Comprendre comment s’initie une subduction au niveau d’une marge passive est un problème géodynamique majeur, mais il reste très débattu en raison des forces nécessaires pour provoquer la flexion de la plaque plongeante, et dépasser la résistance frictionnelle de la lithosphère pour localiser cette subduction. Formant la bordure sud de la Méditerranée Occidentale, la marge algérienne subit des conditions aux limites en compression en raison de la convergence Afrique-Eurasie à un taux de moins de 1 cm/an. Ce contexte favorise l’inversion de cette marge nord-africaine et possiblement le début d’une subduction. En effet, des données géophysiques récentes acquises dans le bassin algérien (campagnes de MARADJA, 2003, 2005 (MARge Active d’el Djazaïr) et SPIRAL 2009 (Sismique Profonde et Investigations Régionales en ALgérie) ont montré des indices de déformation compressive récente. Nous avons utilisé les profils SPIRAL afin de calculer l’état isostatique de la lithosphère au voisinage de la limite océan-continent. Ceci nous a permis d'imager un Moho trop profond dans le domaine océanique, et plus superficiel dans le domaine continental, de part et d'autre d'une limite située vers le pied de pente de cette marge, donc un déséquilibre isostatique général de la marge. Nos résultats indiquent que la marge algérienne montre les mêmes anomalies isostatiques qu’au niveau d'une marge active, avec une zone de découplage océan/continent située en pied de marge. Ces anomalies peuvent être interprétées par un mécanisme de flexure des deux lithosphères en présence, que l’on peut simuler ensuite par une modélisation en éléments finis d’une plaque mince élastique. / Understanding how subduction initiates at a passive margin is a major geodynamic question, which remains debatted because of the forces necessary to overcome bending and frictional resistance of the lithosphere and initiate this subduction. Along the southern shore of the Western Mediterranean Sea, the Algerian margin undergoes ~NS compression due to the African-Eurasian convergence at a rate of less than ~ 1 cm / year. This setting causes tectonic inversion of this North African passive margin and possibly incipient subduction. Indeed, recent geophysical marine data acquired in the Algerian Basin (MARADJA, 2003, 2005MARge Active d’el Djazaïr) and SPIRAL 2009 (Deep Seismic and Regional Investigations in Algeria campaigns) showed evidence of recent compressive deformation. We used SPIRAL wide-angle seismic profiles to determine the state of isostatic equilibrium at the vicinity of the continent-ocean boundary. This allowed us to image a too deep Moho in the oceanic part, and a too shallow one in the continental domain, with a boundary between both domains located at the margin toe. These results indicate that the Algerian margin display the same isostatic anomalies as an active margin. This isostatic disiquilibrium may be simulated by the flexural bending of two lithospheric plates that can be modelled by a finite element procedure. This modeling shows larger vertical deflection in the central part of the study area (6-7 km) compared to the earsternmost and westernmost profiles (3 km).

La région liguro-provençale s’étend des Apennins septentrionaux à la moyenne vallée du Rhône et des Alpes du Sud à la Méditerranée. Dans cette zone, l’avènement puis le développement des économies de subsistance basées sur l’agriculture et l’élevage, à partir du début du VIe millénaire av. n. è., a conduit à la modification à la fois du couvert forestier préexistant et de la relation entre les sociétés et le milieu qu’elles exploitent. Dans ce travail, nous précisons les modalités de ces évolutions par l’analyse anthracologique de six sites archéologiques bien documentés, occupés (de manière générale) entre la fin du Mésolithique (Castelnovien) et le Néolithique final, c’est à dire de ca 6500 à 2000 av. n. è. : la Font-aux-Pigeons (Châteauneuf-les-Martigues, 13), l’abri Pendimoun (Castellar, 06), « RD 560/RD 28 déviation de St-Maximin » et « le Clos de Roques/Route de Barjols » (Saint-Maximin-la-Sainte-Baume, 83), la Grotte de Pertus II (Méailles, 04), Ponteau (Martigues, 13) et le Limon-Raspail (Bédoin, 84). Ils sont localisés dans des contextes environnementaux variés, du littoral jusqu’à 1000 m d’altitude dans l’arrière-pays, et documentent des occupations ponctuelles à sub-permanentes. Les résultats obtenus sont venus combler des lacunes chronologiques, géographiques et sitologiques qui existaient jusque-là. Ainsi, ils permettent, par l’analyse d’un large corpus intégrant des données anthracologiques préexistantes et polliniques (78 séquences botaniques, en contexte archéologique ou naturel, ont été considérées au total), de proposer des scénarios nuancés de l’évolution des paysages et des pratiques à l’échelle de la région liguro-provençale.Si les dynamiques de végétation semblent relativement similaires et synchrones de part et d’autre de cette région, leur traduction en termes de paysages est beaucoup plus variable. Au Castelnovien et à l’Impressa (6500-5600/5400 av. n. è.), notre approche révèle la prépondérance des taxons forestiers comme les chênes caducifoliés (Quercus f.c.), l’orme (Ulmus sp.), le tilleul (Tilia sp.) et l’expansion du sapin (Abies sp.), ce qui appuie l’importance de futaies denses, diversifiées et sub-matures, sur un large gradient altitudinal. Dans les basses terres et en altitude, préexistent des milieux ouverts (respectivement à sclérophylles et à conifères héliophiles). Ces milieux semblent plus attractifs en tant que lieux d’implantation que les formations à sapins, peut-être car ils sont plus propices aux activités de subsistance de chaque groupe (chasse, pastoralisme, agriculture). À partir de la seconde moitié du VIe mill. av. n. è., des étages méditerranéens aux étages alpins, l’augmentation discrète des végétaux les plus compétitifs en contexte d’ouverture du milieu et le recul des taxons qui y sont plus sensibles renvoient aux premières atteintes anthropiques du couvert forestier. Puis, cette tendance se renforce, les futaies s’ouvrent et sont remplacées par des formations de dégradation, plutôt en taillis. Ce processus se déroule sur fond de diversification de l’exploitation du territoire et de ses ressources ligneuses, des basses terres jusqu’aux très hautes terres. Cependant, malgré le parallèle entre le développement des systèmes agro-sylvo-pastoraux et l’augmentation de l’anthropisation du milieu et de son exploitation étagée, des séquences anthracologiques attestent du maintien des chênaies caducifoliées dans l’arrière-pays, jusqu’au Néolithique final, par exemple au Limon-Raspail et à Saint-Maximin-la-Sainte-Baume. Ainsi, au fil du Néolithique, l’ouverture anthropique du milieu se déploie probablement sous forme d’éclaircies, de plus en plus répandues mais qui demeurent localisées. Ces évolutions du couvert forestier, caractérisées, d’une part, par un recul des formations forestières et une baisse de leur diversité et, d’autre part, par l’essor des taxons de milieux ouverts, soulignent la contribution des pratiques néolithiques à la genèse du paysage végétal actuel. / The Liguro-Provençal region extends from the Northern Apennines to the Rhone River and from the Southern Alps to the Mediterranean Sea. In this region, the emergence and the development of agro-pastoral subsistence economies, at the beginning of the VIth mill. BCE, led to changes in pre-existing forest cover and in interactions between societies and the landscapes they exploited. This work specifies the modalities of these transformations through charcoal analyses of remains from 6 well-documented archaeological sites that were occupied from the end of the Mesolithic (Castelnovian) to the late Neolithic (6500-2000 cal. BCE), including la Font-aux-Pigeons (Châteauneuf-les-Martigues, Bouches-du-Rhône), l’abri Pendimoun (Castellar, Alpes-Maritimes), « RD 560/RD 28 déviation de St-Maximin » and « le Clos de Roques/Route de Barjols » (Saint-Maximin-la-Sainte-Baume, Var), la Grotte de Pertus II (Méailles, Alpes-de-Haute-Provence), Ponteau (Martigues, Bouches-du-Rhône) and Limon-Raspail (Bédoin, Vaucluse). These sites occupied a variety of environments ranging from the coast to regions reaching 1000 m a.s.l, and include occupations that were temporary to sub-permanent. As a result, this research has filled previously existing chronological, geographical and settlement pattern lacunae. Examination of a broad corpus of charcoal and pollen data (78 botanical sequences from archaeological and natural contexts) permits us to propose nuanced scenarios on landscape evolution and its relation to practices carried out across the Liguro-Provençal region.While vegetation dynamics seem relatively synchronous across this zone, their translation in terms of landscape is more variable. During the Castelnovian and Impressa (6500-5600/5400 cal. BCE) periods, our study reveals the predominance of forest taxa such as deciduous oak (Quercus deciduous), elm (Ulmus sp.), lime (Tilia sp.) and the expansion of fir (Abies sp.), which supports the importance of dense, diversified and sub-mature forests, on a broad altitudinal gradient. Open landscapes (evergreen taxa and light-demanding conifers) also prevailed in the lowlands and at high altitudes. These open landscapes appear to have been more attractive for settlement than fir forests, maybe because they are more favourable for the main subsistence activities of both groups (hunting, farming, pastoralism). From the mediterranean to alpine stages, there was a discreet rise in plant-types that are more competitive to the opening up of the canopy, and a decrease of taxa that are more sensitive to open conditions as a response to the first anthropogenic disturbances of the forest cover, from as early as the second half of the VIth mill. BCE. This trend increased with time as forests opened up and were replaced by more disturbance-adapted formations that grew in the form of coppices. This process unfolded in parallel with the diversification of territorial exploitation (lowland to upland) and of its woody resources. However, despite concordance between the development of the staged exploitation of the environment and anthropogenic pressures related to the expansion of agro-pastoral systems, the maintenance of deciduous oak forests in the hinterland is attested by charcoal sequences from sites such as Limon-Raspail and Saint-Maximin-la-Sainte-Baume until the late Neolithic. Thus, over the course of the Neolithic, the anthropogenic opening of the forest cover probably unfolded in the form of increasingly widespread thinning but which remained limited in space. These landscape transformations are characterized by a decline of forest cover and by a decrease of their diversity on the one hand, and by the rise and the diversification of taxa related to open landscapes on the other hand, highlighting the contribution of Neolithic practices to the genesis of the current vegetal landscape.

