auenprofil Knieke19 neben schluffigen Sedimenten zum Teil sehr sandige Korngrößen festgestellt wurden. Außerdem lassen sich in der Bohrung JG19-4a nur geringe Mengen an Sand feststellen und im Vergleich zum Auenprofil niedri- gere Schwermetallgehalte (vgl. Abb. 13). An dieser Stelle müssten weitere Untersuchungen folgen, um statistisch gesicherte Aussa- gen über die laterale Verteilung der Schwermetalle treffen zu können. Anzunehmen ist, dass in unbelasteten Flussauen die Schwermetallgehalte mit steigender Entfernung vom Ufer zunehmen, da sich diese vorwiegend an Tonpartikel binden und in entfernten Berei- chen der Flussufer abgelagert werden (FILIPINSKI & GRUPE 1990:72, GERMERSHAUSEN 2013:94). Abschließend lässt sich feststellen, dass aufgrund der massiven Schwermetalleinträge in die Auenbereichen eine historische Altlast bis heute flächendeckend vertreten ist.

5.2.2.2 Die vertikale Verteilung der Schwermetalle im USG Bei den ermittelten Schwermetallgehalten entlang des Auenquertransektes im USG handelt es sich um eine überwiegend anthropogen induzierte Umweltbelastung (TÜRK 2005a:18). Insgesamt wurden die Bergbautätigkeiten im Oberharz weitestgehend von seinen Anfän- gen bis zur Stilllegung dokumentiert (vgl. Kap. 3.3). Mit zunehmender Industrialisierung der Bergbauaktivitäten wurden mehr Erze abgebaut, verpocht und auf den Halden abgelagert (vgl. Kap. 3.3). Demnach müssten sich die intensiven Bergbautätigkeiten in den Sedimen- ten räumlich, horizont- und elementspezifisch abzeichnen (vgl. FORTMANN et al. 2007:13). Außerdem ist zu erwarten, dass sich die Bergbautätigkeiten ausschließlich in holozänen Sedimenten nachweisen lassen. Demzufolge sollten erhöhte Schwermetallbelastungen allein in den Auenlehmen bzw. in der SE 4 und SE 3 festzustellen sein.

Aus den Ergebnissen in Kap. 5.2.1.2 lässt sich ableiten, dass im vertikalen Verlauf von unten nach oben ein zunehmender Anstieg von allen gemessenen Schwermetallgehalten ermittelt wurde. Insbesondere lässt sich zwischen 0–115 cm und 130–470 cm im Auenprofil Knieke19 und in der Bohrung JG19-4a ein starker Kontrast zwischen den analysierten Schwermetallgehalten feststellen. Hierbei sinken die Pb-, Zn-, Cu- und Cd-Gehalte an der Grenze von 115 cm auf 130 cm von sehr hohen Werten auf verhältnismäßig geringe Ge- halte ab (vgl. Abb. 13). Bei der Betrachtung der in Kap. 5.1 zusammengefassten und dis- kutierten Sedimenteinheiten wird deutlich, dass die hohen Schwermetallmessungen innerhalb der SE 4 liegen (vgl. Abb. 12 & 13). In dem Auenprofil Knieke19 und der Bohrung JG19-4a wurde die SE 4 von 0–115 cm ausgewiesen (vgl. Anhang A2.4 & A2.11, vgl. Kap. 5.2.1.2). Die SE 4 wurde aufgrund der Geländeaufnahmen und den Laborergebnissen als Jungen Auenlehm angesprochen, welcher die jüngste Ablagerung des Holozäns darstellt (vgl. Kap. 5.1.2, vgl. Abb. 12). Die jeweiligen Untersuchungen von TÜRK (2005b) und PRETZSCH (1994) deuten auf ein Bildungszeitraum seit dem 14. bzw. 16 Jh. bis in die Neu- zeit hin (PRETZSCH 1994:47, TÜRK 2005b:26f., vgl. Tab. 3). Dies wird maßgeblich durch das Ergebnis der 14C-Datierung untermauert, welche zwischen 1678 – 1940 cal. AD in die Neu- zeit datiert wurde (vgl. Kap. 5.1.1.1). Der Ablagerungszeitraum des Jungen Auenlehms lässt sich mit der Montanwirtschaft im Harz parallelisieren. Zusammengefasst lassen sich die Bergbauaktivitäten in zwei Haupt- phasen einteilen. Die erste Blütephase ist auf das ca. 10. bis 15. Jh. zurückzuführen und die zweite Hauptphase begann mit Einfuhr von Schwarzpulver um 1630 bis zum 20. Jh. (TÜRK 2005b:17, GRUBE et al. 2018:120). Im direkten Vergleich wird deutlich, dass der da- tierte Ablagerungszeitraum des Jungen Auenlehms Überschneidungspunkte vom Ende der ersten Hauptphase zum Übergang der zweiten Hauptphase aufweist. Die analysierte 14C- Datierung lässt sich jedoch in den Zeitraum der zweiten Hauptphase einordnen. Aus diesem Grund wird dieses Ergebnis mehr gewichtet. Es ist zu vermuten, dass durch die Inten- sivierung des Bergbaus und einer erhöhten Erzförderung insgesamt mehr Pochsande an- gefallen sind, die sich im USG abgelagert haben. Dies korreliert mit erhöhten Schwerme- tallgehalten im Jungen Auenlehm (vgl. Abb. 12). Die Mächtigkeit der Auenlehme (SE 4) ist auf den erhöhten Substrateintrag der intensiv bewirtschafteten Lössgebiete im Einzugsgebiet der Innerste zurückzuführen. Diese lassen sich durch Rodungstätigkeiten im 14. Jh. im Harz und im Einzugsgebiet der Innerste erklä- ren (TÜRK 2005b:26vgl. Kap. 3.1). Neben dem Holzbedarf für den Bergbau wurden groß- flächig (Au-) Wälder für Acker- und Grünlandflächen gerodet (BÖSE et al. 2018:162, SCHULZ 1997a:29, BARTELS 2000:111). Zusätzlich lässt sich der Zeitraum 1400 bis 1850 durch be- sondere Klimaextreme mit starken Niederschlägen und Kälteeinbrüchen charakterisieren, was ebenfalls einen Einfluss auf den Substrathaushalt darstellen kann (SCHWARZBACH 1988:233, KAPPAS 2009:261f., ALT & SIROCKO 2012:170ff.).

Wie bereits im Eingang des Kapitels beschrieben lässt sich im vertikalen Verlauf des Au- enprofils Knieke19 und der Bohrung JG19-4a ein starker Kontrast zwischen den ermittelten

Schwermetallen feststellen. Unterhalb von der SE 4 nehmen die Schwermetallgehalte unmittelbar ab. Im Liegenden von SE 4 wurde die SE 3 (Älterer Auenlehm) festgestellt, welcher sich nach der 14C-Datierung seit dem 13. bis 14. Jh. (1297 – 1398 cal. AD) abgelagert hat. Dieser Zeitraum wurde durch eine zweite Datierung mit einem Ergebnis von 1279 – 1386 cal. AD in der SE 3 bestätigt (vgl. Abb. 12, vgl. Kap. 5.1.1.1). Dieser Bildungszeitraum wird durch die Ergebnisse von TÜRK (2005b) untermauert, da er ein Bildungsmaximum zwischen dem 11. und 14. Jh. festgestellt hat (TÜRK 2005b:26). Die Mächtigkeit des Auen- lehms lässt sich ebenfalls durch die intensive mittelalterliche Rodungszeit zwischen dem 12. bis 14. Jh. erklären, indem es in den Lösslandschaften großräumig zu verstärkter Bo- denerosion in Flusstälern kam (BORK et al. 1998:223, KÜSTER 2005:24, DREIBRODT & BORK 2006:166, BEHRE 2008:179f.).

Der Ältere Auenlehm (qh2) hat sich nachweislich während der ersten Hauptphase der Har- zer Montanindustrie gebildet (vgl. Kap. 5.1.2.1). Im Zuge der Argumentationskette müssten sich auch in dieser SE erhöhte Schwermetallverbindungen angereichert haben. Die Ergeb- nisse zeigen hingegen, dass die ermittelten Schwermetallgehalte im Älteren Auenlehm sehr gering sind (vgl. Abb.13). Dies lässt sich im Übergang vom Jungen zum Älteren Auenlehm (115–130 cm) beobachten. Die gemessenen Schwermetallgehalte im qh2 sind teilweise sehr gering, sodass diese als geogene Hintergundbelastungen eingestuft werden könnten. Nach Türk (2005b) können an der Innerste geogene Hintergundgehalte für Zn und Pb unter 150 mg/kg TS angenommen werden (TÜRK 2005b:19).

