This study investigated the warm-temperate to tropical shallow-water Miocene carbonates of the Perfugas basin (Anglona area), northern Sardinia, Italy (Central Mediterranean). The aim of this study was to identify and document the existence and significance of early diagenesis in this carbonate system, especially the diagenetic history, which reflects the diagenetic potential in terms of skeletal mineralogy. The motivation behind the present study was to investigate the role that early cementation has over facies stabilization linked to differences in biotic associations in shallow-water settings. Principal to this was to unravel the amount, kind and distribution of early cements in this type of carbonates, in order to complement previous studies, and hence acquire a more global perspective on non-tropical carbonate settings. The shallow-buried Sedini Limestone Unit was investigated for variations on early diagenetic features, as well as for the type of biotic association, and oxygen and carbon stable isotope stratigraphy. Results showed, that particularly at the Perfugas basin (< 15 km2), which evolves in time from a ramp into a steep-flanked platform, shallow-water facies are characterized by a “transitional” type of biotic association. The biotic assemblages change gradually over time from a heterozoan-rich into a photozoan-rich depositional system. This transition implies a change in the depositional environmental control factors such as temperature. It is considered that sedimentation took place under warm-temperate waters, which shifted to more warmer or tropical waters through time. Moreover, it was noticed that along with these changes, marine early syn-depositional cements (high-Mg calcite), with particular fabrics (e.g. fibrous), gradually contributed to the early lithification of rocks, favoring a steepening of the platform relief. The major controls for the shift of the depositional geometry was triggered by the change of the type of biotic associations (carbonate factory), related with the shift towards warmer conditions, and the development of early marine cementation. The identification of the amount and distribution of different cement phases, porosities and early diagenetic features, within facies and stratigraphy, showed that diagenesis is differential along depth, and within the depositional setting. High-Mg calcite cements (micrite, fibrous and syntaxial inclusion-rich) are early syn-depositional, facies-related (shallow-water), predominant at the platform phase, and marine in origin. Low-Mg calcite cements (bladed, syntaxial inclusionpoor and blocky) are early to late post-depositional, non-facies related (shallow- to deep-water) and shallow-burial marine in origin. However, a particular difference exists when looking at the amount and distribution of low-Mg calcite bladed cements. They become richer in shallow-water facies at the platform phase, suggesting that the enrichment of bladed cementation is linked to the appearance of metastable grains (e.g. aragonite). In both depositional profiles, the development of secondary porosity is the product of fabric-selective dissolution of grains (aragonite, high-Mg calcite) and/or cements (syntaxial inclusion-rich). However, stratigraphy and stable isotopes (oxygen and carbon), indicate that the molds found at shallower facies located beneath, and close to stratigraphic boundaries, have been produced by the infiltration of meteoric-derived water, which caused recrystallization without calcite cementation. Away from these stratigraphic locations, shallow- and deep-water facies show molds, and recrystallization, as well as low-Mg calcite cementation, interpreted as occurring during burial of these sediments by marine waters. The main cement source is suggested to be aragonite. Our results indicate that the Sedini Limestone Unit was transformed in three different diagenetic environments (marine, meteoric and shallow-burial marine); however, the degree of transformation in each diagenetic environment differs in the heterozoan-dominated ramp from the photozoan-dominated platform. It is suggested that the sediments from the ramp follow a diagenetic pathway similar to their heterozoan counterparts (i.e. lack of marine cementation, and loss of primary porosity by compaction), and the sediments from the platform follow a diagenetic pathway similar to their photozoan counterparts (i.e. marine cementation occluding primary porosity). However, in this carbonate setting, cements are Mg-calcite, no meteoric cementation was produced, and secondary porosity at shallow-water facies of the platform phase is mostly open and preserved. Despite the temporal and transitional change in biotic associations, ramp and platform facies (shallow- to deep-water facies) showed an oxygen isotope record overprinted by diagenesis. Oxygen primary marine signatures were not