Klimaschwankungen im Tertiär und Quartär
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Klimaschwankungen im Tertiär und Quartär Von P a u l W. T h o m s o n
(Krefeld-Bonn)
Der Pollenniederschlag in Torflagern registriert die V e r ä n d e r u n g e n in der Vegetation, die sich w ä h r e n d der Bildung derselben vollzogen haben. Auch wenn sich die Torflager in B r a u n - oder Steinkohle v e r w a n d e l t haben, ist dieser Pol len- u n d Sporenniederschlag noch zu erkennen. E r s t w e n n das S t a d i u m der F e t t kohle erreicht ist, h a b e n sich die E x i n e n und Exosporen soweit v e r ä n d e r t , daß der chemische Unterschied zwischen ihnen u n d der G r u n d s u b s t a n z weitgehend v e r wischt ist. Damit w i r d die Mazeration unmöglich. In den t e r t i ä r e n B r a u n k o h l e n sind die Pollen u n d Sporen vielfach ebenso gut e r h a l t e n wie in den rezenten Torfen. N u r in alkalischen, kalkreichen Torfen u n d in B r a u n k o h l e n , die m i t kalkreichen Gewässern in V e r b i n d u n g standen, ist die F r a k t i o n der Pollen und Sporen zerstört, w e n n der Sauerstoff der Luft Z u t r i t t hat. Mächtige Kohlenflöze geben uns also die Möglichkeit, die Moorvegetation der u m g e b e n d e n Wälder weitgehend zu rekonstruieren, wobei allerdings von ent f e r n t e r e n S t a n d o r t e n n u r die reichlich Pollen erzeugenden W i n d b l ü t l e r u n t e r den B ä u m e n gefaßt werden. Vom Verfasser u n d seinen Schülern sind in den letzten J a h r e n m e h r e r e mächtige B r a u n k o h l e n l a g e r aus verschiedenen Abschnitten des T e r t i ä r s einge hend stratigraphisch, petrographisch u n d paläontologisch untersucht worden. Hier seien besonders e r w ä h n t : das pliozäne B r a u n k o h l e n l a g e r von Wallensen/ Hils mit einer Mächtigkeit von ± 3 0 m, das Hauptflöz der Rheinischen B r a u n kohle, das in der G r u b e F o r t u n a eine Mächtigkeit von ± 9 0 m h a t u n d in eini gen B o h r u n g e n sogar 1 0 0 m mächtig ist, und die a l t t e r t i ä r e n B r a u n k o h l e n l a g e r von Helmstedt u n d Borken, die H. P P L U G untersucht hat. Beginnen wir mit der linksrheinischen B r a u n k o h l e , der der Verfasser die meiste Zeit gewidmet h a t (THOMSON 1 9 5 0 u. 5 1 ) . Hier zeichnet sich in den Pollenund S p o r e n d i a g r a m m e n u n d in der graphischen Darstellung der Ä n d e r u n g der petrographischen Beschaffenheit ein doppelter Vegetationswechsel ab. In den sogn. „dunklen B ä n k e n " besteht die Kohle im Wesentlichen aus den Ü b e r r e s t e n einer Bruchwaldvegetation. Holz- u n d Rindenelemente, K o r k g e w e b e usw. bilden die H a u p t m a s s e der G r u n d s u b s t a n z . Der Pollen ist ein vorwiegend a u t o c h t h o n e r . E r s t a m m t im Wesentlichen von den B ä u m e n u n d S t r ä u chern, die die Vegetation des Bruchwaldes bildeten. In den sogn. „hellen Schichten", den „Schmierkohlen" dagegen, die in der Hauptsache aus einer holzarmen G r u n d s u b s t a n z , den Ü b e r r e s t e n k r a u t i g e r Pflan zen, bestehen u n d s t ä r k e r e oder schwächere a l l o c h t h o n e Beimengen zeigen, t r i t t der Pollen der Bruch w a l d b ä u m e s t a r k zurück. Wir dürfen a n n e h m e n , daß
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Paul W. Thomson
