Institut für Geowissenschaften Bearbeitungsstand: 31.10.2019 Forschungsprojekt FluviMag: Fluviatiler Transport von Magneto-Mineralen Michael Pirrung Institut für Geowissenschaften, Friedrich-Schiller Universität Jena, Burgweg 11, D-07749 Jena, E-Mail: [email protected] Marcus Böhm Institut für Geowissenschaften, Friedrich-Schiller Universität Jena, Burgweg 11, D-07749 Jena, E-Mail: [email protected] Martina Kunz-Pirrung Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung, Permoserstraße 15, D-04318 Leipzig, E-Mail: [email protected] Das Keyence Digitalmikroskop der Allgemeinen und Historischen Geologie am Institut für Geowissenschaften der Friedrich-Schiller-Universität Jena stand uns für diese Studie zur Verfügung und im Sedimentlabor wurden Schweretrennung und Dünnschliffpräparation an zwei Proben durchgeführt. Für diese freundliche Unterstützung möchten wir uns bei den Herren Prof. Dr. Christoph Heubeck, Dr. Steven Flesh und PD Dr. Peter Frenzel sowie Herrn Frank Linde sehr herzlich bedanken. 5.12. Litoral – Usedom Die Insel Usedom, polnisch Uznam, im deutsch-polnischen Grenzgebiet südlich der Ostsee bietet die Möglichkeit, den Einfluß von anthropogenen Einträgen, z.B. als Folge industrieller Aktivitäten im Hafenbereich oder militärischer Altlasten aus dem 20. Jahrhundert auf der Peene-Halbinsel, auf die magnetische Suszeptibilität und magnetische Komponenten im Litoral, d.h. im Strandbereich, zu prüfen. Darüberhinaus können Prozesse der Abrasion, d.h. der Abtragung der Küste, untersucht werden. Die Küste Usedoms ist von der Geologie her typisch für Inseln in der südwestlichen Ostsee mit dem Nebeneinander von sandigen Strandablagerungen, Dünensanden und Moränen der letzten Eiszeit. Entnommen wurden nach den Winterstürmen zwischen dem 8. und 13. März 2017 14 Proben und weitere drei Proben wurden im Herbst 2018 ergänzt. 5.12.1. Geologie von Usedom 5.12.2. Faziesbereiche 5.12.3. Färbung von Gesamtproben 5.12.4. Magnetische Suszeptibilität von Sedimentproben verschiedener Faziesbereeiche 5.12.5. Komponenten der magnetischen und unmagnetischen Fraktionen 5.12.6. Korngrößenverteilung und –form der magnetischen und unmagnetischen Fraktionen 5.12.7. Zusammenfassung 5.12.8. Zitierte Literatur 1 5.12.1. Geologie von Usedom Die Insel Usedom ist die östlichste deutsche Insel an der Ostsee, der östliche Bereich gehört bereits zur Republik Polen. Sie stellt den östlichen Teil der vorpommerschen Bodden- Ausgleichsküste dar (DUPHORN, et al. 1995). Die Küstenkilometrierung Usedoms ist unter http://service.mvnet.de/_php/download.php?datei_id=155708, S. 11 & 34-37, verfügbar. In E- W-Richtung ist die Insel im Süden bis zu 34 km breit, ausgemessen auf der topographischen Karte 1 : 25 000 (GARMIN 2008). Die seewärtige Küstenlinie zwischen der Mündung der Swine, bzw. polnisch: Swina, und dem nördlichsten Punkt der Insel nordöstlich des Flugplatzes Peenemünde beträgt ca. 41,5 km, davon ist ein Bereich von etwa 3,56 km Länge mit sumpfigem Uferbereich in Nordwesten derzeit nicht öffentlich zugänglich. Letztgenannter Bereich zeichnet sich im Luftbild, siehe www.google-earth.de, seewärts durch geringe Wassertiefen und ausgedehnte Sandbänke aus, was für aktuelle