found. It is believed that burial diagenesis (recrystallization and low-Mg calcite cementation) was the main reason. This was unexpected at the ramp, since heterozoan-rich carbonates can hold isotope values close to primary marine signals due to their low-Mg calcite original composition. Ramp and platform facies (shallow- to deep-water facies) showed a carbon isotope record that was less affected by diagenesis. However, only at deep-water facies, did the carbon record show positive values comparable with carbon primary marine signals. The positive carbon values were noticed with major frequency at the platform deep-water facies. Moreover, these values usually showed a covariant trend with the oxygen isotope record; even that the latter did not hold positive values. The main conclusion of this work is that carbonates, deposited under warm-temperate to tropical conditions, have a unique facies, diagenesis and chemostratigraphic expression, which is different from their cool-water heterozoan or warm-water photozoan counterparts, reflecting the “transitional” nature of biotic association. / Diese Arbeit befasst sich mit den warmen bis tropischen miozänen Flachwasserkarbonaten des Perfugas Beckens (Region Anglona) im nördlichen Sardinien, Italien. Ziel dieser Arbeit war es, die Existenz und Signifikanz der frühen Diagenese in diesem Karbonatsystem zu identifizieren und zu dokumentieren. Die Geschichte der Verfestigung reflektiert dabei das diagenetische Potential, welches von der Mineralogie der Grundgerüste ehemaliger Lebewesen abhängig ist. Die Motivation bestand darin, die frühe Zementation der Karbonate zu beschreiben, da sie eine wesentliche Rolle bei der Faziesstabilisierung spielt wenn diese durch unterschiedliche biotische Verbindungen im Flachwasser aufgebaut wurde. Der Fokus dieser Studie liegt bei der Trennung von Menge, Art und Verteilung der frühen Zemente in Karbonaten. Frühere Arbeiten wurden ergänzt und zusammen gefasst, um eine globale Übersicht bezüglich nicht tropischer karbonatischer Milieus zu erlangen. Die flach abgelagerte Einheit der Sedini Karbonate wurde unter multiplen Gesichtspunkten z.B. früher diagenetischer Strukturen, biotischer Gesellschaften sowie durch Messungen stabiler Isotope an Sauerstoff und Kohlenstoff untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass das Perfugas Becken (< 15 km2), welches sich von einer Rampe zu einem, von steilen Flanken begrenzten, Plateau entwickelte und sich durch eine Flachwasserfazies auszeichnet, die auf eine “Übergangsart” der biotischen Gemeinschaft hinweist. Diese Gemeinschaft veränderte sich allmählich von einem heterozoischen zu einem photozoischen Ablagerungssystem. Diese Verschiebung impliziert einen Wechsel der Faktoren, wie der Temperatur, die das Ablagerungsmilieu beeinflussen. Es wird angenommen, dass die Sedimentation in warmen Gewässern stattfand, welche sich bis hin zu tropischen Temperaturen kontinuiertlich erwärmten. Es ist bekannt, dass sich parallel zu diesen marinen Veränderungen frühe Mg- reiche kalzitische Zemente bildeten, die ein ausgeprägtes z.T. faseriges Gefüge zeigen. Diese unterstützen die frühe Verfestigung der Kalke und ermöglichen eine Versteilung des Reliefs der Plattform. Die hauptsächlichen Faktoren, die eine Verschiebung der Ablagerungsumgebung hervorriefen, wurden durch die Veränderung der biotischen Gesellschaft und durch die Entwicklung früher Zemente aufgezeichnet, die wiederum mit der Erwärmung des Habitats zusammenhängen. Die Identifizierung der Menge und Verteilung der verschiedenen Zementphasen, der Porosität und der frühen diagenetischen Elemente in Fazies und Stratigraphie zeigen, dass die Verfestigung mit zunehmender Tiefe und innerhalb des Ablagerungsareals variiert. Mg- reiche kalzitische Zemente (mikritisch, faserig, syntaxial einschlussreich) wurden im frühen, marinen Stadium während der Ablagerung gebildet. Mg- arme kalzitische Zemente (blättrig, syntaxial einschlussarm, blockig) entstanden nach der Ablagerung im flachen bis tiefen marinen Wasser z.T. unter überlagernden Einheiten. Ein offensichtlicher Unterschied existiert bei Menge und Verteilung von Mg-armen, blättrigen Zementen. Sie werden in der Flachwasserfazies innerhalb der Plattformphase häufiger, was mit dem Auftreten metastabiler aragonitischer Körner zusammen fällt. In beiden Ablagerungsprofilen ist die Entwicklung der Sekundärporosität das Produkt einer gefügeabhängigen Auflösung der Körner (aragonit, Mg-reiche Kalzite) und/oder der Zemente (syntaxial einschlussreich). Stratigraphie und stabile Isotope (Sauerstoff, Kohlenstoff) zeigen jedoch, dass sich Abdrücke in der Flachwasserfazies finden lassen, die sich zwischen und in der Nähe der stratigraphischen Grenze befinden. Die Abdrücke entstanden durch Infiltration von meteorischen Wässern, was zu Rekristallisation ohne kalzitische Verfestigung führte. Fernab dieser stratigraphischen