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Scientific reports 12(1), 13269 (2022). doi:10.1038/s41598-022-17021-5, Published by Macmillan Publishers Limited, part of Springer Nature, [London]

International audience

Collection of conference abstracts presented at the vDEUQUA2021 (2021-09-30 to 2021-09-01), the virtual meeting of the German Quaternary Association (DEUQUA).

International audience

Interpreting paleoenvironmental conditions by means of n-alkane biomarker analyses is challenging because results depend on different influencing factors. Thus, regional calibration of n-alkane patterns is needed because of different plant chemo-taxonomic behavior. We investigated for the first-time leaf wax-derived n-alkane biomarkers from modern plants, litter, top soils, and two recently discovered loess-paleosol sequences (LPSs) in Armenia (Lesser Caucasus). Our results on modern samples show a promising discrimination power based on n-alkane chain length nC33 (probably nC31)) for grasses and herbs versus nC29 for deciduous trees, despite the large interplant variability within vegetation groups. In contrast with other Loess records in Europe, where Late Pleistocene environments are ranging from tundra-like (glacial) to deciduous forest habitats (interglacial), our results from two Armenian LPSs suggest a transition from humid-steppe biome or forest-steppe vegetation dominating during interglacial periods, to semi-desert shrubs species more adapted to the enhanced aridity during glacial periods.

Background: For decades, the optimal timing of surgery for acute cholecystitis has been controversial. Recent meta-analyses and population-based studies favor early surgery. One recent large randomized trial has demonstrated that a delayed approach increases morbidity and cost compared to early surgery within 24 hours of hospital admission. Since cases of severe cholecystitis were excluded from this trial, we argue that these results do not reflect real-world clinical situations. From our point of view, these results were in contrast to the clinical experience with our patients; so, we decided to analyze critically all our patients with the null hypothesis that the patients treated with a delayed cholecystectomy after an acute cholecystitis have a similar or even better outcome than those treated with an early operative approach. Patients and methods: We retrospectively analyzed clinical data from all patients with cholecystectomies in the period between January 2006 and September 2015. A total of 1,723 patients were categorized into four groups: early (n=138): urgent surgery of patients with acute cholecystitis within the first 72 hours of the onset of symptoms; intermediate (n=297): surgery of patients with acute cholecystitis within an average of 10 days after the onset of symptoms; delayed (n=427): initial non-surgical treatment of acute cholecystitis with surgery performed within 6–12 weeks of the onset of symptoms; and elective (n=868): cholecystectomy within a symptom-free interval of choice in patients with symptomatic cholecystolithiasis without signs of acute cholecystitis. Results: In a real-world scenario, early/intermediate cholecystectomy in acute cholecystitis was associated with a significant increase in morbidity and mortality (Clavien–Dindo score) compared to a delayed approach with surgery performed 6–12 weeks after the onset of symptoms. The adjusted linear rank statistics showed a decrease in the complication score with values of 2.29 in the early group, 0.48 in the intermediate group, –0.26 in the delayed group and –2.12 in the elective group. The results translate into a continuous decrease of the complication score from early over intermediate and delayed to the elective group. Conclusion: These results demonstrate that delayed cholecystectomy can be performed safely. In cases with severe cholecystitis, early and/or intermediate approaches still have a relatively high risk of morbidity and mortality.

Diese „Vorgeschichte“ ist von Fachleuten verständlich geschrieben, soll die Geschichte dieser Gegend vor dem Jahr 1517 den Lesern verständlich näher bringen. Dieses Buch wendet sich an allen jetzigen und ehemaligen Bürger der Lommatzscher Pflege und weitere Natur- und Geschichtsinteressierte. Dieses Buch gibt Antworten auf: Wie entstanden unsere Gegend und unser Boden? Aus was besteht unser Löß? Wie ist er in die Lommatzscher Pflege gekommen (geschwommen oder geflogen)? Was befindet sich tief unter dem Löß? Wie wurde unsere Gegend geformt? Warum bevorzugten die ersten Menschen unser Gebiet und was wurde uns aus der Vorzeit hinterlassen? Was bot unsere Gegend den Menschen (beginnend bei den Jägern und Sammlern)? Wie lebten sie hier im Wandel der Zeiten? Warum bezeichnen sich diese Zeiten oft nach Materialien? Was war in dieser Zeit für die Menschen wichtig? Wie lebte man hier vor mehr als 500 Jahren? Wie wurde unsere Gegend verwaltet? Warum gab es hier so viele Adlige und Burgen? Wie lebten die Bauern hier? Welche Rolle spielten Kirchen und Klöster? Was passierte in der Welt als hier … und welcher Ort ist (etwa) gleich alt wie …? Einzelne Ereignisse unserer Gegend werden solchen in anderen Gegenden gegenüber gestellt. Wo in der Lommatzscher Pflege haben sich bestimmte Ereignisse konzentriert? Wann wurden unsere Orte erstmalig urkundlich erwähnt und was passierte zu dieser Zeit? Die „Vorgeschichte der Lommatzscher Pflege“ ist angelegt als Ergänzung bzw. Vorspann für alle vorhandenen und noch zu schaffenden Ortschroniken der Lommatzscher Pflege (wie z.B. unter der URL http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:14-qucosa2-75960 - online verfügbar und zitierfähig). Das Buch umfasst 120 Seiten (A4 quer) mit über 180 vorrangig farbigen Darstellungen. Erhaltene Fördermittel ermöglichten es, die Gestaltung /das Layout zu finanzieren.

