Eiszeitalter
u.
Gegenwart
Band 20
Seite
72-75
Öhringen/Württ.,
31. Oktober
1969
luv "C-Datierung des Würm-ll/III-Interstadiats mit Hilfe v o n Radiokohlenstoffmessungen an Höhlensinter und Schlußfolgerungen für die Wasseraltersbestimmung Von H E R B E R T W . FRANKE, Kreuzpullach, u n d M E B U S A . GEYH, H a n n o v e r
Mit 1 Abbildung 4
Z u s a m m e n f a s s u n g . Die Ergebnisse der l C-Altersbestimmungen von Kalksinter-Pro ben aus dem Würm Il/III-Interstadial werden diskutiert. Es scheint mit derartigen Untersuchun gen möglich zu sein, das bisher vorhandene Bild über das P a l ä o k l i m a abzurunden oder sogar zu verfeinern. Der Versuch, die l C-Ergebnisse in Temperaturwerte zu übersetzen, führt zu W i d e r sprüchen mit den bisherigen Vorstellungen, die vermutlich ihre Ursachen in dem komplizierten Mechanismus der Sinterbildung und in der Problematik der Radiokohlenstoff-Datierung von K a l k sintern haben. 4
4
S u m m a r y . First results of l C - a g e determinations of Stalagmite samples formed during the Paudorf-Interstadial are discussed. B y means of such investigations it seems possible to complete the present knowledge available of the paleo-climate. The attempt to interprete the C - a g e s as paleo-temperatures leads to inconsistencies w i t h the existing conceptions. The reasons presumably lie in the complicated mechanism of the formation of calcite and the difficulties in its radiocarbon dating. 14
W i e früher g e z e i g t w u r d e ( F R A N K E 1 9 6 6 ) , k a n n m i t H i l f e d e r R a d i o k o h l e n s t o f f m e t h o d e H ö h l e n s i n t e r d a t i e r t w e r d e n u n d eine chronologische G l i e d e r u n g d e s J u n g p l e i s t o z ä n s u n d des H o l o z ä n s erfolgen. D a s i s t möglich, w e i l d i e S i n t e r g e n e r a t i o n e n R e p r ä s e n t a n t e n v e g e t a t i o n s b e g ü n s t i g e n d e r P e r i o d e n d a r s t e l l e n . D e r Schluß a u f k l i m a t i s c h e B e d i n g u n g e n erfolgt a l l e r d i n g s i n d i r e k t . D a s s t ä r k s t e S i n t e r w a c h s t u m w i r d w a r m - f e u c h t e n Z e i t e n zugeschrieben ( F R A N K E 1 9 6 7 ) , doch erfolgt V e r s i n t e r u n g auch u n t e r a l l e n a n d e r e n , d e m Pflanzenwuchs zuträglichen Bedingungen (GEYH & S C H I L L A T 1 9 6 5 ) .
E i n e U n t e r s c h e i d u n g v o n K l i m a p h a s e n , die sich n u r r e l a t i v w e n i g d u r c h T e m p e r a t u r e n u n d N i e d e r s c h l a g s w e r t e v o n e i n a n d e r abheben, w i r d v o n d e r S t a t i s t i k v i e l e r C-Daten e r w a r t e t . Z w a r l i e g e n h e u t e für d i e E r m i t t l u n g d e t a i l l i e r t e r A u s s a g e n noch z u w e n i g E r gebnisse v o r , doch i s t eine H ä u f u n g d e r C - M o d e l l a l t e r v o n S i n t e r i m w a r m - f e u c h t e n A t l a n t i k u m u n v e r k e n n b a r . V i e l e i n d e u t i g e r sollten noch d i e G r e n z e n v o n H o c h e i s z e i t e n , in denen n a h e z u k e i n e A b l a g e r u n g v o n s e k u n d ä r e m K a l k ( G E Y H & S C H I L L A T 1 9 6 5 ) e r f o l g t e , g e g e n ü b e r I n t e r g l a z i a l e n o d e r I n t e r s t a d i a l e n f e s t z u l e g e n sein. 1 4
