Eiszeitalter u. Gegenwart 2 0 3 — 2 1 1
Eiszeitalter u. Gegenwart 30 6 A b b . Hannover 1980
D a s Elbe-Urstromtal im Bereich d e r D e u t s c h e n B u c h t ( N o r d s e e )
KLAUS FIGGE *)
Channel (Urstromtal), Upper Pleistocene, marin sediment, marin relief Holocene (base), section. N o r t h Sea (German Bight)
K u r z f a s s u n g : Mit Hilfe sedimentechographischer Messungen wurde in der Deutschen Bucht nordwestlich von Helgoland unter dem H o l o z ä n eine breite Rinne nachgewiesen, die die nördliche Fortsetzung von Elbe- und Weser-Urstromtal ist. Die Rinnensohle fällt im Untersu
chungsgebiet nach N W von S K N — 3 8 m auf S K N — 5 6 m ab, die Holozänbedeckung nimmt in gleicher Richtung von 4,5 auf 16 m zu. Das T a l wird von einer 3,5 m bis 10 m höher gelegenen Terrasse begleitet.
[ T h e P l e i s t o c e n e W a t e r c o u r s e o f t h e E l b e i n t h e R e g i o n o f t h e G e r m a n B i g h t ( N o r t h S e a ) ]
A b s t r a c t : In the German Bight northwest o f Heligoland a wide trough has been located below Holocene deposits, using sub-bottom-profiling techniques. It is the northern extension o f the Elbe- and Weser-urstromtal. In the surveyed area, the valley floor dips towards N W from 38 m to 56 m below S K N . The Holocene cover increases in the same direction from 4.5 m to 16 m. T h e trough is paralleled by a terrace at an elevation between 3.5 m and 10 m. T h e thickness o f the Holocene cover increases in the same direction from 4.5 to 16 m.
Einleitung
I m R a h m e n d e r E r l e d i g u n g dienstlicher A u f g a b e n e r g a b sich b e i m D e u t s c h e n H y d r o g r a p h i s c h e n I n s t i t u t die N o t w e n d i g k e i t , die M ä c h t i g k e i t der h o l o z ä n e n S e d i m e n t e in d e r D e u t s c h e n B u c h t z u untersuchen. A u s diesem G r u n d w u r d e n zwischen 1 9 7 5 und 1 9 7 9 c a . 1 2 0 0 S e e m e i l e n P r o f i l e m i t e i n e m S e d i m e n t e c h o g r a p h e n a b g e f a h r e n , m i t denen die B a s i s d e s H o l o z ä n s i m G e s a m t g e b i e t z w a r noch n i c h t g e n ü g e n d genau e r f a ß t w e r d e n k o n n t e , d i e a b e r für T e i l b e r e i c h e w i e das E l b e - U r s t r o m t a l , d a s sich von H e l g o l a n d aus nach N W e r s t r e c k t , bereits j e t z t einen guten Ü b e r b l i c k ü b e r den A u f b a u d e r o b e r s t e n S e d i m e n t schichten geben ( A b b . 1 ) .
M e t h o d i s c h e s
F ü r die M e s s u n g e n k a m ein S e d i m e n t e c h o g r a p h v o m T y p „ U N I B O O M " der F i r m a E G & G z u m E i n s a t z , die R e g i s t r i e r u n g e n e r f o l g t e n m i t einem E P C - R e c o r d e r M o d e l l 4 1 0 0 . D i e A n o r d n u n g der G e r ä t e ist in A b b i l d u n g 2 s k i z z i e r t : V o n einem M e ß s c h i f f ( V F S „ G A U S S " ) w u r d e bei l a n g s a m e r F a h r t ein a u f e i n e m K a t a m a r a n m o n t i e r t e r S c h w i n g e r k n a p p u n t e r d e r M e e r e s o b e r f l ä c h e geschleppt, d e r S c h a l l i m p u l s e m i t e i n e r E n e r g i e v o n 3 0 0 J i m A b s t a n d v o n e i n e r h a l b e n S e k u n d e b z w . v o n 2 0 0 J bei xl\ S e k u n d e a b g a b . D i e F r e q u e n z des I m p u l s e s liegt nach H e r s t e l l e r a n g a b e n zwischen 4 0 0 H z u n d 14 k H z , das E n e r g i e m a x i m u m dürfte bei 1,2 k H z liegen. A l s E m p f ä n g e r dienten 8 in einer 1,5 m l a n gen K e t t e h i n t e r e i n a n d e r a n g e o r d n e t e H y d r o p h o n e , die durch ein K a b e l m i t der R e g i s t r i e r e i n h e i t a n B o r d v e r b u n d e n w a r e n .