der hier herrschende Pollen von den häufigsten W i n d b l ü t l e r n des die Moore u m gebenden Waldes s t a m m t . I n der Rheinischen B r a u n k o h l e h a n d e l t es sich dabei vorwiegend u m eichenartige Pollenformen wie: Tricolpopollenites henrici R. P o t . , Tricolpopollenites microhenrici R. P o t . , die mit RTius-artigen Pollen formen u n d Tricolporopollenites villensis P . T h . die H a u p t m e n g e der Pollen in diesen Schichten ausmachen. In d e m Wechsel zwischen den d u n k l e n B r u c h w a l d b ä n k e n u n d den hellen, feuchteren (d. h. länger überfluteten) offenen Riedmoorkohlen (hellen Schich ten) spiegelt sich der A b s e n k u n g s r h y t h m u s (Wechsel 1. Ordnung). Diesem Wechsel, der nach d e m oben gesagten tektonische Ursachen hat, ist ein zweiter übergeordnet. B e s t i m m t e Pollenformen wie: Tricolpopollenites hen rici R. P o t , Tricolpopollenites liblarensis P . T h., sowie auch RTms-artige Pollen formen in den „hellen Schichten" u n d andererseits Inaperturopollenites dubius R. P o t., Triporopollenites punctatus R. P o t., Tricolporopollenites kruschi R. P o t . (Nyssaceen) in den „dunklen B ä n k e n " sind für den u n t e r e n Teil des Hauptflözes bezeichnend. I n d e m oberen Teil herrschen F o r m e n wie: Tricol popollenites microhenrici R. P o t., Tricolporopollenites villensis P. T h. in den „hellen Schichten"; Triporopollenites (cf. Myricaceen) u n d Pirmspollen in den „dunklen B ä n k e n " vor. Der sehr charakteristische Pollen von Sciadopitys tritt in d e r Mitte des Flözes u n d oben reichlich auf. Diesem Wechsel mögen klima tische Ursachen zu G r u n d e liegen. Sehr große K l i m a s c h w a n k u n g e n sind aber nicht a n z u n e h m e n , da praktisch keine Pollenform verschwindet oder neu hinzu kommt. Es verschieben sich n u r die Mengenverhältnisse der Pollen, diese aller dings beträchtlich. Das A l t e r der Rheinischen B r a u n k o h l e liegt zwischen dem obersten Oligozän und d e m älteren Miozän. Die Bildungssdauer des Flözes dürfte vielleicht m e h r e r e Tertiärstufen umfassen. Wir k ö n n e n hier die Aussage machen, daß in die sem Zeitabschnitt, der das Q u a r t ä r wesentlich übertrifft, keine K l i m a s c h w a n k u n g e n von g r ö ß e r e m Ausmaße, die eine völlige Ä n d e r u n g der Vegetation mit sich gebracht h ä t t e n , stattgefunden haben. E t w a s ähnliches k ö n n e n w i r auch ü b e r das B r a u n k o h l e n l a g e r von Wallensen/Hils aussagen, das der Reuverstufe a n g e h ö r t oder etwas älter, jedenfalls a b e r Pliozän ist. Hier ist der Unterschied zwischen H a n g e n d e m u n d Liegendem wesentlich geringer als in der Rheinischen B r a u n k o h l e . Das Gleiche dürfte auch für die B o r k e n e r B r a u n k o h l e , deren Entstehungszeit in das ä l t e r e Oligozän bis obere Eozän fällt, u n d für die sicher eozänen Ober flöze von Helmstedt gelten. Dagegen unterscheiden sich nach den U n t e r s u c h u n gen von H. P F L U G die m i t t e l - bis obereozänen Oberflöze von Helmstedt in i h r e r Vegetation schärfer von den H e l m s t e d t e r Unterflözen. Diese sind von den Ober flözen durch eine m a r i n e Transgression, die in das u n t e r e Eozän fällt, getrennt. Alle diese Feststellungen zeigen deutlich, daß w ä h r e n d des g e s a m t e n T e r tiärs eine langsame Ä n d e r u n g der Vegetation zu verfolgen ist, die sich mit klei nen, wahrscheinlich klimatischen S c h w a n k u n g e n vollzog. Auch in der Wealdenzeit u n d i m europäischen K a r b o n dürften die Verhältnisse nicht grundsätzlich a n d e r s gewesen sein. Diese langsamen V e g e t a t i o n s ä n d e r u n g e n d a u e r n bis zum Reuver inklusive. Die Z e i t m a r k e n , die mit Hilfe der Pollenanalyse festzustellen sind, umfassen m e h r e r e Tertiärstufen. Ähnliche Vegetationsbilder k ö n n e n vom obersten Oligo zän (Chatt) bis ins obere Miozän hinein auftreten. Der Abschnitt vom Chatt bis S a r m a t k a n n höchstens in zwei Teile geteilt werden.