1 4
Als Bestätigung dieser A n n a h m e k a n n die Übereinstimmung der bisher vorliegenden S i n t e r d a t e n m i t d e m g u t gesicherten Z e i t m a ß s t a b d e r a u s k l i n g e n d e n E i s z e i t gelten. W ä h r e n d d e r e i g e n t l i c h e n G l a z i a l p e r i o d e i s t so g u t w i e k e i n S i n t e r w a c h s t u m n a c h w e i s b a r . E s setzt erst w i e d e r w ä h r e n d des Ü b e r g a n g s z u m w ä r m e r e n K l i m a e i n ( F R A N K E & G E Y H , i. D r . ) . D a ß d i e s e r V o r g a n g a l l m ä h l i c h u n d nicht ü b e r a l l gleichzeitig e r f o l g t , dürfte a u f die unterschiedliche örtliche E n t w i c k l u n g d e r p o s t g l a z i a l e n V e g e t a t i o n z u r ü c k z u f ü h r e n sein. D i e C h r o n o l o g i e d e r a u s k l i n g e n d e n Eiszeit, f ü r d i e m e h r e r e D a t i e r u n g s m e t h o d e n — insbesondere d i e W a r w e n c h r o n o l o g i e u n d d i e R a d i o k o h l e n s t o f f b e s t i m m u n g o r g a n i s c h e r P r o b e n — ü b e r e i n s t i m m e n d e R e s u l t a t e lieferten, d a r f h e u t e i m g r o ß e n u n d g a n z e n a l s gesichert a n g e s e h e n w e r d e n . Nicht g a n z p r o b l e m l o s i s t d a h i n g e g e n d i e E i n o r d n u n g d e s W ü r m - I I / I I I - I n t e r s t a d i a l s in d e n a b s o l u t e n Z e i t m a ß s t a b . A l s P a u d o r f e r I n t e r s t a d i a l b e zeichnet, w u r d e i h m i n E u r o p a a u f G r u n d v o n C - D a t i e r u n g e n a n M e e r e s s e d i m e n t e n u n d a n d e r e n o r g a n i s c h e n Stoffen eine P e r i o d e zwischen 3 9 0 0 0 b i s 2 7 0 0 0 J a h r e n v o r d e r G e g e n w a r t z u g e s c h r i e b e n ( V A N DER H A M M E N U. a. 1 9 6 7 ) . A u f G r u n d d e r e r m i t t e l t e n I s o t o p e n t e m p e r a t u r e n v o n B o h r k e r n e n d e r Karibischen S e e dieses Abschnittes ( E M I L I A N I 1 9 6 5 ) 1 4
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Zur C-Datierung des Würm-II/III-Interstadials
k o n n t e d e r N a c h w e i s für e i n w e l t w e i t e s m i l d e s K l i m a e r b r a c h t w e r d e n , d a s zwischen 4 6 0 0 0 bis 2 5 0 0 0 J a h r e n v o r d e r G e g e n w a r t geherrscht h a b e n soll. Auch d i e j ü n g s t e n bios t r a t i g r a p h i s c h e n A n a l y s e n v o n B o h r k e r n e n a u s dem Indischen O z e a n b e s t ä t i g e n d a s V o r h a n d e n s e i n d e s W ü r m - I I / I I I - I n t e r s t a d i a l s f ü r eine Zeit z w i s c h e n 4 2 0 0 0 u n d 2 2 5 0 0 J a h ren v o r h e u t e (FRERICHS 1 9 6 8 ) . D a sich a l l e diese A r b e i t e n a u f m a r i n e V e r h ä l t n i s s e be ziehen, s i n d e r g ä n z e n d e k o n t i n e n t a l e D a t e n v o n besonderem Interesse. S i e w u r d e n von R a d i o k o h l e n s t o f f a n a l y s e n a n K a l k s i n t e r p r o b e n aus m i t t e l e u r o p ä i s c h e n H ö h l e n e r h a l t e n . N e b e n d e r schon e r w ä h n t e n H ä u f u n g v o n S i n t e r a l t e r n i m B e r e i c