Eiszeitalter
u.
Gegenwart
221—228 5 Abb.
30
Hannover
1980
N e u e M e e r e s s p i e g e l d a t e n a u s d e m Raum W a n g e r o o g e JÖRG HANISCH *) Sea level, radiometric dating, Commelinidea (Phragmetis communis), Venerida (Scobicularia plana), bock marsch sediment, core cuttings, Holocene North Sea (Wangerooge), North-West German Lowlands, Niedersachsen. T K 25 N r . : 2213 K u r z f a s s u n g : Wurzeln und Stengel von Phragmites communis aus Brackwasser-Sedimen ten, die etwa 6 km nördlich Wangerooge in 2 3 , 1 bis 24,4 m unter N N erbohrt wurden, brachten l C - A l t e r zwischen 7500 und 8000 v.h. Danach lag der Hochwasserspiegel der Nordsee in diesem Zeitraum etwa 24 m unter N N . 4
Datierungen von in Lebendstellung entnommenen Muschelklappen von Scrobicularia plana ergeben für die Zeit um 1500 v.h. eine Hochwassermarke von ca. 1,3 m unter der heutigen. Für die Zeit um 550 v.h. kann mit Hilfe von Gräsern und Wurzeln eines ehemaligen Strand nelkenrasens sowie von Sedimentstrukturen einer Watt- bis Grodensedimentabfolge ein M T H W an der deutschen Nordseeküste angegeben werden, das dem heutigen entspricht. [New S e a L e v e l Data f r o m t h e Region of W a n g e r o o g e ] A b s t r a c t : Remnants o f Phragmites communis from brackwater sediments now at deth of 23.1 to 24.4 m below N N about 6 km north o f Wangerooge were dated at 7500 to 8000 B.P. According to this the mean high water level in the North Sea lay at about 24 m below N N during this time interval. Radiocarbon dating of shells of Scrobicularia plana which were found in living position in fossil tidal flat sediments indicates a high w a t e r level at about 1500 B . P . of 1.3 m below the present one. About 5 5 0 B.P. the mean high water level on the German North Sea coast was practically the same as today. This is deduced from radiometric, botanic, and sedimentary studies of former tidal flat to salt marsh deposits. 1.
Einführung
I m R a h m e n der g e o l o g i s c h e n U n t e r s u c h u n g e n des N i e d e r s . L a n d e s a m t e s f. B o d e n f o r sdiung ( N L f B ) über die U r s a c h e n des S t r a n d - und D ü n e n a b t r a g s a u f der I n s e l W a n g e r o o g e w u r d e n Schilfstengel u n d -wurzeln a u s einer B r a c k w a s s e r a b l a g e r u n g aus dem heu tigen S e e g e b i e t nördlich d e r Insel, Muschel k l a p p e n aus e i n e r alten W a t t s c h i c h t und a l t e G r o d e n s e d i m e n t e r a d i o m e t r i s c h untersucht. D i e D a t i e r u n g e n e r f o l g t e n i m C - L a b o r des N L f B ( L e i t u n g : M . A . GEYH). Sie lieferten d r e i wichtige Z e i t m a r k e n zur E n t s t e h u n g und V e r l a g e r u n g W a n g e r o o g e s , sind aber g l e i c h z e i t i g für das Meeresspiegel-Anstiegsgeschehen in der D e u t s c h e n Bucht v o n B e d e u t u n g . D i e p o l l e n a n a l y t i s c h e A u s w e r t u n g der B r a c k w a s ser- und G r o d e n p r o b e n ( d u r c h K . J . MEYER, N L f B ) gab w e r t v o l l e H i n w e i s e a u f das j e weilige A b l a g e r u n g s n i v e a u i m Bezug a u f d i e d a m a l i g e n H o c h w a s s e r m a r k e n . 1 4
2.