*) Anschrift des Verfassers: D r . K . F i g g e , Deutsches Hydrographisches Institut, Bernhard- Nocht-Straße 7 8 , 2 0 0 0 Hamburg 4.
L e i d e r s i n d die N u t z s i g n a l e sehr s t a r k d u r c h Schiffsgeräusche und S e e g a n g g e s t ö r t . E i n e V e r b e s s e r u n g der A u f z e i c h n u n g e n k o n n t e z w a r durch Z w i s c h e n s c h a l t e n eines B a n d - P a s s - F i l t e r s m i t den G r e n z e n 4 0 0 H z u n d 3 , 6 k H z erreicht w e r d e n , bei W i n d s t ä r k e n o b e r h a l b 5 B e a u f o r t lag d e r S t ö r p e g e l j e d o c h so hoch, d a ß die M e s s u n g e n a b g e b r o c h e n w e r d e n m u ß t e n .
Bei den A u s w e r t u n g e n w u r d e für die h o l o z ä n e n L o c k e r s e d i m e n t e in A n l e h n u n g a n S C H I R M E R , S C H M A L F E L D & S I E B E R T ( 1 9 7 9 ) e i n e S c h a l l g e s c h w i n d i g k e i t von 1 6 0 0 m / s z u g r u n d e gelegt, in den a b g e b i l d e t e n S e d i m e n t e c h o g r a m m e n e n t s p r e c h e n 1 0 ms m i t h i n e i n e r Schichtdicke v o n 8 m ( d o p p e l t e W e g s t r e c k e ) . D e r M e ß f e h l e r l i e g t b e i ± 3 0 c m . D i e P o s i t i o n s b e s t i m m u n g e n e r f o l g t e n n a c h D e c c a . D i e A n g a b e n ü b e r d i e heutigen W a s s e r t i e f e n w u r d e n d e r S e e k a r t e D 5 0 e n t n o m m e n .
Das Elbe-Urstromtal im Bereich der Deutschen Bucht (Nordsee) 205
Abb. 2: Schematische Darstellung des Meßsystems.
Registrierungen
I m R a h m e n des hier b e h a n d e l t e n T h e m a s s i n d lediglich z w e i R e f l e k t o r h o r i z o n t e v o n B e d e u t u n g :
1. H o r i z o n t „ M " ( M e e r e s b o d e n ) :
D i e s e r H o r i z o n t spiegelt d e n g r o ß r ä u m i g e n m o r p h o l o g i s c h e n A u f b a u der D e u t s c h e n B u c h t a u ß e r h a l b des K ü s t e n b e r e i c h s w i d e r , i n d e m drei S t r u k t u r e l e m e n t e h e r v o r t r e t e n :
D e r B o r k u m - R i f f g r u n d , e i n e H o c h l a g e p l e i s t o z ä n e r G e s t e i n e , b e i d e m die E i n e b n u n g durch S e e g a n g u n d S t r ö m u n g e n der heutigen N o r d s e e noch nicht sehr w e i t f o r t g e s c h r i t t e n ist u n d d e r noch ein lebhaftes R e l i e f aufweist. E i n e engmaschige K a r t i e r u n g der S e d i m e n t o b e r f l ä c h e ( K a r t e des S e e g r u n d e s , 1 : 1 0 0 0 0 0 ) z e i g t einen raschen W e c h s e l v o n F e i n s a n d , G r o b s a n d u n d K i e s , w o b e i die g r ö b e r e n F r a k t i o n e n v o r h e r r s c h e n .
D a s rechte U f e r des E l b e - U r s t r o m t a l e s , d a s v o n H e l g o l a n d aus nach N W v e r l ä u f t u n d den T i e f e n b e r e i c h e t w a z w i s c h e n S K N — 4 0 m bis S K N — 2 5 m e i n n i m m t ( S K N = m i t t l e r e s S p r i n g n i e d r i g w a s s e r , a m P e g e l H e l g o l a n d z. B . 1,75 m u n t e r N N ) . W i e b e i m B o r k u m - R i f f g r u n d ist das R e l i e f lebhaft, w o b e i u f e r p a r a l l e l e S t r u k t u r e n v o r h e r r s c h e n , u n d w i e d o r t wechseln die S e d i m e n t t y p e n a u f e n g s t e m R a u m .