Durch seine Archivfunktion wird der Boden zum Informationsträger über vergangene Prozessabläufe und Umweltbedingungen in Zeit und Raum. Da sowohl für Böden als auch für Sedimente eine deutlich ausgeprägte Korrelation zum Klima besteht, lassen sich durch ihre Analyse wesentliche Hinweise auf das Paläoklima rekonstruieren. Through its archive function, the soil becomes a source of information about past processes and environmental conditions in time and space. As both soils and sediments display a striking correlation to climate in many cases, their analysis permits reconstruction of the palaeoclimate.

The volcanic origin of the Canarian Archipelago widely determines the landscape of these islands. Partially in coastal near areas the volcanic rocks are covered by dune fields. The eastern Canary Islands show the largest areas of sand deposits. On northern Fuerteventura sandpits and deep incised gully systems allow broader insight into generations of these archives. The dune material originates from the shallow shelf. Hence, the mineral composition is dominated by calcite and aragonite. The outcrops show the layering of several generations of biogenic carbonate sands which are separated by palaeosurfaces. These surfaces suggest soil-forming processes by their (often) reddish colour. Generally, the occurrence of several palaeosurfaces promises a high potential of those Quaternary dune archives on northern Fuerteventura. Former studies focussed on just few quarries being situated in close distances. Differing formation concepts and contradicting chronologies (Middle to Late Pleistocene versus Late Pleistocene) suggest the need for further investigation of landward palaeo dune sections, resulting in a DFG funded project with regard to palaeo dune sequences within the catchments of two Barrancos on northern Fuerteventura. Firstly, the project called for defining representative sections of the two catchments for the purpose of working out a correlation and deducing a standard profile, both should be based on stratigraphic findings. IRSL dating shall contribute to finally establishing a chrono-stratigraphy. Besides the carbonate sands, the dune archives are influenced by the imprint of volcanic material (tephra, lapilli, and basaltic rock) and Saharan dust. Generally, the archives’ composition and appearance raise several further questions: Are periods of surface formation dependent on reduced sand supply or on changes in climatic conditions? Which soil forming processes contribute to the characteristics of palaeosurface layers? How about the influence of Saharan dust? As dating of lava flows on northern Fuerteventura revealed Middle to Late Pleistocene ages, a further question refers to the relationship of dune formation and volcanic activity. Mainly deduced from findings in the field but also by use of grain size distribution, elemental composition, content of CaCO3, determination of Fed, measurements of rock magnetic parameters, analyses of gastropod associations, micromorphological analyses, determination of quartz content via Morphologi G3-ID measurements, XRD analyses, and IRSL dating, this thesis provides a chronostratigraphy of palaeo dune archives of northern Fuerteventura deduced from a correlation of sections close to the western coast and sections close to the eastern coast. The derived standard profile shows 15 units divided into 5 main sequences. These 5 sequences mainly differ in sand supply and accumulation, in changing humidity, and in imprint of volcanic activity. The chrono-stratigraphy dates back to about 450 ka. Generally, the archives are very site-specific, because features of a stratigraphic layer often change within close distances, depending on connectivity to erosion pathways and distance to sand sources. Micromorphological analyses indicate soil forming processes which are restricted to de- and recalcification and recrystallisation of iron and manganese. Ultimately, the palaeosurfaces are primarily dominated by the characteristics of Saharan dust (silt dominated, yellow to red in colour, containing hematite and goethite). The archives indicate a cyclicity of predominant processes, starting with I) sand accumulation, followed by II) dust accumulation and weak soil formation, leading to III) water-induced relocation. On the basis of this cyclicity a conceptual approach of the archives’ relationship to changes in sea level could be drawn. We assume highest sand supply during starting regression after sea level maxima. With dropping sea level, the distance between the studied sites and the sand source area (which are the gradually exposed shallow shelf areas) increases, leading to reduced sand accumulation. Starting transgression at the end of glacials suggests the lowest potential of sand accumulation. Furthermore, the concept is based on the assumption that with lower sea levels, more precipitation can reach the Canary Islands. Deduced from periods of lowest potential of sand accumulation in combination with periods of increased precipitation, best conditions for predominant dust accumulation and in-situ processes should be given at terminations. Generally, prevalence of palaeosurface formation is related to transgression periods. These periods are in good agreement with increased dust supply, which, in turn, seem to be affected by precession minima (according to Moreno et al., 2001). The predominance of dust accumulation and in-situ processes causes the fining of sediments, leading to reduced morphological resistance and, finally, water-induced relocation. Ultimately, site-specific sand availability seems to determine whether surfaces are exposed for longer durations, whereas the availability of precipitation (and dust) suggests determining the intensity of surface formation. The studied sections indicate a strong relationship to local volcanic activity because lava flows are able to cut off sand pathways and cover former sand source areas. In combination with dated lava flows the findings point to three different periods of volcanic activity which ceased the sand supply gradually. A first period around 180-170 ka, a next period around 135 ka, and a third period after 100 ka but latest around 50 ka which, finally, completely stopped the sand supply. Regarding the northern part of Fuerteventura, the latest period has so far not been described.

