Loess in Europe

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Lumineszenz-Datierung der Löss-Paläoboden-Sequenz in der Kiesgrube Gaul/Weilbach, Südhessen

A thick Middle and Late Pleistocene loess/palaeosol sequence is exposed at the gravel quarry Gaul located east of Weilbach in the southern foreland of the Taunus Mountains. The loess/palaeosol sequence correlates to the last three glacial cycles. Seven samples were dated by luminescence methods using an elevated temperature IRSL (post-IR IRSL) protocol for polymineral fine-grains to determine the deposition age of the sediment and to set up a more reliable chronological framework for these deposits. The fading corrected IR50 and the pIRIR225 age estimates show a good agreement for almost all samples. The fading corrected IRSL ages range from 23.7 ± 1.6 ka to >350 ka indicating that the oldest loess was deposited during marine isotope stage (MIS) 10 or earlier and that the humic-rich horizon (Weilbacher Humuszone) was developed during the late phase of MIS 7. Loess taken above the fCc horizon most likely accumulated during MIS 6 indicating that the remains of the palaeosol are not belonging to the last interglacial soil. The two uppermost samples indicate that the youngest loess accumulated during MIS 2 (Upper Würmian). Age estimates for the loess-palaeosol sequence of the gravel quarry Gaul/Weilbach could be obtained up to ~350 ka using the pIRIR225 from feldspar. Keywords: loess, luminescence dating, IRSL, fading, Weilbach, chronostratigraphyLumineszenz-Datierung der Löss-Paläoboden-Sequenz in der Kiesgrube Gaul/Weilbach, Südhessen Kurzfassung: Eine mächtige Löss-Paläoboden-Sequenz des Mittel- und Spätpleistozäns ist in der Kiesgrube Gaul östlich von Weilbach im südlichen Taunusvorland aufgeschlossen. Lösse der letzten drei Glazialzyklen, mit zwischengeschalteten Paläoböden, sind aufgeschlossen. Sieben Proben wurden mit der Lumineszenz-Datierungsmethode, basierend auf einem post-IR IRSL Messprotokoll, untersucht, um einen verlässlicheren chronologischen Rahmen für diese Sedimente zu etablieren. Die „fading“ korrigierten IR50 und die pIRIR225 Alter sind für fast alle Proben in guter Übereinstimmung. Die IRSL Alter reichen von 23.7 ± 1.6 ka bis >350 ka und deuten an, dass der älteste Löss während des marinen Isotopenstadiums (MIS) 10 oder früher abgelagert wurde, und dass die Weilbacher Humuszonen sehr wahrscheinlich während einer späten Phase des MIS 7 gebildet wurden. Lösse über dem fCc Horizont wurden sehr wahrscheinlich während des MIS 6 abgelagert, was darauf hindeutet, dass die Reste des Paläobodens nicht mit dem letzten Interglazial korrelieren. Die beiden obersten Proben deuten darauf hin, dass der jüngste Löss während dem letzten Pleniglazial (Oberwürm, MIS 2) abgelagert wurde. Mit dem pIRIR225 Signal konnten Alter bis ~350 ka für die Proben der Löss-Paläoboden-Sequenz in der Kiesgrube Gaul gemessen werden

Luminescence Chronology of the Schwalbenberg II Loess in the Middle Rhine Valley

Der Vergleich von „multiple aliquot“ Protokoll basierten IRSL- und TL-Altern mit denen von „single aliquot regenerative“ Protokollen mittels des post-IR IRSL (225°C) und fading-korrigierten IR (50°C) zeigt, dass Signalverlust durch anomales Ausheilen für Lösse und Lössderivate des Schwalbenberg II Profils ein geringes Problem darstellt. Aus diesem Grund ist es sehr wahrscheinlich, dass auf „multiple aliquot“ Messprotokollen beruhende Lumineszenz-Datierungen, die in den 1990er Jahren im allgemeinen für Lösse aus dem Mittelrheingebiet angewendet wurden, bis zu einem Alter von 70–80 ka innerhalb der 1-sigma Fehlerabweichung verlässliche IRSL und TL-Alter ergeben haben. Die Löss-/Paläobodensedimente des Schwalbenberg II Lössprofils zeigen einen bemerkenswert detaillierte weichselzeitliche mittelpleniglaziale Abfolge, die mit dem marinen Sauerstoffisotopenstadium 3 korreliert wird. Ein verlässlicher chronologischer Rahmen wurde durch Lumineszenz-Datierungsmethoden bestimmt. Vier Löss-Hauptakkumulationsphasen konnten für die letztglaziale Abfolge vom Schwalbenberg nachgewiesen werden. Die chronologischen Ergebnisse unterstützen die litho-pedologische Korrelation der Hesbaye Formation mit MIS 2 und der Ahrgau Formation mit MIS 3. Aufgrund von litho-pedologischen Befunden wird die Keldach Formation mit MIS 4 korreliert. Die Lumineszenz-Alter von 55 bis 45 ka legen jedoch eine Korrelation mit MIS 3 nahe.researc