Abb. 3: Querprofile durch das Elbe-Urstromtal. Oben: Flußmitte (Profil 7 ) . Unten: Ostufer mit Terrasse (Profil 7 ) .
2 0 8 Klaus Figge
D e r sich w e s t l i c h an das E l b u f e r und n ö r d l i c h a n den B o r k u m - R i f f g r u n d a n s c h l i e ß e n d e M e e r e s b o d e n b i e t e t in den E c h o g r a m m e n ein ü b e r w e i t e S t r e c k e n ruhiges B i l d . S e i n e T i e f e n l a g e n i m m t nach N W l a n g s a m zu. D i e S e d i m e n t e bestehen aus F e i n s a n d und s i l t i g e m F e i n s a n d .
2. H o r i z o n t „ H0" (Basis des H o l o z ä n s )
D i e s e r R e f l e k t o r ist fast e b e n s o m a r k a n t w i e d i e M e e r e s b o d e n o b e r f l ä c h e und w e i s t d a m i t a u f einen s i g n i f i k a n t e n D i c h t e u n t e r s c h i e d z w i s c h e n dem H o l o z ä n und dem L i e g e n d e n hin. D i e A l t e r s e i n s t u f u n g als H o l o z ä n b a s i s k o n n t e i m Bereich des E l b t a l s bis j e t z t noch nicht durch B o h r u n g e n b e w i e s e n w e r d e n , e r s c h e i n t a b e r k a u m z w e i f e l h a f t , da sich der R e f l e k t o r in a l l e n Profilen bis z u m östlichen E l b u f e r b z w . z u m B o r k u m - R i f f g r u n d v e r folgen l ä ß t , w o er e n t w e d e r a m M e e r e s b o d e n a n s t e h t o d e r in B o h r u n g e n u n t e r e i n e r d ü n n e n D e c k e h o l o z ä n e r S e d i m e n t e a n g e t r o f f e n w u r d e ( B Ä S E M A N N 1 9 7 9 ; L U D W I G , M Ü L L E R
& S T R E I F 1 9 7 9 ) .
D a s g r o ß r ä u m i g e B i l d dieses H o r i z o n t e s ist i m Bereich des E l b t a l e s eine b e m e r k e n s w e r t ebene, n a c h N W g e n e i g t e F l ä c h e , die sich z u r F l u ß m i t t e leicht a b s e n k t . N u r g e l e g e n t lich finden sich sanfte E r h e b u n g e n und S e n k e n m i t schwach g e n e i g t e n F l a n k e n ( A b b . 3 ) . D e r flache A n s t i e g z u m f r ü h e r e n U f e r w i r d a u f b e i d e n S e i t e n durch eine u n t e r s c h i e d l i c h b r e i t e , selten a b e r f e h l e n d e T e r r a s s e u n t e r b r o c h e n ( A b b . 4 ) .
Im D e t a i l l ä ß t der R e f l e k t o r b e s o n d e r s i m B e r e i c h des F l u ß b e t t e s zahlreiche U n r e g e l m ä ß i g k e i t e n e r k e n n e n . I n den R e g i s t r i e r u n g e n w i r d der R e f l e x a n einigen S t e l l e n a b r u p t sehr schwach ( A b b . 3 ) , an a n d e r e n S t e l l e n w i e d e r u m finden sich besonders i n t e n s i v e S c h w ä r z u n g e n . D i e s e E f f e k t e s i n d nicht a p p a r a t i v b e d i n g t , s o n d e r n müssen ihre U r s a c h e in l o k a l b e g r e n z t e n M a t e r i a l u n t e r s c h i e d e n h a b e n . R e c h t häufig findet m a n auch e h e m a l i g e
„ L ö c h e r " , w a h r s c h e i n l i c h K o l k e , die offensichtlich durch den F l u ß s e l b e r zugeschüttet w u r den und z. T . m e h r e r e R e f l e x i o n e n ü b e r e i n a n d e r zeigen, deren o b e r s t e i m N i v e a u der F l u ß s o h l e l i e g t . D e r A b s t a n d d e r Profile v o n e i n a n d e r ist so g r o ß , d a ß aus d e n in den Q u e r p r o f i l e n a n g e t r o f f e n e n „ L ö c h e r n " nicht a u f das V o r h a n d e n s e i n v o n R i n n e n geschlos
sen w e r d e n k a n n .