DIe Dissertationsschrift enthält mehrere teils in wissenschaftlichen Journals veröffentlichte Studien, die im Rahmen der kumulativen Dissertation entstanden. Im Fokus dieser Studien und der vorliegenden Dissertationsschrift steht die Untersuchung und Rekonstruktion Quartärer Umweltveränderungen in terrestrischen Ökosystemen. Dabei wurden Äolianit-paläobodensequenzen untersucht, anhand derer mithilfe von fossilen Gastropoden und deren stabilen Isotopensignalen Umweltinformationen abgeleitet werden.:TABLE OF CONTENT ACKNOWLEDGEMENT ABSTRACT KURZFASSUNG TABLE OF CONTENT 1 INTRODUCTION 1.1 RELEVANCE AND OBJECTIVE OF STUDYING FOSSIL GASTROPODS IN QUATERNARY DEPOSITS 1.2 MAJOR RESEARCH QUESTIONS AND METHODOLOGICAL APPROACH 1.3 STUDY SITES 1.4 REFERENCES 2 QUATERNARY GASTROPOD FAUNAS ON THE EASTERN CANARY ISLANDS AND INDICATIONS OF ENVIRONMENTAL CHANGES 2.1 INTRODUCTION 2.2 GEOGRAPHICAL SETTING 2.3 METHODS 2.4 RESULTS 2.5 DISCUSSION 2.6 CONCLUSIONS 2.7 ACKNOWLEDGEMENT 2.8 REFERENCES 2.9 SUPPLEMENTARY MATERIAL 3 QUATERNARY GASTROPOD FAUNAS IN SOUTHERN CAUCASIA AND INDICATIONS ON ENVIRONMENTAL CHANGES 3.1 INTRODUCTION 3.2 STUDY AREA 3.3 METHODS 3.4 RESULTS 3.5 DISCUSSION 3.6 CONCLUSION 3.7 ACKNOWLEDGEMENT REFERENCES 3.9 SUPPLEMENTARY MATERIAL 4 MALACOLOGICAL INVESTIGATIONS ON EASTERN CANARY SEDIMENT ARCHIVES –STABLE ISOTOPE INTERPRETATION IN AN OZEANIC SETTING 4.1 INTRODUCTION 4.2 GEOGRAPHICAL SETTING AND STATE OF KNOWLEDGE 4.3 METHODS 4.4 RESULTS 4.5 DISCUSSION 4.6 CONCLUSIONS 4.7 ACKNOWLEDGEMENT 4.8 REFERENCES 4.9 SUPPLEMENTARY MATERIAL 5 MALACOLOGICAL INVESTIGATIONS AT SOUTH CAUCASIAN SEDIMENT ARCHIVES –STABLE ISOTOPE INTERPRETATION IN A CONTINENTAL SETTING 5.1 INTRODUCTION 5.2 GEOGRAPHICAL SETTING AND STATE OF KNOWLEDGE 5.3 METHODS 5.3.1 Fieldwork 5.3.2 Laboratory Analyses 5.4 RESULTS 5.6 CONCLUSION 5.7 REFERENCES 5.8 SUPPLEMENTARY MATERIAL 6 SUMMARY AND SYNTHESIS 6.1 COMPARATIVE CONSIDERATION OF THE DIFFERENT SETTINGS 6.2 MAJOR CONCLUSIONS 6.3 PERSPECTIVE 6.4 REFERENCES

A number of studies have been published in the last few decades on Pleistocene palaeo-temperature reconstruction based on isotopic studies on deep sea cores and ice core records from Greenland. Such temporal high-resolution data represents northern hemispheric circulations and has to be reconfirmed through the study of terrestrial archives in order to recognise the character of such fluctuations in different regions. Loess-palaeosol sequences (LPSs) are suitable to interpret them as palaeoenvironmental archives, because loess is a widely distributed terrestrial deposit and is datable using luminescence techniques. The Saxon loess region (SLR) is characterised by a loess cover of ca. 8 m thickness, mainly representing deposits of the last glacial cycle. Over the past 35 years, Saxon loess remains under-researched wherefore a reactivation with the objective of contributing to the European loess research is important. There is a clear need to re-examine Saxon LPSs and close this gap of knowledge, because in recent years much work has been done on important and European-wide known loess sections as well as in adjacent loess areas. In this study, LPSs from Saxony were investigated and a regional palaeoenvironmental reconstruction of the last Glacial/Interglacial cycle was developed. The established stratigraphical scheme has to be advanced by results of optically stimulated luminescence (OSL) dating. The stratigraphical results should be compared with previous work from Saxony and with results from adjacent loess areas, to verify if our results have to be interpreted as singularities or if they are in accordance with known European conceptions. Therefore, 8 sections, mostly never investigated before, were described and correlated with each other to finally generate an independent standard stratigraphy for this area. Carbonate content, pH-value, soil organic matter, total and pedogenic iron, magnetic susceptibility and classical grain size analyses were obtained from every section. Furthermore, rare earth elements concentrations were measured