2 BIRGIT KAUSCH Vom Fachbereich VI (Geographie/Geowissenschaften) der Universität Trier zur Verleihung des akademischen Grades doctor rerum naturalium (Dr. rer. nat) genehmigte Dissertation GEOARCHÄOLOGISCHE UNTERSUCHUNGEN AN SCHWEMM- FÄCHERN ALS KORRELATE SEDIMENTKÖRPER HOLOZÄNER BODENEROSION ZUR ERFASSUNG MORPHODYNAMISCHER PROZESSPHASEN IN DER REGION TRIER Betreuender: Univ.-Prof. Dr. R. Baumhauer Berichterstattende: Univ.-Prof. Dr. R. Baumhauer Univ.-Prof. Dr. J. Ries Univ.-Prof. Dr. B. Schütt Datum der wissenschaftlichen Aussprache: 21.11.2003 Trier 2006 3 4 INHALTSVERZEICHNIS ○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○ 1 Einleitung ○○○○○○○○○ 15 ○○○○ ○○○○○○○ ○○○○○○○ 2 Stand der Forschung○○○○○○○○○○○ 16 2.1 Forschungsstand zur holozänen Geomorphodynamik○○○○○○○○○○○○○○ 16 2.1.1 Holozäne fluviale Geomorphodynamik in Mitteleuropa○○○○○○○○○○○○○ 18 ○○○○○○○○○ 2.1.2 Forschungsstand im Untersuchungsgebiet○○○○○○○○○○ 26 2.2 Archäologie, historische Entwicklung und Klima während des Holozäns im ○○○○○○○○○○○○○○○○○○○ Untersuchungsgebiet○○○○○○○○○○ 32 ○○○○○○○○○ 2.2.1 Archäologie und historische Entwicklung○○○○○○○○○○ 32 ○○○○○○○ 2.2.2 Klima ○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○ 37 3 Methoden○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○ 42 ○○○○○○○○○○○○○ 3.1 Feldarbeit ○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○ 42 ○○○○○○○○○○○○○○○ 3.1.1 Profilansprache und Probenahme○○○○○○○○ 42 ○○○○○○○ 3.1.2 Kartierung○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○ 42 3.2 Laborarbeit○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○ 42 ○○○○ 3.2.1 Physikalische Untersuchungen○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○ 43 3.2.2 Chemische Untersuchungen○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○ 43 3.2.3 Mineralogische Untersuchungen○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○ 47 ○○○○○○○○○○○○○○○○ 3.3 Weitere Analysen○○○○○○○○○○○○○○ 48 ○○○○○○○○○○○ 3.4 Berechnungen○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○ 48 3.4.1 Berechnung von Verwitterungsindizes und Anreicherungsfaktoren○○○○○○○○ 48 ○○○○○○○○○○○○ 3.4.2 Statistische Berechnungen○○○○○○○○○○○○○○ 49 ○○○○○○○○○○○○○○○○○○ 3.5 GIS ○○○○○○○○○○○○○○○○○○ 50 3.5.1 Erfassung historischer Karten○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○ 51 3.5.2 Erfassung archäologischer Quellen○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○ 52 ○○○○○○○○○○○○○○○ 3.6 Erfassung weiterer historischer Quellen○○○○○○ 52 4 Der Naturraum○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○ 53 ○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○ 4.1 Lage und Abgrenzung○○○○○ 53 ○○○○○○○○ 4.2 Geologie ○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○ 53 ○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○ 4.3 Relief ○○○○○○ 55 ○○○○○○○○○○○○○ 4.4 Klima ○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○ 56 ○○○○○○○○○○○○○○○○○○○ 4.5 Böden ○○○○○○○○○○○○○○○○ 57 ○○○○○○○○○ 4.6 Vegetation○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○ 58 4.7 Hydrographie○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○ 59 ○○○○○○○○○○○○ 5 Die Untersuchungsgebiete○○○○○○○○○○○○○○ 60 ○○○○○○○○○○○ 5.1 Schwemmfächer○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○ 61 ○○○○○○○○○○○○○○ 5.1.1 Rehlingen ○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○ 61 ○○○○○○○○○○○○ 5.1.2 Fisch ○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○ 64 ○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○ 5.1.3 Gaugracht ○○○○○○ 66 ○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○ 5.1.4 Euren ○○○○○○ 68 5.1.5 Kenn ○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○ 70 6 ○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○ 5.2 Auensedimente○○○○○○○○ 72 ○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○ 5.2.1 Tawern ○○○○ 72 ○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○ 5.2.2 Gillenbach○○○○ 73 5.3 Stadtböden○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○ 76 5.3.1 Brauerei ○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○ 76 ○○○○○○○○ 5.3.2 Laeis-Bucher○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○ 76 ○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○ 5.3.3 Karthäuserfeld○○○○○○○○○○○○ 77 ○○○○○○○○○ 6 Ergebnisse○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○ 78 ○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○ 6.1 Schwemmfächer○○○○○○○○ 78 6.1.1 Rehlingen ○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○ 78 6.1.2 Fisch ○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○ 93 ○○○○○○○○○○○○○○ 6.1.3 Gaugracht○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○ 102 ○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○ 6.1.4 Euren ○○○○ 113 6.1.5 Kenn ○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○ 123 6.2 Auensedimente○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○ 132 ○○○○○○○○○ 6.2.1 Tawern ○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○ 132 ○○○○○○○○○○○○○○○○○○○ 6.2.2 Gillenbach○○○○○○○○○○○○○○ 139 6.3 Stadtböden○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○ 146 ○○○○○○○○ 6.3.1 Brauerei ○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○ 146 ○○○○○○○○○○○○○○ 6.3.2 Laeis-Bucher○○○○○○○○○○○○○○○○○○ 148 6.3.3 Karthäuserfeld○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○ 153 ○○○○○○○○○○○○○○○ 7 Diskussion○○○○○○○○○○○○○○○○○○ 156 7.1 Morphodynamik und Schwermetallbelastungen während des Holozäns○○○○○○ 156 7.2 Synopse der Arbeitsgebiete○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○ 175 ○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○ 8 Zusammenfassung○○○○○○○○○ 180 ○○○○○○○○○○○○○○○○○ Literaturverzeichnis○○○○○○○○○○○○○○○○ 182 ○○○○○○○○○○○○○ Anhang ○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○ 201 7 ABBILDUNGSVERZEICHNIS Abb. 2.1: Bevölkerungs- und Klimaentwicklung in Mitteleuropa○○○○○○○○○○○○○○ 33 Abb. 2.2: Atmosphärische Zirkulation über Nord- und Mitteleuropa im Atlantikum○○○○○○ 38 Abb. 2.3: Atmosphärische Zirkulation über Nord- und Mitteleuropa im Subboreal○○○○○○ 39 Abb. 2.4: Atmosphärische Zirkulation über Nord- und Mitteleuropa im Subatlantikum○○○○ 40 Abb. 4.1: Die naturräumlichen Einheiten und Untereinheiten im ehemaligen Regierungsbezirk Trier ○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○ 53 Abb. 4.2: Geologie des Untersuchungsraumes○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○ 54 Abb. 4.3: Schematischer Schnitt durch das Trier-Bitburger Mesozoikum○○○○○○○○○○ 55 ○○○○○○○○○○○○○ Abb. 5.1: Karte Profillagen und Einzugsgebiete○○○○○○○○○ 61 ○○○○○○○○○○ Abb. 5.2: Einzugsgebiet des Rehlinger Schwemmfächers○○○○○○○○ 62 Abb. 5.3: Geologische Karte und Verbreitung der Bodenarten des Oberbodens im Einzugs- gebiet des Rehlinger Schwemmfächers○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○ 62 Abb. 5.4: Längsprofil des Rehlinger Baches und des Rehlinger Grabens○○○○○○○○○○ 63 ○○○○○○○ Abb. 5.5: Einzugsgebiet des Schwemmfächers bei Fisch○○○○○○○○○○ 64 Abb. 5.6: Geologische Karte und Verbreitung der Bodenarten des Oberbodens im Einzugs- gebiet des Schwemmfächers bei Fisch○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○ 65 Abb. 5.7: Längsprofil des Baches bei Fisch○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○ 65 Abb. 5.8: Einzugsgebiet der Gaugracht○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○ 66 Abb. 5.9: Geologische Karte und Verbreitung der Bodenarten des Oberbodens im Einzugs- ○○○○○○○ gebiet der Gaugracht○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○ 66 ○○○○○○○○○○○ Abb. 5.10: Längsprofil der Gaugracht○○○○○○○○○○○○○○○ 67 Abb. 5.11: Einzugsgebiet des Eurener Schwemmfächers○○○○○○○○○○○○○○○○○○ 68 Abb. 