h zwischen r u n d 1 0 0 0 0 u n d 2 0 0 0 J a h r e n vor d e r G e g e n w a r t ) w u r d e eine a n d e r e z w i s c h e n 4 0 0 0 0 u n d 2 5 0 0 0 bis 2 2 0 0 0 C - J a h r e n v o r d e r G e g e n w a r t g e f u n d e n . D a bei 4 0 0 0 0 J a h r e n v o r der Ge g e n w a r t d i e M e ß g r e n z e d e r C - M e t h o d e f ü r K a l k s i n t e r l i e g t , ist der g r ö ß e r e W e r t nicht s i g n i f i k a n t . D i e zeitliche B e g r e n z u n g zur G e g e n w a r t hin s t e h t in guter Ü b e r e i n s t i m m u n g m i t d e n v o r g e n a n n t e n A n s c h a u u n g e n . S e l b s t v e r s t ä n d l i c h m u ß eine B e s t ä t i g u n g dieser S c h l u ß f o l g e r u n g mit einer g r ö ß e r e n Z a h l v o n C - D a t e n e r f o l g e n , d a die B e e n d i g u n g der S i n t e r w a c h s t u m s p h a s e in d i e s e m Zeitbereich b i s h e r nur durch e i n i g e w e n i g e S t a l a g m i t e n spitzen v e r s c h i e d e n e r H ö h l e n a n g e z e i g t w u r d e ( A b b . 1 ) . 1
1 4
1 4
1 4
i
1
1—i
1
1
i0
1
1
1
1
1
1
1
35
1
1
'
30
•
[
1
1
1
25 3
ALTER/W
Modelljahre
v.d.GegenwartX
KOLLERHOHLE 1
KOLLERHOHLE
6
KOLLERHOHLE
RAUCHER
HERMANNSHOHLE
LANGENFELD
HOHLE
OHNE
1
t
NAMEN 4
Abb. 1. Graphische Darstellung von l C - D a t e n des Paudorfer Interstadials. D i e E r g e b n i s s e dieser U n t e r s u c h u n g e n k ö n n t e n auch i m H i n b l i c k auf d i e B e a n t w o r t u n g der F r a g e n a c h den P a l ä o t e m p e r a t u r e n v o n B e d e u t u n g s e i n ( G E Y H sc S C H I L L A T 1 9 6 5 , LABEYRIE et a l . 1 9 6 6 ) . Es scheint nach d e n b i s h e r i g e n E r f a h r u n g e n eine G r e n z t e m p e r a t u r z u geben, u n t e r h a l b d e r e r n o r m a l e r w e i s e k e i n e n e n n e n s w e r t e S i n t e r b i l d u n g m e h r erfolgt ( F R A N K E 1 9 6 7 ) . W e n n m a n d i e heute in M i t t e l g e b i r g s h ö h l e n b e o b a c h t b a r e s c h w a c h e K a l k a u s s c h e i d u n g d a m i t in B e z i e h u n g bringt, k ö n n t e der G r e n z w e r t im Bereich d e r derzeit dort h e r r s c h e n d e n m i t t l e r e n J a h r e s t e m p e r a t u r e n liegen. M e r k l i c h w ä r m e r w a r es im A t l a n t i k u m , i n dem die s t ä r k s t e p o s t g l a z i a l e S i n t e r b i l d u n g s t a t t f a n d . A u s d e m ebenfalls m ä c h t i g e n S i n t e r v o r k o m m e n i m P a u d o r f e r I n t e r s t a d i a l k ö n n t e demnach g e f o l g e r t w e r den, d a ß d a s d a m a l i g e K l i m a m i l d e r w a r a l s d a s heutige. D i e a u s dieser W a r m z e i t s t a m 4
1) Die l C-Modellalter von Kalksinter wurden unter der Annahme berechnet, daß die C-Konzentration von rezenten Proben dieser Art um 15°/o kleiner ist als die von organischem Material. 14
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Herbert W. Franke und Mebus A. Geyh
