Loess-palaeosol sequences are an excellent high-resolution archive for palaeoenvironmental changes. They hide information about the past climate and climatic changes. To be able to reconstruct the palaeoenvironment it is common practice to investigate these deposits with a multidisciplinary approach. A detailed and reliable geochronology is mandatory to be able to interpret the results of such investigations. The aim of this study was to establish a reliable chronological framework of loess-palaeosol sequences from Croatia. In Croatia two major loess regions can be distinguished, the North Adriatic loess region related to the river Po in North Italy and its tributaries and the Danube loess region in eastern Croatia. From both regions the most representative loess-palaeosol sequences were selected for investigations; the loess-palaeosol sequence on the island of Susak, where up to 90 m of Quaternary deposits, predominantly loess and loess derivatives were determined, and the “Gorjanović loess section” in Vukovar, which is the matter of scientific interest since the last centuries. These two genetically similar but in many ways different remains of climatic fluctuations during the Pleistocene were selected to be the topic for a detailed multi-proxy research for this PhD. This geochronological framework is the first step in high- resolution investigations which is in progress. The dating was performed using infrared stimulated luminescence (IRSL) dating method, which is the method of choice for dating of Quaternary aeolian deposits, as well as radiocarbon dating. Throughout this PhD several luminescence dating protocols were used; the multiple aliquot additive (MAAD) dose protocol which is a somewhat old- fashioned protocol was used for polymineral fine grain material separated from the loess from Susak for an easier correlation with older published data in this area; the single aliquot regenerative (SAR) protocol which is a widely used measuring protocol, with fading tests and fading corrections performed on the measured samples as well, to obtain more reliable dating results. For the “Gorjanović loess section” the post-IR IRSL protocol, which is a modified SAR protocol developed recently for dating of older deposits (Middle Pleistocene) was introduced. This protocol has the advantage that it can overcome the performance of fading tests and fading corrections since in this protocol more stable luminescence signals from feldspars are registered. Using the above mentioned laboratory measuring protocols which were supported by numerous experiments and performance tests good and reliable geochronological frameworks for the sections under study were established. The results from the loess-palaeosol sequences on Susak show us that a very detailed record correlating to OIS5 (and possibly OIS6 or older) is preserved, unique in this region. Furthermore, based on the dating results as well as mineralogical and geochemical investigations the three tephra layers were correlated to South Italian volcanic provinces. The luminescence dating results are supported by the radiocarbon dating as well. The “Gorjanović loess section” is an example of the penultimate glacial- last interglacial – last glacial period (OIS6 – OIS2), as seen from the dating results, and can easily be correlated to similar loess-palaeosol sections in the region. In this thesis a detailed and reliable chronological framework of prominent loess-palaeosol sequences in Croatia is established as well as a milestone for a stratigraphy of Quaternary deposits in Croatia.