Lokalitäten, zeigen Flach- und Tiefwasserfazien Abdrücke, Rekristallisationen und Mg-arme kalzitische Zemente die offensichtlich durch Überlagerung dieser Sedimente in marinen Gewässern entstanden sind. Als Hauptzementkomponent wird Aragonit angenommen. Unsere Ergebnisse zeigen, dass die Sedini Kalksteineinheit in drei verschiedene diagenetische Umgebungen umstrukturiert wurde (marin, meteorisch, flach überlagert). Der Grad der Umwandlung in den einzelnen diagenetischen Umgebungen unterscheidet sich von der heterozoisch dominierten Rampe zur photozoisch dominierten Plattform. Es wird angenommen, dass die Sedimente der Rampe einem diagenitischen Pfad folgen, der ähnlich des heterozoischen Gegenstücks verläuft (z.B. Fehlen der marinen Zementation, Verlust primärer Porosität durch Kompaktion). Die Plattformsedimente folgen einer diagenetischen Abfole ähnlich ihrer photozoischen Pendants (z.B. marine Zementation welche die primäre Porosität). In diesem Karbonatumfeld sind die Zemente Mg-reich und nicht meteorische verfestigt. Eine sekundäre Porosität der Flachwasserfazien in der Plattformphase ist offen und gut erhalten. Trotz der temporären und vorübergehenden Wechsel in den biotischen Vergesellschaftungen, in den Flachwasserfazien von Rampe und Plattform wie in den Tiefwasserfazien der Rampen, sind Signale in den Sauerstoffisotopen erkennbar, wenn diese auch durch von der Diagenese überdeckt. In diesen Fazien wurden keine primären, marinen Sauerstoffisotopien gefunden. Es wird angenomen, dass die erfolgte überdeckt Diagenese (rekristallisation, Mg-arme kalzitische Zementation) der Hauptgrund dieser fehlenden Isotopensignale darstellen. Dies war an der Rampe unerwartet, da heterozoen-reiche Karbonate primäre, marine Isotopenwerte speichern können, welches aufgrund ihrer Mg-armen Zusammensetzung ermöglicht wird. Das Kohlenstoffisotopensignal der unterscheidlichen Fazien von Rampe und Plattform, zeigten sich weniger von der Diagenese betroffen. Nur in den Tiefwasserfazien zeigte das Kohlenstoffsignal positive Werte, vergleichbar mit primären, marinen Signalen. Die positiven Kohlenstoffwerte wurden an den Plattformtiefenwasserfazien mit größter Häufighkeit registriert. Diese Werte zeigten in der Regel einen kovarianten Trend mit dem Sauerstoffisotopensignal, sogar wenn letzterer keine positiven Werte enthielt. Die Schlussfolgerung aus dieser Arbeit ist, dass Karbonate welche unter warmen bis tropischen Verhältnissen abgelagert wurden, eine einmalige Faziesgenese und chemische Stratigraphie aufweisen. Diese ist unterschiedlich zu ihren heterozoischen Kaltwasser oder ihren photozoischen Gegenstücken aus wärmeren Wässern. Dies wiederum reflektiert gut das “transitionale” Wesen einer biotischen Gesellschaft.

Diss., 2007--Eidg. Technische Hochschule Zürich.

Thesis (doctoral)--Universität zu Köln, 1982. / Bibliography: p. 131-144.

Techn. Universiẗat, Diss., 2001--Berlin.

University, Diss., 2004--Bremen.

This study investigates the depositional environment, source area, sandstone composition, diagenetic properties, reservoir quality and palaeogeography of the Middle–Upper Cretaceous strata at the Unity and Heglig Fields in the SE Muglad Rift Basin, Sudan. In this study, the subsurface Cretaceous sediments were investigated essentially by seven sedimentological techniques. These included subsurface facies analysis, which was based on 1500 cutting samples and seven conventional cores description as well as on wire line logs and three seismic section analyses, petrographic analyses that included heavy mineral analysis, thin sections and scanning electron microscopic investigations, clay mineral as well as geochemical analyses. The facies description and the analysis of conventional cores from the Bentiu, Aradeiba, and Zarga Formations in the Unity and Heglig Field revealed the presence of nine major lithofacies types, all of them are siliciclastic sediments. They can be interpreted as deposits of fluvial, deltaic and lacustrine environments. Moreover, based on wire line logs, cores and cutting sample descriptions and analyses and also on seismic section analyses, the Middle–Upper Cretaceous strata in Unity and Heglig Fields can be classified into three different units of first-order sequences, i.e. fluvial-dominated unit, lacustrine-dominated unit and deltaic-dominated unit. These depositional units most probably testify to environmental change in response to main tectonic pulses during the Turonian – Late Senonian second rifting phase. The seismic analysis revealed that the maximum thickness of the Cretaceous sediments in the study area reaches about 6000 m in the NW part of the Heglig Field. Moreover, the seismic interpretation has revealed three seismic facies reflection patterns: parallel and subparallel reflection patterns (uniform rates of deposition), divergent reflection pattern (differential subsidence