Klimasciiwankungen i m Tertiär und Quartär
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Mit d e m Beginn d e r Tegelenstufe scheint sich n u n eine g r u n d l e g e n d e Ä n d e r u n g zu vollziehen. A m besten ist dieser Zeitabschnitt von VENZO & L O N A ( 1 9 5 0 ) in Norditalien untersucht worden. I n Holland geht d e r Tegelenstufe ein kaltes Praeteglien von m e h r oder w e n i ger glazialem C h a r a k t e r voraus (FLORSCHÜTZ 1 9 5 0 ) . Schon B AS ( 1 9 3 2 ) fand in Schwanheim i m Liegenden seiner Tsuga- u n d Pterocarya-Schichten Schotter von periglazialem C h a r a k t e r . Die vollständigste Ubersicht ü b e r diese F r a g e n in Deutschland h a t G. LESCHIK in seiner Dissertation ( 1 9 5 1 ) gegeben. E r k o n n t e i n d e r v o n i h m u n t e r s u c h t e n Kohle m e h e r e K l i m a s c h w a n k u n g e n nachweisen. I n Flöz 3 fand e r reichlich t e r i t ä r e E l e m e n t e wie: Tsuga (2 Formen) Pterocarya, Carya, Castanea u. a., die höher u n d tiefer fehlten; sonst wechselten Pollen floren v o n mitteleuropäischem C h a r a k t e r m i t Birken-Kiefernfloren (vgl. auch H.
GREBE 1 9 5 0 , U . R E I N
1 9 5 0 , THOMSON & GREBE 1 9 5 1 , D. WIRTZ 1 9 4 9 , R.
WOL
TERS 1 9 5 0 ) .
Mit der Günzeiszeit, die fraglos mit d e m Günz III bei VENZO & L O N A identisch ist, verschwinden die t e r t i ä r e n Florenelemente in Norditalien. Das h a n g e n d e Günz-Mindel-Interglazial zeigt keine S p u r e n v o n ihnen. Dasselbe k o n n t e Ver fasser für d a s Cromer-Forest-Bed i n England feststellen, d a s in das GünzMindel-Interglazial fällt. Wir h a b e n es hier m i t einem mitteleuropäischen L a u b wald zu tun, d e r nach oben in einen Fichtenwald übergeht. S p u r e n von t e r t i ä r e n E l e m e n t e n wie Tsuga, Pterocarya u n d Carya fehlen. Es ist n u n völlig ausgeschlossen, d a ß das reichlich Tsuga, Pterocarya u n d Carya e n t h a l t e n d e Interglazial, das R E I N ( 1 9 5 0 ) u n d WOLTERS ( 1 9 5 0 ) beschrieben haben, d a s Günz-Mindel-Interglazial ist, das w e d e r in Norditalien noch in E n g land diese E l e m e n t e zeigt. Die von WOLTERS gefundene Kältezeit, die e r als G ü n z eiszeit beschrieben h a t , dürfte m i t d e m holländichen P r a e t e g l i e n identisch sein (FLORSCHÜTZ 1 9 5 0 ) .