5.12: Geologische Karte und Verbreitung der Bodenarten des Oberbodens im Einzugs- ○○○○○○○○○○○○○○○○○ gebiet des Eurener Schwemmfächers○○○○○ 69 ○○○○○○○○○ Abb. 5.13: Längsprofil des Eurener Baches○○○○○○○○○○○○○○ 70 Abb. 5.14: Einzugsgebiet des Kenner Schwemmfächers○○○○○○○○○○○○○○○○○ 71 Abb.5.15: Geologische Karte und Verbreitung der Bodenarten des Oberbodens im Einzugs- ○○○○○○○○○○○○ gebiet des Kenner Schwemmfächers○○○○○○○○○○ 71 Abb.5.16: Längsprofile ausgewählter Gullies im Einzugsgebiet des Kenner Schwemmfächers 72 Abb. 5.17: Einzugsgebiet des Gillenbachs○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○ 73 Abb. 5.18: Geologische Karte und Verbreitung der Bodenarten des Oberbodens im Einzugs- ○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○ gebiet des Gillenbachs○○○○○ 74 ○○○○○○○○○○○○○○○○○○○ Abb. 5.19: Längsprofil des Gillenbachs○○○○○○ 74 Abb. 5.20: Das Talsystem des Gillenbachs○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○ 75 ○○○○○○○○○○○○○○○ Abb. 5.21: Profilpunkte im Stadtgebiet von Trier○○○○○○ 76 Abb. 6.1: Übersichtskarte und -photo zu den bearbeiteten Profilen auf dem Rehlinger○○○○○○○ ○○○○○○○○○○○○○○○ Schwemmfächer○○○○○○○○○○○○○○○○ 78 ○○○○○○○○○○○○○○○○○ Abb. 6.2: Catena der Profile Rehlingen○○○○○○○○ 78 Abb. 6.3: Profilzeichnung Rehlingen 6○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○ 79 Abb. 6.4: Korngrößenverteilung und Summenparameter im Profil Rehlingen 6○○○○○○○ 79 Abb. 6.5: Spurenelemente mit Anreicherungsfaktoren und Hauptelement-Verhältnisse im Profil ○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○ Rehlingen 6○○○○○○○○ 80 8 Abb. 6.6: Röntgendiffraktogramme und Tonmineral-Gruppen Rehlingen 6○○○○○○○○○ 81 ○○○○○○○ Abb. 6.7: Profilzeichnung Rehlingen 9○○○○○○○○○○○○○○○○○○ 82 Abb. 6.8: Korngrößenverteilung und Summenparameter im Profil Rehlingen 9○○○○○○○○ 82 Abb. 6.9: Spurenelemente mit Anreicherungsfaktoren und Hauptelement-Verhältnisse im Profil Rehlingen 9○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○ 82 ○○○○○○○○○○○○○○○○○○○ Abb. 6.10: Profilzeichnung Rehlingen 3○○○○○○ 83 Abb. 6.11: Korngrößenverteilung und Summenparameter im Profil Rehlingen 3○○○○○○○ 84 Abb. 6.12: Spurenelemente und Hauptelement-Verhältnisse im Profil Rehlingen 3○○○○○○ 84 ○○○○○○○○○○○○○○○○○○○ Abb. 6.13: Profilzeichnung Rehlingen1○○○○○○ 86 Abb. 6.14: Korngrößenverteilung und Summenparameter im Profil Rehlingen 1○○○○○○○○ 86 Abb. 6.15: Spurenelemente mit Anreicherungsfaktoren und Hauptelement-Verhältnisse im Profil ○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○ Rehlingen 1○○○○○○○○○○ 87 Abb. 6.16: Korngrößenverteilung und Summenparameter im Profil Rehlingen 2○○○○○○○○ 88 Abb. 6.17: Spurenelemente mit Anreicherungsfaktoren und Hauptelement-Verhältnisse im Profil ○○○○○○○○○○○○○○○○○○○ Rehlingen 2○○○○○○○○○○○○○○ 88 Abb. 6.18: Profilzeichnung Rehlingen 4○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○ 89 Abb. 6.19: Korngrößenverteilung und Summenparameter im Profil Rehlingen 4○○○○○○○○ 90 Abb. 6.20: Spurenelemente und Hauptelement-Verhältnisse im Profil Rehlingen 4○○○○○○ 90 Abb. 6.21: Landnutzung im Rehlinger Einzugsgebiet zu verschiedenen Zeiten○○○○○○○○ 91 Abb. 6.22: Karte der Fundstellen in einer 1 km breiten Pufferzone um das Einzugs- ○○○○○○○○○○○ gebiet des Schwemmfächers bei Rehlingen○○○○○○○○ 92 Abb. 6.23: Lage der bearbeiteten Profile auf dem Schwemmfächer Fisch○○○○○○○○○○ 93 ○○○○○○○○○○○○○ Abb. 6.24: Darstellung der Profile (Fisch) in einer Catena○○○○ 94 ○○○○○○○○○○○○○○○○○○○ Abb. 6.25: Profilzeichnung Fisch 1○○○○○○○○ 94 Abb. 6.26: Korngrößenverteilung und Summenparameter im Profil Fisch 1○○○○○○○○○ 95 Abb. 6.27: Spurenelemente und Hauptelement-Verhältnisse im Profil Fisch 1○○○○○○○○ 95 ○○○○○○○○○○○○○○○○○ Abb. 6.28: Profilzeichnung Fisch 2○○○○○○○○○○ 96 Abb. 6.29: Korngrößenverteilung und Summenparameter im Profil