from selected positions in order to prove if there are variations in the deposit composition during the glaciation. The OSL dating results were processed by Kreutzer (2012). As previously noted, the first step towards a regional palaeoenvironmental reconstruction was to establish a standard stratigraphic scheme where all found units are involved. Based on features regarding grain size distribution, the found palaeosols and the magnetic susceptibility Baumgart et al. (2013), 5 units could be defined. Unit V reflects the pre-Weichselian sediments modified by the Eemian soil formation. Unit IV contains deposits from the beginning of the Weichselian glaciation. Typically, this unit starts with the first Weichselian deposit, a bright-greyish Mn- and Fe-precipitates enriched layer which shows an aggregation of charcoal at its top. This layer is covered by a greyish, humus-enriched and reworked relict of a Chernozem-like soil. After a Gelic Gleysol and a reddish-brownish soil sediment, a loess package with an embedded interstadial Cambisol-like soil is preserved. The top of the unit is represented by another brownish soil sediment which forms the lower part of the Gleina complex. Typically, unit IV is characterised by stronger reworked layers and soil sediments but at the Rottewitz section an older loess package is preserved. Unit III represents the reactivation of aeolian sedimentation. The base of this unit is made up of a strong Gelic Gleysol (upper part of the Gleina complex). The deposits of this unit are mostly pedogenically overprinted and show features of at least two Gelic Gleysols. Unit II is dominated by unweathered loess. Its lower part (unit IIb) is built of a more stratified loess facies whereas the upper part (unit IIa) is built of a homogeneous loess facies. They are separated by a strong Gelic Gleysol. Unit I represent the upper part of the loess section, which is modified by the Holocene and Late Pleistocene soil development. Within this succession, a huge hiatus is found between unit III and IV of ca. 35 ka. It is labelled as the Gleina complex according to Lieberoth (1963). Furthermore, we demonstrate how combined analyses of high-resolution grain size distributions and microscopic analysis can be used to discriminate depositional and pedogenetic features of loess-palaeosol profiles from the SLR. Generally, it was observed that an increase of coarse material is linked with an increase of the mineralogical components which refers to slope processes. Rounded shapes of Mn- and Fe-precipitates, mostly found in Early Weichselian humus layers, indicate strong interstadial soil development modified by subsequent redeposition. Further observations suggest that the class of medium sand is dominated by secondary precipitates. The varying amount of very fine sand shows that sequences are cyclically built up of pure loess comparable to the Nussloch section. Studying coarse grain size fractions by microscopic analysis, a differentiation between loessic layers formed by periglacial slope processes and layers overprinted by pedogenetic processes is possible. Furthermore, an increase of fine material and secondary Mn- and Fe-precipitates can be attributed to soil forming processes (clay formation, redoximorphic processes, and illuviation). Additionally, a palaeoenvironmental reconstruction for the Late Pleistocene is proposed. As palaeo-temperature proxies ice wedges, pure loess sedimentation or the platy soil structure due to former ice lensing for cold periods and soil formations or vegetation remnants for warmer periods were used. A reconstruction of wind speed is directly deduced from the very fine sand content. The stability/instability of the landscape surface could be indicated by soil formation (stable) or through an increase of coarse sand (active). The type of soil development for the reconstruction is of major importance. For example, a humus enriched soil indicates warmer and dryer conditions than a Gelic Gleysol. The results of grain size analyses reveal a similar temporal and lithogenic