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[DOVE] DOVE - Drilling Overdeepened Alpine Valleys

Description

Übertiefungen sind geschlossene Becken, die durch subglaziale Erosion in den Untergrund erodiert und nach dem Eisrückzug durch Wasser und Sedimente aufgefüllt werden. Die Sedimentfüllungen, die sich teils aus mehreren Zyklen zusammensetzen, die jeweils einzelne  Vergletscherungen widerspiegeln, sind Archive von höchstem wissenschaftlichem Wert. Die Erforschung von Übertiefungen und ihrer Füllungen ist der Schlüssel zum besseren Verständnis der subglazialen Erosionsprozesse und -medien, des Zeitraums und der Abfolge vergangener Vereisungen, und letztlich der Auswirkungen, die diese Vereisungen auf die Landschaft haben.

Dieser Antrag versteht sich als eine Ergänzung und Erweiterung des Projekts “Drilling Overdeepened Alpine Valleys” (DOVE) des internationalen kontinentalen Bohrprogrammes (ICDP). Er konzentriert sich auf zwei bereits abgeteufte und verfügbare Bohrungen aus dem Gebiet nördlich des Bodensees (Oberschwaben), die die Füllungen zweier Übertiefungen sowie den darunterliegenden Fels in hoher Kernqualität erbohrt haben. Die Besonderheit dieser Übertiefungen ist deren ungewöhnliche stratigraphische Position: Beide Bohrkerne enthalten komplexe Abfolgen, die vermutlich ins frühe Mittelpleistozän bzw. ins Frühpleistozän zurückreichen, einen Zeitabschnitt, der bislang kaum verstanden ist, und auch durch ICDP DOVE bislang nicht abgedeckt wird.

Die Bearbeitung und Interpretation der Bohrkerne wird vornehmlich durch eine/n Doktoranden/in durchgeführt, und unterteilt sich in vier Arbeitspakete: LOG: Anfertigen detaillierter Profilbeschreibungen und Kernfotos, einschließlich Computertomographie-Aufnahmen, ergänzt durch Standardmethoden wie Korngrößen- und Schotterpetrographie-Analysen. TECH: Charakterisierung geotechnischer Eigenschaften im Hinblick auf die Erkennung von glazialem Material, z.B. aufgrund von Konsistenzgrenzen, und Eiskontakten, z.B. aufgrund der ermittelten Vorbelastungen. CHRON: Aufstellen einer Chronostratigraphie basierend auf Lumineszenzdatierungen, Datierungen mittels kosmogenen Radionukliden sowie der remanent-magnetischen Polarisierung der Sedimente. REGIO: Integration der neuen Erkenntnisse in den überregionalen geologischen Kontext und Parallelisierung mit anderen Profilen aus dem Alpenvorland, speziell neuen Ergebnissen von anderen DOVE-Bohrungen, sowie distalen Abfolgen, z.B. im Oberrheingraben.

Der/Die Doktorand/in wird tatkräftig unterstützt durch die Projektgruppe an der Universität Freiburg, die einschlägige Erfahrung sowohl in Quartärer und glazialer Geologie, als auch mit den  ausgewählten Methoden vorweisen kann. Weitere Unterstützung erfolgt durch das Wissenschaftlerteam von ICDP DOVE und z.T. internationale Kollaboratoren. Die Resultate aus diesem Projekt werden den aktuellen Kenntnisstand über (sub-)glaziale Prozesse und Bedingungen, über die lückenhafte regionale Vergletscherungsgeschichte, und letztlich über die Umgestaltungen, die unsere heutige Landschaft im Lauf des Quartärs erfuhr, bedeutend vorantreiben.

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Overdeepenings are closed basins incised into the bedrock by subglacial erosion and following ice retreat, they become infilled with water and sediments. The sedimentary fillings, some of which are composed of multiple cycles representing separate glaciations, are archives of enormous scientific value. Investigation of overdeepenings and their infills is the key to understanding the processes and drivers of subglacial erosion, the timing and sequence of past glaciations, and thus their cumulated impact on landscape and topography.

This proposal acts as a complement and an expansion to the project “Drilling Overdeepened Alpine Valleys” (DOVE) of the International Continental Scientific Drilling Program (ICDP). It is centred around two already acquired and available drill cores from the Lake Constance area in southwestern Germany (Oberschwaben), which recovered the infills and the underlying bedrock of two separate overdeepenings in high quality. What is special about these overdeepenings is their exceptional stratigraphic position: Preliminary results show that both drill cores comprise complex successions that presumably reach back to the early Middle and Early Pleistocene, respectively, a time span that is currently only poorly constrained, and not covered by ICDP DOVE.

The analysis and interpretation of the drill cores will be conducted mainly by a PhD student, and is subdivided into four work packages: LOG: detailed sedimentological logging and imaging, including X-ray computed tomography scanning, complemented by standard methods such as grain size and gravel petrographic analyses. TECH: characterisation of geotechnical properties in order to identify glacially derived material, e.g. via liquid and plastic limits, and ice contact-deposits, e.g. via preconsolidation pressure. CHRON: establishment of a chronostratigraphy using a combination of luminescence dating, terrestrial cosmogenic nuclide dating, and the sediments’ remanent magnetic polarisations. REGIO: integration of the newly acquired data in the overarching geological context, and parallelisation with existing records of the Alpine foreland, new results from other DOVE-sites as well as distal sediment records such as that of the Upper Rhine Graben.

The PhD student will benefit from energetic support by the entire project group at the University of Freiburg that is proficient in Quaternary and glacial geology, and experienced in the chosen methods. Further support stems from the ICDP DOVE scientific team and other selected, partly international, collaborators. The outcomes of this project will increase our understanding of the (sub-)glacial environment, of the currently incomplete regional glaciation history, and of the question how our present-day landscape has been shaped over the course of the Quaternary.