Les cavités artificielles funéraires sont à la fin de la Préhistoire en Méditerranée occidentale un type d’architecture privilégié. La compréhension de la chaîne opératoire de construction des hypogées est essentielle afin de déterminer quelles techniques et stratégies entrent en jeu dans la mise en place de ces architectures souterraines. C’est dans le cadre de cette thèse qu’une méthode a été développée sur le sujet. Celle-ci se présente en trois axes : l’étude technologique du macro-outillage de creusement, l’analyse à l’aide de la photogrammétrie des traces présentes sur les parois des hypogées et l’expérimentation permettant de confirmer ou d’infirmer les hypothèses émises. Ces trois axes ont été développés dans des contextes différents, en France dans les Bouches-du-Rhône avec l’ensemble monumental de Fontvieille et en Sardaigne avec notamment la nécropole à domus de janas de S’Elighe Entosu. Ces deux contextes offrent la possibilité d’étudier des hypogées possédant des caractéristiques différentes. La comparaison entre les divers contextes sélectionnés en Méditerranée occidentale permet d’entrevoir les différences et similitudes présentes dans les chaînes opératoires de creusement et les choix effectués par les différents groupes humains. Au-delà de la connaissance des techniques employées pour le creusement de ces architectures, cette étude permet également de s’interroger sur le rôle de celles-ci au sein de la communauté par l’investissement que leur mise en place engendre. / At the end of Prehistory in the Western Mediterranean, the rock-cut tombs are a privileged type of architecture. The understanding of the hypogea’s digging process is essential In order to determine which techniques and strategies come into play in the establishment of these structures. In the context of a PhD research work, a method has been developed on the subject. It is presented in three lines of reflection: the technological study of digging macro-tools, the analysis of the traces which are present on the walls of hypogea using photogrammetry, and an experimentation to confirm or refute the assumptions made during the first two axes of the study. These three axes were developed in different contexts, the monumental context of Fontvieille, located in the geographical area of the Bouches-du-Rhône administrative department in France and the necropolis of S'Elighe Entosu in Sardinia, Italy. These two fieldworks allows us to study the different characteristics of the hypogea. The comparison between the various contexts selected in the western Mediterranean allows us to glimpse the differences and similarities present in the digging process chains and the choices made by the different human groups. Beyond the knowledge of the techniques used for the digging of these architectures, this study also makes it possible to question the role of these in the community by the investment that their establishment generates.

La Méditerranée Nord-Occidentale (MNO) est marquée par un processus de formation d’eau profonde en hiver qui induit une forte floraison phytoplanctonique au printemps. L'objectif de cette thèse a été de caractériser la dynamique de la communauté mesozooplanctonique à l'échelle régionale de la MNO, y compris dans la zone de convection profonde (ZCP), en évaluant ses stocks, sa composition taxonomique, sa structure en taille et ses liens trophiques avec le phytoplancton, en relation avec l'environnement hydro-biogéochimique. Trois campagnes océanographiques ont été menées en saisons contrastées: hiver, printemps et été, fournissant un jeu de données unique à cette échelle régionale. Le zooplancton est caractérisé par de faibles abondances et biomasses en hiver, surtout dans la ZCP, puis par une augmentation générale printanière, en abondance et en biomasse. Des différences spatiales s’observent, la ZCP présentant les plus forts changements de biomasse de l’hiver au printemps. Les valeurs d'été sont similaires aux valeurs hivernales et sont assez homogènes dans la zone d'étude. L'impact du broutage estimé n'est pas suffisant pour contrôler globalement la floraison printanière. Cependant, au printemps, toute la MNO, à l'exception de la ZCP, subit un contrôle top-down du zooplancton sur le phytoplancton, tandis que dans la ZCP, les valeurs de chlorophylle-a restent élevées malgré la forte demande en carbone du zooplancton, ce qui indique un contrôle bottom-up. Cette étude montre que la ZCP est probablement une zone d'intense transfert d'énergie vers les niveaux trophiques supérieurs ainsi que d'export de matière organique en MNO. / The North-Western Mediterranean Sea (NWMS) is characterized by a deep water convection process in winter, which induces a large phytoplankton bloom. The main objective of this thesis was to characterize the dynamics of the mesozooplankton community at the regional scale of NWMS including the deep convection zone (DCZ), by assessing its stocks, taxonomy and size structure, and by evaluating its phytoplankton-zooplankton trophic links in connection to the hydrological and biogeochemical environment. Three oceanographic cruises were conducted to map the NWMS in contrasting seasons: winter, spring, and summer. This represents a unique data set of zooplankton at this regional scale. The NWMS was characterized in winter by low zooplankton abundance and biomass. In spring, a general increase was found. Spatially DCZ was characterized by lowest stocks in winter and the highest in spring. In summer, biomass and abundance were similar to winter values and were quite homogenous over the study area. The estimated zooplankton grazing impact was not sufficient to globally control the spring phytoplankton bloom. However, in spring, all areas except the DCZ incurred top-down control by zooplankton on the phytoplankton stock. In the DCZ, the chlorophyll-a values remained high despite the high zooplankton biomass and carbon demand, indicating a sustained bottom-up control. This study indicates that the deep convection zone is likely an area of both enhanced energy transfer to higher trophic levels and organic matter export in NWMS.