pattern of Weichselian aeolian dynamics of the study area and other records from Europe. Furthermore, grain size results independently confirm the luminescence chronology of the studied sections. Reworked loess-like sediments show varying OSL age estimates; aeolian loess shows a systematic change of OSL ages. Generally, the findings of this study agree with observations from other loess areas. In most areas, a similar hiatus between Middle and Upper Weichselians is documented. Additionally, OSL dating suggests that we found an older loess package with an age between ca. 60 and 70 ka and a younger loess package with an age of ca. 15 and 30 ka. These periods of aeolian deposition are in accordance with MIS 4 and MIS 2 as well as with dust concentrations results derived from lake sediments and from ice cores. A major finding of this study is that we uncover the internal differences of loess-palaeosol sequences regarding their temporal resolution. In periods of loess sedimentation, a temporally high-resolution record is preserved. In contrast, in periods dominated by interstadial soil development or redeposition, a temporal low-resolution record is preserved and a reconstruction of palaeoenvironment is almost impossible.:1 Introduction 1.1 Relevance of Quaternary palaeoclimate research 1.2 Loess as an object of palaeoenvironmental research 1.2.1 Retrospect, research objectives, and motivation 1.3 Thesis format 2 Study I: Loess-palaeosol sequences from the loess area of Saxony (Germany) 2.1 Introduction 2.1.1 Geographical setting 2.2 Methods 2.3 Results 2.3.1 Leippen section 2.3.2 Seilitz section 2.3.3 Zehren section 2.3.4 Ostrau section 2.3.5 Zschaitz section 2.3.6 Klipphausen section 2.3.7 Gleina section 2.4 Interpretation and discussion 2.5 Conclusions 2.5.1 Local correlation 2.5.2 Composite profile 3 Study II: Identifying depositional and pedogenetic controls of Late Pleistocene loess-palaeosol sequences (Saxony, Germany) by combined grain size and microscopic analyses 3.1 Introduction 3.2 Geographical setting 3.3 Methods 3.4 Results and discussion 3.4.1 Description of general grain size distribution 3.4.2 Coarse sand 3.4.3 Very fine sand 3.4.4 Silt 3.4.5 Brown Gelic Gleysol 3.5 Summary 4 Study III: Late Pleistocene landscape dynamics in Saxony, Germany: Palaeoenvironmental reconstruction using loess-palaeosol sequences 4.1 Introduction 4.2 Study area 4.3 Material and methods 4.3.1 Field work and sedimentology 4.3.2 Luminescence dating 4.4 Reconstruction of landscape evolution parameters 4.4.1 Soils 4.4.2 Temperature 4.4.3 Wind speed 4.4.4 Redeposition 4.4.5 Landscape evolution dynamics index 4.5 Results 4.5.1 Luminescence dating 4.5.2 Stratigraphy 4.6 Discussions 4.6.1 Unit V & IV (>120 ka to ca. 60 ka) 4.6.2 Unit III (ca. 30 ka) 4.6.3 Unit IIb & IIa (20 ka) 4.6.4 Unit I 4.6.5 Sedimentation 4.7 Conclusions and outlook 5 Extended summary 5.1 Characterisation of Saxon loess-palaeosol sequences 5.2 The revised Saxon standard profile 5.2.1 Internal differentiation of the Weichselian loess 5.2.2 Local correlation to previous work done on loess in Saxony 5.3 Chronostratigraphy of Saxon loess-palaeosol sequences 5.4 Chronostratigraphical comparison with other European loesspalaeosol sequences 5.5 Chronostratigraphical comparison with other archives A Appendix Bibliography In den vergangenen Jahrzehnten wurden viele Studien über die Rekonstruktion der pleistozänen Temperaturentwicklung veröffentlicht, welche anhand von Isotopenanalysen aus Tiefsee- und Eisbohrkernen des grönländischen Eises abgeleitet werden konnten. In solchen zeitlich hochaufgelösten Daten sind nordhemisphärische Klimaschwankungen repräsentiert und diese sollten durch Untersuchungen terrestrischer Archive validiert und deren regionale Ausprägung in verschiedenen Räumen abgeschätzt werden. Löss-Paläobodensequenzen eignen sich hervorragend als Paläoumweltarchiv, da der Löss ein weit verbreitetes Sediment und mittels Lumineszenzverfahren datierbar ist. Die Sächsische Lössregion ist durch eine ca. 8 m mächtige Lössdecke charakterisiert, welche