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Dissertation zugänglich unter
URN: urn:nbn:de:gbv:18-36116
URL: http://ediss.sub.uni-hamburg.de/volltexte/2008/3611/


Stratigraphy and development of a Holocene barrier spit (Sylt, southern North Sea)

Stratigraphie und Entwicklung eines holozänen Nehrungshakens (Sylt, südliche Nordsee)

Lindhorst, Sebastian

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SWD-Schlagwörter: Sedimentologie , Nehrung , Holozän , Strand , Sylt , Elektromagnetische Reflexionsmethode , Deutsche Bucht
Freie Schlagwörter (Deutsch): Georadar
Freie Schlagwörter (Englisch): swash bar , beach , Holocene , ground-penetrating radar , barrier spit
Basisklassifikation: 38.03 , 38.41 , 38.16
Institut: Geowissenschaften
DDC-Sachgruppe: Geowissenschaften
Dokumentart: Dissertation
Hauptberichter: Betzler, Christian (Prof. Dr.)
Sprache: Englisch
Tag der mündlichen Prüfung: 06.02.2008
Erstellungsjahr: 2007
Publikationsdatum: 11.03.2008
Kurzfassung auf Englisch: This study aims to reconstruct the development of the Holocene northern barrier spit of Sylt, an island located off the southern German North Sea coast. The sedimentary architecture of this spit system was investigated through an integrated approach, using ground-penetrating radar (GPR) and sediment core data. The presented method provides an excellent tool for efficient, high-resolution spatial analysis of sedimentary facies and stratigraphy of sandy coastal areas in temperate climates. The models developed for the spit’s sedimentary dynamics provide a framework which may also be applied for interpretation of other sedimentary successions which formed in similar settings. A new stratigraphic model for the northern barrier spit of Sylt is presented, showing that the spit’s latest Holocene development is much more complex than previously thought. Morphologically, the spit is composed of a large, recurved main spit (the „Listland“) that terminates with a hooked spit geometry (the „Ellenbogen“) against the northward adjacent tidal inlet. Data shows that both parts of the spit system undergo a different evolution. Increased erosion at the main spit leads to enhanced growth of the hooked spit, which therefore serves as a sediment sink for at least part of the eroded material. The welding of swash bars is shown to be the predominant process during progradational phases of the main spit system. During these periods, progradation is not restricted to a linear growth along the spit axis, but also comprises a seaward-directed component. Major erosion surfaces, which delimit progradational sediment packages, are interpreted to reflect exceptionally severe storms. Data indicates that the fossilization potential of this sedimentary succession was controlled by a positive net long-term sediment balance, and the position of the groundwater table which controlled eolian deflation. Fossil eolian deflation surfaces, preserved as erosional unconformities in different depths, indicate that the land surface of the spit is controlled by the hydrodynamic coupling of groundwater table and sea-level position. This results either in erosion – by deflation – during falling stages of the sea level, or in vertical aggradation – by trapping of windblown sand – during periods of sea-level rise. The development of the hooked spit, the Ellenbogen, is controlled by the interplay of alongshore migrating foreshore beach-drifts under fair-weather conditions and strong erosional events, interpreted as the result of rare severe storms. Storm scarps play an import role in the development of the fore-dune ridges that are situated on the recent hooked spit. In contrast to the main spit of Sylt, where the sediment budget is negative, the hooked spit experienced significant beach growth during the last decades. This can probably be attributed to enhanced beach nourishment updrift, along the main spit, and makes the investigated hooked spit a natural laboratory to study the influence of increasing sediment supply in a system developing under