L'inversion des marges passives apparaît comme le premier stade vers l'initiation de nouvelles zones de subduction. Cette étape cruciale dans la tectonique des plaques soulève néanmoins encore de nombreuses questions. L'étude des marges actuellement réactivées en compression apparaît ainsi comme essentielle pour mieux comprendre ce processus. Ces marges sont peu nombreuses, situées dans des contextes géodynamiques variés, et les facteurs déterminant leur évolution mal contraints. Située au nord de l'Afrique, la marge algérienne fait partie de ces rares exemples potentiels à travers le monde. L'évolution de cette marge formée au Miocène en contexte d'arrière-arc s'intègre dans le puzzle complexe de l'histoire de la Méditerranée occidentale. Elle est depuis quelques millions d'années réactivée en compression dans le cadre de la convergence lente entre les plaques européenne et africaine, générant un potentiel sismogène fort au nord de l'Algérie. La relative jeunesse du bassin algérien, la charge sédimentaire, les forces aux limites compressives, constituent des conditions favorables à la formation d'une future subduction. A la suite des travaux menés depuis une dizaine d'années, les principales lacunes de connaissances identifiées portent sur (1) la structuration profonde du bassin algérien et de sa marge sud (type de marge, nature du socle,dimension et nature de la transition océan-continent, style et distribution de la déformation compressive), et (2) l'histoire de l'évolution cinématique et géodynamique du bassin, ce qui limite à l'heure actuelle une analyse approfondie des modalités d'inversion de cette marge. L'étude menée se focalise sur la marge centre-algérienne, dans le secteur de Tipaza (à l'ouest d'Alger), un endroit clé pour la compréhension des mécanismes d'ouverture du bassin algérien. Le traitement et l'analyse de nouvelles données de sismique profonde grand-angle et multitraces acquises dans le cadre du projet franco-algérien SPIRAL (Sismique Profonde et Investigations Régionales en Algérie, 2009) ont notamment permis de déterminer la structure crustale du bassin algérien et de sa marge sud, ainsi que la structuration pseudo-3D d'une structure spécifique au secteur d'étude constituée par le haut topographique sous-marin de Khayr-al-Din. L'analyse de la structure profonde de la marge indique un certain nombre de structures héritées de son évolution complexe : (1) une croûte de nature continentale de plus de 15 km d'épaisseur sur le haut de marge (banc de Khayr-al-Din), (2)une croûte fine de nature océanique de 5-6 km d'épaisseur dans le bassin incluant des vitesses légèrement élevées à sa base (7,2 km/s - 7,3 km/s), (3) des similitudes avec des marges formées dans des contextes de déformation transformante, (4) un approfondissement progressif de l'ensemble de la pile sédimentaire et l'épaississement des sédiments Plio-Quaternaire, depuis le bassin profond distal vers le pied de marge,coïncidant avec (5) une flexuration à grande longueur d'onde du socle. Les résultats obtenus apportent de nouvelles contraintes sur (1) la géométrie et la nature de la marge et du bassin, (2) l'évolution de la marge,suggérant une histoire multiphasée comprenant un stade de rifting et/ou d'accrétion océanique, suivi d'un épisode de déformation coulissante tardive liée à la migration du bloc Alboran vers l'ouest, et d'une reprise en compression distribuée du bassin profond au haut de la marge au Plio-Quaternaire; (3) les modalités de réactivation qui se traduisent par des chevauchements aveugles néoformés à pendages sud, notamment au pied du banc de Khayr-al-Din, suggérant un soulèvement du banc de 0,2 mm/an à 0,75 mm/an au Plio-Quaternaire et un début d'écaillage crustal. / The inversion of passive margins appears to be one of the first steps towards the initiation of new subduction zones. This crucial step in plate tectonics nevertheless still raises many questions. The study of margins currently reactivated by compressional tectonics is thus essential to better understand this process. These margins are uncommon, located in different geodynamic settings, and the factors determining their evolution are poorly constrained. The Algerian margin, located in North Africa, is one of handful of modern examples worldwide. The evolution of this margin, rifted during the Miocene, in a back-arc setting, is part ofthe complex puzzle of the western Mediterranean. Since a few million years, the margin has suffered inversion and compression in the framework of slow on going convergence between the European and African plates. This convergence generates moderate to strong earthquakes in North Algeria. The relatively young age of the Algerian basin, the large sediment load, and the compressive forces, constitute favorable conditions to the formation of a future subduction zone. Studies from the past ten years indicate, that themain unresolved questions are related to (1) the deep structure of the Algerian basin and its southern margin (the type of margin, the nature of the basement, the dimension and nature of the ocean-continent transition, the style and the distribution of the compressional deformation), and (2) the history of the kinematic and geodynamic evolution of the basin. All of these unknowns have prevented a complete and thorough analysis of modalities of the Algerian margin inversion. This study focuses on the Central Algerian margin, in the area of Tipaza (West of Algiers), a key region to understand the mechanism of the opening of the Algerian basin. Processing and analysis of a deep wide-angle and multichannel seismic new data set acquired in the context of the French-Algerian project SPIRAL (Sismique profonde et Investigation Régionales en Algérie, 2009)have enabled us to determine the crustal structure of the Algerian basin and its southern continental margin,as well as the pseudo-3D structure of a specific feature in the study area: the submarine topographic highformed by the Khayr-al-Din bank. The analysis of the deep structure of the margin reveals features inherited from its complex evolution: (1) a crust of continental nature of more than 15 km thick at the upper margin(Khayr-al-Din Bank), (2) a thin crust of oceanic nature, 5-6 thick in the deep basin, including slightly high velocities at its base (7.2 km/s - 7.3 km/s), (3) similarities with margins formed in context of transform deformation, (4) a progressive deepening of the whole sedimentary cover and the thickening of the Plio-Quaternary sediments, from the distal deep basin towards the margin foot, coeval with (5) a long wavelengthflexuration of the basement in the basin. Results from this study provide new constraints on (1) the geometryand nature of the margin and the basin, (2) the evolution of the margin, suggesting a multiphased history including a stage of rifting and/or oceanic spreading, a transcurrent episode due to the westward migration of the Alboran block, and a diffuse Plio-Quaternary compressional reactivation distributed from the deep basinto the upper margin; (3) the mechanisms of the reactivation marked by newly formed south-dipping blind-thrusts, especially at the foot of the Khayr-al-Din bank, and suggesting a Plio-Quaternary uplift of the bankof 0.2 mm/y to 0.75 mm/y and the early stages of imbricate thrusting of crustal scales.

Cette thèse a pour but d’examiner la production de sarcophage à décor sculpté, à travers l’étude comparative de trois grands pôles occidentaux de l’Empire romain, puissances économiques et productives, et symboles d’un lien privilégié avec Rome. Si ce procédé funéraire a toujours été utilisé dans ces régions, la généralisation de l’inhumation vers le milieu du IIe siècle implique la mobilisation d’importantes forces productives et techniques afin de répondre à la demande nouvelle sans cesse croissante. Ce serait trois grands centres situés à Rome, en Grèce et en Asie Mineure, qui assureraient les fonctions essentielles : décision des décors et des motifs, prise en charge de la majorité de la production et de son exportation, signification et portée de ce procédé funéraire. Notre étude ville par ville a pour ambition de montrer que le développement de la production des sarcophages à décor sculpté ne peut s’expliquer dans un tel schéma traditionnel où les provinces se laisseraient passivement imposer toutes les décisions de sièges plus importants. Au-delà de l’indispensable analyse technique, stylistique et iconographique du corpus, c’est la prise en compte pratique d’un contexte local d’ateliers décentralisés qui doit permettre de saisir la réalité de production et son évolution : comment cet objet s’intègre dans une production déjà existante qu’il investit en retour. Cela nous conduira à ne plus l’envisager sous le seul rapport de la copie à son original, passant ainsi d’un modèle de rayonnement unilatéral du centre vers la périphérie, à une structure d’échange dynamique entre influences centrales et ateliers locaux. / This dissertation explores the production of sarcophagi with sculpted decorations, through the comparative study of three Western towns of the Roman Empire that are economic and production centers as well as closely connected to Rome.Although in these regions, such funeral process was always in use, the generalisation of burials in the middle of the 2nd century required the mobilization of production and technical forces in order to meet the increasing new demand.We argue that three main centers located in Rome, Greece and Asia Minor were responsible for the development of this funeral technique: they decided on the decorations and designs, were in charge of the majority of the production and exportations, and gave this process its characteristics and meaning. Considering each city consecutively, we aim to show that the development of sarcophagi production goes beyond a traditional context where provinces would passively let more important cities be in charge of all the decisions. In addition to the technical, stylistic and iconographic analysis of the corpus, if we want to grasp the specificity of this funeral technique, we also need to replace its production and evolution in a local context of decentralized workshops. How do sarcophagi with sculpted decorations fit in an already existing production, and how do they transform such production? This will lead us to consider this technique from another point of view than the mere copy of an original model, thus moving from the unilateral model of a central influence on the peripheries to a structure of dynamic exchanges between main cities and local workshops.

No description available.

