Holocene human impact, climate and environment in the northern Central Alps: a geochemical approach on mountain peatlands

von Scheffer, Clemens ORCID

This study on the interaction of Holocene climate, human impact and environment in the northern Central Alps uses geochemical, pollen and radiocarbon analyses in peat samples. Mires were cored and analysed in the Kleinwalser Valley (Vorarlberg, Austria), Piller Mire (Tyrol, Austria) and upper Fimba Valley (Grisons, Switzerland). For different reasons, using portable X-Ray-Fluorescence analysis (pXRF) for peat is uncommon. The calibration of pXRF with Inductively Coupled Plasma – Mass Spectrometry (ICP-MS) shows that e.g. Ti, Pb, Sr can be used as palaeoenvironmental proxies in peat, allowing the following conclusions: At c. 8200 and in the late 7th millennium BP, wet and cold climate conditions prevail in the region. The earliest land use is recorded in the Kleinwalser Valley around 5500 cal BP, with fire clearings, pastoralism and previously undetected regional metallurgy. Centuries before mining boomed in the Eastern Alps, metallurgy around the Piller Mire is detected at c. 4300 cal BP. The strongest prehistoric land use affects all sites in the Bronze Age (3500-3000 cal BP). Potential metal enrichments are masked by mineral input. This period is followed by decreasing land use until the late Roman period. However, a strong Pb enrichment factor (Pb EF) in the Kleinwalser Valley is recorded around 2700 cal BP. Human impact increases in northwestern Tyrol around 2400 cal BP. Metallurgy is indicated by increased Pb EF during the Roman Empire and right after its collapse. Human activities rise again with fading Roman power after 250 cal CE in the Kleinwalser Valley but are interrupted by a climate deterioration after 500 cal CE (Late Antique Little Ice Age). At high elevations, land use intensifies not before the High Middle Ages, when also regional mining operations arise. While Pb EF rises continuously until 1980 cal CE, fluctuating human impact can be linked to climatic, cultural or demographic factors. Recently, growing tourism and construction increase erosion.

Diese Arbeit untersucht mit Geochemie, Pollen und Radiokohlenstoffanalysen in Torfproben die Beziehungen von Klima, Mensch und Umwelt im Holozän in den nördlichen Zentralalpen. Dazu wurden Bergmoore in drei Untersuchungsgebieten der NZA ausgewählt: Kleinwalsertal (Vorarlberg, Österreich), Piller Moor (Tirol, Österreich) und oberes Fimbatal (Graubünden, Schweiz). Der Einsatz der tragbaren Röntgenfluoreszenzanalyse (pXRF) für Torfproben ist jedoch selten. Nach dessen Kalibrierung mit Induktiv gekoppelter Plasma-Massenspektrometrie (ICP-MS) lassen sich u.a. Ti, Pb, Sr und andere als Paläoökologieproxys verwenden. Die Ergebnisse lassen folgende Schlüsse zu: Um 8200 und ca. 6200 cal BP herrscht regional feuchtkaltes Klima. Frühe Landnutzung zeigt sich im Kleinwalsertal um 5500 cal BP (Brandrodung, Beweidung und Hinweisen auf regionale Metallurgie). Jahrhunderte vor dem Boom der Bergbaugebiete in den Ostalpen, sind metallurgische Spuren um das Piller Moor für c. 4300 cal BP nachweisbar. Die stärkste prähistorische menschliche Landnutzung betrifft alle Standorte in der Bronzezeit (3500-3000 cal BP). Darauf folgt eine Phase geringerer Landnutzung, die bis weit in die römische Zeit reicht. Im Kleinwalsertal wird jedoch um 2700 cal BP eine erhöhte Bleianreicherung (Pb EF) sichtbar, während östlich die Landnutzung um 2400 cal BP zunimmt. Der römische Bergbau wird durch erhöhte Pb EFs angezeigt. Eine Episode regionalen Bergbaus zeigt sich unmittelbar nach dem Zerfall des Römischen Reiches. Intensivere Landnutzung beginnt ab ca. 250 cal CE im Kleinwalsertal, wird aber durch eine Klimaverschlechterung (500 cal CE) unterbrochen. An den höher gelegenen Standorten findet die Intensivierung erst im Hochmittelalter statt. Während der Pb EF bis 1980 cal CE stark ansteigt, können Landnutzungsspuren mit klimatischen und demografischen Faktoren verbunden werden. Im 20. Jahrhundert verstärken wachsender Tourismus- und Infrastrukturbau die Erosion.

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von Scheffer, Clemens: Holocene human impact, climate and environment in the northern Central Alps: a geochemical approach on mountain peatlands. 2019.

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