vornehmlich aus Ablagerungen des letzten glazialen Zyklus besteht. In den vergangenen 35 Jahren wurde die Lössforschung in diesem Raum vernachlässigt, sodass eine Wiederbelebung wichtig ist, um einen Beitrag zur europäischen Lössforschung zu leisten. Da in den letzten Jahren an wichtigen europäischen Lössprofilen, wie auch in angrenzenden Lössregionen, intensiv geforscht wurde besteht der dringende Bedarf, die Forschungen an sächsischen Löss-Paläobodensequenzen wieder aufzunehmen und die entstandene Wissenslücke zu schließen. In dieser Studie werden sächsische Löss-Paläobodensequenzen untersucht und eine regionale Umweltrekonstruktion für den letzten glazialen Zyklus vorgestellt. Die Standardstratigraphie wird dabei durch optisch stimulierte Lumineszenz (OSL)-Alter erweitert. Die Ergebnisse werden mit älteren Arbeiten aus diesem Raum verglichen, um abzuschätzen, ob es sich hierbei um Einzelbefunde handelt oder ob sich die Ergebnisse in schon bekannte europäische Konzepte einordnen lassen. Es werden 8, meist noch nie bearbeitete Profile beschrieben und miteinander korreliert, um schließlich eine unabhängige Standardstratigraphie für diesen Raum zu erarbeiten. Von jedem Profil wurde der Kalkgehalt, der pH-Wert, der Anteil der organischen Substanz, das pedogene und Gesamteisen, die magnetische Suszeptibilität und die Korngrößenverteilung (klassisch) bestimmt. Zudem wurde die Konzentration der Seltene Erden Elemente an ausgewählten Positionen bestimmt, um zu prüfen, ob es Verschiebungen in der mineralogischen Zusammensetzungen über das letzte Glazial hinweg gab. Die OSL-Datierungen wurden dabei von Kreutzer (2012) realisiert. Wie schon erläutert wurde, bestand der erste Arbeitsschritt darin, eine Standardstratigraphie zu erarbeiten, worin alle Befunde integriert werden können. Auf Grundlage der Korngrößenverteilung, der gefundenen Paläoböden und der magnetischen Suszeptibilität Baumgart et al. (2013) konnten 5 Einheiten ausgewiesen werden. Die Einheit V stellt die prä-weichselzeitlichen Sedimente dar, welche von der eemzeitlichen Bodenbildung überprägt wurden. Einheit IV beinhaltet die Sedimente vom Beginn der Weichselkaltzeit. Typischerweise befindet sich an der Basis dieser Einheit eine hellgraue, an Mn- und Fe-Konkretionen angereicherte Schicht, welche eine Häufung von Holzkohlebruchstücken im oberen Bereich zeigt. Diese Schicht ist wiederum von einem Rest einer schwarzerdeähnlichen Bodenbildung überlagert und zeigt eine Anreicherung an organischer Substanz. Über einem Nassboden und einem rotbraunen Bodensediment ist ein Lösspaket, mit einem zwischengelagerten interstadialen braunerdeartigen Boden, erhalten. Der obere Bereich der Einheit IV ist durch ein weiteres rötlichbraunes Bodensediment geprägt, welches dem unteren Teil des Gleinaer Komplexes entspricht. Normalerweise ist die Einheit IV in Sachsen durch stark umgelagerte Schichten charakterisiert, jedoch ist im Profil Rottewitz in dieser Einheit ein älteres Lösspaket erhalten. Die Einheit III repräsentiert eine Reaktivierung der äolischen Sedimentation. Ihre Basis bildet ein kräftiger Nassboden (oberer Teil des Gleinaer Komplex). Die Sedimente dieser Einheit sind meist pedogen überprägt und es können mindestens zwei separate Nassböden ausgewiesen werden. Die Einheit II besteht vornehmlich aus unverwittertem kalkhaltigen Löss. Ihr unterer Abschnitt (Einheit IIb) wird durch eine streifige Löss-Fazies gebildet, wohingegen der obere Teil von einer homogenen Löss-Fazies dominiert wird. Diese sind durch einen kräftigen Nassboden voneinander getrennt. Die Einheit I bildet den oberen Teil des Lössprofiles und ist durch die pedogene Überprägung der spätpleistozänen und holozänen Bodenentwicklung geprägt. In dieser Abfolge ist ein Alterssprung von ca. 35 ka zwischen der Einheit IV und III nachgewiesen. Dieser Hiatus befindet sich im durch Lieberoth (1963) definierten Gleinaer Komplex. Weiterhin konnte gezeigt werden, dass mit Hilfe einer kombinierten Untersuchung aus Korngrößenanalyse und Mikroskopieren es möglich ist, eine durch Bodenbildung