The Western Mediterranean realm is considered as a region highly sensitive with regard to climate changes and landscape transformations. Within its semi arid and semi humid areas, even slight climatic changes but also human interventions may result in far-reaching consequences in respect of environment and ecological systems. Thus, research on landscape development has a high relevance in geosciences, especially in the light of current climate change research. It is a major concern to reveal regularities and patterns in past landscape evolution in order to provide a basis for the assessment of future developments. For the reconstruction of late Quaternary environmental conditions fluvial sediments play an important role as they almost uniquely reflect landscapes and landscape changes on a regional scale. This is due to the fact that fluvial dynamics and all enclosed processes are based on multi-causal relationships and a variety of factors like climatic conditions, vegetation development, human impact, or tectonic activity finds expression in fluvial dynamics. About 70 % of the Iberian Peninsula is influenced by moist Atlantic air masses, but in the whole area there is a considerable research gap concerning the exploration of fluvial archives. Taking this into account, this dissertation aims to systematically work out fluvial sediment successions of two river systems, namely the Jarama River in central Spain and the Guadalete River in southwestern Spain. For complementary considerations, first stratigraphic results from the middle to lower Guadalquivir River in southern Spain will be consulted. In a first step, the objective is to intensively study and document sediment profiles for the purpose of deriving a valuable composite profile for each river system. In a second step, the significance of these composite profiles regarding palaeoenvironmental conditions as well as changes will be examined. Beside the reaction of fluvial systems towards climatic changes, relationships with other influencing factors are a main issue. On the basis of a supra-regional comparison a possible coupling of fluvial geomorphic systems and large-scale climate fluctuations shall be analyzed. Furthermore, it is intended to address issues like system connectivity or varying response times and response durations. The bases for these considerations are abundant sedimentary profile records supported by electrical resistivity tomography and percussion drillings. Stratigraphic work includes the differentiation of sediment units, the identification of soil horizons, and the correlation of specific layers and horizons across different profile sections based on sedimentologic and pedogenetic characteristics. Subsequent soil-chemical and sedimentological laboratory analyses on certain key-profiles imply grain-size analyses, the measurement of organic carbon content, calcium carbonate content, pedogenic and total iron contents, as well as magnetic susceptibility. Laboratory analyses are used to strengthen results of field work and to differentiate between soils and soil sediments in ambiguous cases. The chronological resolution of the sediment successions will be provided by radiocarbon dating. The final aim is to work out a detailed fluvial sedimentation history for the late Quaternary. The precise characterization of the catchment areas, together with a comparison of the stratigraphic findings and secondary archive information from the literature, will enable the identification of relationships between fluvial dynamics and different influencing factors. In this dissertation, 36 profile sections have been worked out intensively. Furthermore, 13 percussion drillings were conducted in floodplain positions with insufficient exposure conditions. For the chronological frame 70 radiocarbon samples have been dated. The obtained results show a significant pattern of sedimentation periods and phases of stability associated with soil formation for each river system. The sedimentation history of the Guadalete and Guadalquivir Rivers could be reconstructed for the last 15 ka, while conclusions with regard to sedimentation dynamics of the Jarama River could be drawn for a period of 43 ka. Thanks to an abundance of available studies on other terrestrial archives with climatic or environmental relevance, it was possible to assess the influence of different parameters such as climate, vegetation, humankind, tectonics, and base-level changes on fluvial sedimentation dynamics. It emerged that, first and foremost, rapid climate changes had significant impact on the mobilization of sediments in the catchment area as well as their deposition in floodplain positions. On the other hand prolonged periods of climatic amelioration caused floodplain stability along with soil formation, as documented for the time spans between 13.3 and 12.7 ka, 7 and 5.1 ka, 2.8 and 2.3 ka, 1.4 and 1.2 ka, as well as 0.8 and 0.5 ka cal. BP in several river systems. Periods of increased sedimentation were initiated by phases of climatic aridification that affected fluvial systems through the weakening of the vegetation cover and the accentuation of the hydrological discharge regime. Corresponding patterns have been found for the time intervals between 8 and 7 ka, 5 and 3.8 ka, 2.2 and 1.5 ka, as well as around 1 ka and 0.4 ka cal. BP. The supra-regional effectiveness of the factor climate is contrasted by a strong regional individuality of the river catchments that is expressed by further, regionally limited phases of fluvial activity. Crucial to this development – apart from regional climate differences – are, inter alia, tectonic movements as evidenced for the Jarama River system in central Spain, or late Pleistocene and Holocene sea-level fluctuations that primarily affected fluvial dynamics along the lower course of the Guadalete River in southwestern Spain. Furthermore, it can be shown that variations in time and duration of fluvial system response are attributable to differing buffer capacities of river catchments towards external influences. The increase of human impact during the late Holocene apparently provoked a reinforcement of the effects of climatic impulses. There are clear evidences for the participation of humans in the mobilization of sediments; however, concerning the degree of influence it is hardly possible to differentiate between the factors humans and climate. / Der westliche Mediterranraum gilt als landschaftlich und klimatisch hochsensible Region, für deren semiaride bis semihumide Gebiete bereits kleinere klimatische Änderungen, aber auch Eingriffe des Menschen, mit weitreichenden Folgen für Umwelt und ökologische Systeme verbunden sein können. Forschungen zum Landschaftswandel nehmen hier vor allem vor dem Hintergrund des derzeitigen Klimawandels einen hohen Stellenwert in den Geowissenschaften ein. Ein wichtiges Anliegen ist dabei, in früheren Landschaftswandeln Muster zu entdecken, welche als Grundlage für Bewertungen zukünftiger Veränderungen dienen können. Für die Rekonstruktion spätquartärer Umweltbedingungen kommt fluvialen Sedimenten eine besondere Rolle zu. Wie kein anderes Archiv spiegeln fluviale Sedimentabfolgen Landschaftszustände und -entwicklung auf regionaler Ebene wieder. Dies ist dem Umstand geschuldet, dass fluviale Dynamik mit allen inbegriffenen Prozessen auf polykausalen Zusammenhängen beruht und somit eine Vielzahl an Faktoren, wie klimatische Verhältnisse und Vegetationsentwicklung, menschliche Einflussnahme oder tektonische Aktivität Ausdruck in fluvialer Dynamik finden. Von feuchten atlantischen Luftmassen geprägte Gebiete nehmen etwa 70 % der Fläche der Iberischen Halbinsel ein, allerdings besteht hier eine erhebliche Forschungslücke im Bereich der Analyse fluvialer Archive. Diesem Umstand soll in vorliegender Dissertation in Form einer systematischen Aufarbeitung der fluvialen Sedimentabfolgen zweier Flusssysteme in Zentralspanien (Rio Jarama), sowie in SW-Spanien (Rio Guadalete) Rechnung getragen werden. Für ergänzende Betrachtungen werden dabei erste Befunde zur stratigraphischen Gliederung des Guadalquivir-Mittellaufes in S-Spanien herangezogen. Ziel der Arbeiten ist es zunächst über umfangreiche Aufnahmen und Dokumentationen von Sedimentprofilen ein belastbares Standardprofil für jedes Flusssystem zu erarbeiten und dieses hinsichtlich der Aussagekraft in Bezug auf Paläoumweltbedingungen und vor allem -wandeln zu prüfen. Neben der möglichen Reaktion fluvialer Systeme auf klimatische Änderungen, stehen dabei vor allem auch Beziehungsgeflechte zu anderen Einflussfaktoren im Vordergrund. Anhand eines überregionalen Vergleichs soll eine mögliche Kopplung fluvialmorphologischer Systeme an großräumige Klimafluktuationen untersucht werden, zudem soll weiteren Themenkomplexen, wie der Konnektivität verschiedener Systeme oder unterschiedlichen Reaktionszeiten und -geschwindigkeiten nachgegangen werden. Grundlage für diese Betrachtungen bilden dabei aus zahlreichen Geländeaufnahmen resultierende Profilaufnahmen, sowie Ergebnisse geoelektrischer Messungen und Bohrsondierungen. Stratigraphische Arbeiten belaufen sich zunächst auf die Untergliederung verschiedener Sedimenteinheiten, die Ausweisung von Bodenhorizonten, sowie die Korrelation einzelner Schichten und Horizonte über unterschiedliche Profile hinweg anhand charakteristischer sedimentologischer und pedogenetischer Merkmale. Nachfolgende bodenchemische und sedimentologische Laboruntersuchungen an ausgewählten Profilen sollen über die Bestimmung von Korngrößenverhältnissen, Gehalten an organischem Kohlenstoff, Kalk- und Eisengehalten, sowie der magnetischen Suszeptibilität die Geländebefunde stützen und in unklaren Fällen eine Unterscheidung von Böden und Bodensedimenten erleichtern. Die zeitliche Auflösung der Sedimentabfolgen soll über Radiokarbondatierungen realisiert werden, mit dem letztendlichen Ziel, eine detaillierte fluviale Sedimentationsgeschichte für das Spätquartär zu erarbeiten. In einem weiteren Schritt werden begleitend zu einer detaillierten Einzugsgebietscharakteristik