rates) and hummocky clinoform pattern (clinoform lobes of delta). The thin section investigations of the core samples revealed that feldspar accounts for 13.5 – 22 %, that of the quartz and the lithic fragments are ranging between 75.7 – 85.2 % and 0.0 7.3 % respectively. Consequently, the sandstones of the study area are classified as subarkoses. Moreover, the modal analysis of the sandstones revealed, that they stem generally from a continental provenance, transitional between the stable interior of a craton and a basement uplift, which is a basement area of relatively high relief along rifts. This allows the detrital components to be recycled and transported for rather long distances and to be deposited in extensional and pull-apart basins. The reservoir quality of the Bentiu and Aradeiba Formations in general is better than that of the Zarga Formation. The porosity of the Bentiu and Aradeiba Formations ranges between 16.7 – 30.0 % and 18.6 – 25.3 %, respectively, whereas the porosity of the Zarga Formation ranges between 16.3 – 23.7 %. Moreover, the thin section investigations and the scanning electron microscope (SEM) analysis for the sandstones of the study area revealed that their reservoir quality was affected positively and negatively by several diagenetic processes. These processes include: mechanical compaction factors (grain slippage and crushing of the ductile grains), quartz overgrowths, precipitation of siderite and calcite, feldspar and clay mineral authigenesis, dissolution of carbonate and of the labile detrital grains and clay infiltration. Furthermore, the reservoir quality of the study intervals was not only affected by the above mentioned diagenetic processes, but also in a large-scale by the type of depositional environment. The study of the heavy minerals revealed that the amounts of the heavy minerals kyanite and garnet supersede those of zircon, tourmaline and rutile. This indicates a metamorphic source rock of originally granitic and/or granodioritic composition for the sediments of the study area. Three heavy mineral assemblage zones with obvious lateral and vertical continuity were identified: a zircon-rutile zone (ZR), a sillimanite-epidote-hornblende zone (SEH) and a kyanite-staurolite-andalusite-garnet zone (KStAnG). On the basis of the ZTR (zircon-tourmaline-rutile) index as well as on the SEH (sillimanite-epidote-hornblende) index, four major maturation levels were constructed: immature, moderately mature, mature and overmature. The clay mineral analysis allowed the subdivision of the Middle–Upper Cretaceous strata into three to two clay mineral zones, which reflect mainly different environmental and diagenetic conditions. The lower clay mineral zone consists of kaolinite, illite/smectite mixed layer, illite, smectite and chlorite. Whereas, the middle zone consists of kaolinite, smectite, illite/smectite mixed layer, illite and chlorite. The upper zone comprises kaolinite, illite, illite/smectite mixed layer, chlorite and smectite. The lower and the upper clay mineral zones contain higher values of kaolinite in comparison to the middle clay mineral zone, whereas the middle zone contains a higher value of smectite in comparison to the lower and the upper clay mineral zones. The higher amount of the kaolinite in the lower and in the upper zones suggest most probably the intensity of chemical weathering and leaching processes under warm humid climate. The marked presence of smectite in the middle zone suggest that the warm humid climate was interrupted by dry seasons. Moreover, the lower clay mineral zone, which shows an increase of illite, chlorite, mixed layer illite/smectite and a higher illite crystallinity, indicates mixed and transitional influences from environmental/tectonic to burial diagenetic controls. Geochemical investigations revealed preferential enrichment and depletion of certain chemical elements in the lacustrine/fluvial/deltaic environments. For instance, the less mobile elements Ti, Ga, Cr and Zr remained in higher amounts in the proximal facies (i.e. in the fluvial channel bar deposits and in the deltaic mouth bar deposits). In contrast, the more mobile elements Mg, Ca, K and Rb occur in higher concentrations in the distal facies (i.e. in the lacustrine deposits, deltaic distal bar deposits and floodplain sediment).