Thermolumineszens-Datierungen an Lössen des Tönchesberges aus der Osteifel

Anhand von 61 Proben wurden die Grenzen der Anwendbarkeit der Thermolumineszenz(TL)-Datierungsmethode für Lößdeckschichten des Tönchesberg-Schlackenkegels aus der Osteifel untersucht. Zur Bestimmung der akkumulierten Dosis kamen sowohl die Regenerierungs-Methode als auch die Additive Methode und für einige wenige Proben die R-Gamma-Methode zur Anwendung. Die geologisch-stratigraphische Verläßlichkeit von TL-Altern für die letzten 200 000 Jahre wurde anhand von 126 voneinander unabhängigen TL-Daten untersucht. Die TL-Datierungen an Lössen des Profils Tönchesberg sind bis zu einem Alter von etwa 90 ka in guter Übereinstimmung mit den geologisch erwarteten Altern. (40)Ar (39)Ar-Datierungen von Tephren mit einem physikalischen Alter von 238±20 ka und 243±65 ka unterstützen die Vorstellung, daß signifikante TL-Altersunterbestimmungen für die Proben unterhalb des letztinterglazialen Bodens vorliegen. Die lößstratigraphische Abfolge und malakozoologisehe Untersuchungen implizieren jedoch, dass die (40)Ar/ (39)Ar-Datierungen altersüberbestimmt sind. Die mit der Additiven Methode kalkulierten TL-Alter für vorletztglaziale Lösse sind größer als bei Verwendung der Regenerierungs-Methode. Jedoch nehmen die TL-Alter weder mit der einen noch mit der anderen Methode außerhalb der Mutungsintervalle zum Liegenden hin zu. Neben physikalischen Gründen kann eine rasche Lößakkumulation während der jüngeren Saale-Kaltzeit als Grund für die nicht erkennbare Zunahme der TL-Alter angenommen werden. TL-Daten von mehr als 100 000 Jahren werden im allgemeinen durch eine wissenschaftlich fragwürdige Auswahl von Meßdaten sowie Anpassung von Meßbedingungen und Meßparametern ermittelt, um geologischen Altersabschätzungen oder unabhängigen Datierungen zu genügen. Die Unabhängigkeit als Grundprinzip einer Datierungsmethode ist mithin für diesen Alteisbereich bei der TL nicht gegeben.researc

Eruptionsgeschichte und Deckschichtenfolge der Wannenköpfe-Vulkangruppe in der Osteifel

Die Wannenköpfe gehören zu einer Gruppe von Schlackenkegeln, die unter interstadialen Verhältnissen zu Beginn der vorletzten Kaltzeit im Osteifel-Vulkanfeld ausbrachen. Durch den intensiven Lavaabbau sind derzeit imposante Einblicke in den vulkanologischen Formenschatz und die verschiedenen Eruptionsphasen eines Schlackenkegels gegeben. Die pyroklastische Abfolge beginnt mit phreatomagmatischen Ablagerungen eines initialen Maares. In einer zweiten nichtphreatomagmatischen Phase kommt es zur strombolianischen Förderung von Schlacken und damit zum Aufbau des Schlackenkegels. Im Bereich der Wannen-Vulkangruppe sind Lavaströme sowohl im Westen als auch im Osten ausgeflossen. Aus der Finalphase stammen die Basalt- und Tuffgänge. Mindestens einer dieser Tuffgänge erreichte die Krateroberfläche. Dabei wurde wenig nebengesteinsreiches, feinkörniges Material gefördert. Dieses Material wurde hydrothermal stark zersetzt und liegt als toniges Sediment an der Basis der Kratermulde vor (Profil B). In den Kratermulden und den Depressionen zwischen einzelnen Schlackenkegeln bildeten sieh Sedimentfallen, in denen besonders für den älteren Teil der vorletzten Kaltzeit eine mehr oder weniger lückenlose Sedimentabfolge vorhanden ist. Die Deckschichten beginnen mit Aschen- und Lapilli-Fallablagerungen sowie distalen phreatomagmatischen Ablagerungen benachbarter Eruptionszentren. Die Asche- und Lapillischichten können zum Teil mit den Te-phren anderer Kraterprofile korreliert werden. Zum Hangenden hin sind Horizonte mit Humusanreicherungen zwischengeschaltet, die als Äquivalente von interstadialen, frühsaalezeitlichen Böden interpretiert werden. Die Deckschichtenfolge wird durch einen rotbraunen Bt-Rest einer Parabraunerde, der mit dem Eem-Boden korreliert, untergliedert. Unterweichselzeitliche Humuszonen. humose Fließerden und Lehmbröckelsande lagern diskordant auf dem interglazialen Boden. Die Profile schließen mit einer interstadialen Bodenbildung ab, dem Alleröd-Boden, der sich auf ungegliedertem oberweichselzeitlichem Löß gebildet hat. Darüber lagert der Laacher See-Bims. Aufgrund der tephrochronologischen und lößstratigraphischen Untersuchungen ist eine Kombination der Löß-/Paläobodenabfolge der Wannenköpfe mit denen des Tönchesberges und anderer Schlackenkegelkomplexe möglich. Aus der Kombination der Profile ist eine genaue Einstufung des Ausbruches der Osteifel-Schlackenkegelkomplexe sowie eine Rekonstruktion der paläoklimatischen und paläoökologischen Entwicklung der Osteifel für die letzten 200.000 Jahre ableitbar. Die Wannenköpfe sind unter interstadialen, waldsteppenartigen Klimaverhältnissen ausgebrochen. Nur unwesentlich später sind der Tönchesberg, die Eiterköpfe, sowie der Korretsberg und der Plaidter Hummerich unter ähnlichen klimatischen Bedingungen ausgebrochen. Für den Ausbruch der Hüttenberg-Tephra zu Beginn des vorletzten Interglazials gibt es an den Wannenköpfen keine Belege.researc