N u n n i m m t die Günzeiszeit eine Sonderstellung ein. D a sie, worauf mich D. WIRTZ a u f m e r k s a m machte, die t e r t i ä r e n E l e m e n t e Tsuga, Pterocarya, Carya, Cedrus usw. in Mitteleuropa z u m Aussterben bringt, m u ß sie ausgesprochener gewesen sein als die voraufgeangenen Kältezeiten (Donaueiszeiten). Der Wechsel d e r Glazial- u n d Interglazialzeiten von d e r Günzeiszeit a n ist ja genügend b e k a n n t . E r zeigt größere S c h w a n k u n g e n als die Tegelenstufe, die sich w i e d e r u m in dieser Hinsicht scharf von d e r Reuverstufe absetzt. M a n ist h e u t e weitgehend geneigt, die Tegelenstufe wegen i h r e r ausgesprochenen K l i m a s c h w a n k u n g e n v o n ± glazialem C h a r a k t e r , die zum mindesten Kaltzeiten w a r e n , trotz ihrer teilweise noch t e r t i ä r e n Flora u n d F a u n a d e m Pleistozän z u zuordnen, w a s durchaus berechtigt ist u n d v o n zahlreichen Forschern v e r t r e t e n wird. Es macht aber doch d e n Eindruck, als ob die Günzeiszeit, die j ü n g e r als das Tegelen ist, sich von d e n vorausgeangenen Kältezeiten in i h r e n A u s m a ß e n unterscheidet u n d somit einen a n d e r e n Abschnitt des Pleistozäns einleitet, d e r auch m i t einer gewissen Berechtigung als Basis des Pleistozäns betrachtet w e r den k ö n n t e .
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Helga Reich
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Zur Vegetationsentwicklung des Interglazials von Großweil ) Von Helga R e i c h . Mit 1 Abb. Aus den nördlichen Alpen u n d i h r e m Vorland sind zahlreiche pflanzenfüh rende Interglaziale b e k a n n t , vor allem s t a r k z u s a m m e n g e p r e ß t e interglaziale Torfe, die als „Schieferkohlen" bezeichnet werden. Der Pflanzenbestand dieser Schieferkohlen ist erstaunlich einförmig. In den P o l l e n d i a g r a m m e n herrschen Kiefer u n d Fichte w e i t a u s vor. N u r zeitweise w e r d e n T a n n e , Erle oder Hasel häufig. Die ü b r i g e n Gehölze sind äußerst spärlich, die Rotbuche (Fagus) fehlt an den meisten F u n d o r t e n völlig (vgl. L Ü D I 1946). Danach e n t h a l t e n die Schiefer kohlen n u r Teile der interglazialen Vegetationsentwicklung. Diese in Pollendia g r a m m e n vollständig zu erfassen, ist bisher nicht gelungen. Die Gleichförmigkeit der Flora der Schieferkohlen macht es sehr schwierig, aus d e m Pflanzenbestand A n h a l t s p u n k t e zur B e s t i m m u n g ihres Alters und i h r e r Stellung i n n e r h a l b eines Interglazials zu gewinnen. Die s t a r k e A u s b r e i t u n g der Fichte, die in den w e i t e r nördlich gelegenen Gebieten vor allem für die späteren Abschnitte der beiden letzten Interglaziale bezeichnend ist, spricht für das Ende eines Interglazials. Da es sich bei den Schieferkohlen in erster Linie u m Ver sumpfungsmoore handelt, g e w i n n t m a n den Eindruck, daß im Alpenbereich erst die Niederschlagszunahme u n d T e m p e r a t u r a b n a h m e des ausklingenden I n t e r glazials eine a u s g e d e h n t e V e r m o o r u n g der Tieflagen ermöglicht hat (FIRBAS 1951). Bei einer e r n e u t e n Untersuchung der Schieferkohlen von Großweil ist es n u n gelungen, die Vegetationsentwicklung dieses Interglazials nahezu vollständig zu *) Vorläufige Mitteilung; aus dem Systematisch-Geobotanischen Institut der Uni versität Göttingen.