Zwischen den Städten Weißenburg and Treuchtlingen in Bayern trennt die Europäische Hauptwasserscheide die Einzugsgebiete des Rhein-Main Systems and des Donau Systems. Die Schwäbische Rezat entspringt an der Frontstufe der Frankenalb and verläuft nordwärts in Richtung Weißenburg and entwässert in das Rhein-Main System. Südlich der Europäischen Wasserscheide fließt die Altmühl, welche über die Donau in das Schwarze Meer entwässert. Im Frühmittelalter waren Schifffahrtswege von höchstem geostrategischem Interesse and dienten neben dem Personen- and Warenverkehr auch der militärischen Nutzung. Vermutlich aus diesen Gründen ließ Karl der Große 792/793 AD einen Kanal anlegen, welcher eine schiffbare Verbindung herstellen sollte. Luftlinie kommen sich Schwäbische Rezat and Altmühl auf knapp 2 km nahe and die naturräumliche Ausstattung (Wasserdargebot, sedimentäre Architektur der Tallandschaft, geologischer Untergrund) ist für die technischen Möglichkeiten des Frühmittelalters nahezu ideal. Der Kanal ist von herausragendem ingenieurstechnischem Niveau. Inzwischen ist der Kanal verfüllt and nur an manchen Stellen weiterhin sichtbar. Neben archäologischen, historischen and geowissenschaftlichen Arbeiten vor allem aus dem 20. Jahrhundert, konnte ein interdisziplinäres Forschungsprojekt seit 2010 den Kanal in diversen Fragen untersuchen. Die Fokusse der bisherigen Forschungen lagen auf dem Nachweis des tatsächlichen Kanalverlaufs, der archäologischen Dokumentation konkreter Funde and Befunde des Kanals and seines Umfelds, der Verfüllungsgeschichte des Kanals, sowie der Untersuchung baubegleitender Strukturen. Weiterhin gab es Forschungen zur archäologischen and historischen Einordnung des Bauwerks in die Kanalbaugeschichte. Die Entschlüsselung and der Vergleich geoarchäologischer Funde and Prozesse ist von qualitativen Ansätzen geprägt. Die Beschreibung and Dokumentation eines Phänomens and die Art and Weise der Ausprägung stehen dabei meist im Vordergrund. In den letzten Jahren sind jedoch aus den Disziplinen der Archäologie and Archäometrie, der Geowissenschaften sowie der Geoinformatik Methoden entwickelt worden die dazu dienen geoarchäologische Prozesse, im engeren Sinne denkmalsbezogen, aber auch im weiteren Sinne landschaftsbezogen zu quantifizieren. Ziel dieser Arbeit ist die Quantifizierung einzelner Prozesse der Planung, Konstruktion and Kollapses des Karlsgrabens. Hochauflösende Höhenmodelle sind essentielle Datensätze in der Geographie. Jedoch haben sie stets den Nachteil, dass anthropogene Strukturen Artefakte in den Daten produzieren, die zwar die heutige Oberfläche abbilden, aber keine naturlandschaftsbezogenen, hydrogeographischen Berechnungen zulassen. Eine Modellierung des vor-modernen Reliefs wurde durch die gezielte Beseitigung von anthropogenen Strukturen wie Straßen, Gebäude, Bahnlinien, etc. erreicht. Die Datengrundlage bilden offizielle Geodaten des Landesamts, OpenStreetMap sowie die historische Uraufnahme aus dem beginnende 19. Jahrhundert. Für die semiquantitative Überprüfung and Validierung des Modellierungsergebnisses wurde anhand von erbohrten Paläooberflächen vorgenommen. Das hochauflösende vor-moderne Digitale Höhenmodell für das Gebiet um die Fossa Carolina ermöglichtedie Berechnung des kürzesten, hypothetischen Kanalverlaufs. Dieser ist ähnlich wie das gebaute Original auffällig S-förmig and belegt die topographische Abhängigkeit des Kanalbaus vom Relief. Hydrogeographische Indizes, wie der topographic wetness index, wurden herangezogen um die Abweichungen des tatsächlichen Kanalverlaufs von der Ideallinie zu begründen. Es zeigt sich, dass die karolingischen Bauherren ein umfassendes Wissen zur naturräumlichen Ausstattung des Gebietes hatten. Sie vermieden gezielt feuchte Gebiete mit hoch anstehendem Grundwasser and organischen Sedimenten, welche zu instabil für die Erdarbeiten des Kanals gewesen wären. Ansätze um verschiedene geoarchäologische and geophysikalische Methoden zu vereinen and sind nicht unbekannt, aber letztlich meistens qualitativer Natur. Die bisherigen Untersuchungen and Analysen am Karlsgraben konnten durch einen neuen integrativen and quantitativen Ansatz kombiniert werden. Es flossen geometrische and stratigraphische Ergebnisse aus 3 archäologischen Grabungsschnitten, 39 Rammkernbohrungen, sowie 2 Direct push sensing Transekten mit 105 colour logs ein. Das resultierende numerische 3D-Modell des maximalen Ausbauzustands des ca. 3 km langen Kanals ermöglicht zum ersten Mal eine Berechnung des Gesamtaushubvolumens. Knapp 300.000 m³ Material wurden für den Bau bewegt. Die heute noch sichtbaren Aushubwälle besitzen hingegen ein Gesamtvolumen von nur ca. 120.000 m³. Fast Zwei Drittel des gesamten Aushubs sind also heute nicht mehr in den Wällen konserviert, sondern seit dem Ende des Baus erodiert oder abgetragen. Das Aushubvolumen ist zudem nicht über den gesamten Kanalverlauf gleich verteilt, sondern der Hauptanteil liegt im Bereich der durchstochenen Europäischen Hauptwasserscheide. Das 3D-Modell ermöglicht zudem die Berechnung des Sohlniveaus des Kanallängsschnitts. Dabei konnte die Scheitelzone des getreppten Kanals ausgewiesen werden. Die Basis der Verfüllung des Kanals bilden von den Aushubwällen zurückgerutschte Sedimente (sog. backfills). Stratigraphisch liegen diese direkt auf der Kanalsohle. Eine systematische Auswertung der geochemischen and stratigraphischen Befunde konnte zeigen, dass die