Meeresspiegelindikatoren
D r e i verschiedenartige F a z i e s e i n h e i t e n , d i e im R a u m W a n g e r o o g e in unterschiedlicher T i e f e n p o s i t i o n auftreten, k ö n n e n als M e e r e s s p i e g e l a n z e i g e r für das fossile M i t t e l t i d e h o c h wasser h e r a n g e z o g e n w e r d e n . C - A l t e r s d a t i e r u n g e n an B r a c k w a s s e r s e d i m e n t e n aus der heutigen o f f s h o r e - Z o n e d e r I n s e l sowie an W a t t - und G r o d e n s e d i m e n t e n v o m N o r d s t r a n d W a n g e r o o g e s liefern drei n e u e Z e i t - H ö h e n - M a r k e n des Transgressionsgeschehens. 14
*) Anschrift des Verfassers: Dr. J . H a n i s c h , Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe, Stilleweg 2, D - 3 0 0 0 Hannover 5 1 .
Abb. 1: Ăœbersichtskarte der Insel Wangerooge.
Neue Meeresspiegeldaten aus dem Raum Wangerooge
2,1.
B r a c k w a s s e r s e d i m e n t e
aus
der
223
o f f s h o r e - Z o n e
V o n insgesamt 31 B o h r u n g e n , die im S e e g e b i e t nördlich v o n W a n g e r o o g e abgeteuft w u r d e n , t r a f als einzige B o h r u n g A 1 0 ( c a . 6 k m N der I n s e l , P o s i t i o n 5 5 ° 5 1 , 4 ' N / 0 7 ° 5 0 , 7 ' E ) h o l o z ä n e B r a c k w a s s e r - S e d i m e n t e a n . Diese lagen u n t e r nur 0 , 6 7 m m a r i n e m S a n d u n d w u r d e n in e i n e r M ä c h t i g k e i t v o n 2 , 1 3 m erbohrt, w o b e i die Basis der b r a c k i schen A b l a g e r u n g e n nicht erreicht wurde. D i e g e s a m t e A b f o l g e e n t h ä l t B e s t a n d t e i l e eines m a r i n e n P l a n k t o n ( F o r a m i n i f e r e n I n n e n s c h a l e n , H y s t r i c h o - S p h a e r i d e n ) s o w i e S ü ß w a s s e r e l e m e n t e w i e Z e l l k o l o n i e n der Grünalge Pediastrum. A u s den feinklastischen S e d i m e n t e n a u s g e l e s e n e und ausgeschlämmte R e s t e v o n mites communis ( W u r z e l n u n d S t e n g e l ) e r g a b e n folgende C - A l t e r :
Phrag
1 4
Tiefenintervall (m unter N N )
Hv-Nummer
23,08 — 23,24 2 3 , 4 8 — 23,73 24,07 — 24,39
8600 8601 8602
u
C - A l t e r v.h. 7540 ± 80 7980 ± 60 79601205
D i e U m r e c h n u n g der gemessenen W a s s e r t i e f e n a u f N N w u r d e n d a n k e n s w e r t e r Weise vom Deutschen Hydrographischen Institut, H a m b u r g , vorgenommen. Die v o n L U D W I G et a l . ( 1 9 7 9 ) veröffentlichten S K N - W e r t e f ü r die P r o b e n aus B o h r u n g A 1 0 sind nach freundlicher mündlicher M i t t e i l u n g von H . S T R E I F mit einem systematischen F e h l e r b e haftet. N a c h ökologischen S t u d i e n v o n S C H E E R ( 1 9 5 3 ) k a n n Phragmites communis h e u t e in der B r a c k w a s s e r - und G e z e i t e n z o n e nur z w i s c h e n 2 6 c m u n t e r u n d 7 2 c m ü b e r dem M T H W - N i v e a u existieren. A u s g e h e n d v o n diesem ökologischen B e f u n d k a n n v o n der E n t n a h m e h ö h e a u f einen m i n i m a l und m a x i m a l möglichen H o c h w a s s e r s t a n d geschlossen w e r d e n . B