die chronostratigraphischen Befunde einem intensiven Vergleich mit in der Literatur verfügbaren Studien an Sekundärarchiven zugeführt, um Beziehungsgeflechte zwischen fluvialer Dynamik und verschiedenen Einflussfaktoren aufzudecken. Im Rahmen dieser Dissertation konnten zunächst 36 Profilaufschlüsse detailliert bearbeitet und zudem 13 Rammkernsondierungen in Flussauenpositionen abgeteuft werden. Für den chronologischen Rahmen wurden 70 Radiokohlenstoffproben datiert. Die Ergebnisse zeigen ein deutliches Muster von Sedimentationsphasen und Zeiten der Stabilität mit einhergehender Bodenbildung für jedes Flusseinzugsgebiet. Dabei konnte die Sedimentationsgeschichte der Flusssysteme Rio Guadalete und Rio Guadalquivir für die letzten 15.000 Jahre und des Rio Jarama für die letzten 43 ka rekonstruiert werden. Dank der Fülle an verfügbaren Studien an terrestrischen Vergleichsarchiven mit klima- und umweltrelevantem Bezug war es möglich, den Einfluss der unterschiedlichen Parameter Klima, Vegetation, Mensch und Tektonik, bzw. Erosionsbasis auf die fluviale Sedimentationsdynamik zu prüfen. So zeigte sich, dass vor allem rasche Klimaänderungen in der Lage waren die Mobilisierung von Sedimenten im Einzugsgebiet und deren Ablagerung in den Flussauen zu initiieren. Dahingegen bewirkten anhaltende klimatische Gunstphasen eine Stabilisierung mit einhergehender Bodenbildung, wie für die Zeiträume zwischen 13.3 und 12.7 ka, 7 und 5.1 ka, 2.8 und 2.3 ka, 1.4 und 1.2 ka, sowie 0.8 und 0.5 ka cal. BP für sämtliche Flusssysteme zu verzeichnen ist. Perioden verstärkter Sedimentation folgten in der Regel Phasen klimatischer Aridifizierung, welche über eine Schwächung der Vegetationsbedeckung und Akzentuierung des hydrologischen Abflussregimes in der Lage waren auf das fluviale System Einfluss zu nehmen. Entsprechende Muster konnten für die Zeiträume zwischen 8 und 7 ka, 5 und 3.8 ka, 2.2 und 1.5 ka, sowie um 1 ka als auch 0.4 ka cal. BP dokumentiert werden. Dem überregional wirksamen Einfluss des Faktors Klima steht jedoch eine starke landschaftsgeschichtliche Individualität der verschiedenen Regionen gegenüber, welche in weiteren, regional begrenzten Phasen fluvialer Aktivität zum Ausdruck kommt. Ausschlaggebend sind hier neben der Ausbildung regionaler Klimaunterschiede unter Anderem tektonische Verstellungen, welche für das in Zentralspanien gelegene System des Rio Jarama belegt werden konnten, oder spätpleistozäne und holozäne Meeresspiegelschwankungen, welche sich vor allem auf die fluviale Dynamik im Unterlauf des in SW-Spanien gelegenen Rio Guadalete auswirkten. Desweiteren können Unterschiede in Reaktionsdauer und -geschwindigkeit fluvialer Systeme mit variierendem Puffervermögen der Flusseinzugsgebiete gegenüber äußeren Einflüssen erklärt werden. Das intensivierte Wirken des Menschen im Spätholozän führte allem Anschein nach zu einer Verstärkung der Wirkung klimatischer Impulse, wobei sich klare Evidenzen für eine Beteiligung des Menschen an der Sedimentmobilisierung erkennen lassen, der Umfang des Einflusses des Menschen aber in der Regel nicht klar von dem des Klimas zu trennen ist.

Cette thèse a été conduite dans le cadre du programme de coopération de recherche Algéro-française SPIRAL (Sismique Profonde et Investigations Régionales du Nord de l’Algérie). Ce projet vise à étudier la structure profonde de la marge algérienne par une approche combinée des techniques sismiques ; grand-angle et multi-canal. Le domaine couvert par la présente étude se concentre dans la région de Jijel dans la marge algérienne orientale. L’objectif principal de notre thèse est d'améliorer en profondeur l'imagerie de la marge algérienne en utilisant une combinaison de données sismiques grand-angle (OBS, sismomètres de fond de l'océan) et multi-canal (MCS). Le but de cette thèse est d'apporter de nouvelles connaissances pour répondre à quelques questions sur la nature de la croûte terrestre, la zone de transition continentale-océanique, la présence du sel messénien, sa distribution et sa relation entre les formations sédimentaires superficielles et les structures crustales. Dans cette étude, notre approche est une inversion jointe des enregistrements grand-angle et des données sismiques multi-canal. Nous avons conduit une série de tomographie des premières arrivées, une inversion jointe des arrivées réfractées et réfléchies ainsi qu’une modélisation gravimétrique. Etant donné que la solution du problème inverse n’est pas unique, deux programmes de tomographie ont été utilisés sur les mêmes données pour la même région d’étude à savoir : FAST (First Arrival Seismic Tomography) et Tomo2D. La tomographie a été suivie par une inversion jointe des arrivées réfractées et réfléchies suivant une approche basée sur la combinaison de la migration en profondeur « Kirchhoff » avant sommation (PSDM) des données de sismique réflexion multi-canal (MCS) et la modélisation directe des enregistrements grand-angle sur le fonds marin (OBS). Afin de vérifier la consistance du modèle de la vitesse avec les données gravimétriques, l’anomalie à l'air libre a été modélisée. Les résultats de l’imagerie conduite dans ce travail montrent la structure de la marge, la croûte continentale, la zone de transition continent-océan et la croûte océanique de la Méditerranée. La structure du modèle confirme les études antérieures basées sur des données bathymétriques, gravimétriques et magnétiques. Cette structure montre essentiellement : - un plateau continental étroit et pente continentale une très raide.- l’Expulsion du sel vers le nord impliquant la formation de diapirs au-dessus du flanc nord du bassin (plaine abyssale).- L’approfondissement et l’épaississement des séquences sédimentaires (bassin sédimentaire) près de la marge algérienne. Le modèle de vitesses obtenu et l’épaisseur des différentes unités structurales formant ce modèle apportent des arguments quantitatifs pour enrichir la connaissance de cette partie de la Méditerranée occidentale. Les couches sédimentaires dans le bassin montrent des vitesses sismiques allant de 1,9 km / s à 3,8 km / s. Les formations messéniennes ont été modélisées en utilisant une vitesse située entre 3,7 km / s à 3,8 km / s. La croûte continentale s’amincit sur une bande étroite de la marge dont la distance est d'environ 15 km. La vitesse de la croûte océanique dans cette région présente deux couches distinctes : l’une caractérisée par des vitesses variant de 4,7 km / s à 6.1 et l’autre de 6.2 à 7.1 km / s. La vitesse du manteau supérieur quant à elle a été modélisée par 7,9 km / s. / This thesis has been conducted within the framework of the Algerian-French research cooperation program SPIRAL (Sismique Profonde et Investigations Régionales du Nord de l’Algérie). This project aims to study the deep structure of the Algerian margin. The area covered by this study focuses in the region of Jijel in eastern Algerian margin.The main objective of our thesis is to improve depth imaging of the Algerian margin using a combined approach of seismic techniques; wide-angle and multi- channel seismic data. The purpose of this thesis is to bring new knowledge to answer some questions about the nature of the crust, the area of continental -oceanic transition, the presence of Messinian salt, its distribution and relationship between surface sedimentary formations and crustal structures.This study presents the results of a deep seismic survey across the north Algerian margin, based on the combination of 2D multi-channel and wide-angle seismic data simultaneously recorded by 41 ocean bottom seismometers deployed along a North-South line extending 180 km off Jijel into the Algerian offshore basin, and 25 land stations deployed along a 100 km-long line, cutting through the Lesser Kabylia and the Tellian thrust-belt.In this study, our approach is a joint inversion of wide-angle seismic recordings (OBS, ocean bottom seismometers) and multi- channel seismic data (MCS). We conducted a series of first arrivals tomography, a joint inversion of reflected and refracted arrivals and gravity modelling. Since the solution of the inverse problem is not unique, two tomography programs were applied using the same data for the same study area; FAST (First Arrival Seismic Tomography) and Tomo2D. Tomography was followed by a joint inversion of reflected and refracted arrivals following an approach based on the combination of Kirchhoff prestack depth migration (PSDM) for MCS data and forward modelling of OBS. To check the consistency of the velocity model with gravity data, the free air anomaly was modeled.The final model obtained using forward modelling of the wide-angle data and pre-stack depth migration of the seismic reflection data provides an unprecedented view of the sedimentary and crustal structure of the margin. The sedimentary layers in the Algerian basin are 3.75 km thick to the north and up to 4.5 to 5 km thick at the foot of the margin. They are characterised by seismic velocities from 1.9 km/s to 3.8 km/s. Messinian salt formations are about 1 km thick in the study area, and are modelled and imaged using a velocity between 3.7 km/s to 3.8 km/s. The crust in the deep sea basin is about 4.5 km thick and of oceanic origin, presenting two distinct layers with a high gradient upper crust (4.7 km/s - 6.1 km) and a low gradient lower crust (6.2 km/s - 7.1 km/s). The upper mantle velocity is constrained to 7.9 km/s. The ocean-continent transition zone is very narrow between 15 km to 20 km wide. The continental crust reaches 25 km thickness as imaged from the most landward station and thins to 5 km over a less than 70 km distance. The continental crust presents steep and asymmetric upper and lower crustal geometry, possibly due to either asymmetric rifting of the margin, an underplated body, or flow of lower crustal material towards the ocean basin. Present-time deformation, as imaged from 3 additional seismic profiles, is characterized by an interplay of gravity-driven mobile-salt creep and active thrusting at the foot of the tectonically inverted Algerian margin.