backfills als initiale Kollapssedimente deklariert werden können. Radiokohlenstoffdatierungen von Makroresten datieren die backfills rund um die Bauzeit 792/793 AD. Dendrochronologische Analysen zeigen weiterhin, dass die verbauten Hölzer des Karlsgrabens in den Jahren 792 AD and 793 AD gefällt and verbaut wurden. Die räumliche Anaylse der Fällalter kann zudem einen Baufortschritt von Nord nach Süd nachweisen. Das Fehlen von Stillwassersedimenten auf der Kanalsohle bzw. den Bauhölzern dient als chronologischer Rahmen and Relativdatierung der backfill Sedimente. Die Anwendung des 3DModellierungsansatzes wurde auf die backfill-Sedimente übertragen. Die resultierende räumliche and quantitative Verbreitung der backfills entlang des gesamten Kanalverlaufs zeigt die Konzentration dieser Sedimente im zentralen Grabenbereich rund um die Europäische Hauptwasserscheide. Eine Sedimentbudgetierung, wie sie in der Geomorphologie angewandt wird, konnte nun hier adaptiv eingesetzt werden. Fast 35.000 m³ backfill-Sedimente sind an der Basis der Verfüllung allein im Zentralen and West-Ost Bereich zu finden. Dies entspricht ca. 15 % des Gesamtaushubvolumens in diesem Bereich. Daher kann diese Zone als Kollapszone ausgewiesen werden. Nach den zeitgenössischen Quellen wurde der Kanal aufgrund von instabilen Wällen and zurückgerutschtem Material aufgegeben. Die quantitativen Ergebnisse liefern nun zum ersten Mal einen naturwissenschaftlichen Beleg für diese These. Zusammenfassend ist diese Arbeit ein Beispiel für die Anwendung für numerischen and quantitativen Methoden im Bereich der Geoarchäologie and zeigt den Mehrwert der Methoden im Verständnis für geoarchäologische Prozesse and deren Rekonstruktion.

« Le travail de thèse est le résultat de l'intégration de différentes techniques et niveaux d'observation tels que l'analyse sur le terrain, la pétrographie, la susceptibilité magnétique, les mesures isotopiques, l'analyse séquentielle et diagéntique. La combinaison des résultats permet de proposer une reconstitution de la plate-forme carbonatée frasnienne en Belgique et de son évolution au cours du temps. <br />L'analyse sédimentologique a permis de construire différents modèles de faciès, selon la position géographique et stratigraphique. La partie inférieure du Frasnien se caractérise par un modèle de rampe, dominé par les dépôts argileux et les calcaires à crinoïdes. La partie moyenne du Frasnien correspond à deux types de plate-forme selon la position géographique sud ou nord. Ces deux modèles présentent une ceinture externe de faciès formée sous la zone d'action des vagues, dominée par les dépôts fins à crinoïdes, une ceinture biostromale à stromatopores et une ceinture de faciès lagunaire, qui s'étend de la zone interne sub- à intertidale. Enfin, la partie supérieure du Frasnien est caractérisée par un modèle de rampe, avec des faciès externes argileux, suivis de biostromes à rugueux et de shoals à oncoïdes et peloïdes. <br />La distribution verticale des faciès est contrôlée entre autres par les variations du niveau marin qui génère une sédimentation cyclique (4ème et 3ème ordre). Les variations latérales sont liées fortement à la morphologie du bassin et à la tectonique de bloc. <br />Un modèle de stratigraphie séquentielle est proposé et intègre, au cours de chaque cortège, la variation de paramètres tels les faciès, la susceptibilité magnétique, les rapports isotopiques du carbone et de l'oxygène et la nature de la cyclicité. Ce modèle de stratigraphie séquentielle est comparé à celui proposé pour les monticules carbonatés de la partie la plus distale de la plate-forme. <br />La susceptibilité magnétique est utilisée essentiellement pour réaliser des corrélations de haute précision. Un lien a été également mis en évidence entre la susceptibilité magnétique, les faciès, les cycles de quatrième ordre et les séquences de troisième ordre. L'origine du signal magnétique est probablement liée aux apports clastiques. »

L'étude de la dynamique de l'érosion des chaînes de montagnes ne prend en général pas en compte l'influence de la sédimentation de piedmont. Or le remplissage des bassins d'avant-pays est le plus souvent carractérisé par des séquences de comblement, entraînant une élévation du niveau de base des rivières qui draînent les chaînes. L'objectif de ce travail est de montrer dans quelle mesure la dynamique du relief est perturbée par la sédimentation de piedmont. La démonstration s'appuie sur l'analyse de l'évolution de la morphologie des Pyrénées, dont les stades précoces sontpréservés par d'épais dépôts détritiques sur le versant sud, et qui est carractérisée par une pénéplaination miocène dont les reliques aujourd'hui culminent à près de 3000 m. L'évolution proposée est testée à travers une modélisation expérimentale sur l'influence de la sédimentation de piedmont sur la dynamique d'un relief en surrection.