Eine reine geogene Hintergrundbelastung ist auszuschließen, da die Schwermetallgehalte im vertikalen Verlauf eine unterschiedliche Verteilung aufweisen. Hierbei sind die Gehalte in dem Auenprofil permanent höher als die in der Bohrung JG19-4a (vgl. Tab 11, vgl. Abb. 13). Unbelastete Böden, die auf lithogene Anreicherung zurückzuführen sind, müssten eine gleichmäßige Verteilung aufweisen (FILIPINSKI & GRUPE 1990:70, GERMERSHAUSEN 2013:94). Aus diesem Zusammenhang lässt sich schließen, dass der Einfluss der Oberharzer Berg- bauaktivitäten in beiden Sedimenteinheiten (SE 3a und SE 4a) festzustellen sind, aber der Einfluss im Älteren Auenlehm deutlich geringer ist. Bei der Betrachtung der Ergebnisse lässt sich ein typischer, anthropogen induzierter, vertikaler Verlauf der Schwermetallkonzentrationen feststellen (FILIPINSKI & GRUPE 1990:71, GERMERSHAUSEN 2013:94).

Der starke vertikale Kontrast der Schwermetallgehalte zwischen 0 – 115 cm und 115 cm bis zur Niederterrasse lässt sich durch die Änderung der Quellkonfiguration erklären. Mit Beginn der Ablagerung des Jungen Auenlehms muss sich der Schwermetalleintrag aus den Pochsandhalden geändert haben. Demnach lässt sich die direkte Quelle der Schwer- metalleinträge auf die Ablagerungen der Pochsande und Erzreste an den historischen Auf- bereitungswerken der Innerste zurückführen. Die Pochsandhalden wurden bereits in der ersten Hauptphase angelegt und in der zweiten Blütephase ausgebaut (vgl. Kap. 3.3). Zu

Beginn des 19. Jh. standen bereits 38 Pochwerke an der Innerste und deren Nebenflüssen (TÜRK 2005b:17). Durch die Intensivierung des Bergbaus haben sich in der zweiten Haupt- phase die Bergbauhalden zunehmend vergrößert, sodass sich zwischen dem 17. Jh. und 20. Jh. mehr Schwermetalle im USG akkumulieren konnten (vgl. Kap. 3.3).

An dieser Stelle soll erwähnt werden, dass die Schwermetalleinträge größtenteils aus dem Bergbau stammen, aber auch Einträge aus anderen Quellen (Kraftwerken und Großfeuer- anlagen, Kraftfahrzeugfahrkehr, Wirtschaftsdünger etc.) nicht ausgeschlossen werden kön- nen (vgl. AMELUNG et al. 2018:598ff.). Daneben wirken besonders die pedologischen Pro- zesse und die langjährige Bodenbearbeitung der landwirtschaftlichen Nutzung auf die vertikale Verteilung der Schwermetallkonzentration ein (FILIPINSKI & GRUPE 1990:71f., GERMERSHAUSEN 2013:94, AMELUNG et al. 2018:603).

Neben der Farbe und Bodenart unterscheidet sich der Ältere Auenlehm (SE 3) vom Jungen Auenlehm (SE 4) maßgeblich dadurch, dass dieser erhöhte Schwermetallgehalte aufweist. Die Schwermetallgehalte in den Auenböden sind ein Nachweis für den intensiven anthropogenen Einfluss in die Umwelt. Demnach könnten die gemessenen Schwermetallgehalte in den Sedimenten als Indikatoren für die Differenzierung zwischen Älteren Auenlehm (SE 3) und Jungen Auenlehm (SE 4) genutzt werden (PRETZSCH 1994:49ff., TÜRK 2005a:25). In zeitlichen Fragestellungen würde der chemische Proxy eine sedimentäre Grenze zwischen den letzten 500 Jahren (im USG) aufzeigen. Diese Annahme müsste durch weitere Untersuchungen gestützt werden. Hierbei müsste zunächst das Alter der Basis von der SE 4 mittels der Radiokohlenstoffmethode bestimmt werden, um den Sedimentationsbeginn zeitlich klar abzugrenzen. Zusätzlich sollten in der Aue weitere Transekte angelegt werden, die eine lokale Ausnahme ausschließen können. Durch die Untersuchungen von GERMERSHAUSEN (2013) ist bekannt, dass die Konzentrationen der Elemente Cu, Zn, Pb und Cd vom Rand des Harzes in Richtung Mündung abnehmen (GERMERSHAUSEN 2013:48). In diesem Zusammenhang wäre interessant, ob sich die Sedimentdifferenzierung auf Grundlage von Schwermetallgehalten im gesamten Mittellauf der Innerste durchführen lässt.

5.3 Ein Landschaftsmodell des Auenquertransektes im USG Das Landschaftsmodell orientiert sich an den erbohrten Sedimenteinheiten aus dem Auenquertransekt und gibt eine Übersicht über die Entstehungsgeschichte des USG. Mit Hilfe der durchgeführten Radiokohlenstoffdatierungen wurden die Bildungs- bzw. Ablage- rungszeiträume der Sedimenteinheiten den Klimaperioden zugeordnet. 5.3.1 Prä-Alleröd (vor 11.500 BC) Die ältesten Ablagerungen der Aue, die in dieser Arbeit berücksichtigt wurden, bilden die Schotter der Niederterrasse. Es ist anzunehmen, dass sich die Niederterrasse im Zuge des Weichselglazials gebildet hat. Aufgrund der 14C-Datierung aus der Bohrung JG19-4a lässt sich ableiten, dass sich die Niederterrasse (SE 1a) vor dem Alleröd (vor 11484 - 11319 cal. BC) gebildet hat und damit zeitlich dem Prä-Alleröd zugeordnet wird (vgl. Kap. 5.1.2.1). Durch Geröllfracht von den Talflanken, die aus intensiver Frostverwitterung entstanden ist, wurde das Flussbett aufgeschottert (vgl. Kap. 3.1). Aufgrund der Bohrergebnisse ist festzustellen, dass die gesamte Talsohle der rezenten Aue (ca. 500 m von heutigen Stromstrich entfernt) durch Geröll aus dem Einzugsgebiet aufgeschottert wurde (vgl. Abb. 12). Das In- nerstebergland lag in diesem Zeitraum im Periglazialgebiet und war bis auf die Eigenver- gletscherung im Harz eisfrei (WOLDSTEDT & DUPHORN 1974:254, CASPERS et al. 1995:40, HEUNISCH et al. 2017:63, vgl. Kap. 3.1). Grundsätzlich war das Klima sehr trocken mit einer Jahresmitteltemperatur von etwa - 8 °C. Die Vegetationsperiode war auf wenige Sommer- wochen begrenzt und nur in günstigsten Tallagen wuchs spärliche Grasvegetation und wenige Krüppelgehölze (JÖRIS et al. 2012c:83). In den Schotterlagen der Niederterrasse lässt sich neben Geröll auch Feinmaterial feststellen. Die Niederterrasse wurde fluvial- morphodynamisch durch ein braided-river-system aufgeschüttet, was sich durch die fining- up sequenz in den Bohrergebnissen nachweisen lässt (vgl. Kap. 5.1.2.1, vgl. Abb. 17). Demnach muss sich der braided-river über die gesamte Talsohle ausgebreitet haben. Auf- grund der Sande in der Niederterrasse ist von typischen Strominseln bzw. Sand- oder Schotterbänken im braided-river auszugehen. Aufgrund der zahlreichen Knochenfunde und Zähne kälteliebender Tiere an der Leine, ist zu vermuten, dass auch Mammuts und Ren- tiere im Prä-Alleröd durch das Innerstebergland zogen (MENSCHING 1950:14, WOLDSTEDT & DUPHORN 1974:254, vgl. Abb. 17). Mit dem Übergang aus der Ehm-Warmzeit in das Weichselglazial hat sich flächendeckend an den Hängen des USG unter periglazialen Bedingungen eine Basislage (SE II) ausgebildet. Die Basislage ist über den liegenden Schieferton aus dem Unterjura (Lias) anzutreffen (SE I) und hat Reste der Mittelterrasse aufgearbeitet (vgl. Kap. 5.1.2.3). Im Zuge des Weichselhochglazials wurde aus dem zum Teil ausgetrockneten Flussbetten Löss ausge- weht, welcher sich auf den Hängen und Niederungen des Innersteberglandes abgelagert hat (vgl. Kap. 2.2.2.2). Aus dem äolischen Material haben sich Hauptlagen gebildet (SE III). Der Beginn der Lössauswehungen erfolgte regional in unterschiedliche Phasen. Außerdem ist nicht ausgeschlossen, dass nach dem Prä-Alleröd erneut Lössauswehungen stattgefun- den haben. Aus diesem Grund ist die Bildung der periglazialen Lagen für dieses USG nur

in großen Zeiträumen ableitbar (CASPERS et al. 1995:41, BÖSE et al. 2018:66, vgl. Kap. 2.2.2.2).

