Anwendung der Neutronen-Aktivierungsanalyse zum Aufbau der Chemostratigraphie einer vulkanischen Eruptionssequenz auf Tilos und Nisyros, Griechenland

Abstract

Vor etwa 66000 Jahren begann an der Ostflanke des Vulkans Nisyros eine Serie von Eruptionen, die in einem Zeitraum von etwa 40000 Jahren immer wieder neue Schichten aufbauten. Ein Teil der Eruptionsprodukte dieser, nach dem in der Nähe des vermuteten Zentrums der Eruptionen gelegenen Kloster Panagia Kyra benannten Kyra-Serie wurde auch auf der nicht-vulkanischen Nachbarinsel Tilos abgelagert. Für die geochemische Untersuchung dieser Ablagerungen gibt es mehrere Gründe.<br />Einerseits ist die Erstellung "chemischer Fingerabdrücke" der großen und mittelgroßen bimssteinfördernden Eruptionsereignissen im östlichen Mittelmeerraum ein wichtiges Ziel des Projektes SCIEM2000. Dieser interdisziplinäre Spezialforschungsbereich, der eine intensive Kooperation von Geistes- und Naturwissenschaften darstellt, hat es sich zur Aufgabe gemacht, die unterschiedlichen Chronologien der Zivilisationen im östlichen Mittelmeerraum im zweiten vorchristlichen Jahrtausend zu synchronisieren. Mit den chemischen Fingerabdrücken können nun Bimssteinfunde aus archäologischen Grabungen identifiziert, sowie Stratigraphien synchronisiert werden, um so gemeinsame Zeithorizonte in verschiedenen Grabungen zu erhalten.<br />Im Rahmen dieser Arbeit war es möglich, eine Unterscheidung der beiden größten Eruptionen des Vulkans Nisyros, dem Oberen und Unteren Caldera Bims zu ermöglichen. Weiters wurde der chemische Fingerabdruck des Kos Plateau Tuffs verbessert und schlussendlich konnten die chemischen Fingerabdrücke der Eruptionsprodukte der Kyra-Serie in die Datenbank des Projektes aufgenommen werden.<br />Ein weiterer Grund für die Untersuchungen, speziell auf Tilos, war die Hoffnung, durch Anwendung der Tephrochronologie eine Eingrenzung des Zeitraumes zu ermöglichen, während dessen die Insel von Zwergelephanten (Palaeoloxodon antiquus falconeri) besiedelt war. In einer Zusammenarbeit mit dem Naturhistorischen Museum in Wien und dem Department of Historical Geology and Paleontology von Athen wurden die Sedimente der Charkadio-Höhle, aus der die meisten Funde stammen, beprobt. Leider waren die Bimssteinfunde im Höhlensediment, in dem die Elephantenknochen eingebettet liegen, zu stark umgelagert um eine verlässliche Aussage über das Alter der Funde zu machen. Allerdings wurde während der Beprobung auf Tilos eine weitere paläontologische Fundstelle aufgetan.<br />Zuletzt bietet die Kyra-Serie durch ihre Ablagerungen auf der nicht-vulkanischen Insel Tilos die faszinierende Möglichkeit, eine detaillierte, chemische und stratigraphische Abfolge einer komplexen Eruptionsserie zu erstellen. Die Kyra-Serie besteht aus einer Abfolge von acht Eruptionen, die selbst wieder aus verschiedenen Phasen aufgebaut sind. Durch die intensive chemische Untersuchung mit Hilfe der Neutronen-Aktivierungsanalyse und die gute stratigraphische Zuordnung der untersuchten Proben ist es möglich, die auf Tilos und Nisyros abgelagerten Schichtpakete einander zuzuordnen und so eine vollständige Chemostratigraphie der Kyra-Serie zu erstellen. Durch die hier durchgeführten Messungen konnte die letzte intensive Untersuchung der Kyra-Serie erheblich verfeinert werden.<br />

About 66000 years ago a series of eruptions on the eastern flank of Nisyros volcano in the Aegean sea built up several new layers of eruption products over the course of approximately 40000 years. Some of those eruption products from the so-called Kyra-series where deposited on the nearby non-volcanic island of Tilos. There are several reasons to geochemically investigate those deposits.<br />The interdisciplinary research-project SCIEM2000, consisting of a cooperation of researchers in the humanities and the natural sciences tries to synchronize the different chronologies of the civilizations of the eastern mediterranean in the 2nd millenium BC. Using "chemical fingerprints" of pumice from medium- to large-scale volcanic eruptions in the corresponding area, archaeological finds of pumices can be identified and different stratigraphies can be synchronized.<br />During this work it was possible to separate the two largest eruptions of Nisyros volcano, the Upper and Lower Caldera Pumice. Furthermore, the chemical fingerprint of the Kos Plateau Tuff eruption was improved and finally the chemical fingerprints of the eruption products from the Kyra-series could be added to the database of the project.<br />Another reason for the investigation of the Kyra-series was the possibility that, by using tephrochronology, the period when dwarf-elephants (Palaeoloxodon antiquus falconeri) lived on the island Tilos could be narrowed. Unfortunately the cave sediment from Charkadio cave, containing the elephant bones and the pumices, have been naturally relocated and thus no reliable age restriction could be produced.<br />However, during our visit to the island a new palaeontologically interesting site was found.<br />Finally, the Kyra-series offers the unique possibility to investigate a complex series of eruptions by creating a detailed chemical and stratigraphical sequence. The Kyra-series consists of eight different eruptions, containing several phases each. By the application of Neutron Activation Analysis to the thorough chemical investigation of the eruption products and due to the clear stratigraphical relationship between the different units, the deposits on Nisyros and Tilos could be clearly related to each other.