Im Rahmen einer deutsch-australischen Forschungskooperation erfolgte im Südsommer 2001/2002 eine Expedition in die Amery-Oase (70°50’S, 68°00’E), die im Einzugsgebiet des Lambert-Gletscher/Amery-Schelfeis-Systems, dem größten ostantarktischen Eis-Drainagesystem, liegt. Von deutscher Seite wurden im Zuge der Geländekampagne erstmals lakustrine Sedimentsequenzen gewonnen, um die bislang wenig erforschte spätquartäre Klima- und Umweltgeschichte dieser rund 1800 km² großen eisfreien Region zu rekonstruieren. Die drei untersuchten Glazialseen Beaver, Radok und Terrasovoje unterscheiden sich sowohl deutlich in ihrer Größe, Bathymetrie und den hydrologischen Merkmalen sowie in ihren Sedimentabfolgen. <br><br> Einen Schwerpunkte dieser Doktorarbeit bildet die Rekonstruktion der Sedimentationsprozesse und des Ablagerungsmilieus sowie Untersuchungen zur Herkunft des detritischen Sedimentmaterials in den Seebecken. Der methodische Ansatz verfolgt die Charakterisierung der klastischen Sedimentfazies an Hand lithologisch-granulometrischer Merkmale sowie mineralogisch-geochemischer Analysen der Sedimentherkunft. Ein weiterer Schwerpunkt ist die Rekonstruktion der holozänen biogen gesteuerten Ablagerungsbedingungen im Terrasovoje-See, die Rückschlüsse auf den kurzfristigen postglazialen Klima- und Umweltwandel in der Amery-Oase gestattet. Dabei wurden mikrofazielle Untersuchungsmethoden und hochauflösende Elementscannermessungen angewandt. <br><br> Die klastische Sedimentherkunft in den drei Seen unterscheidet sich räumlich deutlich voneinander und spiegelt den komplexen geologischen Aufbau der Amery-Oase wider. Als Sedimentquellen konnten präkambrische Metamorphite, permotriassische Sedimentgesteine und tertiäre Lockersedimente identifiziert werden. Die Varibilität der Herkunftssignale ist zeitlich weniger deutlich als räumlich ausgeprägt und deutet auf relativ konstante Liefergebiete in den einzelnen Seen hin. <br><br> Das glaziolakustrine Ablagerungsmilieu der drei untersuchten Seen zeigt klare räumliche und zeitliche Unterschiede. In allen drei Seen setzen sich die älteren Sedimente aus grobkörnigem, häufig diamiktischem Material zusammen, während die jüngeren Sedimente aus feinkörnigen Laminiten bestehen. Die lithofazielle Zweiteilung in den Sedimentabfolgen deutet auf einen Rückzug der Gletscher und/oder einen Anstieg der Wassertiefen im Übergang von den grobkörnigen zu den feinkörnigen Ablagerungseinheiten hin. Die oberen feinkörnigen Kernabschnitte spiegeln in allen drei Seen die postglaziale lakustrine Sedimentation wider. Im Beaver-See wird die postglaziale Fazies durch laminierte klastische Stillwassersedimente repräsentiert, im Radok-See durch Turbiditsequenzen und im Terrasovoje-See durch Algenlaminite. <br><br> Abgesehen vom Terrasovoje-See ist die zeitliche Einordnung der Fazieswechsel auf Grund mangelnder Altersinformationen schwer erfassbar. Im Terrasovoje-See setzte die postglaziale Sedimentation um rund 12,4 cal. ka ein. Somit weisen die darunterliegenden glazigenen Klastika mindestens ein spätpleistozänes Alter auf. Die sedimentologischen Eigenschaften, Änderungen der Sedimentationsraten und organogene Zusammensetzung der postglazialen Biogenlaminite des Terrasovoje-Sees deuten auf Variationen der paläolimnologischen Bedingungen hinsichtlich Eisbedeckung, biologischer Produktivität, Wasserstand, Redoxbedingungen und Salinität hin, die mit regionalen holozänen Klimaänderungen in Verbindung gebracht werden können. Weitere Anhaltspunkte ergeben sich aus der Zusammensetzung und den Mächtigkeitsvariationen der Laminae, die generell aus Wechsellagerungen von Cyanobakterienmatten mit feinklastischen Lagen bestehen. Lagenzählungen der Laminae belegen Änderungen des Ablagerungsmilieus auf subdekadischen Zeitskalen, wobei zeitweilige jährliche Signale nicht ausgeschlossen werden können. Unter Berücksichtigung aller faziellen Indikatoren lässt sich aus der Sedimentabfolge des Terrasovoje-Sees ein frühholozänes Klimaoptimum zwischen 9 und 7 cal. ka sowie weitere Wärmephasen zwischen 3,2 und 2,3 cal. ka sowie 1,5 und 1,0 cal. ka ableiten. <br><br> Im Vergleich mit Eiskernarchiven und anderen Seesedimentabfolgen aus ostantarktischen Oasen zeigt sich, dass das Auftreten postglazialer Warmphasen nicht allenorts einem allgemein gültigen räumlich-zeitlichen Muster folgt. Die Ursachen hierfür liegen vermutlich in den lokalen geographischen Gegebenheiten. Es lässt sich daraus schliessen, dass die bisher vorliegenden Klimarekonstruktionen eher das Lokalklima an einem Untersuchungsstandort als das Großklima der Ostantarktis reflektieren. Daraus ergibt sich die Notwendigkeit weiterer Untersuchungen von antarktischen Klimaarchiven und Untersuchungsstandorten, um örtliche von überregionalen Klimasignalen besser unterscheiden zu können. / In the scope of a German-Australian