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Forschungsbereich Regionalisierung

Landschaften entstehen durch das Zusammenspiel von Klima und tektonischer Aktivität. Der Forschungsbereich untersucht die regionale Landschaftsentwicklung vor allem mittels Geo- und Thermochronometrie, kombiniert mit geomorphologischen und sedimentologischen Methoden.

Forschung

Um räumliche und zeitliche Informationen maßstabsübergreifend zu verknüpfen, wendet das LIAG einen genese-basierten Regionalisierungsansatz an. Dabei werden Punkt-, Linien- und Flächendaten aus geophysikalischen Messungen mit geologischen und geochronologischen Informationen integriert. So entstehen konsistente, räumlich und zeitlich hochaufgelöste Modelle des Untergrunds.

Ein besonderer Forschungsschwerpunkt liegt auf Neotektonik und Geogefahren – etwa durch die Datierung von Störungsbewegungen und Subrosionsprozessen. Darüber hinaus bestehen enge Bezüge zur Grundwasserforschung, insbesondere durch die zeitliche Eingrenzung der Entwicklung küstennaher Grundwasserleiter. Thermochronologische Methoden werden auch eingesetzt, um das Potenzial geologischer Ressourcen zu bewerten – etwa hinsichtlich der langfristigen Stabilität von geothermischen Reserven oder Standorten für Endlager.

Der Forschungsbereich setzt folgende Methoden ein:

  • Optisch stimulierte Lumineszenz (OSL) und Thermolumineszenz (TL) sind Techniken zum Nachweis eingeschlossener Elektronen in Mineralen, die sich im Laufe der geologischen Zeit durch natürliche Bestrahlung ansammeln. Diese eingeschlossenen Elektronen können durch Anregung der Probe mit Licht (OSL) oder Wärme (TL) gemessen werden, was eine Schätzung der seit der letzten Sonnen- oder Wärmeeinstrahlung verstrichenen Zeit ermöglicht.
     
  • Die Elektronenspinresonanz (ESR), ein magnetisches Resonanzverfahren, das der Kernspinresonanz (NMR) ähnelt, weist auch ungepaarte Elektronen nach, die durch natürliche Bestrahlung erzeugt werden. OSL, TL und ESR können auf häufig vorkommende Mineralien wie Quarz, Feldspat, Kalzit und Gips angewandt werden, um den Zeitpunkt der Ablagerung von Sedimenten, der Bodenbildung und der Kristallisation zu bestimmen. Diese Altersschätzungen können auch dazu verwendet werden, die Temperaturgeschichte von Gesteinen zu rekonstruieren. Darüber hinaus können mit ESR organische Radikale im Humus nachgewiesen werden, die den Grad der Zersetzung organischer Stoffe widerspiegeln.
     
  • Die Gammaspektrometrie misst die Gammastrahlung, die von den für die OSL-, TL- und ESR-Datierung verwendeten Proben abgegeben wird. Dies liefert Informationen über die natürliche Radioaktivität von Sedimenten und Gesteinen - ein entscheidender Parameter für die genaue Bestimmung ihres Alters.
     
  • Die Granulometrie bezieht sich auf die Analyse der Korngröße von Sedimenten. Änderungen der Korngröße innerhalb von Sedimentabfolgen dienen als wichtige Indikatoren für vergangene Klimabedingungen. Darüber hinaus bieten Korngrößenverteilungen Einblicke in den Transport und die Ablagerungsprozesse von Sedimenten.

Die Arbeitsgruppe ist eng mit dem Institut für Geowissenschaften der Universität Tübingen verbunden.

Aktuelle Projekte (Auswahl)

  • Temari: Tektonische und wellenbedingte Einflüsse auf die Entstehung und Erhaltung von Meeresterrassen (DFG)

  • Lion-ii: Löss in Indien als Aufzeichnung des indischen Monsunsystems: Erforschung der terrestrischen Reaktionen auf Klimaveränderungen im späten Quartär (DFG)

  • Westmongolei: Paläoklima und Landschaftsentwicklung in einem extremen kontinentalen Binnenland - Wechselspiel zwischen fluvialen, lakustrinen und äolischen Systemen im Becken der Großen Seen, Westmongolei (DFG)

  • LandEntMongol: Rekonstruktion der holozänen Landschaftsentwicklung in der Mongolei unter dem Einfluss von Klima und Pastoralismus, basierend auf geomorphologischen Archiven (DFG)

  • Paleonile: Evolution on the Nile: Faunale Regionalisierung und Kontinuität im Pleistozän des Sudan (ERC Consolidator, Projektpartner MfN Leibniz-Institut)

  • CCEHN: Climate Change and Early Humans in the North (MWK+Volkswagen)

Aktuelle Publikationen

  • Amiri, Z., Khormali, F., Kehl, M., Frechen, M. & Zeeden, C. 2025. Pedogenesis and paleoenvironmental reconstruction in northern Iran: The loess-paleosol sequence at Baluchabad. - Catena, 253, 108835.