Luminescence Dating of Fluvial Deposits from the Weser Valley, Germany

Luminescence dating was applied on coarse-grained monomineralic potassium-rich feld-spar and polymineralic fine-grained minerals of five samples derived from fluvial deposits of the Riv-er Weser in northwestern Germany. We used a pulsed infrared stimulated luminescence (IRSL) single aliquot regenerative (SAR) dose protocol with an IR stimulation at 50°C for 400 s (50 μs on-time and 200 μs off-time). In order to obtain a stable luminescence signal, only off-time IRSL signal was rec-orded. Performance tests gave solid results. Anomalous fading was intended to be reduced by using the pulsed IRSL signal measured at 50°C (IR50), but fading correction was in most cases necessary due to moderate fading rates. Fading uncorrected and corrected pulsed IR50 ages revealed two major fluvial aggradation phases during the Late Pleistocene, namely during marine isotope stage (MIS) 5d (100 ± 5 ka) and from late MIS 5b to MIS 4 (77 ± 6 ka to 68 ± 5 ka). The obtained luminescence ages are consistent with previous 230Th/U dating results from underlying interglacial deposits of the same pit, which are correlated with MIS 7c to early MIS 6

Luminescence Dating of Fluvial Deposits from the Weser Valley, Germany

Luminescence dating was applied on coarse-grained monomineralic potassium-rich feld-spar and polymineralic fine-grained minerals of five samples derived from fluvial deposits of the Riv-er Weser in northwestern Germany. We used a pulsed infrared stimulated luminescence (IRSL) single aliquot regenerative (SAR) dose protocol with an IR stimulation at 50°C for 400 s (50 μs on-time and 200 μs off-time). In order to obtain a stable luminescence signal, only off-time IRSL signal was rec-orded. Performance tests gave solid results. Anomalous fading was intended to be reduced by using the pulsed IRSL signal measured at 50°C (IR50), but fading correction was in most cases necessary due to moderate fading rates. Fading uncorrected and corrected pulsed IR50 ages revealed two major fluvial aggradation phases during the Late Pleistocene, namely during marine isotope stage (MIS) 5d (100 ± 5 ka) and from late MIS 5b to MIS 4 (77 ± 6 ka to 68 ± 5 ka). The obtained luminescence ages are consistent with previous 230Th/U dating results from underlying interglacial deposits of the same pit, which are correlated with MIS 7c to early MIS 6

Luminescence dating of the loess/palaeosol sequence at the gravel quarry Gaul/Weilbach, Southern Hesse (Germany)

