Universität zu Köln

Schulz, Wilfried (2006). Die Kolluvien der westlichen Kölner Bucht. Gliederung, Entstehungszeit und geomorphologische Bedeutung. PhD thesis, Universität zu Köln.

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Abstract

Das Relief der Kölner Bucht wurde in den pleistozänen Kaltzeiten angelegt. Der Mensch griff erstmals im Neolithikum nachhaltig in das Ökosystem ein. Seit 4.000 BP induzierte er eine umfangreiche Kolluviation und veränderte dadurch das spätglaziale Relief. Auch die Entwicklung der Böden wurde in charakteristischer Weise und nachhaltig von ihm beeinflusst. Bis 4.000 BP waren auf den Hochflächen und Hängen Parabraunerden, in den Tiefenbereichen der Dellen Schwarzerde-Parabraunerden entstanden. Erstere wurden in sieben erosionsbedingte Degradationsstadien umgewandelt, vom kaum erodierten Boden bis hin zum vollständig abgetragenen Bodenprofil und Erosion im anstehenden Gestein (finale Bodenerosion) mit einem Abtrag von mehr als 250 cm. In den Tiefenbereichen wurden Kolluvien akkumuliert. Heute ist die Verteilung der Böden, und auch der oberflächlich anstehenden Substrate, sehr viel heterogener, als sie es um 4.000 BP gewesen war. Die Kolluvien sind als archäologischer Befund aufzufassen. In den Tiefenbereichen der untersuchten Dellen erreichen sie Mächtigkeiten bis zu 4,15 m. An den Hängen, sind, außer in Ackerrandstufen, keine Kolluvien vorhanden. Die regionale Stratigraphie der Kolluvien enthält fünf Schichten, die Kolluvien A - E. Zwischen Kolluvium C und D bzw. D und E sind zwei Rinnengenerationen (RG1 und RG2) eingeschaltet, die aus insgesamt mehr als 25 Formen linearer Erosion bestehen. Sie entstanden bei außerordentlichen Abflüssen infolge von außergewöhnlich hohen Niederschlägen. Die wesentlichen differenzierenden Merkmale der Kolluvien, Farbe und Textur, sind von den Parabraunerden ererbt. Tongehalt und Farbintensität nehmen von A über B nach C zu und über D nach E wieder ab. In Kolluvium A ist vor allem der Al-Horizont, in Kolluvium C der tonreiche Bt-Horizont der Parabraunerde vertreten. Kolluvium E ähnelt in Textur und Farbe dem unverwitterten Löss, welcher aktuell großflächig erodiert wird. Die Kolluvien wurden anhand ihres Keramikinventars, der C14 Alter von Holzkohlen und Optisch-Stimulierter-Lumineszenz datiert. Demnach beginnt die flächenhafte Kolluviation in der Kölner Bucht um 4000 BP. Frühere Bodenumlagerungen hatten, sofern es sie überhaupt gab, einen geringen Umfang und lokalen Charakter. Kolluvium A entstand in der frühen und älteren Bronzezeit. Das Kolluvium B wurde zwischen 900 v. Chr. und 460 n. Chr., dem Ende der römischen Besiedlung des Rheinlandes, gebildet. Zu Beginn des Frühmittelalters herrschte in der Kölner Bucht vielerorts Formungsruhe, bevor gegen Ende des 7.Jh n. Chr. Ackerbau und Kolluviation wieder flächendeckend einsetzten und zur Ablagerung des Kolluvium C führten. Dies reicht bis in das 14.Jh und wird durch die RG1 beendet. Vom 15.Jh bis zum 18.Jh n. Chr. entstand Kolluvium D, an der Wende 18./19. Jh RG2. Das Kolluvium E, dessen Bildung im 19.Jh begann und bis heute andauert, schließt die kolluviale Abfolge ab. Die Kolluviation veränderte die Form der Trockentäler in der Kölner Bucht, exemplarisch untersucht am Beispiel der Altdorfer Delle. Sie ist 2800 m lang und überwindet auf dieser Strecke eine Vertikaldistanz von 41 m. Diese morphographischen Parameter blieben während des Holozän unverändert, doch die Formenelemente Hochfläche, Hang und Tiefenbereich wurden in den Größen Hangneigung und Vertikaldistanz zwischen Hochfläche und Tiefenlinie umgestaltet. Die Hochflächen wurden durch die Erosion tiefer gelegt, die Tiefenlinien durch die Akkumulation aufgehöht, die Hänge zwischen beiden dadurch abgeflacht, so dass sich die Reliefenergie im Talquerschnitt verringerte. Die Intensität der holozänen Formung in der westlichen Kölner Bucht nahm im Verlauf der vergangenen 4.000 Jahre stetig zu, unterbrochen nur durch kürzere Phasen der Formungsruhe. Der durchschnittliche Abtrag liegt in der Zeit der Bildung des Kolluvium A bei 0,04 mm/a. Er steigt zum Kolluvium B auf das doppelte an. Nach der frühmittelalterlichen Formungsruhe in der Zeit der Völkerwanderung erreicht der Abtrag in Kolluvium C mit 0,09 mm/a wieder den gleichen Wert wie im Kolluvium B, zum Kolluvium D verdreifacht er sich auf 0,3 mm/a. Den höchsten Wert nimmt die Bodenzerstörung mit 0,92 mm/a im Kolluvium E an, welches heute noch gebildet wird. Sie beträgt damit das 25-fache des Wertes aus der frühen Bronzezeit und Kolluvium A.