The Western Mediterranean realm is considered as a region highly sensitive with regard to climate changes and landscape transformations. Within its semi arid and semi humid areas, even slight climatic changes but also human interventions may result in far-reaching consequences in respect of environment and ecological systems. Thus, research on landscape development has a high relevance in geosciences, especially in the light of current climate change research. It is a major concern to reveal regularities and patterns in past landscape evolution in order to provide a basis for the assessment of future developments. For the reconstruction of late Quaternary environmental conditions fluvial sediments play an important role as they almost uniquely reflect landscapes and landscape changes on a regional scale. This is due to the fact that fluvial dynamics and all enclosed processes are based on multi-causal relationships and a variety of factors like climatic conditions, vegetation development, human impact, or tectonic activity finds expression in fluvial dynamics. About 70 % of the Iberian Peninsula is influenced by moist Atlantic air masses, but in the whole area there is a considerable research gap concerning the exploration of fluvial archives. Taking this into account, this dissertation aims to systematically work out fluvial sediment successions of two river systems, namely the Jarama River in central Spain and the Guadalete River in southwestern Spain. For complementary considerations, first stratigraphic results from the middle to lower Guadalquivir River in southern Spain will be consulted. In a first step, the objective is to intensively study and document sediment profiles for the purpose of deriving a valuable composite profile for each river system. In a second step, the significance of these composite profiles regarding palaeoenvironmental conditions as well as changes will be examined. Beside the reaction of fluvial systems towards climatic changes, relationships with other influencing factors are a main issue. On the basis of a supra-regional comparison a possible coupling of fluvial geomorphic systems and large-scale climate fluctuations shall be analyzed. Furthermore, it is intended to address issues like system connectivity or varying response times and response durations. The bases for these considerations are abundant sedimentary profile records supported by electrical resistivity tomography and percussion drillings. Stratigraphic work includes the differentiation of sediment units, the identification of soil horizons, and the correlation of specific layers and horizons across different profile sections based on sedimentologic and pedogenetic characteristics. Subsequent soil-chemical and sedimentological laboratory analyses on certain key-profiles imply grain-size analyses, the measurement of organic carbon content, calcium carbonate content, pedogenic and total iron contents, as well as magnetic susceptibility. Laboratory analyses are used to strengthen results of field work and to differentiate between soils and soil sediments in ambiguous cases. The chronological resolution of the sediment successions will be provided by radiocarbon dating. The final aim is to work out a detailed fluvial sedimentation history for the late Quaternary. The precise characterization of the catchment areas, together with a comparison of the stratigraphic findings and secondary archive information from the literature, will enable the identification of relationships between fluvial dynamics and different influencing factors. In this dissertation, 36 profile sections have been worked out intensively. Furthermore, 13 percussion drillings were conducted in floodplain positions with insufficient exposure conditions. For the chronological frame 70 radiocarbon samples have been dated. The obtained results show a significant pattern of sedimentation periods and phases of stability associated with soil formation for each river system. The sedimentation history of the Guadalete and Guadalquivir Rivers could be reconstructed for the last 15 ka, while conclusions with regard to sedimentation dynamics of the Jarama River could be drawn for a period of 43 ka. Thanks to an abundance of available studies on other terrestrial archives with climatic or environmental relevance, it was possible to assess the influence of different parameters such as climate, vegetation, humankind, tectonics, and base-level changes on fluvial sedimentation dynamics. It emerged that, first and foremost, rapid climate changes had significant impact on the mobilization of sediments in the catchment area as well as their deposition in floodplain positions. On the other hand prolonged periods of climatic amelioration caused floodplain stability along with soil formation, as documented for the time spans between 13.3 and 12.7 ka, 7 and 5.1 ka, 2.8 and 2.3 ka, 1.4 and 1.2 ka, as well as 0.8 and 0.5 ka cal. BP in several river systems. Periods of increased sedimentation were initiated by phases of climatic aridification that affected fluvial systems through the weakening of the vegetation cover and the accentuation of the hydrological discharge regime. Corresponding patterns have been found for the time intervals between 8 and 7 ka, 5 and 3.8 ka, 2.2 and 1.5 ka, as well as around 1 ka and 0.4 ka cal. BP. The supra-regional effectiveness of the factor climate is contrasted by a strong regional individuality of the river catchments that is expressed by further, regionally limited phases of fluvial activity. Crucial to this development – apart from regional climate differences – are, inter alia, tectonic movements as evidenced for the Jarama River system in central Spain, or late Pleistocene and Holocene sea-level fluctuations that primarily affected fluvial dynamics along the lower course of the Guadalete River in southwestern Spain. Furthermore, it can be shown that variations in time and duration of fluvial system response are attributable to differing buffer capacities of river catchments towards external influences. The increase of human impact during the late Holocene apparently provoked a reinforcement of the effects of climatic impulses. There are clear evidences for the participation of humans in the mobilization of sediments; however, concerning the degree of influence it is hardly possible to differentiate between the factors humans and climate.:1 Introduction 1.1 Relevance of fluvial records in the context of climate change and landscape evolution in the Western Mediterranean 1.2 Environmental significance of fluvial deposits 1.3 Objectives and methodological approach 2 Late Quaternary fluvial dynamics of the Jarama River 2.1 Introduction 2.2 Study area 2.2.1 Geological and tectonic background 2.2.2 Geomorphological setting of the Jarama valley 2.3 Methods 2.4 Fluvial architecture and characteristics of the sedimentary units 2.4.1 Sequence 1 – Late Pleistocene 2.4.2 Sequence 2 – Early to Mid-Holocene 2.4.3 Sequence 3 – Mid-Holocene to Roman period 2.4.4 Sequence 4 – Little Ice Age 2.5 Interpretation - Stages of floodplain development 2.5.1 Extensive aggradations during