research cooperation field work was conducted in the Amery Oasis (70°50’S, 68°00’E), situated in the Lambert Glacier/Amery Ice Shelf region, the largest East Antarctic ice drainage system. The German part comprised the retrieval of lacustrine sediment cores for the reconstruction of the late Quaternary development of the palaeoenvironment in the 1800 km² large ice-free region. The three studied glacial lakes Beaver, Radok, and Terrasovoje reveal marked differences in size, hydrology and their sedimentary inventory. The goals of this thesis were to infer the onset of depostion in the lacustrine basins and to characterize changes in the depositional environment in the course of glacial retreat and the postglacial climate development. The methodic approach followed the recognition of sedimentary facies variability and sediment sources by means of facies analysis and mineralogical-geochemical provenance analysis. Another aspect was the high-resolution reconstruction of postglacial biogenic sedimentary modes in Lake Terrasovoje that provide insights into the short-term Holocene palaeo-climatic and palaeoenvironmental development. <br><br> The origin of siliciclastics shows marked spatial differences between the lakes, reflecting the complex geological setting of the Amery Oasis. The main detrital sources comprise crystalline rocks of the East Antarctic craton, Permotriassic and Tertiary sedimentary rocks. The temporal variability of sediment provenance is less developed than the spatial pattern, pointing to relatively constant sediment sources through time in the respective lakes. <br><br> The glaciolacustrine depositional environment of the three lakes shows clear spatial and temporal contrasts. In all lakes, the older sediments are composed of coarse, partly diamictic lithologies, while the younger materials consist of fine-grained laminites. The twofold lithofacial pattern is related to regional glacial retreat at the boundary between both sedimentary units that reduced direct glacigenic sediment input. In the epishelf Lake Beaver, in addition, the effect of postglacial sea-level rise led also to the rise of lake level and shifted the study site towards a more distal position from the shore, away from the influence of coarse clastic sediment input. The upper sedimentary units of the three lakes are dominated by fine-grained sediments, which only occasionally include ice-rafted dropstones. The postglacial sediments comprise clastic stillwater laminites at Lake Beaver, finely laminated turbidites in Lake Radok, and algal laminites in Lake Terrasovoje. <br><br> Apart from Lake Terrasovoje the timing of the lithological change is hard to determine, because of missing age constraints. At Lake Terrasovoje, the postglacial sequence started at approximately 12.4 cal. ka BP, suggesting an late Pleistocene age for the underlying glacial sediments. Sedimentological features, changes in sedimentation rates, and the compositional variability of the organic-rich postglacial laminites in Lake Terrasovoje point to variations in the palaeolimnic environment in terms of ice cover, biological productivity, lake level, redox conditions, and salinity that can be related to the regional Holocene climate history. Further evidence arises from the structure, composition, and thickness variations of the laminae, which basically consist of alternations of algal mats (cyanobacteria) and fine-clastic layers. The counting of laminae couplets reveal changes in the depositional enviroment at sub-decadal time scales that partly might include annual layering. Under the consideration of all sedimentological facies indicators, the postglacial laminite sequence of Lake Terrasovoje documents an early Holocene climate optimum between 9 and 7 cal. ka as well as two warm spells between 3.2 and 2.3 cal. ka and 1.5 and 1.0 cal. ka, respectively. <br><br> In comparison with ice-core records and lake records from other East Antarctic ice-free regions, it becomes evident that the appearence of warm episodes does not follow a consistent spatial-temporal pattern. Common trends comprise the existence of an early Holocene climate optimum, as seen in the ice-core records and in the Amery Oasis, and several warm episodes in the middle to late Holocene that are often time-transgressive. The cause of this inconsistent pattern probably can be explained by local boundary conditions that affect the study sites, such as topography, maritime influences and the distance to glacial ice. Therefore, many climate reconstructions basically document local climate rather than overregional Antarctic climate. In conclusion, there is need for ongoing palaeoclimatic studies in East Antarctica and the establishment of a dense network of study sites to distinguish and validate local from overregional palaeoclimatic fingerprints.