Item Type:	Thesis (PhD thesis)
Translated title:	Title Language Man made colluvial sediments in the Cologne Embayment. Stratigraphy, age and geomorphological significance English
Translated abstract:	Abstract Language The relief of the Cologne Embayment was formed during the Pleistocene glaciations. Neolithic man first intervened with lasting effects on the ecosystem, having induced extensive Colluviation and and having reshaped the late glacial relief since 4.000 BP. Soils where influenced in a lasting and characteristic way. Until 4000 BP, the plateau and slopes had been covered with Parabraunerde, whereas, in lower parts of the hollows Schwarzerde-Parabraunerde occured. The former where changed by erosion to seven stages of degradation, ranging from almost not eroded up to the stage of final soil erosion with a total surface lowering of more than 250 cm. The valley bottoms became covered by colluvial sediment. Consequently, the distribution of both the soils and the surface substrata became much more heterogeneous. The colluvial sediments have to be regarded as archaeological feature, for in the investigated hollows, they reach a thickness of up to 4.15 m. On the slopes, no colluvial sediments other than those in field boundary terraces exist. The regional stratigraphy of the colluvial sediments consists of five layers, colluvial sediments A - E. Between layers C and D, and D and E, respectively, 25 forms of linear erosion are interposed which can be categorized as Rill-Generations RG1 and RG2. They developed from extreme discharges as a consequence of extraordinarily high precipitation. The characteristic features of the colluvial sediments, colour and texture, were inherited from the Parabraunerde. Clay content and color intensity rise from Colluvium A to C and decrease again towards Colluvium E. Colluvium A originates predominantly from the Al-horizon while Colluvium C originates from the Bt-horizon of the Parabraunerde. With regard to texture and color, Colluvium E shows the greatest similarity with loess unaffected by weathering, which is currently eroded at the slopes over a large area. The age of the colluvial sediments has been determined mainly by dating of inherited ceramic fragments, C14 dating of inherited charcoals and the application of the optical-stimulated-luminescence method. The results indicate that the Colluviation in the Kölner Bucht started around 4000 BP. Earlier soil erosion occurred on a limited and rather local scale, if at all. While Colluvium A was formed in the early and late Bronze Ages, Colluvium B arose between 900 BC and the end of the Roman settlement in the Rheinland area around 460 AD. At the beginning of the Early Middle Ages, the Cologne Embayment was, in many places, characterized by the absence of forming processes. This changed, however, at the end of the 7th century AD when intensive farming and Colluviation led to the deposition of Colluvium C. It was not until the 14th century that the continuation of this process was abandoned by the formation of RG1. Between the 15th and the 18th century AD, during the transition from the Late Middle Ages to the Modern Ages, Colluvium D emerged, followed by the formation of the RG2 between the 18th and the early 19th centuries. The formation of Colluvium E began in the 19th century and its formation continues today, thereby completing the colluvial sequence. The Colluviation changed the shape of the dry valleys of the Cologne Embayment, as investigated in the Altdorfer Delle. This geomorphologic entity has a length of 2800 m with a vertical distance of 41 m. In contrast to these morphological parameters, which remained stable throughout the Holocene, the single relief elements such as plateau, slope and valley-bottom have changed. This is evinced in the variation of the slope angle and the variation in vertical distance between the plateau and valley-bottom. The intensity of the Holocene formation in the western Cologne Embayment has steadily increased over the last 4000 years and was only interrupted by short non-formative periods. The average amount of erosion during the deposition of Colluvium A equates to 0.04 mm/a. This value increases towards Colluvium B where it doubles. After the absence of forming processes during the migration of nations in the Early Middle Ages, the erosion in Colluvium C amounted to 0.09 mm/a, which was the same value found for Colluvium B. It then increased towards Colluvium D, tripling to 0.3 mm/a. The maximal soil destruction amounts to 0.92 mm/a can be found in Colluvium E, which is still currently forming. This value is 25 times higher than that of the early Bronze Age Colluvium A. English
Creators:	Creators Email ORCID ORCID Put Code Schulz, Wilfried wilfried.schulz@uni-koeln.de UNSPECIFIED UNSPECIFIED
URN:	urn:nbn:de:hbz:38-19656
Date:	2006
Language:	German
Faculty:	Faculty of Mathematics and Natural Sciences
Divisions:	Faculty of Mathematics and Natural Sciences > Department of Geosciences > Geographisches Institut
Subjects:	Earth sciences
Uncontrolled Keywords:	Keywords Language Kolluviation , Geoarchäologie , Landschaftsrekonstruktion , Bodenerosion German Colluviation , Geoarchaeology , Landscape Reconstruction , Soil Erosion English
Date of oral exam:	13 June 2006
Referee:	Name Academic Title Brunotte, Ernst Prof. Dr.
Refereed:	Yes
URI:	http://kups.ub.uni-koeln.de/id/eprint/1965