Abb. 17: Blockbild vom USG und dem Harz im des Prä-Alleröd (vor 11.500 BC).

5.3.2 Alleröd (11.500 bis 10.700 BC) Zum Beginn des Alleröd-Interstadials haben sich in der Aue zwischen ca. 11.500 bis 11.300 BC die Torfe in der Bohrung JG19-4a gebildet (vgl. Kap. 5.1.2.3). Das Alleröd-Interstadial bezeichnet eine rund 1200-jährige Warmphase im Spätglazial, die aus einer tundrenähnli- chen Steppengemeinschaft hervorgegangen ist. Das Alleröd ist durch eine abrupte Klima- erwärmung zu charakterisieren, was sich in einem sehr raschen Anstieg der Birkenpollen widerspiegelt (JÖRIS et al. 2012a:95). Nach einem weiteren Kälteeinbruch stieg langsam, aber kontinuierlich der Anteil an Kieferpollen an (JÖRIS et al. 2012a:95f.). Die Warmphase vor dem letzten Kälteeinbruch der Jüngeren Dryas ist durch einen Zuwachs der Feuchtig- keit gekennzeichnet (JÖRIS et al. 2012a:96). Durch die zunehmende Humidität und stei- gende Durchschnittstemperatur setzt die Vegetation auf den Talflanken ein und stabilisiert die Hänge (DALCHOW 1989:97). In den Auenbereichen etablieren sich Auwälder, die im jahreszeitlichen Wechsel Streu und z. T. Zweige abwerfen (vgl. Abb.18). Während der Um- gestaltung des Flussbettes von einem braided-river zu einem verwilderten Mäanderfluss lagerten sich Sande und Streu in Ufernähe ab. In diesem Zusammenhang ist zu vermuten,

dass durch die anstehenden Schmelzwasser aus dem Harz und der zunehmenden Feuch- tigkeit die sandig, schluffigen Organikablagerungen (SE 2) sowie organo-mineralische Mudden und Torfe (SE 6) entstanden sind (vgl. Kap. 5.1.2.3, vgl. Abb. 18). Wie bereits in der Diskussion im Kapitel 5.1.2.1 angerissen ist davon auszugehen, dass die Organikabla- gerungen und Mudden aus dem gleichen Bildungszeitraum stammen, da diese in der Regel vergesellschaftet mit den Torfen vorkommen (vgl. Abb. 18).

Abb. 18: Blockbild vom USG und dem Harz im Alleröd (11.500 bis 11.300).

5.3.3 Jüngere Dryaszeit bis Subatlantikum (10.700 BC bis 1.200 AD) Der Zeitraum der Jüngeren Dryas und der nachfolgende Übergang ins Holozän bis zum Beginn des Subatlantikums konnte in den Sedimenten nicht nachgewiesen werden (vgl. Kap. 5.1.2.3. In diesem Zusammenhang ist eine deutliche Ablagerungsdiskordanz im Au- enquertransekt festzustellen. Demnach ist davon auszugehen, dass sich in diesem Zeit- raum im USG eine Sedimentationsruhe eingestellt hat. Mit dem Übergang zum Holozän wurden die Talflanken durch eine zunehmende Vegetationsbedeckung stabilisiert und die Innerste tiefte sich ein. Ein intakter Auwaldkomplex verhinderte großflächige Substratein- träge aus den Hangbereichen. Zudem ist davon auszugehen, dass in dieser Phase über die Auenflächen hinaus dichte Vegetation und aufgrund der klimatischen Verhältnisse Bo- denbildung eingesetzt hat. Nach ROHDENBURG (1989) ist dieser Zeitraum als geomorpho- dynamischer Stabilitätszustand zu bezeichnen (ROHDENBURG 1989:121).

Dennoch ist der Einfluss durch den Menschen in den Landschaftshaushalt des Innerste- berglandes seit dem Neolithikum nachweisbar (BEBERMEIER et al. 2018:77, NELSON 2015:31ff., vgl. Kap. 3.1). Durch die Besiedlung der lössbedeckten Auen- und Hangberei- che sowie Rodung von Waldarealen für landwirtschaftliche Nutzflächen ist entgegen der festgestellten Untersuchungen von einem Sedimenteintrag auszugehen. Demnach ist denkbar, dass sich bereits seit dem Atlantikum anthropogen induzierte Auenlehme und jün- gere Hochflutsedimente in den Auenflächen abgelagert haben. Diese wurden jedoch umgelagert und sind aus diesem Grund nicht mehr festzustellen. Um ein lokales Auftreten der Ablagerungsdiskordanz bestätigen oder widerlegen zu können, müssten weitere Untersu- chungen folgen.

5.3.4 Subatlantikum I (1.300 AD bis 1.400 AD) Im Subantlantikum wurde zwischen 1.300 und 1.400 AD der Ältere Auenlehm (SE 3) im Auenquertransekt abgelagert (vgl. Abb. 12). Das 815 geg ründete Bistum Hildesheim wuchs zu einer Stadt mit großem politischen und wirtschaftlichen Einfluss. Im Umland wurden Dörfer und Siedlungen meist in Flussnähe errichtet (MEIER-HILBERT 2001:8, BLAICH 2015:59ff., REYER et al. 2015:102, vgl. Abb. 19). Parallel dazu lässt sich die erste Blütephase im Harzbergbau verzeichnen, die bereits zum Anfang des 13. Jh. zu einer Montanindustrie herangewachsen ist (HAUPTMEYER 1992:11, TÜRK 2005b:17, GRUBE et al. 2018:120). Für die intensive landwirtschaftliche Ackernutzung in der Aue und auf den lössbedeckten Hängen wurden großflächig Waldstandorte gerodet (KÜSTER 2005:24, BEBERMEIER et al. 2018:87). Die Mächtigkeit des Älteren Auenlehms von ca. 200 cm ist auf gerodete Waldstandorte für die Acker- und Weidenutzung zurückzuführen. Hierdurch kam es zu verstärkter Bodenerosion und erhöhten Sedimenteinträgen in die Flusstäler (WEBER 2003:19, DREIBRODT & BORK 2006:166, BEHRE 2008:166). Durch Niederschläge und Hochwasser wurden bereits Schwermetalle aus den Pochsandhalden der Harzer Bergbauaktivitäten ausgewaschen und fluvial auf den Auenflächen des USG abgelagert (vgl. Kap. 5.2.2.2, vgl. Abb. 19). Im Zuge der landwirtschaftlichen Nutzung in den Hangbereichen der Talflanken wird Solum vom Oberhang in Richtung Untergang abgetragen. Dies kann durch aquatische Abspülungsprozesse oder durch den Einsatz eines Pfluges erfolgen. So haben sich seit dem Eingriff des Menschen in Hanglagen Kolluvien (SE IV) gebildet. Es ist davon auszugehen, dass der größte Sedimentzuwachs der Kolluvien aus dem Mittelalter stammt (BORK et al. 1998:248, BÖSE et al. 2018:167).

Abb. 19: Blockbild vom USG und dem Harz im Subatlantikum (1.300 AD bis 1.400 AD).

5.3.5 Subatlantikum II (1.600 AD bis 2.020 AD) Nach der Datierung eines Holzkohlebruchstückes hat sich der Jüngere Auenlehm (SE 4) zwischen 1678–1940 cal. AD in der Neuzeit abgelagert. Hierbei ist zu beachten, dass der Ablagerungsbeginn bereits früher eingesetzt haben musste und bis heute andauert. Die Probe wurde aus 51 cm unter GOK entnommen, wobei die Sedimentmächtigkeit durchschnittlich bei ca. 110 cm liegt. Der Junge Auenlehm ist durch massive Schwermetallein- träge zu charakterisieren, die aus der Harzer Montanindustrie stammen (vgl. Abb. 13, vgl. Kap. 5.2.2.2). Die Ablagerung des qh3 lässt sich mit der zweiten Hauptphase der Bergbau- industrie im Harz parallelisieren. Durch die technischen Verbesserungen und die Einfuhr von Schwarzpulver (um 1630 n. Chr.) und Dynamit (im 19. Jh.) intensivierte sich der Berg- bau (GRUBE et al. 2018:120). Im Zuge dessen wurden vermehrt Aufbereitungswerke für Erze errichtet, sodass die Pochsandhalden zunehmend vergrößert worden sind. Aufgrund der Größe der Pochsandhalden konnten diese im Zuge der zweiten Blütezeit leichter durch Hochwasser und Niederschläge abgespült werden. Nachdem die Bergbautätigkeiten im Harz eingestellt wurden, liefert die Innerste bis heute schwermetallbelastetes Material aus den Pochsandhalden in das USG (LIESSMANN 2010:211, vgl. Abb. 20). Intensive Holzrodung und Landwirtschaft stellen im Einzugsgebiet der Innerste Hauptursa- chen für den hohen Sedimenteintrag dar (TÜRK 2005b:26, SCHULZ 1997a:29, WEBER