e i A n n a h m e e i n e r P r o b e n e n t n a h m e a n der untersten G r e n z e des ö k o l o g i s c h e n Bereichs e r g i b t dies ein m a x i m a l 2 6 c m d a r ü b e r liegendes, früheres M T H W . N i m m t m a n e i n e E n t n a h m e h ö h e v o n der oberen, d u r c h Phragmites communis angezeigten Marge an, r e s u l t i e r t ein m a x i m a l 7 2 c m d a r u n t e r liegendes, früheres M T H W . P r o b e 8 6 0 0 wurde aus e i n e r mittleren T i e f e v o n 2 3 , 1 6 m u n t e r N N e n t n o m m e n . D a s d a m a l i g e M T H W lag also m a x i m a l 2 6 c m o b e r h a l b von — 2 3 , 1 6 m N N ( = — 2 2 , 9 m N N ) und m a x i m a l 7 2 cm u n t e r h a l b der E n t n a h m e h ö h e , also 2 3 , 8 8 m u n t e r N N . D a s s e l b e gilt für die ü b r i g e n beiden P r o b e n entsprechend. Z u s a m m e n m i t den D a t i e r u n g s f e h l e r i n t e r v a l len e r g e b e n diese m a x i m a l e n u n d m i n i m a l e n H ö h e n m a r k e n R e c h t e c k e , die als i n d i k a t i v e Bereiche d e r P r o b e n b e z e i c h n e t werden k ö n n e n ( A b b . 2 ) W i e ersichtlich, ist das F e h l e r i n t e r v a l l bei P r o b e H v 8 6 0 2 i m V e r g l e i c h zu d e n b e i d e n anderen P r o b e n g r o ß . D a r a u s e r k l ä r t sich das scheinbar geringere A l t e r v o n H v 8 6 0 2 zu H v 8 6 0 1 , o b w o h l die P r o f i l a b f o l g e das G e g e n t e i l z e i g t . Durch das F e h l e r i n t e r v a l l v o n P r o b e H v 8 6 0 1 w i r d jedoch der mögliche D a t i e r u n g s f e h l e r von H v 8 6 0 2 eingeengt ( A b b . 2 ) . D u r c h V e r b i n d e n der ä u ß e r s t e n Ecken d e r R e c h t e c k e in A b b . 2 w i r d die M a r g e a n g e zeigt, i n n e r h a l b der sich m ö g l i c h e M e e r e s s p i e g e l - Ä n d e r u n g e n v o l l z o g e n h a b e n . F ü r die M e e r e s s p i e g e l - A n s t i e g s k u r v e ergeben sich so m i n i m a l e und m a x i m a l e S t e i g u n g e n ( A b b . 2 ) . D e r k l e i n s t m ö g l i c h e A n s t i e g betrug z w i s c h e n 8 1 6 5 v.h. und 7 4 6 0 v.h. n u r 1 0 c m , der g r ö ß t m ö g l i c h e zwischen 7 9 2 0 v.h. und 7 6 2 0 v.h. 1,42 m ( v o n 2 4 , 3 2 a u f 2 2 , 9 0 m u n t e r N N ) . D e r wahrscheinliche A n s t i e g des M T H W zwischen e t w a 8 0 0 0 v.h. u n d 7 5 0 0 v.h. h a t sich j e d o c h von 2 4 , 1 a u f 2 3 , 1 5 unter N N v o l l z o g e n ( A b b . 2 ) . D i e s e n t s p r ä c h e einem Anstieg v o n c a . 19 cm p r o J a h r h u n d e r t , w e n n m a n Setzung unberücksichtigt l ä ß t .
Jörg Hanisch
224
•c -A l t e r 8500
8000
v.h.
7500
22
m
z
a c
0) :0
m
/
/wahrscheinlicher
MTHW
-Anstieg
Abb. 2: Aussagekraft der Proben H v 8600, S601 und 8602 auf die früheren
Hochwasserstände.
Gesichert ist durch diese drei D a t e n jedoch nur ein f r ü h e r e r m i t t l e r e r H o c h w a s s e r s t a n d v o n c a . — 2 4 m N N , da der m i n i m a l mögliche A n s t i e g s b e t r a g v o n 1 0 c m i n n e r h a l b der meßtechnischen F e h l e r g r e n z e n liegt.