bedingte und eine durch Umlagerung hervorgerufenen Überformung von Lösssedimenten voneinander zu unterscheiden. Generell wurde festgestellt, dass ein Anstieg der groben Kornfraktionen oft mit einer Erhöhung der mineralischen Komponente einhergeht und dies auf laterale Umlagerungsprozesse hindeutet. Abgerundete Mn- und Fe-Konkretionen aus humosen frühweichselzeitlichen Schichten lassen eine kräftige interstadiale Bodenentwicklung mit anschließender Umlagerung vermuten. Es wurde zudem festgestellt, dass die Mittelsandfraktion durch sekundäre Fe- und Mn-Konkretionen dominiert wird. Der variierende Feinstsandanteil zeigt, dass die Sequenzen in verschiedenen Zyklen aus unverwittertem Löss aufgebaut wurden, wie es auch aus dem Profil Nussloch beschrieben wird. Bodenbildungsprozesse bedingen demgegenüber ein Anstieg der Feinkomponenten und der Mn- und Fe-Konkretionen in den Sandfraktionen. Weiterhin wird eine Paläoumweltrekonstruktion für das Spätpleistozän vorgeschlagen. Hierbei werden verschiedenste Indikatoren als Paläotemperaturzeiger herangezogen. Für kalte Phasen stehen zum Beispiel Eiskeilpseudomorphosen, Pakete aus unverwittertem Löss oder plattige Strukturen infolge von Schichteisbildung. Für wärmere Phasen sprechen Paläoböden oder Pflanzenreste. Eine Rekonstruktion der Paläowindgeschwindigkeiten wird direkt über die Feinstsandanteile abgeleitet. Die Stabilität einer Landschaftoberfläche wird durch Bodenbildungen (stabil) oder einem Anstieg der groben Sandkomponenten (aktiv) repräsentiert. Den Paläoböden kommt bei einer solchen Rekonstruktion eine Schlüsselstellung zugute. Zum Beispiel signalisiert ein Steppenboden wärmere und trockenere Bedingungen im Vergleich mit einem Nassboden. Die Ergebnisse der Korngrößenuntersuchungen zeigen, dass hinsichtlich ihres Aufbaues und ihrer chronologischen Einordnung die äolisch dominierten Phasen der sächsischen Lössprofile bekannten Mustern aus anderen Archiven in Europa folgen. Zudem zeigt sich, dass die Ergebnisse der Korngrößenverteilung die mittels OSL bestimmten Alter untermauern. Umgelagerte Sedimente zeigen größere Altersschwankungen, wohingegen äolische Sedimente eine kontinuierliche Altersentwicklung haben. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen stimmen mit Beobachtungen aus anderen Lössgebieten überein. In den meisten Regionen wird ein ähnlicher Hiatus zwischen der mittleren und oberen Weichselkaltzeit beschrieben. Zudem deuten die OSL-Ergebnisse an, dass in Sachsen ein älteres Lösspaket mit einem Alter von ca. 60 bis 70 ka und ein jüngeres Lösspaket mit einem Alter von ca. 15 bis 30 ka existiert. Die beiden äolischen Phasen korrelieren mit der marinen Isotopenstufe 4 (MIS) beziehungsweise der MIS 2, sowie mit Ergebnissen pleistozäner Staubkonzentration der Atmosphäre, abgeleitet aus Seesedimenten oder Eisbohrkernen. Eine wichtige Erkenntnis dieser Untersuchungen ist, dass wir innerhalb eines Lössprofiles Pakete unterschiedlicher zeitlicher Auflösung identifizieren konnten. Aus Phasen kräftiger Lösssedimentation sind zeitlich hoch aufgelöste Sequenzen erhalten. Demgegenüber ist aus Phasen, dominiert durch Bodenbildungen oder Umlagerungen, ein zeitlich nur sehr schlecht aufgelöstes Archiv erhalten, weshalb anhand dieser Abschnitte eine Paläoumweltrekonstruktion nur bedingt möglich ist.:1 Introduction 1.1 Relevance of Quaternary palaeoclimate research 1.2 Loess as an object of palaeoenvironmental research 1.2.1 Retrospect, research objectives, and motivation 1.3 Thesis format 2 Study I: Loess-palaeosol sequences from the loess area of Saxony (Germany) 2.1 Introduction 2.1.1 Geographical setting 2.2 Methods 2.3 Results 2.3.1 Leippen section 2.3.2 Seilitz section 2.3.3 Zehren section 2.3.4 Ostrau section 2.3.5 Zschaitz section 2.3.6 Klipphausen section 2.3.7 Gleina section 2.4 Interpretation and discussion 2.5 Conclusions 2.5.1 Local correlation 2.5.2 Composite profile 3 Study II: Identifying depositional and pedogenetic controls of Late Pleistocene loess-palaeosol sequences (Saxony, Germany) by combined grain size and microscopic analyses 