2003:19). Innerhalb des Jungen Auenlehms lassen sich ausgehend vom Stromstrich in südliche Richtung sehr feingeschichtete, schluffige Auensedimente feststellen (SE 5). Es ist zu vermuten, dass es sich hierbei um Unterbodenmaterial handelt, welches durch ein starkes Erosionsereignis abgetragen und anschließend vom Jungen Auenlehm überlagert wurde (vgl. Kap. 5.1.2.3). Zu Beginn der Neuzeit und der Industrialisierung wurde die Land- nutzung technogen umgestaltet (KÜSTER 2005:26). Im Zuge der Eindeichung und Begradi- gung wurde der Flussverlauf 1896 in nördliche Richtung verlagert (FINKE 2003:25f., TÜRK 2005b:34). Der Altarm wurde anschließend durch den Jungen Auenlehm verfüllt (SE 7). Die Region wurde flächendeckend über Jahrzehnte aufgeforstet und Nadel- und Laubge- hölze wurden in Wirtschaftswälder umgewandelt (EBERLE et al. 2017:134). Bis heute werden die Auenflächen intensiv durch die Landwirtschaft genutzt (vgl. Abb. 20).

Abb. 20: Blockbild vom USG und dem Harz im Jahr 2020.

6. Resümee Diese Arbeit hat sich an drei Themenkomplexen mit formulierten Leitfragen orientiert (vgl. Tab.1 & Tab. 5). Der Themenkomplex I hat sich mit der Ausweisung von stratigraphischen Einheiten und Charakterisierung von Sedimenten an der Innerste beschäftigt. Hierbei konnten folgende Ergebnisse erzielt werden. Im Rahmen der Untersuchungen konnten entlang eines Auenquertransektes, zwischen Egenstedt und Groß Düngen, spätpleistozäne und holozäne Sedimente festgestellt werden. Es wurden unter Berücksichtigung der Sedimenteigenschaften, Lagerungsverhält- nisse und Laboranalysen unterschiedliche Sedimenteinheiten zusammengefasst. Die äl- testen Auensedimente sind Niederterrassenschotter, die im Hangenden durch organo- mineralische Mudden und sandig, schluffigen Organikablagerungen sowie lokal durch Torfe überdeckt wurden. Aufliegend konnten zwei unterschiedliche Auenlehme identifiziert werden, welche die Sedimentablagerungen des Holozäns bilden. Neben Auensedimenten konnten Hangsedimente diagnostiziert werden, die aus periglazialen Lagen bestehen und kolluvial überdeckt wurden (vgl. Kap. 5.1).

Im Rahmen des Themenkomplex II hat sich diese Arbeit mit den Schwermetallen Blei, Zink, Kupfer und Cadmium in den Auensedimenten beschäftigt, die aus den Harzer Berg- bautätigkeiten stammen. Es konnten folgende Ergebnisse zusammengefasst werden. Die ermittelten Schwermetalleinträge überschreiten größtenteils die Vorsorgewerte der BBODSCHV (1999) und die errechneten Hintergrundwerte der LABO (2017). Durch den Ver- gleich zwischen dem Auenprofil Knieke19 und der Bohrung JG19-4a wurde eine laterale Verteilung der Schwermetallgehalte ermittelt. Entgegen der gesetzten Annahme wurden die höchsten Schwermetallgehalte in den sandigen Sedimenten in Ufernähe festgestellt. Diese stammen aus den Pochsandhalden am Oberlauf der Innerste. Im vertikalen Verlauf wurden im Jungen Auenlehm höhere Schwermetallgehalte als im Älteren Auenlehm festgestellt. Die unterschiedlichen Schwermetalleinträge lassen sich durch die Bergbauhaupt- phasen im Harz erklären. Somit sind die höheren Schwermetalleinträge auf die Intensivie- rung der zweiten Bergbauhauptphase zurückzuführen (vgl. Kap. 5.2).

Der Themenkomplex III stellt eine Synthese der ersten beiden Leitfragen dar. Durch die Altersdatierungen der Sedimente und deren Eigenschaften (Themenkomplex I) sowie unter Berücksichtigung der Schwermetalleinträge (Themenkomplex II) konnte die Genese der Auen- und Hangsedimente entlang des Auenquertransektes rekonstruiert werden. Aus der Sedimentstratigraphie konnte ein Landschaftsmodell abgeleitet werden, welches das Prä- Alleröd, Alleröd und das Subatlantikum umfasst (vgl. Kap. 5.3).

Hervorzuheben ist, dass ein ausreichender Indikator für die Differenzierung der Auenlehme die Schwermetallgehalte sind (vgl. Kap. 5.2.2.2). Im Verlauf der Arbeit wurden zum Teil auf Forschungspotenziale und weitere Untersuchungen hingewiesen, die an dieser Stelle zusammengefasst werden sollen:

 Zur besseren Charakterisierung der Sedimente sollten aus den abgeteuften Boh- rungen weitere Laboranalysen durchgeführt werden. Dadurch könnte es zu einer potenziellen Fehlerminimierung in den Feldaufnahmen kommen. Des Weiteren bieten Laborergebnisse eine bessere Vergleichbarkeit und Interpretationsgrundlage (vgl. 5.1.2.1, SE 2 & SE 6, vgl. 5.1.2.3).  Insgesamt müssten weitere Untersuchungen durchgeführt werden, um Aussagen über die Herkunft und Ablagerungbedingungen der SE 5 treffen zu können (vgl. Kap. 5.1.2.1).  Das Auenquertransekt befindet sich am unteren Mittellauf der Innerste (vgl. Abb. 3). Für eine bessere Übertragbarkeit der Ergebnisse auf den gesamten Mittellauf sollten weitere Auenquertransekte erbohrt werden. Hier bieten sich zusätzliches Tran- sekt zwischen der Palandsmühle und Ringelheim (oberer Mittellauf) sowie ein Tran- sekt Nähe der Ortschaft Baddeckenstedt (mittlerer Mittellauf) an.  In Kap. 5.2.2.1 wurde die Aussage getroffen, dass die Schwermetallgehalte von Ufernähe in Richtung Hang abnehmen. Um statistisch gesicherte Aussagen über die laterale Schwermetallverteilung treffen zu können, müssten an dieser Stelle weitere Untersuchungen folgen.  Wie bereits in Kap. 5.2.2.2 beschrieben sollte der chemische Proxy zur Differenzie- rung der Auenlehme durch zusätzliche Studien signifikant belegt werden. Hierfür muss zunächst der Ablagerungszeitraum des Jungen Auenlehm klarer gefasst werden. Zudem sollte überprüft werden, ob sich die Sedimentdifferenzierung auf Grundlage von Schwermetallgehalten im gesamten Mittellauf der Innerste durch- führen lässt.  In den Sedimenten des Auenquertransektes konnte der Zeitraum der Jüngeren Dryas bis zum Beginn des Subatlantikums nicht nachgewiesen werden. Um ein lokales Auftreten der Ablagerungsdiskordanz bestätigen oder widerlegen zu können müssten an dieser Stelle ergänzende Untersuchungen folgen (vgl. Kap. 5.3.3).  Im Allgemeinen sollten zusätzliche Proxys zur Rekonstruktion der Landschaftsge- schichte herangezogen werden, um eine bessere Auflösung der Sedimentablage- rungen zu generieren (z. B. Pollenanlyse).