Marine Isotope Stage (MIS) 3 2.5.2 Increased fluvial activity in the course of the Last Glacial Maximum (LGM) 2.5.3 Sand deposits (Unit 3) at the end of MIS 2 2.5.4 Younger Dryas and Early to Mid-Holocene sedimentation 2.5.5 Mid-Holocene warm period and climatic collapse 2.5.6 Highly dynamic floodplain aggradations and 3.0 ka-aridity crisis 2.5.7 Extensive sand deposition at 2.8 ka BP and following floodplain stability 2.5.8 Flood loam accumulation during the Roman epoch 2.5.9 Alternating flood loam accumulation and soil formation during the Medieval period 2.5.10 Accentuated fluvial dynamics during the Little Ice Age and recent flooding 2.6 Human influence versus climatic control factors 2.7 Significance of fluvial records in a spatial context 2.8 Conclusion 3 Late Pleistocene and Holocene fluvial dynamics of the lower Guadalete River 3.1 Introduction 3.2 Study area 3.3 Methods 3.4 Stratigraphic findings and sedimentation patterns within the Guadalete valley 3.4.1 Upper downstream section 3.4.1.1 Late Pleistocene sediments 3.4.1.2 Mid-Holocene sediments (5000 - 2000 cal. a BP) 3.4.1.3 Late Holocene sediments (<2000 cal. a BP) 3.4.1.4 Composite profile 3.4.2 Lower downstream section close to the estuary 3.4.2.1 Early Holocene sediments (~10000 - 8000 cal. a BP) 3.4.2.2 Mid- to late-Holocene sediments (<8000 cal. a BP) 3.5 Interpretation – Floodplain evolution and the influencing factors 3.5.1 Stages of floodplain evolution 3.5.1.1 Late Pleistocene dynamics (SU-1 to SU-3) 3.5.1.2 Early Holocene dynamics (SU-4 to SU-7) 3.5.1.3 Mid-Holocene dynamics (SU-8) 3.5.1.4 Mid-Holocene aridity collapse (SU-9a to SU-9c) 3.5.1.5 Late Holocene dynamics (SU-10 to SU-12) 3.5.1.6 Increased dynamics during the Little Ice Age (LIA) (SU-13a to SU-14) 3.6 Conclusion 4 Western Mediterranean environmental changes 4.1 Introduction 4.2 Study area 4.2.1 Jarama River 4.2.2 Guadalete River 4.2.3 Guadalquivir River 4.3 Methods 4.4 Results 4.4.1 Stratigraphic findings of the Jarama River 4.4.1.1 Fluvial architecture 4.4.1.2 Sedimentation patterns 4.4.1.3 Periods of soil formation 4.4.2 Stratigraphic findings of the Guadalete River 4.4.2.1 Fluvial architecture 4.4.2.2 Sedimentation patterns 4.4.2.3 Periods of soil formation 4.4.3 Stratigraphic findings of the Guadalquivir River 4.4.3.1 Fluvial architecture 4.4.3.2 Sedimentation patterns 4.4.3.3 Periods of soil formation 4.5 Discussion 4.5.1 General view of fluvial architectural patterns as basis for interpretations 4.5.2 Fluvial dynamic patterns and possible forcing mechanisms 4.5.3 The role of climate in triggering fluvial dynamics 4.5.4 Supra regional comparison of examined floodplain records 4.5.5 Variability of fluvial dynamics: A matter of sensitivity? 4.5.6 Large-scale consideration of Western Mediterranean fluvial records 4.5.7 Interrelations between North Atlantic sea surface temperature and landscape dynamics on the Iberian Peninsula 4.5.8 Landscape dynamics and corresponding atmospheric conditions 4.6 Conclusion Acknowledgements References 5 Synthesis 5.1 General architectural patterns of examined river floodplains in Spain 5.2 Assessment of influencing factors and their relevance for fluvial dynamics 5.3 Interpretations in terms of palaeo-environmental conditions 5.4 Comparative consideration of the various study areas 5.5 Climate change and implications for fluvial system behavior 5.6 Outlook References / Der westliche Mediterranraum gilt als landschaftlich und klimatisch hochsensible Region, für deren semiaride bis semihumide Gebiete bereits kleinere klimatische Änderungen, aber auch Eingriffe des Menschen, mit weitreichenden Folgen für Umwelt und ökologische Systeme verbunden sein können. Forschungen zum Landschaftswandel nehmen hier vor allem vor dem Hintergrund des derzeitigen Klimawandels einen hohen Stellenwert in den Geowissenschaften ein. Ein wichtiges Anliegen ist dabei, in früheren Landschaftswandeln Muster zu entdecken, welche als Grundlage für Bewertungen zukünftiger Veränderungen dienen können. Für die Rekonstruktion spätquartärer Umweltbedingungen kommt fluvialen Sedimenten eine besondere Rolle zu. Wie kein anderes Archiv spiegeln fluviale Sedimentabfolgen Landschaftszustände und -entwicklung auf regionaler Ebene wieder. Dies ist dem Umstand geschuldet, dass fluviale Dynamik mit allen inbegriffenen Prozessen auf polykausalen Zusammenhängen beruht und somit eine Vielzahl an Faktoren, wie klimatische Verhältnisse und Vegetationsentwicklung, menschliche Einflussnahme oder tektonische Aktivität Ausdruck in fluvialer Dynamik finden. Von feuchten atlantischen Luftmassen geprägte Gebiete nehmen etwa 70 % der Fläche der Iberischen Halbinsel ein, allerdings besteht hier eine erhebliche Forschungslücke im Bereich der Analyse fluvialer Archive. Diesem Umstand soll in vorliegender Dissertation in Form einer systematischen Aufarbeitung der fluvialen Sedimentabfolgen zweier Flusssysteme in Zentralspanien (Rio Jarama), sowie in SW-Spanien (Rio Guadalete) Rechnung getragen werden. Für ergänzende Betrachtungen werden dabei erste Befunde zur stratigraphischen Gliederung des Guadalquivir-Mittellaufes in S-Spanien herangezogen. Ziel der Arbeiten ist es zunächst über umfangreiche Aufnahmen und Dokumentationen von Sedimentprofilen ein belastbares Standardprofil für jedes Flusssystem zu erarbeiten und dieses hinsichtlich der Aussagekraft in Bezug auf Paläoumweltbedingungen und vor allem -wandeln zu prüfen. Neben der möglichen Reaktion fluvialer Systeme auf klimatische Änderungen, stehen dabei vor allem auch Beziehungsgeflechte zu anderen Einflussfaktoren im Vordergrund. Anhand eines überregionalen Vergleichs soll eine mögliche Kopplung fluvialmorphologischer Systeme an großräumige Klimafluktuationen untersucht werden, zudem soll weiteren Themenkomplexen, wie der Konnektivität verschiedener Systeme oder unterschiedlichen Reaktionszeiten und -geschwindigkeiten nachgegangen werden. Grundlage für diese Betrachtungen bilden dabei aus zahlreichen Geländeaufnahmen resultierende Profilaufnahmen, sowie Ergebnisse geoelektrischer Messungen und Bohrsondierungen. Stratigraphische Arbeiten belaufen sich zunächst auf die Untergliederung verschiedener Sedimenteinheiten, die Ausweisung von Bodenhorizonten, sowie die Korrelation einzelner Schichten und Horizonte über unterschiedliche Profile hinweg anhand charakteristischer sedimentologischer und pedogenetischer Merkmale. Nachfolgende bodenchemische und sedimentologische Laboruntersuchungen an ausgewählten Profilen sollen über die Bestimmung von Korngrößenverhältnissen, Gehalten an organischem Kohlenstoff, Kalk- und Eisengehalten, sowie der magnetischen Suszeptibilität die Geländebefunde stützen und in unklaren Fällen eine Unterscheidung von Böden und Bodensedimenten erleichtern. Die zeitliche Auflösung der Sedimentabfolgen soll über Radiokarbondatierungen realisiert werden, mit dem letztendlichen Ziel, eine detaillierte fluviale Sedimentationsgeschichte für das Spätquartär zu erarbeiten. In einem weiteren Schritt werden begleitend zu einer detaillierten Einzugsgebietscharakteristik die chronostratigraphischen Befunde einem intensiven Vergleich mit in der Literatur verfügbaren