2.2.
M u s c h e l k l a p p e n aus der K l e i - S c h i c h t Alten Westturm Wangerooges
beim
B e d i n g t durch die f o r t s c h r e i t e n d e S t r a n d e r n i e d r i g u n g im W e s t t e i l v o n W a n g e r o o g e w i r d , speziell im B e r e i c h der B u h n e n und D ü n e n s c h u t z w e r k e , i m m e r häufiger eine steife, sandige, e t w a 6 0 c m m ä c h t i g e Schlickschicht durch S t u r m f l u t e n freigelegt. D i e s e K l e i - L a g e , i m V o l k s m u n d „ K n i c k s c h i c h t " g e n a n n t , h a t nach S I N D O W S K I ( 1 9 6 9 ) flächenmäßig eine V e r b r e i t u n g , die v o n e t w a B u h n e D bis v o r das W e s t e n d e der Insel reicht ( A b b . 1 ) . D i r e k t östlich der B u h n e B ist das o b e r s t e V i e r t e l dieser sandig-siltigen T o n s c h i c h t über v i e l e Q u a d r a t m e t e r v o n M o l l u s k e n der G a t t u n g e n Scrobicularia plana u n d Cardium edule durchsetzt. D i e s e befinden sich g r ö ß t e n t e i l s in L e b e n d s t e l l u n g ( A b b . 3 ) . U m eine m ö g l i c h e K o n t a m i n i e r u n g durch heutiges, i m M e e r w a s s e r gelöstes CO2 zu umgehen, w u r d e n die z u r A l t e r s d a t i e r u n g h e r a n g e z o g e n e n S c r o b i c u l a r i e n aus einer Z o n e e n t n o m m e n , in der sie noch durch w e i t g e h e n d i m p e r m e r m e a b l e n Schlick überdeckt w a r e n . D i e D a t i e r u n g d e r S c h a l e n e r g a b ein C - A l t e r v o n 1 5 4 0 ± 7 5 v.h. ( H v 9 2 5 7 ) . Z u s a m m e n m i t einer früheren D a t i e r u n g ( S I N D O W S K I 1 9 6 9 : H v 3 0 0 , 1 4 5 0 ± 1 8 0 v.h.) resultiert ein mittleres A l t e r der beiden P r o b e n v o n 1 5 2 5 ± 7 0 v.h. 1 4
Neue Meeresspiegeldaten aus dem Raum Wangerooge
225
Abb. 3 : Flächenhafte Verbreitung von Scrobicularia plana in ehemaligen Schlickwatt-Sedimenten. Unmittelbar östlich der Fundamente des Alten Westturms bei Buhne B .
D i e H ö h e n l a g e der P r o b e w u r d e e i n n i v e l l i e r t ; sie liegt 0 , 1 m u n t e r N N . Scrobicularia plana l e b t h e u t e im geschützten S c h l i c k w a t t k n a p p u n t e r h a l b d e r m i t t l e r e n H o c h w a s s e r linie ( D Ö R J E S 1 9 7 8 : A b b . 6 7 ) . D a r a u s e r r e c h n e t sich für die Z e i t u m 1 5 0 0 v.h. e i n e H o c h w a s s e r m a r k e , die e t w a 1,3 m u n t e r der h e u t i g e n lag. 2.3.