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8. Anhang

Anhangsverzeichnis A1 - Anhang zum Forschungsorientierten Studienprojekt ...... ii A1.1 Der Flussverlauf der Innerste mit 18 Flussabschnitten im Mittellauf und Höhen- darstellung der Auenflächen ...... ii A1.2 Der Flussverlauf der Innerste mit Auenbereichen und Landschafts- bedeckungskategorien...... iii A1.3 Datengrundlage zur Berechnung der Boxplots von der Talsohlenbreite in m...... iv A2 - Anhang der erfassten Bohrdaten und Fotodokumentation ...... v A2.1 Bohrung JG19-01 ...... v A2.2 Bohrung JG19-02 ...... vi A2.3 Bohrung JG19-03 ...... vii A2.4 Bohrung JG19-04a ...... viii A2.5 Bohrung JG19-05 ...... ix A2.6 Bohrung JG19-06 ...... x A2.2 Bohrung JG19-07 ...... xi A2.8 Bohrung JG19-08 ...... xii A2.9 Bohrung JG19-09 ...... xiii A2.10 Bohrung JG19-10 ...... xv A2.11 Auenprofil Knieke19 ...... xvii A3 - Anhang von den Analyseergebnissen ...... xviii A3.1 Ergebnisse der pedologischen Grundparameter...... xviii A3.2 Ergebnisse der Korngrößenanalyse (JG19-4a)...... xix A3.3 Ergebnisse der Korngrößenanalyse (Knieke19)...... xx A3.4 Ergebnisse der Radiokohlenstoffdatierungen...... xx A4 - Anhang von zusätzlichen Kartenmaterial...... xxi A4.1 Bodenkarte (BK 50) vom Untersuchungsgebiet (NIBIS 2014a:o.S.)...... xxi A4.2 Geologische Karte (GK 50) vom Untersuchungsgebiet (NIBIS 2014b:o.S.)...... xxi

A1 - Anhang zum Forschungsorientierten Studienprojekt

A1.1 Der Flussverlauf der Innerste mit 18 Flussabschnitten im Mittellauf und Höhendarstellung der Auenflächen (GROTHUES 2020:19)

A1.2 Der Flussverlauf der Innerste mit Auenbereichen und Landschaftsbedeckungskategorien (GROTHUES 2020:20).

iii

A1.3 Datengrundlage zur Berechnung der Boxplots von der Talsohlenbreite in m (GROTHUES 2020:18). Statistik USGA B C DEF G H Min483,90380,40314,50409,80411,20309,90392,30453,60160,20 1st Qu664,90479,90466,90587,00483,30451,70515,70574,60248,90 Median733,30563,70650,90637,20581,20556,90629,60661,40446,50 Mean711,90543,70599,60674,30571,10616,10629,00675,90401,90 3rd Qu781,90603,50736,60697,90635,60810,70754,50770,20521,00 Max860,30685,80821,101246,70988,301055 ,8 905,50893,20931,30 NA's9 98 11111015 29 Statistik I JK L M N OP Q Min461,60518,40157,0062,4019,5917,6921,2128,7819,90 1st Qu518,50577,10296,50523,7069,4826,7464,4187,6352,12 Median561,50648,50490,30685,40110,8867,1287,14115,5377,72 Mean609,60639,00464,80663,00273,5892,0697,93112,3292,57 3rd Qu710,70702,00628,20859,30506,51140,66118,30131,62131,26 Max1012,20824,40713,601075,801622,40324,44782,17188,24231,74 NA's8 98 101112 79 11

A2 - Anhang der erfassten Bohrdaten und Fotodokumentation

A2.1 Bohrung JG19-01

Höhe über NHN Bohrpunkt Koordinaten (UTM) ERTS89 Aufnahmedatum Nutzung [in m] JG19-01 568963,651824 5773095,283934 02.10.2020 83,80 Grünland

Tiefe Boden- Humus- Carbonat- Sediment- Farbe Bemerkung [cm] art gehalt gehalt einheit

-8 Ut2 10 YR 3/2 h3–h4 c2 SE 4a Grasnarbe, durchw urzelt, homogen humos

-22 Ut2 10 YR 5/3 h1 c1 SE 4a lagig, schw ach hydromorph (rostfleckig), leicht gebändert, HK-Flitter

-44 Uls 10 YR 3/4 h2–h3 c3.3 SE 5 homogen humos, Farbunterschied (heller), kl. Kalksteine, HK-Flitter

geschichtet, schluffige und sandige Lagen, bei 46 cm Organiklage (ca. -61 Ut2 10 YR 5/3 h1 c3.3 SE 5 1 cm), schw ach hydromorph (rostfleckig), Fe & Mn-Konkretionen, kl. Kalksteine homogen, schw ach hydromorph (rostfleckig), Fe- & Mn-Konkretionen, -118 Ut3 10 YR 5/4 h1 c1–c2 SE 4a deutlicher Farbw echsel von hell (trocken) zu dunkel (feuchter) schw ach hydromorph (rostfleckig), Mn-Schlieren, v.o.n.u. zunehmend, -242 Ut4 10 YR 4/4 h1 c2 SE 3a Pflanzenreste, -166 cm Molluskenreste & ganze Mollusken, kl. Kalksteine stark hydromorph, 275 cm große Fe-Konkretion, Mn-Schlieren -318 Ut3 2,5 Y 5/3 h1 C4 SE 3a bis 260 cm, bei 280 cm ganze Mollusken starker Farbw echsel, w echsellagig geschichtet, organische und mineralische Lagen (S, U), z.T. hydromorph (rostfleckig), -445 Uls–Ut3 10 YR 4/1 h1–h2 C4 SE 2 Modergeruch, Pflanzenreste, Holzkohlebruchstück 340 cm, Zw eige (342 cm) humos, Zw eige, Pflanzenreste (458-460 cm, 450-452 cm, 468- -500 Su4 - - C4 SE 1a 472cm), stark humos, v. o. n. u. z. gröber, Kiese (ca. 2 cm)

A2.2 Bohrung JG19-02 Höhe über NHN Bohrpunkt Koordinaten (UTM) ERTS89 Aufnahmedatum Nutzung [in m] JG19-02 568953,647953 5772945,598320 03.10.2020 83,32 Acker

Tiefe Boden- Humus- Carbonat- Sediment- Farbe Bemerkung [cm] art gehalt gehalt einheit

-38 Ut3 10 YR 3/2 h3–h4 C2 SE 4a humogen humos, Ackerkrume, Weizenhalme, durchw urzelt Farbunterschied (hell), Schluff und Organiklagen (gebändert), -76 Ut2 10 YR 4/2 h1–h2 C3.3 SE 5 HK (72 cm), sehr schw ach hydromorph (rostfleckig) homogen, stark hydromorph (rostfleckig) , sehr schw ache Mn- -95 Ut4 7,5 YR 4/3 h1–h2 C0 SE 4a Schlieren homogen, sehr stark hydromorph (rostfleckig), sehr starke Mn- -295 Tu3 10 YR 4/3 h1–h2 C0 SE 3a Schlieren, Fe- & Mn-Konkretionen, HK (180 cm, 195 cm, 200 cm)

-317 Tu2 2,5 YR 4/2 h1–h2 C1 SE 3a homogen, sehr schw ach hydromorph (rostfleckig), Mn-Schlieren

Organiklage (320–325 cm) organik, humos, kl. Steine, kl. Kiese im -344 Ls3 2,5 YR 4/3 h1–h2 C2 SE 3a Feinmaterial (ca. 2 cm), sandig, Kiese, Pflanzenreste (Blätter, Zw eige), kl. Kalksteine, vereinzelnt -360 Lu 5 Y 4/2 h1–h2 C2 SE 2 Molluskenreste Sandschicht, v.o. n. u. zunehemnd gröber, Kiese, vereinzelnt -472 - - - C4 SE 1a Molluskenreste

A2.3 Bohrung JG19-03 Höhe über NHN Bohrpunkt Koordinaten (UTM) ERTS89 Aufnahmedatum Nutzung [in m] JG19-03 568943,495211 5772795,710755 04.10.2020 83,03 Acker

Tiefe Boden- Humus- Carbonat- Sediment- Farbe Bemerkung [cm] art gehalt gehalt einheit

-43 Ut3 10 YR 3/3 h3–h4 C3.3 SE 4a humos, brökelig, Ackerkrume, durchw urzelt, kl. Kalksteine homogen, sehr stark hydromorph (rostfleckig), sehr starke Mn- -98 Tu3 10 YR 4/3 h1–h2 C3.3 SE 4a Schlieren, Fe- & Mn-Konkretionen, durchw urzelt, kl. Kalksteine, HK (60 cm) homogen, sehr stark hydromorph (rostfleckig), sehr starke Mn- -116 Tu4 10 YR 4/4 h1 C0 SE 4a Schlieren, Fe- & Mn-Konkretionen, HK-Flitter (106 cm) sehr stark hydromorph (rostfleckig), sehr starke Mn-Schlieren, Fe- & -200 Tu3 10 YR 4/3 h1–h2 C0 SE 3a Mn-Konkretionen, HK (140 cm, 143 cm, 153 cm, 166 cm, 182 cm, 192 cm), HK-Flitter (135 cm, 175 cm, 186 cm) laminar geschichtet, hydromorph (große Rostflecken), Mn-Schlieren, -230 Tu2 2,5 Y 5/3 h1 C0 SE 3a Mn-Konkretionen, HK (228 cm), HK-Flitter (205 cm) -261 Ut2 10 YR 4/6 h1 C0 SE 3a mamoriert, mehlig laminar geschichtet, Oranikreste (Halme 270 cm), vereinzelt Mn- -310 Tu3 10 YR 5/4 h1 C0 SE 3a Konkretionen, HK-Flitter (238 cm) 2.5 Y 4/1 Ls2 / -332 (s)| 2,5 Y h1–h2 C4 SE 2 w echsellagig, v.o.n.u. sandiger, viel Organikreste (Zw eig 280 cm) Lu 4/2 (u/t)

fS zu gS zu Kiese, w echsellagig zw ischen S und S (349 cm, 360–366 cm) gebändert, vereinzelnt Kiese, Organikreste -390 St2 2,5 Y 3/1 h3–h4 C4 SE 2 (Pflanzenreste 332–338 cm, 357–360 cm, 371–373 cm, 382–383 cm), Zw eig (353 cm) -400 - - - C4 SE 1a Kiese

vii

A2.4 Bohrung JG19-04a Höhe über NHN Bohrpunkt Koordinaten (UTM) ERTS89 Aufnahmedatum Nutzung [in m] JG19-04 568932,310556 5772701,946093 07.10.2020 83,14 Acker