Studien an Sekundärarchiven zugeführt, um Beziehungsgeflechte zwischen fluvialer Dynamik und verschiedenen Einflussfaktoren aufzudecken. Im Rahmen dieser Dissertation konnten zunächst 36 Profilaufschlüsse detailliert bearbeitet und zudem 13 Rammkernsondierungen in Flussauenpositionen abgeteuft werden. Für den chronologischen Rahmen wurden 70 Radiokohlenstoffproben datiert. Die Ergebnisse zeigen ein deutliches Muster von Sedimentationsphasen und Zeiten der Stabilität mit einhergehender Bodenbildung für jedes Flusseinzugsgebiet. Dabei konnte die Sedimentationsgeschichte der Flusssysteme Rio Guadalete und Rio Guadalquivir für die letzten 15.000 Jahre und des Rio Jarama für die letzten 43 ka rekonstruiert werden. Dank der Fülle an verfügbaren Studien an terrestrischen Vergleichsarchiven mit klima- und umweltrelevantem Bezug war es möglich, den Einfluss der unterschiedlichen Parameter Klima, Vegetation, Mensch und Tektonik, bzw. Erosionsbasis auf die fluviale Sedimentationsdynamik zu prüfen. So zeigte sich, dass vor allem rasche Klimaänderungen in der Lage waren die Mobilisierung von Sedimenten im Einzugsgebiet und deren Ablagerung in den Flussauen zu initiieren. Dahingegen bewirkten anhaltende klimatische Gunstphasen eine Stabilisierung mit einhergehender Bodenbildung, wie für die Zeiträume zwischen 13.3 und 12.7 ka, 7 und 5.1 ka, 2.8 und 2.3 ka, 1.4 und 1.2 ka, sowie 0.8 und 0.5 ka cal. BP für sämtliche Flusssysteme zu verzeichnen ist. Perioden verstärkter Sedimentation folgten in der Regel Phasen klimatischer Aridifizierung, welche über eine Schwächung der Vegetationsbedeckung und Akzentuierung des hydrologischen Abflussregimes in der Lage waren auf das fluviale System Einfluss zu nehmen. Entsprechende Muster konnten für die Zeiträume zwischen 8 und 7 ka, 5 und 3.8 ka, 2.2 und 1.5 ka, sowie um 1 ka als auch 0.4 ka cal. BP dokumentiert werden. Dem überregional wirksamen Einfluss des Faktors Klima steht jedoch eine starke landschaftsgeschichtliche Individualität der verschiedenen Regionen gegenüber, welche in weiteren, regional begrenzten Phasen fluvialer Aktivität zum Ausdruck kommt. Ausschlaggebend sind hier neben der Ausbildung regionaler Klimaunterschiede unter Anderem tektonische Verstellungen, welche für das in Zentralspanien gelegene System des Rio Jarama belegt werden konnten, oder spätpleistozäne und holozäne Meeresspiegelschwankungen, welche sich vor allem auf die fluviale Dynamik im Unterlauf des in SW-Spanien gelegenen Rio Guadalete auswirkten. Desweiteren können Unterschiede in Reaktionsdauer und -geschwindigkeit fluvialer Systeme mit variierendem Puffervermögen der Flusseinzugsgebiete gegenüber äußeren Einflüssen erklärt werden. Das intensivierte Wirken des Menschen im Spätholozän führte allem Anschein nach zu einer Verstärkung der Wirkung klimatischer Impulse, wobei sich klare Evidenzen für eine Beteiligung des Menschen an der Sedimentmobilisierung erkennen lassen, der Umfang des Einflusses des Menschen aber in der Regel nicht klar von dem des Klimas zu trennen ist.:1 Introduction 1.1 Relevance of fluvial records in the context of climate change and landscape evolution in the Western Mediterranean 1.2 Environmental significance of fluvial deposits 1.3 Objectives and methodological approach 2 Late Quaternary fluvial dynamics of the Jarama River 2.1 Introduction 2.2 Study area 2.2.1 Geological and tectonic background 2.2.2 Geomorphological setting of the Jarama valley 2.3 Methods 2.4 Fluvial architecture and characteristics of the sedimentary units 2.4.1 Sequence 1 – Late Pleistocene 2.4.2 Sequence 2 – Early to Mid-Holocene 2.4.3 Sequence 3 – Mid-Holocene to Roman period 2.4.4 Sequence 4 – Little Ice Age 2.5 Interpretation - Stages of floodplain development 2.5.1 Extensive aggradations during Marine Isotope Stage (MIS) 3 2.5.2 Increased fluvial activity in the course of the Last Glacial Maximum (LGM) 2.5.3 Sand deposits (Unit 3) at the end of MIS 2 2.5.4 Younger Dryas and Early to Mid-Holocene sedimentation 2.5.5 Mid-Holocene warm period and climatic collapse 2.5.6 Highly dynamic floodplain aggradations and 3.0 ka-aridity crisis 2.5.7 Extensive sand deposition at 2.8 ka BP and following floodplain stability 2.5.8 Flood loam accumulation during the Roman epoch 2.5.9 Alternating flood loam accumulation and soil formation during the Medieval period 2.5.10 Accentuated fluvial dynamics during the Little Ice Age and recent flooding 2.6 Human influence versus climatic control factors 2.7 Significance of fluvial records in a spatial context 2.8 Conclusion 3 Late Pleistocene and Holocene fluvial dynamics of the lower Guadalete River 3.1 Introduction 3.2 Study area 3.3 Methods 3.4 Stratigraphic findings and sedimentation patterns within the Guadalete valley 3.4.1 Upper downstream section 3.4.1.1 Late Pleistocene sediments 3.4.1.2 Mid-Holocene sediments (5000 - 2000 cal. a BP) 3.4.1.3 Late Holocene sediments (<2000 cal. a BP) 3.4.1.4 Composite profile 3.4.2 Lower downstream section close to the estuary 3.4.2.1 Early Holocene sediments (~10000 - 8000 cal. a BP) 3.4.2.2 Mid- to late-Holocene sediments (<8000 cal. a BP) 3.5 Interpretation – Floodplain evolution and the influencing factors 3.5.1 Stages of floodplain evolution 3.5.1.1 Late Pleistocene dynamics (SU-1 to SU-3) 3.5.1.2 Early Holocene dynamics (SU-4 to SU-7) 3.5.1.3 Mid-Holocene dynamics (SU-8) 3.5.1.4 Mid-Holocene aridity collapse (SU-9a to SU-9c) 3.5.1.5 Late Holocene dynamics (SU-10 to SU-12) 3.5.1.6 Increased dynamics during the Little Ice Age (LIA) (SU-13a to SU-14) 3.6 Conclusion 4 Western Mediterranean environmental changes 4.1 Introduction 4.2 Study area 4.2.1 Jarama River 4.2.2 Guadalete River 4.2.3 Guadalquivir River 4.3 Methods 4.4 Results 4.4.1 Stratigraphic findings of the Jarama River 4.4.1.1 Fluvial architecture 4.4.1.2 Sedimentation patterns 4.4.1.3 Periods of soil formation 4.4.2 Stratigraphic findings of the Guadalete River 4.4.2.1 Fluvial architecture 4.4.2.2 Sedimentation patterns 4.4.2.3 Periods of soil formation 4.4.3 Stratigraphic findings of the Guadalquivir River 4.4.3.1 Fluvial architecture 4.4.3.2 Sedimentation patterns 4.4.3.3 Periods of soil formation 4.5 Discussion 4.5.1 General view of fluvial architectural patterns as basis for interpretations 4.5.2 Fluvial dynamic patterns and possible forcing mechanisms 4.5.3 The role of climate in triggering fluvial dynamics 4.5.4 Supra regional comparison of examined floodplain records 4.5.5 Variability of fluvial dynamics: A matter of sensitivity? 4.5.6 Large-scale consideration of Western Mediterranean fluvial records 4.5.7 Interrelations between North Atlantic sea surface temperature and landscape dynamics on the Iberian Peninsula 4.5.8 Landscape dynamics and corresponding atmospheric conditions 4.6 Conclusion Acknowledgements References 5 Synthesis 5.1 General architectural patterns of examined river floodplains in Spain 5.2 Assessment of influencing factors and their relevance for fluvial dynamics 5.3 Interpretations in terms of palaeo-environmental conditions 5.4 Comparative consideration of the various study areas 5.5 Climate change and implications for fluvial system behavior 5.6 Outlook References