Ergebnis
B e r e i t s f r ü h e r w u r d e v o n verschiedenen A u t o r e n a u f g r u n d geologischer und m o r p h o logischer B e t r a c h t u n g e n im B e r e i c h der D e u t s c h e n B u c h t die E x i s t e n z eines V o r f l u t e r s a n g e n o m m e n , in d e n E l b e , W e s e r u n d die v o n S c h l e s w i g - H o l s t e i n nach W hin e n t w ä s s e r n den S c h m e l z w a s s e r r i n n e n e i n m ü n d e t e n . N a c h V A L E N T I N ( 1 9 5 7 ) h a n d e l t es sich u m e i n e n Eisstausee, d e r sich v o n H e l g o l a n d t r i c h t e r f ö r m i g nach W N W e r w e i t e r t e . R E I N H A R D ( 1 9 7 4 ) legt die M ü n d u n g des E l b e - U r s t r o m s in d e n R a u m des A u s t e r n g r u n d e s . D i e v o r liegenden M e ß e r g e b n i s s e e r l a u b e n es nun, L a g e u n d V e r l a u f des E l b e - U r s t r o m s z w i s c h e n H e l g o l a n d u n d d e r W e i ß e n B a n k ( e t w a 5 5 ° N ) z u p r ä z i s i e r e n .
In A b b i l d u n g 5 ist die T i e f e n l a g e der H o l o z ä n b a s i s w i e d e r g e g e b e n , die das F l u ß b e t t als eine sich v o n c a . 2 5 k m a u f c a . 4 0 k m n a c h N W v e r b r e i t e r n d e R i n n e e r k e n n e n l ä ß t . D a s rechte U f e r ist steil u n d l e i t e t z u r e h e m a l i g e n G e e s t über, a n das l i n k e schließen sich w e i t e F l ä c h e n a n , die auch in S e d i m e n t e c h o g r a m m e n a u ß e r h a l b des A r b e i t s g e b i e t e s g e f u n den w u r d e n u n d d e m m o r p h o l o g i s c h e n B i l d d e r h e u t i g e n N o r d s e e entsprechen. C a . 5 2 k m nordwestlich H e l g o l a n d m ü n d e t e ein N e b e n f l u ß in die E l b e , dessen B e t t sich bis in das G e b i e t n ö r d l i c h des H e l g o l ä n d e r S t e i n g r u n d e s v e r f o l g e n l ä ß t u n d der m ö g l i c h e r w e i s e m i t der heutigen E i d e r in V e r b i n d u n g gebracht w e r d e n k a n n .
D i e T i e f e d e r S o h l e liegt in F l u ß m i t t e e t w a 2 m t i e f e r als an d e n R ä n d e r n u n d b e t r ä g t südwestlich H e l g o l a n d S K N — 3 8 m, bei der W e i ß e n B a n k S K N — 5 6 m. D a r a u s e r g i b t sich ein G e f ä l l e v o n 18 m a u f e i n e r S t r e c k e v o n 1 0 6 k m o d e r der h o h e W e r t v o n 0 , 1 7 °/ou.
Das Elbe-Urstromtal im Bereich der Deutschen Bucht (Nordsee) 2 0 9
Abb. 5 : Tiefenlage der Holozänbasis im Elbe-Urstromtal in Metern unter S K N . Entfernung 5 4 ° bis 5 5 ° : 60 sm 1 1 1 km.
E i n noch s t e i l e r e s G e f ä l l e errechnet sich f ü r d e n B e r e i c h z w i s c h e n dem S K N — 3 8 m N i v e a u u n d d e r T i e f e der h e u t i g e n E l b e , die n ö r d l i c h v o n S c h a r h ö r n bei einer T i e f e v o n un
g e f ä h r S K N — 2 0 m p r ä h o l o z ä n e Schichten a n s c h n e i d e t . O h n e B e r ü c k s i c h t i g u n g e i n e r spä
t e r e n E r o s i o n k o m m t m a n a l l e i n aus diesen Z a h l e n a u f e i n e n W e r t v o n 18 m a u f 6 8 k m o d e r 0 , 2 7 °/oo- E s m u ß e i n e r späteren U n t e r s u c h u n g v o r b e h a l t e n bleiben, diese h o h e n B e t r ä g e z u d e u t e n .