Tiefe Boden- Humus- Carbonat- Sediment- Farbe Bemerkung [cm] art gehalt gehalt einheit

homogen humos, Ackerkrume, Halme, z.T. kl. Kalksteine, -40 Tu3 10 YR 4/3 h1–h2 C1 SE 4a KH-Flitter (38 cm), Ziegelbruch (35cm), homogen, stark hydromorph (rostfleckig), Fe- & Mn-Konkretionen, -115 Tu2 10 YR 4/4 h1 C0 SE 3a durchw urzelt, plastisch stark hydromorph (rostfleckig), Mn-Schlieren, Fe & Mn-Konkretionen, -211 Tu4 7.5 YR 4/4 h1 C0 SE 3a kl. Kalksteine sehr stark hydromorph (rostfleckig), Mn-Schlieren, -269 Ut2 10 YR 5/3 h1 C0 SE 3a Mn & Fe-Konkretionen, leicht geschichtet, leicht maoriert

-291 Ut2 2.5 YR 6/2 h0 C0 SE 3a leicht geschichtet, homogen

-302 Torf 10 YR 1.7/1 > h4 C0 SE 6 Torf, stark humos, gepresste Pflanzenreste (Blätter) -307 Ut4 2.5 Y 5/4 h1 C0 SE 3a gräulich/braun, durchmischt, Nachfall? Torf, stark humos, gepresste Pflanzenreste (Blätter & Zw eige) -330 Torf 10 YR 1.7/1 > h4 C0 SE 6 w echsellagig -348 Ut3 10 YR 4/1 h1–h2 C4 SE 2 Organik (Zw eige, 1–2 cm), homogene Feinmatrix -365 St2 10 YR 3/1 h3–h4 C4 SE 1a fs, ms und u gemischt n.u.h.z. kl. Kalksteine (2 cm) Kiese mit Sanden, kleine & große Kiese (stark gerundet), 430 cm -425 Sl2 10 YR 3/1 h3–h4 C4 SE 1a Buntsandstein (6 X 9 cm) -500 Slu - - C4 SE II kompacktes Gemenge mit Kiesen & Grusen mit Lehm verkittet

viii

A2.5 Bohrung JG19-05 Höhe über NHN Bohrpunkt Koordinaten (UTM) ERTS89 Aufnahmedatum Nutzung [in m] JG19-05 568923,404009 5772496,365622 05.10.2020 83,89 Acker

Tiefe Boden- Humus- Carbonat- Sediment- Farbe Bemerkung [cm] art gehalt gehalt einheit

-33 Ut3 10 YR 3/3 h3–h4 C1 SE IV homogen humos, Ackerkrume, Halme, Kalkstein (3 cm) homogen, schw ach hydromorph (rostfleckig), -87 Ut4 10 YR 4/3 h1–h2 C0 SE IV sehr schw ache Mn-Schlieren, durchw urzelt, HK-Flitter (80 cm) -116 Ut3 10 YR 3/3 h3–h4 C0 SE IV homogen, schw ach hydromorph (rostfleckig), Mn-Schlieren geschichtet, stark gebändert, stark hydromorph (rostfleckig), Mn- -141 Ut4 10 YR 4/6 h1 C0 SE III Schlieren sehr starke Mn-Schlieren, geschichtet, sehr viel und stark -169 Ut2 10 YR 4/4 h1 C0 SE III ausgeprägte Mn-Konkretionen stark hydromorph (rostfleckig), Mn-Konkretionen, leicht sandig -195 Us 10 YR 4/4 h1 C3.3 SE III gebändert sehr schw ach hydromorph (rostfleckig), schw ache Mn-Schlieren, -246 Us 10 YR 5/4 h1 C4 SE III Nachfall im Kern, z. T. Sandlinsen, sehr geschichtet, kl. Kalksteine, ab 247 cm v.o.n.u. zunehmend größere Gruse (2-3 cm) Farbe & Bodenart schw er bestimmbar, unterschiedlich große Gruse -500 Lt2 7,5 YR 5/3 h1 C4 SE II und Kiese, dicht gelagert, bei 323-334 Kalkstein (9 x 5 cm), Feinmaterial lehmig, "homogen unhomogen"

A2.6 Bohrung JG19-06 Höhe über NHN Bohrpunkt Koordinaten (UTM) ERTS89 Aufnahmedatum Nutzung [in m] JG19-06 568913,386556 5772346,809400 06.10.2020 86,30 Acker

Tiefe Boden- Humus- Carbonat- Sediment- Farbe Bemerkung [cm] art gehalt gehalt einheit

-35 Ut3 10 YR 4/2 h1–h2 C1 SE IV Ackerkrume, Halme, durchw urzelt, Ziegelbruch (23 cm), durchmischt

homogen, Kalkstein (36 cm), kl. Kalksteine, HK (70 cm), -70 Ut4 10 YR 4/3 h1–h2 C1 SE IV HK-Flitter (70 cm) fein geschichtet, kl. Kalksteine, Buntsandstein bei 95 cm (ca, 1,5 cm), -135 Ut4 10 YR 4/3 h1–h2 C2 SE III hydromorph (rostfleckig), Mn-Schlieren, ab 123 cm starke Mn- Konkretionen, HK-Flitter (90 cm, 99 cm, 110 cm) bei 139–146 cm sehr große Mn-Konkretionen (geballt), leicht -161 Ut3 10 YR 4/4 h1 C2 SE III geschichtet, hydromorph (rostfleckig), kl. Kalksteine -172 Ut2 2,5 Y 5/4 h1 C4 SE III homogen, schw ach hydromorph (rostfleckig) unterschiedlich große Gruse und Kiese (2 cm), dicht gelagert, Feinmaterial sehr lehmig (verkittet Gruse), -321 Lt3 10 YR 4/3 h1–h2 C3.3 SE II bei 210–230 cm leicht geschichtet, bei 233–240 großer Stein, schlechte Sortierung, sehr durchmischt, z.T lehmige Bänder, Kiese und Sande vermischt, Feinmatrix lehmiger, Gruse/Kiese (3 cm), -400 Sl2 - - C4 SE II z.T. > 3 cm, Farbe schw er bestimmbar

A2.2 Bohrung JG19-07 Höhe über NHN Bohrpunkt Koordinaten (UTM) ERTS89 Aufnahmedatum Nutzung [in m] JG19-07 568904,668709 5772216,627143 08.10.2020 87,79 Acker

Tiefe Boden- Humus- Carbonat- Sediment- Farbe Bemerkung [cm] art gehalt gehalt einheit

homogen humos, Ackerkrume, Halme, durchw urzelt, kl. Kalksteine, -31 Ut3 10 YR 4/3 h1–h2 C1 SE IV durchmischt, HK-Flitter (20 cm) -45 Ut3 10 YR 4/4 h1 C1 SE IV schw ache Mn-Konkretionen, HK (41 cm) leicht geschichtet, schlierig, hydromorph (rostfleckig), Fe- & Mn- -178 Ut2 10 YR 5/4 h1 C3.3 SE III Konkretionen, HK-Flitter (50 cm, 57 cm) sandige Bänder, 131 -145 cm kl. Kalksteine, ab 150 cm Gruse -193 Uls 10 YR 5/6 h1 C3.3 SE III (ca. 1 cm), Mn-Konkretionen (geballt 170 –180 cm)

-300 Tl 7.5 YR 4/4 h1 C3.3 SE II Kernverlust, Gruse & Kiese, unten (ca. 3 -5 cm)

A2.8 Bohrung JG19-08 Höhe über NHN Bohrpunkt Koordinaten (UTM) ERTS89 Aufnahmedatum Nutzung [in m] JG19-08 568906,175051 5772235,085362 08.10.2020 87,51 Acker