mende Sintergeneration — e t w a d e r Kollerhöhle bei Winzenberg/Niederösterreich — ist m i n d e s t e n s ebenso m ä c h t i g w i e d i e a u s d e m A t l a n t i k u m s t a m m e n d e ( F R A N K E , G E Y H & T R I M M E L i. E.). F ü r d a s V o r h a n d e n s e i n e i n e r G r e n z t e m p e r a t u r für die B i l d u n g von K a l k k o n k r e t i o n e n spricht auch d a s E r g e b n i s d e r D a t i e r u n g e i n e r S t a l a g m i t e n s p i t z e a u s d e r R a u c h e r h ö h l e , T o t e s G e b i r g e / O b e r ö s t e r r e i c h , die e i n C - M o d e l l a l t e r v o n 2 3 300 ± 1 1 5 0 J a h r e v o r d e r G e g e n w a r t a u f w e i s t ( F R A N K E 1 9 6 7 ) . D a i n dieser H ö h l e — w i e auch in a n d e r e n H o c h g e b i r g s h ö h l e n — d i e nacheiszeitliche S i n t e r g e n e r a t i o n fehlt, k ö n n t e sogar a n g e n o m m e n w e r d e n , d a ß die m i t t l e r e n J a h r e s t e m p e r a t u r e n i m P a u d o r f e r I n t e r s t a d i a l höher l a g e n a l s im p o s t g l a z i a l e n K l i m a o p t i m u m . H i e r z u i m W i d e r s p r u c h stehen einige a n d e r e B e f u n d e . Nach E M I L I A N I ( 1 9 6 5 ) l a g e n d i e m i t H i l f e i s o t o p e n p h y s i k a l i s c h e r U n t e r s u c h u n gen e r m i t t e l t e n M e e r e s t e m p e r a t u r e n d e s P a u d o r f e r I n t e r s t a d i a l s u m 3 ° C u n t e r den h e u t i g e n . B E R T A L A N & K R E T Z O I ( 1 9 6 5 ) g e b e n d e n U n t e r s c h i e d a u f d e m K o n t i n e n t m i t 5° C a n . Auch m i t d e r v o n S H E P A R D ( 1 9 6 0 ) i n z w i s c h e n v i e l f a c h b e s t ä t i g t e n K u r v e über die V e r ä n d e r u n g d e r M e e r e s s p i e g e l h ö h e m i t d e r Zeit ist d i e T e m p e r a t u r h y p o t h e s e nicht in E i n k l a n g zu bringen. 1 4
Eine a n d e r D e u t u n g e r g i b t sich, w e n n m a n a n n i m m t , d a ß in dem I n t e r s t a d i a l die C O 2 P r o d u k t i o n in d e n o b e r e n Bodenschichten hauptsächlich d u r c h Z e r s e t z u n g v o n K a l k durch H u m u s s ä u r e e r f o l g t e . D a ß dieser V o r g a n g Zumindestens i m M i t t e l g e b i r g e leicht möglich ist, z e i g t das E r g e b n i s e i n e r C - D a t i e r u n g eines r e z e n t e n S t a l a k t i t e n a u s d e r C h a r l o t t e n h ö h l e bei H ü r b e n / B a d e n - W ü r t t e m b e r g ( A D A M et a l . 1 9 6 8 ) . M i t e i n e m C - M o d e l l a l t e r v o n 8 7 0 0 J a h r e n v o r h e u t e w a r d a s Z u s t a n d e k o m m e n d i e s e s B i l d u n g s p r o z e s s e s für K a l k s i n t e r b e s t ä t i g t . D i e hohen <S C - W e r t e , d i e für d a s P a u d o r f e r I n t e r s t a d i a l e r w i e s e n s i n d , ( G E Y H & S C H I L L A T 1 9 6 5 ) u n t e r s t ü t z e n diese D e u t u n g s m ö g l i c h k e i t . G e o l o g i s c h gesehen k ö n n t e n d i e s t a r k e n B o d e n b i l d u n g e n d i e n o t w e n d i g e H u m u s s ä u r e g e l i e f e r t haben — u n e r k l ä r l i c h w ä r e n u r , w a r u m d i e m i t H i l f e d e r K a l k s i n t e r - A l t e r s b e s t i m m u n g e n gefundene z e i t l i c h e Grenze für d a s E n d e d a s P a u d o r f e r I n t e r s t a d i a l s m i t d e r m i t H i l f e a n d e r e r U n tersuchungen e r m i t t e l t e n so gut ü b e r e i n s t i m m t . 1 4
1 4
1 : !