D a s U f e r des U r s t r o m t a l s w i r d b e i d s e i t i g v o n e i n e r unterschiedlich b r e i t e n T e r r a s s e b e g l e i t e t , d i e westlich H e l g o l a n d c a . 3,5 m u n d in H ö h e d e r W e i ß e n B a n k f a s t 1 0 m ü b e r der F l u ß s o h l e ( M i t t e ) l i e g t . S i e taucht d a m i t e b e n f a l l s n a c h N W a b , a b e r in g e r i n g e r e m W i n k e l als d a s F l u ß b e t t . S t e l l e n w e i s e s c h e i n t sich in e i n i g e n E c h o g r a m m e n e i n e z w e i t e
14 Eiszeitalter u. Gegenwart
2 1 0 Klaus Figge
T e r r a s s e ü b e r der e r s t g e n a n n t e n a n z u d e u t e n , j e d o c h sind d i e v o r l i e g e n d e n I n f o r m a t i o n e n f ü r e i n e z u v e r l ä s s i g e A u s s a g e d a r ü b e r n o d i nicht a u s r e i c h e n d .
D i e o b e n e r w ä h n t e n schwachen E r h e b u n g e n u n d S e n k e n i m F l u ß b e t t ü b e r s c h r e i t e n sel
t e n 2 m u n d w e r d e n als r e g i o n a l b e g r e n z t e S a n d b ä n k e o d e r l o k a l e E i n t i e f u n g e n g e d e u t e t . E s e n t s t e h t die F r a g e nach der s ü d l i c h e n F o r t s e t z u n g d e r R i n n e und i h r e A n k n ü p f u n g a n d a s G e w ä s s e r n e t z des heutigen F e s t l a n d e s . L e i d e r ist h i e r f ü r ein T i e f e n b e r e i c h a n z u n e h m e n , in d e m d u r c h d i e n a c h e i s z e i t l i c h e N o r d s e e e i n e flächenhafte A b r a s i o n s t a t t g e f u n d e n h a t , deren F o l g e e i n e w e i t g e h e n d e E i n e b n u n g des f r ü h e r e n R e l i e f s ist. K e i n e s der z. Z t . aus d e m G e b i e t südlich H e l g o l a n d z u r V e r f ü g u n g stehenden S e d i m e n t e c h o g r a m m e l ä ß t d a n n auch e i n e a l t e R i n n e m i t S i c h e r h e i t e r k e n n e n . E s w u r d e n auch k e i n e H i n w e i s e a u f e i n e n Z u s a m m e n f l u ß v o n W e s e r u n d E l b e g e f u n d e n , o b w o h l zu v e r m u t e n ist, d a ß
fi° 7° 8° 9°
A b b . 6 : Mächtigkeit des Holozäns im Elbe-Urstromtal. Außerhalb der 0 m-Linie dünner, nicht meßbarer Schleier mariner Sande möglich, nach N W an Mächtigkeit zunehmend.
Das Elbe-Urstromtal im Bereich der Deutschen Bucht (Nordsee) 211
die W e s e r südwestlich v o n H e l g o l a n d i n d a s E l b e - U r s t r o m t a l m ü n d e t e , d e n n es erscheint u n w a h r s c h e i n l i c h , d a ß d i e s e r F l u ß n a c h W a b g e k n i c k t u n d ü b e r den B o r k u m - R i f f g r u n d geflossen ist.
D i e M ä c h t i g k e i t d e s H o l o z ä n s ist i n d e r A b b i l d u n g 6 d a r g e s t e l l t . S i e b e t r ä g t s ü d w e s t lich H e l g o l a n d 4 , 5 m u n d wächst in R i c h t u n g a u f d i e W e i ß e B a n k a u f 1 6 m a n . A u s d e n S e d i m e n t e c h o g r a m m e n k a n n nicht a u f d i e A r t d e r S e d i m e n t e geschlossen w e r d e n , d a j e doch d e u t l i c h e I m p e d a n z s p r ü n g e f e h l e n , i s t z u m i n d e s t m i t e i n e r p e t r o g r a p h i s c h e n G l e i c h f ö r m i g k e i t des g e s a m t e n S c h i c h t p a k e t e s z u rechnen. N a c h L U D W I G , M Ü L L E R & S T R E I F ( 1 9 7 9 ) s i n d in dieser S e r i e m e h r e r e s t r a t i g r a p h i s c h e H o r i z o n t e z u v e r m u t e n .
L e i d e r w a r es w e g e n ungünstiger W e t t e r b e d i n g u n g e n n i c h t möglich, d i e U n t e r s u c h u n gen w e i t e r nach N W a u s z u d e h n e n . I c h h o f f e , d a ß h i e r z u i n d e n nächsten J a h r e n G e l e g e n heit b e s t e h t .
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2 1 2 Klaus Figge