Tiefe Boden- Humus- Carbonat- Sediment- Farbe Bemerkung [cm] art gehalt gehalt einheit

homogen humos, Ackerkrume, Weizenhalme, durchw urzelt, -27 Ut3 10 YR 4/3 h1–h2 C1 SE IV kl. Kalksteine, HK-Flitter (31 cm) relativ homogen, schw ach hydromorph (rostfleckig), -50 Ut3 10 YR 5/4 h1 C2 SE IV Mn-Konkretionen, durchw urzelt, HK-Flitter (31 cm) leicht geschichtet, schlierig, ab 69 cm kl. Kalksteine, starke Mn- -133 Ut2 10 YR 5/6 h1 C3.1 SE III Konkretionen, bei 130 cm Sandlinse, HK (86–87) -145 Uls 10 YR 5/4 h1 C3.3 SE III einsetzten der Kiese mit Schluffsanden kompakter Lehm mit Kiesen/Grusen verkittet, z.T. sehr groß, sehr -210 Ts4 7,5 YR 4/4 h1 C3.3 SE II durchmischt, v.o.n.u. größere Steine, teilw eise gerundet ehr kantig 5 YR 4/4 (rot) 2,5 -450 Tt h1 C3.2 SE I mamorierter Ton, 240 cm kl. Kalksteine, schw er knetbar YR 5/4 (orange)

5 YR 4/2 Ton ehr w echselnd geschichtet mit farblicher Trennung (violett & -500 Tt (lila) 5Y h1–h2 C3.2 SE I grau), stark verpresst, kaum knetbar, sehr plastisch 5/1 (grau)

xii

A2.9 Bohrung JG19-09 Höhe über NHN Bohrpunkt Koordinaten (UTM) ERTS89 Aufnahmedatum Nutzung [in m] JG19-09 569038,160184 5773114,404286 09.10.2020 84,00 Grünland

Tiefe Boden- Humus- Carbonat- Sediment- Farbe Bemerkung [cm] art gehalt gehalt einheit

-10 Ut3 10 YR 3/3 h3–h4 C1 SE 4a homogen humos, Grasnarbe (Süßgräßer), stark durchw urzelt

-30 Ut3 10 YR 4/3 h1–h2 C1 SE 4a Farbunterschied (heller), leicht geschichtet, Grobw urzel (21 cm) homogener, Farbe v.o.n.u. auslaufend , Feinw urzelen, -42 Ut3 10 YR 3/3 h3–h4 C3.1 SE 4a HK (35 cm, 41 cm) sehr w echsellagig geschichtet (S & U), ab 150 cm w echsellagig (T/U & S), bei 76 cm, 80 cm, 81 cm sind Oragniklagen (max. 0,5 cm -172 - - - - - mächtig), Feinw urzeln sichtbar bis 86 cm, eher mS bis fS, v.o.n.u. gröber -72 Uls 10 YR 4/3 h1–h2 C3.3 SE 5 w echsellagig, schichtig (60–67 cm), HK-Flitter (44 cm) Su4/ überw iegend fS & mS (82–87 cm), Bodenart für U & S, -110 10 YR 4/2 h1–h2 C3.3 SE 4b Us HK-Flitter (84 cm, 102 cm), HK (82 cm, 85 cm, 88 cm, 98 cm) Su3/ stark w echsellagig, (126–128 cm), Bodenart für U & S, -140 10 YR 4/2 h1–h2 C3.3 SE 4b Ut3 HK (126 cm, 138 cm) Su3/ -172 10 YR 4/3 h1–h2 C3.3 SE 4b Bodenart für U & S, HK (143 cm, 164 cm) Ut4 w enig Feinsubstrat (Kiese & S), kl. Steine, Kiese (max. 1 cm), leicht -209 Su2 10 YR 4/2 h1–h2 C3.3 SE 4b geschichtet von feinem ins gröbere, Sedimentabfolge: kl. Kiese, Schluffton, Grobsande, HK (178 cm) sehr stark hydromorph (rostfleckig), sehr stark Mn-Schlieren, Fe & Mn- -300 Tu4 10 YR 4/3 h1–h2 C1 SE 3b Konkretionen -309 Su2 10 YR 4/2 h1–h2 C3.3 SE 3b kl. Kiesschicht (Feinmatrix Sand), HK (306 cm) stark hydromorph (rostfleckig), Mn-Schlieren, Fe & Mn-Konkretionen, -335 Tu4 10 YR 4/3 h1–h2 C1 SE 1a Grenze zu reduzierenden Bedingungen -373 Tu3 7,5 YR 3/2 h3–h4 C1 SE 1a farbliche Trennung, homogen, Mn-Schlierenn Ut4/ zw ei Farben, z.T. Bänderung, zw ei Farben, Tonschluffe (10 YR 3/4), -376 10 YR 4/6 h1–h2 C1 SE 1a Tu4 Mn-Schlieren, Fe & Mn-Konkretionen -382 Su2 10 YR 4/2 h1–h2 C3.3 SE 1a Kiese, Feinmatrix (mS–gS, w enig fS) -478 Uls 10 YR 4/6 h1 C2 SE 1a große Kiese (ca. 2-3 cm, z.T. 5 cm) bei 600 cm Molluskenreste, Kiese (5 cm ) Steine/Geröll verkittet mit -520 Uls 10 YR 4/3 h1–h2 C3.1 SE 1b lehmigen Substrat, HK (495 cm), Zw eig (495 cm) Organikrest (Zw eige), Reste bei 577-582, 595 -610 cm, gräulich sehr -640 Tu2 2,5 Y 4/1 h1 C3.3 SE1a tonig, Zw eig (580 cm, 595–600) -700 KV - - - - Kernverlust (6,7 m) vermutlich durch das ziehen n.o.

xiii

xiv

A2.10 Bohrung JG19-10 Höhe über NHN Bohrpunkt Koordinaten (UTM) ERTS89 Aufnahmedatum Nutzung [in m] JG19-10 568958,629157 5773020,293506 10.10.2020 83,63 Acker

Tiefe Boden- Humus- Carbonat- Sediment- Farbe Bemerkung [cm] art gehalt gehalt einheit

homogen humos, z.T. kl. Kalksteine, Ziegelbruch (28 cm), -34 Ut4 10 YR 4/2 h1–h2 C1 SE 4a durchw urzelt

relativ homogen, dunkelbrauner Bereich (34 cm), heller (41 cm), -60 Us 10 YR 4/2 h1–h2 C3.3 SE 4a v.o.n.u. leicht geschichtet, HK (45 cm, 46 cm, 59 cm)

stark mehlig, bindig nur mit Wasser, stark laminar geschichtet, z.T heller und dunkler, Feinw urzeln, n.u. hin Sandschicht (gS), homogen, -90 Ut2 10 YR 4/3 h1–h2 C3.3 SE 5 schw ach hydromorph (rostfleckig), Fe- & Mn-Konkretionen, Organiklage (72 cm), HK (70 cm) -123 SS - - C2 SE 7a (Farbe nicht möglich, da zu w enig Feinsubstanz), fSgs –fGr stark gebändert/laminar/geschichtet, -134 Us 10 YR 4/3 h1–h2 C3.2 SE 7a hydromorph (rostfleckig), Fe- & Mn-Konkretionen (z.T. sehr deutlich ausgeprägt), HK (125 cm, 145 cm) -148 SS - - C2 SE 7a fSgs –fGr -149 Su4 10 YR 4/3 h1–h2 C33 SE 7a Organiklage (148 cm) sehr stark w echsellagig gebändert, laminar geschichet zw ischen Sl2 / 10 YR 5/2 h1, Oragniklagen & S (U), stark ausgeprägte Organiklage (162–165 cm), -174 C3.3 SE 7a Su2 /10 YR 4/3 h1–h2 Sl2 / 10 YR 5/2 (160 cm) Su2 / 10 YR 4/3 (169–171 cm), HK (155–158 cm, 165 cm) -202 SS - - C2 SE 7a mSgS bis 195 cm, dann fSms bis 202 cm bei 103 cm u. 220 cm Organiklage, bei 225 cm, 234 cm, 236 cm, -240 Su2 10 YR 3/2 h1 C2 SE 7a Organik (Zw eige), bei 220–224 cm etw as gröber, HK (242 cm, 260 cm) leicht geschichtete S, 240–253 cm mSgs, 253–259 cm fSgs, 259–266 -272 SS - - C2 SE 7a cm gS, 266–272 cm fSms, bis 280 cm stark laminar Organiklagen (ca. 0,5 cm u. Abstand) -295 Sl2 2,5 Y 3/2 h1 C3.3 SE 7a anschließend vergrößert sich der Abstand der Organiklagen -343 Su2 10 YR 3/3 h1 C2 SE 7b bei 327–330 cm Grobw urzel / Zw eig Sandschluffe bis 365 gröbere Sande, 365–373 cm feiner, n.u. hin -420 Su2 - - C2-C3 SE 7b gröber, 350 cm Kiese (ca. 3 cm) , ab 372 cm vermehrt gröbere Kiese, leicht gerundet sind, HK (344 cm) -426 SS - - C2 SE 7a gS, gräuliches Sandpaket -455 Su2 5 YR 6/8 h0 C2 SE 7b w echsellagig zw ischen gS, mS und fS

