Archives for Environmental History of the last Millennia

Im Zechsteingürtel des südlichen Harzrandes wurden Ablagerungen aus dem Erdfallsee "Aschenhütter Teich" sowie den vermoorten Erdfallsenken "Moosloch" und "Finnenbruch" geochemisch untersucht. Ziel dieser Untersuchung war die Rekonstruktion der Umweltgeschichte des südlichen Harvorlandes und ihre Beeinrächtigung durch die frühe Metallgewinnung im Harz, insbesondere für Zeiträume, aus denen keine schriftlichen Überlieferungen vorliegen. Parallel wurden die Bohrkerne palynologisch im Rahmen der Promotionsarbeit von Begemann (2003) untersucht. Die Erdfallsedimente zeichnen sich durch hohe Gehalte an organischer Substanz aus und begünstigen damit niedrige geochemische Hintergrundwerte. Die vorherrschenden neutralen pH-Bedingungen bewirken eine geringe Mobilität der vorwiegend atmosphärisch eingetragenen Elemente. Die quantitative Elementbestimmung wurde an dem ICP-OES und dem ICP-MS durchgeführt. Die ältesten sicheren Schwermetallanreicherungen, die auf die Verhüttung von Harzer Erzen zurückzuführen sind, konnten für die römische Kaiserzeit nachgewiesen werden. Bronzezeitliche Elementanomalien treten nicht auf. Parallel zur rückläufigen Besiedelung gehen während der Völkerwanderungszeit sowohl die Schwermetalleinträge als auch der Eintrag von erodiertem Bodenmaterial stark zurück. Bedingt durch den wieder einsetzenden Abbau von Buntmetallerzen im Harz, steigen ab dem frühen Mittelalter die Schwermetalleinträge wieder an und erreichen im hohen Mittelalter ihre höchsten Intensitäten, die europaweit unübertroffen sind. Durch die zunehmende landwirtschaftliche Nutzung erreicht die Sedimentbildungsrate ebenfalls ihre höchsten Werte. Die spätmittelalterliche Wüstungsperiode sowie die klimatische Abkühlung zeichnet sich in den Bohrkernen durch rückläufige Schwermetall- und Bodeneinträge ab. Die neuzeitlichen Schadstoffeinträge in die Erdfälle des Südharzes erreichen nicht mehr das Niveau der mittelalterlichen Schwermetallbelastung. Die Untersuchungen zeigen, dass Erdfallsedimente hervorragende Archive für die palynologische und geochemische Rekonstruktion der Umweltgeschichte sein können. Aufgrund der gringen Oberflächengröße der meisten Erdfälle spiegelt sich in ihren Ablagerungen jedoch nur die lokale Umweltgeschichte wider.Sediments from karst sínkholes of the Upper Permian (Zechstein) belt of southern Harz mountains are geochemically examinated. The aim of this research is the reconstruction of the environmental history. Of special interests are the effects on sediments of early mining and smelting activities in periods of time without written records. Pollen are analyzed by the PhD of Begemann (2003) simulaneously to the geochemical examination of the drill cores. The sinkhole sediments mainly consists of organic matter causing a low natural background concentration of heavy metals. Circum-neutral pH-values preventing migration of heavy metals. Since the sinkholes have no inlet of running surface water the heavy metals are delivered exclusively by atmospheric input. The element concentration are quantified by ICP-OES and ICP-MS. The oldest enrichments of heavy metals caused by non-ferrous ore smelting in the Harz mountains are dating in the period of Roman Empire. But there are no indication of ore smelting in the Bronze Age. Due to a decline of settlements there is a decreasing input of heavy metals and eroded soil into the sinkholes in the period of the Migration of Peoples. In the Dark Ages there is an increasing input of heavy metals caused by the resumption of mining and smelting activities on non-ferrous ores in the Harz mountains. The heavy metals contents reach their maximum in the High Middle Ages. These enrichments were not surpassed by any other medieval sediment in europe. Due to the increasing settlements and farming activities in the High Middle Ages the sedimentation rates also strongly increases. The decline of settlements and the cooler climate in the Late Middle Ages causes a decreasing input of heavy metals and eroded soil into the sinkholes. The modern input of harmful substances does not exceed the medieval heavy metal input in southern Harz mountains. The examination shows that the continously accumulating sediments in karst sinkholes are excellent storage media for reconstructing the environmental history within a certain area. But due to the usually smallsized surface of sinkholes, only the local environmental history is reflected in sinkhole sediments