Akkumulation von Sedimenten spricht, siehe Abb. 5.12-1. Der übrige Teil mit vorwiegendem ENE-Verlauf weist ein sandiges Litoral auf. Die schmalste Stelle der Insel liegt östlich des Seebades Zempin und westlich des Seebades Koserow mit nur 310 m horizontaler Distanz zwischen Ostsee-Litoral und Ufer des Achterwassers. Da nur wenige Proben im polnischen Teil Usedoms entnommen wurden, finden für eine bessere Lesbarkeit nachfolgend überwiegend die deutschen topographischen Bezeichnungen Verwendung. Der Tidenhub der Ostsee spielt mit weniger als 15 cm nach (DUPHORN, et al. 1995) höchstens in sehr flach abfallenden Vorstrandbereichen der Peenehalbinsel für den Sedimenttransport eine gewisse Rolle. Bedeutsamer sind episodisch auftretende, durch Luftdruckunterschiede hervorgerufene, stehende Wellen, sogenannte Seiches, mit Wasserspiegeländerungen bis zu einem Meter (DUPHORN, et al. 1995). Noch größeren Einfluß auf die Küstendynamik haben allerdings die Sturmfluten. Der Salzgehalt der südlichen Ostsee liegt um Rügen bei etwa 8 und in den Usedomer Bodden bei etwa 1 PSU (DUPHORN, et al. 1995), bzw. für erstgenannten Bereich bei psu 7-8 nach https://www.lung.mv-regierung.de/dateien/ffh_sb_lrt_1160.pdf. In der Pommerschen Bucht bzw. Oderbucht östlich und nordöstlich der Insel ist bei typischer Westwind-Lage ein Strömungs-bedingtes „Transportband“ von der Swine-Mündung nach Osten gerichtet, während bei Ostwind Strömungen von der Swine-Mündung nach Nordwesten orientiert sind (BODUNGEN, et al. 1995), (LASS, et al. 2001). Mittlere bodennahe Meeresströmungen verlaufen in westlicher bis nordwestlicher Richtung auf die seewärtige Küste von Usedom zu, in Form eines von der Oder-Mündung westlich gerichteten Wirbelastes mit Wirbelkern etwa 40 km nordöstlich der Inselmitte von Usedom (HARFF, et al. 2004). Bedingt durch den WNW-ESE-Verlauf der seewärtigen Küstenlinie Usedoms ist das Litoral vor allem bei Stürmen aus nordöstlicher Richtung der Abrasion, d.h. dem Abtrag durch Wellenschlag und Unterspülung, ausgesetzt. Die Pommersche Bucht weist Wassertiefen bis etwa 16 m (GARMIN 2008) auf. Die Insel Ruden liegt nördlich, die Greifswalder Oie nordöstlich, und etwa fünf kleinere Inseln befinden sich im Bereich des Peenemünder Hakens nördlich der Insel Usedom. Landseits von Usedom liegt das Stettiner Haff, auch Oderhaff genannt, das sich in das südlich von Usedom liegende kleine Stettiner Haff, bis 4,5 m tief (GARMIN 2008), und das südöstlich gelegene große Stettiner Haff, bis über 10 m tief, siehe http://www.ikzm- oder.de/infosystem/StBrGrafiken/bathymetrie.jpg, gliedert. Das Stettiner Haff könnte man als lagunäres Ästuar nach (READING 1998) bezeichnen, mit Usedom als küstenparalleler Barriere- Insel bzw. Barriere-Nehrung. Die bei Stettin in das Stettiner Haff mündende Oder bzw. polnisch Odra, siehe z.B. (PUSCH & Coautoren 2009), teilt sich bezogen auf den Ausstrom in die Ostsee auf in drei „Arme“: 1. Dziwna östlich Insel Wollin, polnisch Wolin, 2. Swine / Swina zwischen den Inseln Wollin 2 und Usedom, 3. Peenestrom westlich Insel Usedom. Die Oder liefert nach genannter Quelle 3,5 Vol.