Eine K l ä r u n g d i e s e r D i s k r e p a n z e n ist d r i n g e n d e r f o r d e r l i c h , d a z . B . d e r N a c h w e i s h ö h e r e r T e m p e r a t u r w e r t e i m W ü r m - I I / I I I - I n t e r s t a d i a l beträchtliche K o n s e q u e n z e n für v i e l e E i n o r d n u n g s v e r s u c h e nach sich z i e h e n w ü r d e . B e i s p i e l s w e i s e b r a u c h t e n d a n n die K n o c h e n l a g e r des H ö h l e n b ä r e n u n d d e r H ö h l e n b ä r e n j ä g e r a u s d e m H o c h g e b i r g e (EHRENBERG 1 9 6 5 ) nicht bis ins R i ß - W ü r m - I n t e r g l a z i a l zurückgestuft z u w e r d e n . Andererseits w ä r e m i t der B e s t ä t i g u n g der Temperaturhypothese ein w e i t e r e r Beweis f ü r d i e erfolgreiche A n w e n d b a r k e i t d e r C - M e t h o d e a u f K a l k s i n t e r u n d Wasser g e funden. 1 4
D i e bisherigen, sich t e i l w e i s e w i d e r s p r e c h e n d e n E r g e b n i s s e lassen a b e r v e r m u t e n , d a ß nicht allein d i e T e m p e r a t u r , s o n d e r n v i e l m e h r ein k o m p l i z i e r t e s Z u s a m m e n w i r k e n v o n T e m p e r a t u r , Feuchte u n d V e g e t a t i o n f ü r d i e I n t e n s i t ä t d e s S i n t e r w a c h s t u m s b e s t i m m e n d ist. D a s schließt nicht a u s , d a ß d a b e i d i e W ä r m e der d o m i n i e r e n d e F a k t o r ist. Zu danken ist der Deutschen Forschungsgemeinschaft, die die Durchführung d e r Arbeit finan ziell unterstützte, und den Herren Heinz ILMING, Dr. Hubert TRIMMEL und Karl TROTZL, die sich an der Probenentnahme beteiligten.
Literatur BLEICH, K. E . : Zur Geologie der Charlottenhöhle. Publiziert i n : ADAM, K. D., BINDER, H., BLEICH,
K. E. & DOBAT, K.: Die Charlottenhöhle bei Hürben. — Abh. z. Karst- u. Höhlenkunde, Reihe A, H. 3, 1—20, München 1968. BERTALAN, K. & KRETZOI, M . : Die Bedeutung der ungarischen Karst- und Höhlensedimente für die Geochronologie. — III. Intern. Kongr. f. Speläologie, IV, 63—68, Wien 1965. EHRENBERG, K.: Zum Lebensraum von Höhlenbär und Höhlenbärenjäger. — III. Intern. Kongr. f. Speläologie, IV, 21—26, Wien 1965.
14
Zur C-Datierung des Würm-II/III-Interstadials
75
EMILIANI, C . ; zitiert nach BERTALAN, K. & KRETZOI, M.: Die Bedeutung der ungarischen Karst und Höhlensedimente für die Geochronologie. — III. Intern. Kongr. f. Speläologie, IV, 63—68, Wien 1965. FRANKE, H . W . : Ein speläochronologischer B e i t r a g zur postglazialen Klimageschichte. — Eiszeit alter u. Gegenwart, 1 7 , 149—152, Öhringen 1966. FRANKE, H . W . : Isotopenverhältnisse in sekundärem Kalk — geochronologische Aspekte. — Atom praxis, 1 3 , 363—366, Karlsruhe 1967. FRANKE, H . W. & GEYH, M . A.: Grundriß einer Chronologie der Kalksinterablagerungen in Höhlen; i. E. FRANKE, H . W., GEYH, M. A . & TRIMMEL, H . :
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von
Sintergenerationen der Großen Kollerhöhle bei Winzendorf ( N . - ö . ) ; i. E. FRERICHS, W . E.: Pleistocene-Recent B o u n d a r y and Wisconsin Glacial Biostratigraphy in the Northern Indian Ocean. — Science 159, 1456—1458, Washington 1968. GEYH, M . A . & SCHILLAT, B . : Messungen der Kohlenstoff-Isotopenhäufigkeit von Kalksinterproben aus der Langenfelder Höhle. — Aufschluß, 1 7 , 315—323, Göttingen 1965. VAN DER HAMMEN, T , MAARLEVELD, G. C , VOGEL, J . C. & ZAGWIJN, W. H.: S t r a t i g r a p h y , Cli
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