Löss-/Paläobodenabfolgen sind ausgezeichnete Sedimentarchive, die Paläoumwelt- Veränderungen detailliert aufzeichnen. Um diese Umweltveränderungen der Vergangenheit rekonstruieren zu können, werden Sedimentabfolgen multidisziplinär untersucht. Hierbei ist ein detaillierter und verlässlicher chronologischer Rahmen eine notwendige Voraussetzung, um die Ergebnisse der Paläoumwelt-Veränderungen quantitativ interpretieren zu können. Das Ziel dieser Doktorarbeit ist die Erstellung eines verlässlichen chronologischen Rahmens für Löss-/Paläobodenabfolgen aus Kroatien. In Kroatien können zwei wichtige Lößregionen unterschieden werden, die zum einen in Verbindung mit dem Po-Flusssystem und Norditalien und zum anderen mit dem Donau-Flusssystem in Ostkroatien stehen. Aus beiden Lößregionen wurden die repräsentativsten Löss-/Paläobodensequenzen für die chronologischen Untersuchungen ausgewählt: a) die Löß-/Paläobodenabfolge der Insel Susak, die aus bis zu 90 m mächtigen quartären Ablagerungen besteht, darunter vor allem Lösse und Lößderivate, und b) das Gorjanović-Löss-Profil in Vukovar. Das Gorjanović Löss-Profil ist in Kroatien von besonderem wissenschaftlichem Interesse und seit dem letzten Jahrhundert intensiv untersucht worden. Die Abfolgen auf Susak und in Vukovar sind genetisch ähnlich aber unterscheiden sich in vielen Eigenschaften, darunter die Ausprägung der klimatischen Fluktuationen. Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein verlässlicher chronologischer Rahmen mittels infrarot optisch stimulierte Lumineszenz (IRSL)-Datierungen erstellt. Die Lumineszenz (hier: IRSL) ist die Methode der Wahl, um quartäre minerogene Sedimente zu datieren und das Sedimentationsalter zu bestimmen. Die Radiokohlenstoff (14C)-Methode wird für die Altersbestimmung von organischem Material (z.B. Holzkohle, Mollusken) angewendet und datiert den Zeitpunkt der seit dem Ableben des Organismus vergangen ist. Im Rahmen dieser Dissertation wurden verschiedene Lumineszenz-Protokolle erstellt und angewendet: das „Multiple-Aliquot-Additiv“ (MAAD) Dosis Protokoll wurde für polymineralisches Feinkornmaterial (4-11 µm) angewendet, welches aus dem Löss von Susak aufbereitet wurde, um die Korrelation und Vergleichbarkeit mit alten Datierungsstudien zu erleichtern, in denen vorwiegend die MAAD-Protokolle angewendet wurden; desweiteren wurde das „Single Aliquot Regenerative“ (SAR) Protokoll angewendet, welches das heutzutage am weitesten verbreitete Messprotokoll ist, dies schließt die aus methodischen Gründen wichtigen Fading-Tests und die Fading-Korrektur ein. Letztere sind notwendige Untersuchungen, um verlässlichere Datierungsergebnisse zu bestimmen. Das post-IR IRSL–Protkoll ist ein modifiziertes SAR-Protokoll, das für die Datierung älterer Sedimente (Mittelpleistozän) eingeführt wurde, und für das Gorjanović-Profil verwendet wurde. Dieses Protokoll hat den Vorteil, dass Fading-Tests und Fading- Korrekturen nicht notwendig sind weil hier stabilere Lumineszenz-Signale aus Feldspat gemessen werden. Die Anwendung des post-IR IRSL-Protokolls wurde durch zahlreiche Experimente und „Performance Tests“ unterstützt, um auf diese Weise einen verlässlicheren chronologischen Rahmen für die untersuchten Sedimentabfolgen zu erstellen. Die Ergebnisse für die Löss-/Paläobodenabfolgen aus Susak zeigen, dass eine sehr detaillierte Sequenz für das Sauerstoffisotopenstadium (OIS) 5 und 3 vorliegt. Das Vorkommen von Sedimenten, die mit OIS 6 oder älter korrelieren, sind ebenfalls nicht auszuschließen. Diese Löß-/Paläobodenabfolge ist für die Region nördliche Adria einzigartig. Basierend auf den Datierungsergebnissen und mineralogischen und geochemischen Untersuchungen konnten drei dem Löss bzw. einem Paläoboden zwischen geschaltete Tephralagen mit der süditalienischen Vulkanprovinz korreliert werden. Die Lumineszenz-Datierungen wurden durch 14C- Altersbestimmungen unterstützt und bestätigt. Das Gorjanović-Profil ist ein Beispiel für die vorletztglaziale/letztinterglaziale bis letztglaziale Periode (OIS 6-2), wie durch Datierungsergebnisse bestätigt wurde, und kann sehr gut mit anderen bedeutenden Löss-/Paläobodenabfolgen der Nachbargebiete (Ungarn und Serbien) korreliert werden. Im Rahmen dieser Doktorarbeit wurden zum ersten Mal ein detaillierter und verlässlicher chronologischer Rahmen für besonders wichtige Löss-/Paläobodenabfolgen aus Ostkroatien und der nördlichen Adria erstellt und somit ein bedeutender Fortschritt für die Quartärstratigraphie in Kroatien erreicht.