-% des gesamten Zuflusses vom Festland in die Ostsee. Östlich der Insel Usedom mündet die Swine bei Swinemünde, polnisch: Świnoujście, sie verläuft in ihrem südlichen Teil im 12,5 m tiefen Piastowski Kanal, siehe z.B. http://www.ikzm-oder.de/steckbrief_bathymetrie.html, gegenüber der Alten Swine verkürzt verlaufend. Die Swine stellt als „tidal outlet“ oder Gezeitenkanal einen Überlauf des Stettiner Haffs dar, ohne direkte Anbindung an die Oder, was für die Sedimentzusammensetzung bedeutsam ist. Gleichzeitig hat der alte, neben dem Piastowski Kanal weiter durchströmte, südliche Abschnitt der Swine die Funktion eines „tidal inlets“, erkennbar an der deltaischen Mündung zum Stettiner Haff hin, siehe (DUPHORN, et al. 1995). Östlich der Swine liegt die Insel Wolin. Seewärts der Swinemündung wurde eine ebenfalls 12,5 m tiefe Fahrrinne ausgebaggert, siehe (DENG, et al. 2014). Die Seen der Westusedomer Boddenkette nahmen früher stark Schadstoff-belastete Stofffrachten der Oder auf (DUPHORN, et al. 1995) und auch das Ausbaggern des Schifffahrtskanals durch das Haff führte zu Nährstoffausträgen, siehe (BACHOR 2005). Westlich und nordwestlich der Insel Usedom verläuft der Peenestrom mit zwei großen Buchten, auch als westliche Usedomer Bodden bezeichnet: die nördlichere Krumminer Wiek, bis 3,5 m tief, und das südlichere Achterwasser, bis 4,5 m tief (GARMIN 2008), siehe Abb. 5.12-1. Zuflüsse in das Stettiner Haff sind neben der Oder die Uecker, in das kleine Stettiner Haff mündend, und die Peene, in den Peenestrom auf Höhe des SW-Endes der Insel Usedom mündend, sowie die Ziese, ebenfalls in den Peenestrom fließend. Der Küstentyp Usedoms kann als Boddenausgleichsküste charakterisiert werden (DUPHORN, et al. 1995). Der seewärtige Küstenverlauf ist relativ geradlinig, was auf küstenparallelen Sedimenttransport durch küstenparallele Strömungen mit Bildung einer Ausgleichsküste hinweist. Der am weitesten seewärts vorspringende Bereich befindet sich im Bereich des Streckelsberges, zwischen den Seebädern Kölpinsee und Koserow, siehe Abb. 5.12-1. Das landwärtige, vor Winden aus Nordost-Richtung geschützte, Litoral Usedoms ist infolge geringerer Intensität von Strömung und Wellenhöhe durch Verlandungsküsten gekennzeichnet (DUPHORN, et al. 1995). Der Netto-Sedimenttransport entlang der seewärtigen Küste entsteht letztlich durch den Windantrieb, der Wasseraufstau am Strand und im Ausgleich dazu seewärtige Rippströme im Vorstrandbereich hervorruft (DUPHORN, et al. 1995). Außerdem führt der Windschub bei schräg zur Uferlinie auf- und ablaufenden Wellen im Brandungsbereich zu rollendem Transport mit einer uferparallelen Komponente. Darüberhinaus kommt es nach diesen Autoren auf der vorgelagerten Abrasionsplatte, auch Schorre genannt, zu Sandtransport. Die Richtung des Netto-Sedimenttransports wird im Folgenden von Nordwesten nach Südosten nach (ANONYMUS 2009) aufgeführt: er ist zunächst auf der Nordspitze der Peenehalbinsel nur unbedeutend, zwischen Karlshagen und Zinnowitz ist er nach Südosten gerichtet, zwischen Zinnowitz und Streckelsberg nach Nordwesten, zwischen Streckelsberg und Ahlbeck nach Südosten, zu Ortslagen siehe Abb. 5.12-1. Bezogen auf den Nettotransport ergibt sich hieraus, dass eventuell im Litoral vorhandene Munitionsreste der