the conditions of Holocene sea-level rise. Radiocarbon dating of mollusk-shell debris makes it possible to present an age model of the late Holocene spit stratigraphy. Around 3700 BP, the initial spit reached a north-south extension comparable to the present day extension. Spit deposits are sands, and clays were deposited in the backbarrier. As a result of a sea-level lowering, erosion occurred between 3500 and 2500 BP, and an eolian deflation surface developed, nowadays located in a depth of 2 to 3 m below mean sea level. Between 2500 and 2000 BP the coast retreated, a process which was probably triggered by exceptional strong storms. Subsequently, the spit recovered by welding of swash bars. Contemporaneously, large wash-over fans formed along the lee-side of the spit. Around 1300 BP, the Ellenbogen hooked spit formed. Around 1000 BP increased erosion on the western coast resulted in enhanced growth of the hooked spit. Contemporaneously, between 1700 and 1000 BP, an eolian deflation surface developed all over the Listland. This surface is nowadays buried by an up to 1.5 m thick eolian succession.
Kurzfassung auf Deutsch: Ziel dieser Arbeit ist die Rekonstruktion der holozänen Entwicklung des nördlichen Nehrungshakens der Insel Sylt (südliche Nordsee). Grundlage der Untersuchungen sind Georadardaten, Sedimentkerne und Radiokohlenstoffdatierungen. Die angewandte Methodik bietet ein hervorragendes Werkzeug zur hochauflösenden Sedimentkartierung im küstennahen Raum. Das Untersuchungsgebiet gliedert sich morphologisch in einen großen Nehrungshaken, das „Listland“, sowie einen kleinen Haken, den „Ellenbogen“. Die Daten belegen die unterschiedliche Genese beider Teile des Nehrungshakens und zeigen, dass eine Zunahme der Erosion entlang der Küste des Listlandes zu einem beschleunigten Wachstum des Ellenbogens führt. Es wird gezeigt, dass die Anlagerung intertidaler Sedimentkörper (swash bars) der dominierende Prozess während der Progradationsphasen des Nehrungssystems ist. Markante Erosionsdiskordanzen, die sich bis in eine Tiefe von 10 m unter das Niveau des heutigen Meeresspiegels verfolgen lassen, werden als Signatur seltener, schwerer Stürme interpretiert. Der Ellenbogen wächst unter ruhigen Wetterbedingungen durch ost-gerichteten, strandparallelen Sedimentversatz (beach drift). Schwere Stürme unterbrechen diese Phasen, führen zur Ausbildung einer Erosionsdiskordanz und zur Umlagerung von Sediment in den Vorstrandbereich. Außergewöhnlich starke Stürme führen darüber hinaus zur Ausbildung einer Erosionskante (scarp) im Bereich des trockenen Strandes. Diese Erosionskanten dienen als Sedimentfänger und tragen entscheidend zur Ausbildung von Dünenrücken (foredune ridges) bei, die ein markantes morphologisches Merkmal des Ellenbogens darstellen. Ein neues Altersmodell der spätholozänen Entwicklung Nordsylts, basierend auf Radiokohlenstoffdatierungen an Molluskenschalen, ermöglicht eine zeitliche Einordnung der sedimentdynamischen Prozesse. Der Nehrungshaken erreichte danach etwa 3700 Jahre vor heute (v.h.) erstmalig eine Nord-Süd-Erstreckung, die mit der heutigen Ausdehnung vergleichbar ist. Zwischen 3500 und 2500 v.h. führte ein Absinken des Meeresspiegels zur Ausbildung einer Deflationsfläche. Starke Erosion an der westlichen Küste hatte zwischen 2500 und 2000 v.h. einen deutlichen Küstenrückschritt zur Folge. Ruhigere Bedingungen und die Anlagerung intertidaler Sedimentkörper (swash bars) erlaubten in der Folgezeit eine Regeneration des Hakens. Der Ellenbogen ist mit einem Alter von maximal 1300 Jahren jünger als das Listland. Das deutliche Wachstum des Ellenbogens ab etwa 1000 v.h. ist vermutlich auf eine verstärkte Erosion der Westküste des Listlandes zurückzuführen. Im Listland ist die Zeit zwischen 1700 und 1000 v.h. durch die Ausbildung einer Deflationsfläche geprägt. Diese Oberfläche stellt eine markante Erosionsdiskordanz dar und befindet sich heute unter einer bis zu 1,5 m mächtigen Decke äolisch transportierter Sande.

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