Eine mächtige Löss-Paläoboden-Sequenz des Mittel- und Spätpleistozäns ist in der Kiesgrube Gaul östlich von Weilbach im südlichen Taunusvorland aufgeschlossen. Lösse der letzten drei Glazialzyklen, mit zwischengeschalteten Paläoböden, sind aufgeschlossen. Sieben Proben wurden mit der Lumineszenz-Datierungsmethode, basierend auf einem post-IR IRSL Messprotokoll, untersucht, um einen verlässlicheren chronologischen Rahmen für diese Sedimente zu etablieren. Die „fading“ korrigierten IR50 und die pIRIR225 Alter sind für fast alle Proben in guter Übereinstimmung. Die IRSL Alter reichen von 23.7 ± 1.6 ka bis >350 ka und deuten an, dass der älteste Löss während des marinen Isotopenstadiums (MIS) 10 oder früher abgelagert wurde, und dass die Weilbacher Humuszonen sehr wahrscheinlich während einer späten Phase des MIS 7 gebildet wurden. Lösse über dem fCc Horizont wurden sehr wahrscheinlich während des MIS 6 abgelagert, was darauf hindeutet, dass die Reste des Paläobodens nicht mit dem letzten Interglazial korrelieren. Die beiden obersten Proben deuten darauf hin, dass der jüngste Löss während dem letzten Pleniglazial (Oberwürm, MIS 2) abgelagert wurde. Mit dem pIRIR225 Signal konnten Alter bis ~350 ka für die Proben der Löss-Paläoboden-Sequenz in der Kiesgrube Gaul gemessen werden

Zur Geologie der Deckschichten von Kärlich/Mittelrhein

Das Profil der Tongrube Kärlich wurde geologisch neu bearbeitet, mit folgenden Ergebnissen: 1. Die Einstufung von Abschnitt A in den Jaramillo-Event ist nicht bewiesen. Abschnitt A kann jünger sein und damit in den Bavel-Komplex gehören. 2. Der quartäre Vulkanismus der Osteifel setzt in der Warmzeit ein, die Abschnitt F abschließt. Es gibt Hinweise im Profil von Kärlich, daß in der Westeifel der quartäre Vulkanismus schon deutlich früher, schon in der Matuyama-Epoche, einsetzte. 3. Eine Unterteilung von Abschnitt G, im Sinne von Razi Rad (1976), gibt es nicht und hat es nicht gegeben. Alle Sedimente von Abschnitt G zeigen eine Dominanz von brauner Hornblende im Schwermineralspektrum. 4. Abschnitt H ist durch die markanteste Diskordanz des gesamten Profils in Abschnitt H-unten und Abschnitt H-oben geteilt. 5. Das „Kärlicher Interglazial" ist zu unterteilen in ein Kärlicher Interglazial I, unter dem Brockentuff und ein Kärlicher Interglazial II, über dem Brockentuff. Die beiden Interglaziale sind durch mindestens eine Kaltphase voneinander getrennt.researc

Quartz OSL and K-feldspar post-IR IRSL dating of sand accumulation in the Lower Liao Plain (Liaoning, NE China)

The timing of the formation of extensively distributed sand dunes in the Bohai coastal area and its forcing factors are poorly understood. In this study, the chronology of a well-preserved sand dune located in Panjin Forest Park (PJ) in the Lower Liao Plain (LLP) is investigated using quartz optically stimulated luminescence (OSL) and K-feldspar postinfrared (IR) infrared stimulated luminescence (IRSL) (pIRIR) dating. For the pIRIR measurements, the combination of preheating at 180°C and pIRIR stimulation at 150°C (pIRIR150) is exploited. The quartz results show that the sand dune accumulated from c. 120 a (1890 AD) to c. 70 a (1940 AD) before present, and the underlying sandy soil sediments deposited from c. 5.0 ka to c. 0.13 ka as marsh sediment after the sea level highstand since the mid-Holocene. From the evidence in historical coastline records, the PJ sand dune is an inland sand dune and not a coastal sand dune. Based on further information of climate and temperature change after the Little Ice Age (LIA) and human activity in northeastern China, we conclude that the PJ sand dune accumulation was very likely impacted by the immigrants and land reclamation at the end of Qing dynasty. The fading corrected IR50 ages, the apparent and fading corrected pIRIR150 ages are consistent with quartz ages for two sandy soil samples but overestimate those for six sand samples. The overestimation of the feldspar ages is derived from the residual signal which has not been bleached before burial. The offset obtained from the difference between the quartz OSL and the feldspar pIRIR150 ages are ~20-160 a (predicted residual dose: ~0.08-0.60 Gy), whereas the measured residual dose after bleaching 4 h in a solar simulator yielded age overestimation of ~10-40 a (~0.05-0.16 Gy). The age discrepancy calculated from the predicted residual was larger than those obtained from the laboratory measured residuals. We conclude that the pIRIR150 of aeolian sediment is applicable for samples older than ~1000 years where the effect of the residual dose become negligible. © 2016 Y. Li et al