scharfe Grenze zu Organikschicht (von orange rot ins grau/schw arz), -549 Su3 10 YR 2/1 > h4 C2-C3 Se 2 Organik (Pflanzenreste u. Zw eige, faserig), sandig-schluffig, n.u.hin Kiese, HK (460–465 cm, 470 cm, 500 cm)

lehmige Feinsubstanz (eher sandig) mit Kiesen (1 cm ), bei 600 cm -600 LS4 Ls4 4/2 h1–h2 C3.3 SE 1a Stein (ca. 8 cm),

xvi

A2.11 Auenprofil Knieke19 Höhe über NHN Auenprofil Koordinaten (UTM) ERTS89 Aufnahmedatum Nutzung [in m] Knieke19 569079,510338 5773123,010208 24.–15.09.2019 83,86 Grünland (Aufnahme KNIEKE 2019)

xvii

A3 - Anhang von den Analyseergebnissen

A3.1 Ergebnisse der pedologischen Grundparameter. Entnahmetiefe elektrische elektrische organische P ro ben- C ano rg C ano rg organische unter GOK pH -Wert pH -Wert ² Leitfähigkeit Leitfähigkeit Substanz bezeichnung [%] [%] ² Substanz [%] ² [in cm] [μS] [μS] ² [%]

P1a 0,22 7,29 123,6 5,7 20-35 0,22 7,40 120,3 5,7 P1b 0,22 7,51 117,0 5,7

P2a - 7,40 50,0 3,6 7,42 57,4 3,6 P2b - 7,44 64,8 3,6

60-80 P2c 0,66 0,66 ------

P2d 0,65 ------

P2e 0,68 ------

P3a 0,00 7,30 46,3 2,0 7,28 48,6 2,1 120-140 P3b 0,01 0,01 7,25 50,8 2,2

P3c 0,01 ------

P4a 0,00 7,25 45,2 1,7 160-180 0,00 7,18 43,1 1,8 P4b 0,00 7,10 41,0 1,8

P5a 0,01 7,17 39,4 1,0 215-235 0,01 7,14 44,5 1,0 P5b 0,01 7,11 49,5 1,0

P6a 0,08 7,10 61,0 1,5 7,21 59,6 1,5 245-260 P6b 0,29 0,22 7,31 58,2 1,4

P6c 0,28 ------

P7a 0,14 7,67 123,8 1,3 270-285 0,13 7,66 128,4 1,3 P7b 0,13 7,64 132,9 1,2

PT1a0,07 4,57 2890,0 41,6 291-302 0,08 4,61 2865,0 44,8 PT1b0,08 4,64 2840,0 47,9

P8a 0,16 7,47 225,8 - 302-305 0,16 7,54 203,3 2,0 P8b 0,16 7,60 180,9 2,0

PT2a0,03 4,29 3400,0 53,7 4,27 3400,0 52,1 316-328 PT2b0,01 0,02 4,24 3400,0 50,5

PT2c0,01 ------

P9a 1,58 7,65 555,3 3,6 333-345 1,59 7,61 431,5 3,5 P9b 1,60 7,57 307,7 3,4

P10a 0,70 7,64 500,0 1,6 350-360 0,72 7,66 480,0 1,6 P10b 0,73 7,67 460,0 1,6

P11a 2,00 7,89 94,3 1,6 400-415 2,01 7,92 91,4 1,6 P11b 2,02 7,95 88,4 1,6

P12a - 7,94 73,5 1,8 7,95 81,9 1,8 P12b - 7,95 90,2 1,7 440-470 3,53 P12c 3,52 ------

P12d 3,55 ------

²Doppel- bis Vierfachbestimmung

xviii

A3.2 Ergebnisse der Korngrößenanalyse (JG19-4a). Probenummer P1 P2 P3 P4 P5 P6

Entnahmetiefe (in 20-35 60-80 120-140 160-180 215-235 245-260 cm unter GOK)

gS (in %) 0,49 0,12 0,10 0,07 0,28 0,22

mS (in %) 1,18 0,31 0,68 0,29 0,30 0,32 fS (in %) 2,33 1,26 2,46 1,78 4,08 0,70

Summe S (in %) 3,99 1,70 3,24 2,14 4,66 1,24 gU (in %) 27,42 11,66 40,54 47,70 58,16 51,88 mU (in %) 23,63 22,80 21,84 20,47 17,97 25,33 fU (in %) 10,29 16,50 5,64 3,69 2,79 4,19 Summe U (in %) 61,34 50,96 68,02 71,86 78,92 81,39

T (in %) 34,66 47,35 28,73 26,00 16,42 17,36

Bodenart Tu3 Tu2 Tu4 Tu4 Ut3 Ut4

Probenummer P7 P8 P9 P10 P11 P12

Entnahmetiefe (in 270-285302-305333-345350-360400-415440-470 cm unter GOK)

gS (in %) 0,49 0,39 0,17 2,12 21,44 13,71 mS (in %) 0,09 0,70 0,43 64,21 39,92 13,52 fS (in %) 2,57 2,66 7,40 18,28 13,43 16,60 Summe S (in %)3,14 3,75 8,00 84,60 74,80 43,83 gU (in %)52,29 52,00 56,81 6,07 8,54 21,60 mU (in %)21,62 22,23 17,75 3,46 6,04 10,70 fU (in %) 5,25 3,57 5,06 -0,52 4,79 9,16 Summe U (in %)79,15 77,79 79,61 9,01 19,37 41,46

T (in %) 17,70 18,45 12,39 6,39 5,83 14,71

Bodenart Ut4 Ut4 Ut3 St2 Sl2 Slu

xix

A3.3 Ergebnisse der Korngrößenanalyse (Knieke19). Probenummer P1a P1 P3 P5 P6 P7

Entnahmetiefe (in 0-40 40-45 50-115 130-150 150-205 205-260 cm unter GOK)

gS (in %) 0,05 0,46 0,58 0,30 0,17 0,62 mS (in %) 1,96 10,70 0,40 0,03 0,79 14,24 fS (in %) 11,71 22,41 5,22 1,20 9,61 17,36

Summe S (in %) 13,72 33,57 6,20 1,53 10,56 32,22 gU (in %) 44,48 39,10 45,71 37,94 56,94 41,30 mU (in %) 20,28 12,30 23,11 26,29 15,46 11,45 fU (in %) 6,69 4,52 6,01 16,29 4,70 3,78

Summe U (in %) 71,45 55,92 74,83 80,53 77,11 56,53

T (in %) 14,83 10,51 18,97 17,94 12,33 11,25

Bodenart Ut3 Uls Ut4 Ut4 Ut3 Uls

Probenummer P10 P11 P15 P18 P21 P22

Entnahmetiefe (in 315-319319-321340-345²349-355370-390²360-370² cm unter GOK)

gS (in %) 1,72 0,42 2,32 4,00 2,31 0,81 mS (in %)447,34 13,46 18,69 77,45 59,97 21,27 fS (in %)17,15 20,92 14,76 6,08 14,86 14,96

Summe S (in %)66,21 34,80 35,77 87,53 77,13 37,05 gU (in %)17,57 42,09 38,51 5,67 11,84 32,86 mU (in %) 7,22 9,74 11,45 2,47 3,81 12,06 fU (in %) 4,08 3,94 3,64 1,75 1,96 5,12 Summe U (in %)28,87 55,77 53,61 9,89 17,61 50,04

T (in %) 4,92 9,43 10,62 2,58 5,25 12,91

Bodenart Su3 Uls Uls Ss Sl2 Uls

diagonale Schichtung² A3.4 Ergebnisse der Radiokohlenstoffdatierungen. Probenbezeichnung und Entnahmetiefe unter 14C Alter (BP) Cal 1-sigma Cal 2-sigma GOK [in cm] Knieke19_51 136 ± 16 cal AD 1682-1935 cal AD 1678-1940 Knieke19_310 670 ± 21 cal AD 1284-1380 cal AD 1279-1386 Knieke19_390 615 ± 21 cal AD 1302-1393 cal AD 1297-1398 JG19-04a_209 8792 ± 28 cal BC 7939-7796 cal BC8158-7736 cal BC11484- JG19-04a_316-328 11498 ± 37 cal BC 11439-11349 11319

A4 - Anhang von zusätzlichen Kartenmaterial

A4.1 Bodenkarte (BK 50) vom Untersuchungsgebiet (NIBIS 2014a:o.S.).

A4.2 Geologische Karte (GK 50) vom Untersuchungsgebiet (NIBIS 2014b:o.S.).

xxi