Grodenproben
vom
Nordstrand
Wangerooges
Bei d e r S y l v e s t e r - S t u r m f l u t 1 9 7 7 w a r d e r S t r a n d so stark e r n i e d r i g t w o r d e n , d a ß eine a l t e G r o d e n s c h i c h t im B e r e i c h k n a p p westlich d e r B u h n e J freigespült w u r d e ( A b b . 1 ) . D a sich G r o d e n a u f den Ostfriesischen Inseln n u r südlich der D ü n e n z ü g e a u s b i l d e n , k o n n t e diese Schicht Aufschluß ü b e r d i e V e r l a g e r u n g W a n g e r o o g e s nach S geben. M i t e i n e m neu e n t w i c k e l t e n P r o b e n e n t n a h m e g e r ä t ( H A N I S C H & H U S E M A N N 1 9 7 9 ) w u r den i n s g e s a m t 1 0 P r o f i l k e r n e v o n bis zu 1,5 m L ä n g e g e w o n n e n ( A b b . 4 ) und s e d i m e n t o logisch, p a l y n o l o g i s c h , b o t a n i s c h sowie r a d i o m e t r i s c h untersucht. D i e S e q u e n z ( A b b . 5 ) b e g i n n t im L i e g e n d e n m i t einem f e i n k ö r n i g e n , t o n i g e n S a n d m i t t e l g r a u e r F a r b e . E r ist h o c h b i o t u r b a t . D a r ü b e r schließt sich ein h e l l g r a u e r , schwach t o n i g e r F e i n s a n d mit F e i n - u n d R i p p e l s c h i c h t u n g an, dessen M ä c h t i g k e i t zwischen 2 0 und 4 0 c m s c h w a n k t . Diese b e i d e n Lagen w e r d e n nach ihrer f a z i e l l e n A u s b i l d u n g als alte W a t t a b l a g e r u n g e n a n g e s p r o c h e n . D e n A b s c h l u ß des W a t t s b i l d e t eine 2 bis 3 c m dicke, h u m o s e Schicht, die einer e h e m a l i g e n A l g e n m a t t e entsprechen dürfte. Sie ist sehr m ä c h t i g keits- u n d n i v e a u k o n s t a n t , w i r d in einigen P r o f i l e n jedoch v o n wenigen c m W a t t s a n d überlagert. D a r ü b e r liegt h e l l b r a u n e r M i t t e l s a n d , d e r z. T . stark d u r c h w u r z e l t ist. S e i n e M ä c h t i g k e i t s c h w a n k t im B e p r o b u n g s b e r e i c h z w i s c h e n 4 0 und 6 0 c m . U n r e g e l m ä ß i g e S c h r ä g schichtung weist a u f äolische U m l a g e r u n g h i n . E s dürfte sich d e m n a c h u m eine F l u g s a n d lage handeln. 15
Eiszeitalter u. Gegenwart
Abb. 4 : Drei K e r n e mit alten W a t t - bis Grodenablagerungen (von rechts nach links). U n t e r heutigem Strandsand bei Buhne J .
Neue Meeresspiegeldaten aus dem Raum Wangerooge
227
D e n höchsten T e i l der F o l g e bildet eine 1 0 bis 1 8 c m m ä c h t i g e Schicht s t a r k h u m o s e n , tonigen Mittelsands. Lagig sind Wurzel- u n d Gräserreste (unbestimmbare G r a m i n a e n ) angereichert. Auch sind m i l l i m e t e r d i c k e B ä n d c h e n v o n h e l l g r a u e m T o n und h e l l b r a u n e m M i t t e l s a n d zwischengeschaltet. A n ausgelesenen W u r z e l n und G r ä s e r n w u r d e n brachten A l t e r v o n :
Das gemittelte
1 4
1 4
C-Datierungen
655
±
1 3 0 v.h.
(Hv
8604)
520
±
6 0 v.h.
(Hv
8605)
580
±
80
v.h. ( H v
durchgeführt. Sie
9169)
C - A l t e r d e r d r e i P r o b e n b e t r ä g t 5 5 5 ± 4 5 v.h.