3.1 Introduction 3.2 Geographical setting 3.3 Methods 3.4 Results and discussion 3.4.1 Description of general grain size distribution 3.4.2 Coarse sand 3.4.3 Very fine sand 3.4.4 Silt 3.4.5 Brown Gelic Gleysol 3.5 Summary 4 Study III: Late Pleistocene landscape dynamics in Saxony, Germany: Palaeoenvironmental reconstruction using loess-palaeosol sequences 4.1 Introduction 4.2 Study area 4.3 Material and methods 4.3.1 Field work and sedimentology 4.3.2 Luminescence dating 4.4 Reconstruction of landscape evolution parameters 4.4.1 Soils 4.4.2 Temperature 4.4.3 Wind speed 4.4.4 Redeposition 4.4.5 Landscape evolution dynamics index 4.5 Results 4.5.1 Luminescence dating 4.5.2 Stratigraphy 4.6 Discussions 4.6.1 Unit V & IV (>120 ka to ca. 60 ka) 4.6.2 Unit III (ca. 30 ka) 4.6.3 Unit IIb & IIa (20 ka) 4.6.4 Unit I 4.6.5 Sedimentation 4.7 Conclusions and outlook 5 Extended summary 5.1 Characterisation of Saxon loess-palaeosol sequences 5.2 The revised Saxon standard profile 5.2.1 Internal differentiation of the Weichselian loess 5.2.2 Local correlation to previous work done on loess in Saxony 5.3 Chronostratigraphy of Saxon loess-palaeosol sequences 5.4 Chronostratigraphical comparison with other European loesspalaeosol sequences 5.5 Chronostratigraphical comparison with other archives A Appendix Bibliography

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 (

Im Osterzgebirge sowie im nordöstlich daran angrenzenden Elbtalschiefergebirge wurde mit Unterbrechungen über mehrere Jahrhunderte Bergbau auf Eisen betrieben. Für die Besiedlung, den Bergbau auf andere Metalle, die Landwirtschaft und das Handwerk in der Region hatte der Eisenerzbergbau eine gewisse Bedeutung. Im Gegensatz zum Silber- und Buntmetallbergbau ist über den Eisenerzbergbau allerdings nur relativ wenig bekannt. Das Ziel dieser Diplomarbeit bestand deshalb darin, eine zusammenfassende geologisch-geographische Darstellung, die sowohl den historischen Eisenerzbergbau im Osterzgebirge als auch den historischen Eisenerzbergbau im Elbtalschiefergebirge beinhaltet, zu erarbeiten. Um ein hohes Maß an Vollständigkeit zu gewährleisten, wurden die Erkenntnisse aus Archiven, Bibliotheken und Sammlungen zusammengetragen. Überdies wurde auch auf das Fachwissen von Heimatvereinen, Bergbaumuseen und Hobbyhistorikern zurückgegriffen. Ferner wird im Rahmen dieser Arbeit untersucht, welche Typen von Eisenerzlagerstätten es im Osterzgebirge und im Elbtalschiefergebirge gab, wie diese entstanden sind, um welche Mineralisation und um welche Art von Eisenerztypen es sich dabei handelt. Mit den gegenwärtig zur Verfügung stehenden Methoden der Analytik (REM-EDX) werden zudem die Mineralparagenese und die chemische Zusammensetzung von historischen und neuen Eisenerzproben aus dem Osterz- und Elbtalschiefergebirge untersucht. Ferner wird den Fragestellungen nachgegangen, wann diese Eisenerzlagerstätten erschlossen wurden, über welchen Zeitraum sie unter Abbau standen und wie viel Eisenerz aus den jeweiligen Gruben gefördert wurde. Hierfür erfolgte eine detaillierte Dokumentation der wichtigsten ehemaligen Eisenerzlagerstätten mit den dazugehörigen Zeugnissen des historischen Eisenerzbergbaus. Darauf aufbauend werden die Bedeutung des Eisenerzbergbaus und des daran angeschlossenen Eisenhüttenwesens für die wirtschaftliche und kulturelle Entwicklung des Gebietes untersucht. Des Weiteren werden die regionalen Beziehungen zu anderen Bergbau- und Wirtschaftszweigen aufgezeigt. Der Prozess des Aufbrechens der regionalen Wirtschaftsstrukturen im Zuge der Industrialisierung wird eingehend erläutert. Und die Gründe für den Niedergang des Eisenerzbergbaus und Eisenhüttenwesens werden ebenfalls genannt. Danach erfolgt eine Betrachtung darüber, welche bergbauhistorischen Zeugnisse heute im Gelände noch auffindbar bzw. welche Nachfolgenutzungen an den Standorten des historischen Eisenerzbergbaus und des Eisenhüttenwesens gegenwärtig vorhanden sind. Abschließend wird erläutert welche Schlussfolgerungen für die Nutzung des geotouristischen Potenzials sich daraus ergeben.