A u s der gesamten P r o f i l a b f o l g e l ä ß t sich f ü r diesen Z e i t r a u m der S t a n d des m i t t l e r e n H o c h w a s s e r s w i e folgt r e k o n s t r u i e r e n : D i e G r e n z e zwischen b i o t u r b a t e n und geschichteten W a t t s e d i m e n t e n liegt n a c h R O E P et a l . ( 1 9 7 5 ) u n d J E L G E R S M A ( m ü n d l . M i t t . ) h e u t e in H o l l a n d e t w a 4 0 c m u n t e r h a l b der mittleren Hochwasserlinie. A l g e n m a t t e n treten i m heutigen W a t t O s t f r i e s l a n d s stets in u n m i t t e l b a r e r N ä h e der H o c h w a s s e r m a r k e auf. D i e an den G r o d e n p r o b e n durchgeführten, sehr d e t a i l l i e r t e n P o l l e n a n a l y s e n weisen diese A b l a g e r u n g als einen e h e m a l i g e n , z. T . w e i t g e h e n d ausgesüßten „ S t r a n d n e l k e n r a s e n " aus. I n den obersten A b s c h n i t t e n sind A n z e i c h e n für G e t r e i d e a n b a u a u f der I n s e l , D ü n e n N ä h e u n d B e w e i d u n g ( „ f e u c h t e T r i t t r a s e n - G e s e l l s c h a f t " ) f e s t z u s t e l l e n . N a c h ELLENBERG ( 1 9 6 3 ) d e u t e t dies auf ein m i t t l e r e s H o c h w a s s e r hin, das m i n d e s t e n s 2 5 c m t i e f e r als die G r o d e n - U n t e r k a n t e gelegen h a t . Versucht m a n diese fossilen W a s s e r s t a n d s a n z e i g e r m i t den h e u t i g e n V e r h ä l t n i s s e n zu vergleichen, so ergibt sich für das M i t t e l t i d e h o c h w a s s e r , das i m R a u m W a n g e r o o g e heute bei 1 , 3 m ü b e r N N liegt, f o l g e n d e S i t u a t i o n : D i e O b e r g r e n z e der b i o t u r b a t e n W a t t s c h i c h t liegt m i t 9 0 — 9 5 c m über N N s o m i t 3 5 bis 4 0 c m u n t e r h a l b der m i t t l e r e n H o c h w a s s e r m a r k e .
Strand nelken
GJ
rasen
10
GJ 8
GJ 7
GJ
6
. — i Flugsand Groden ('Strandnelkenrasen")
:J580tBOB.R . 1655Ü30B.P.
Andel rasen Wattsand.geschichtet Algenmatte ^
Wattsand.geschichtet
Watt.bioturbat
0 i
NN
1 1
2
3
1
1
4
i
5m l
I
Abb. 5: Höhenlage der alten Watt/Grodenschichten bei Buhne J . 15 •
Jörg Hanisch
228
Die als A l g e n m a u e gedeutete S c h i c h t befindet sich e t w a 1 0 c m u n t e r M T H W . Die
G r o d e n l a g e n befinden sich zwischen 1,70 u n d 1,95 m ü b e r N N u n d d a m i t z w i
schen 4 0 und 6 5 c m o b e r h a l b des M T H W . D i e drei a n g e f ü h r t e n H ö h e n m a r k e n befinden sich a l s o in guter Ü b e r e i n s t i m m u n g m i t d e n heutigen V e r h ä l t n i s s e n ( A b b . 5 ) . D a n a c h m u ß f ü r d i e Z e i t u m 5 5 0 v . h . m i t p r a k t i s c h d e m gleichen m i t t l e r e n H o c h w a s s e r - N i v e a u gerechnet w e r d e n w i e h e u t e . U n t e r der A n n a h m e u n v e r ä n d e r t e r T i d e n h ü b e h a t sich demnach auch der m i t t l e r e Meeresspiegel u m 5 5 0 v.h. a u f d e r gleichen H ö h e b e f u n d e n wie heute. A n d e r e r s e i t s e r m i t t e l t e R O H D E ( 1 9 7 7 ) für d i e letzten 3 0 0 J a h r e einen r e l a t i v e n Anstieg des Meeresspiegels u m 2 5 c m p r o J a h r h u n d e r t . A u s b e i d e n B e f u n d e n w ä r e demnach f ü r d i e v e r b l e i b e n d e Z e i t s p a n n e a u f e i n e kurzfristige M e e r e s s p i e g e l a b s e n k u n g z u schließen.
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TRIN. für die Fragen der Küsten
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