  • Hijma, M.P., Bradley, S.L., Cohen, K.M.,…Frechen, M. et al. 2025: Global sea-level rise in the early Holocene revealed from North Sea peats. Nature 639, 652–65. https://doi.org/10.1038/s41586-025-08769-7

  • Prince, E.G., Tsukamoto, S., Grützner, C., Bülhoff, M., Ustaszewski, K. (2025): Deciphering Pleistocene Fault Activity in the Eastern Alps: dating fault gouges with Electron Spin Resonance and Optically Stimulated Luminescence. Tectonics (accepted).

  • Rahimzadeh, N., Wolf, D., Tsukamoto, S., Frechen, M., Lehmkuhl, F. (2025): Luminescence dating of palaeoshoreline deposits from Khyargas Nuur, Western Mongolia: A comparative study of multigrain and single‐grain K‐feldspar dating. - Journal of Quaternary Science. https://doi.org/10.1002/jqs.3731 

  • Tsukamoto, S. (2025): Optical dating of sediments using feldspar. - Encyclopedia of Quaternary Science (Third edition), 765-781. Elsevier. https://doi.org/10.1016/B978-0-323-99931-1.00254-3

  • Wolf, D., Lehmkuhl, F., Schaubert, V., Rahimzadeh, N., Frechen, M., Stauch, G., Bathkshig, O., Wegmann, K. 2025. Drivers of late Quaternary lake level fluctuations of Khyargas Nuur, western Mongolia - glacial meltwater discharge or atmospheric moisture supply? - Quaternary Science Reviews 359, 109373.

  • Zhang, J., Tsukamoto, S. 2025. R scripts for dose rate calculation in trapped charge dating. Ancient TL 43 (accepted, will be published in June 2025 issue).

  • Zolitschka, B., Preusser, F., Zhang, J., Bittmann, F. 2025. Middle Pleistocene chronology of the sediment sequence from Rodderberg, Germany, Numerical dating versus wiggle matching: A reply. Journal of Quaternary Science, https://doi.org/10.1002/jqs.3727

  • Badino, F., Ruka, R., Pini, R., Frechen, M., Argante, V. et al. 2024. Palaeoenvironmental, stratigraphic and geochronological study of the coastal site of Dalani i Vogël (Vlora, Albania): new evidence for late Neanderthal occupation and prehistoric archaeology. Quaternary Science Reviews 349, 109111.

  • Bartz, M., King, G.E., Bernard, M., Herman, F., Wen, X., Sueoka, S., Tsukamoto, S., Braun, J., Tagami, T. 2024. The impact of climate on relief in the northern Japanese Alps within the past 1 Myr–The case of the Tateyama mountains. Earth and Planetary Science Letters, 644, 118830.

  • Buchanan, G.R., Tsukamoto, S., Zhang, J., Long, H., 2024. Testing infrared radiofluorescence dating on polymineral fine-grains from the Luochuan loess-palaeosol sequence, Chinese loess plateau. Quaternary Geochronology 79, 101485.

  • Duller, G.A.T., Adamiec, G., Chruścińska, A., DeWitt, R., Fasoli, M., Tsukamoto, S. 2024. 17th International conference on luminescence and electron spin resonance dating, 25-30 June 2023, Copenhagen, Denmark. Radiation Measurements 180, 107334.

  • Ghafarpour, A., Khormali, F., Tazikeh, H, Kehl, M., Frechen, M., Zolitschka, B. 2024. Loess origin and late Pleistocene environmental reconstruction for northeastern Iran: Multiproxy evidences from the Chenarli loess-paleosol sequence. Quaternary Science Reviews 328, 108545.

  • Hao, Q. , Peng, S., Gao, X., Marković, S.B., Li, S.-H., Zhang, J., Li, F., Han, L., Fu, Y., Wu, X., Wang, L., Xu, B., Qiao, Y., Yu, J., Guo, Z., 2024. Unusual weakening trend of the East Asian winter monsoon during MIS 8 revealed by Chinese loess deposits and its implications for ice age dynamics. Global and Planetary Change 234, 104389.

  • Heydari, M., Ghassemi, M.R., Grützner, C., Tsukamoto, S., Chruścińska, A., Preusser, F. 2024. First luminescence dating of exhumed fault-zone rocks of the North Tehran Fault, Iran. Quaternary Geochronology 83, 11562.

  • Hou, Y., Long, H., Tsukamoto, S., Lu, Z., Chen, J., Ibarra, D., Tamura, T., Zhang, Q., Sun, W., Zhang, J., Gao, L., Frechen, M. 2024. Sahara’s surface transformation forced an abrupt hydroclimate decline and Neolithic culture transition in northern China. The Innovation 1, 100550.

  • Jamšek Rupnik, P., Atanackov, J., Horn, B., Mušič, B., Zajc, M., Grützner, C., Ustaszewski, K., Tsukamoto, S., Novak, M., Milanič, B., Markelj, A., Ivančič, K., Novak, A., Jež, J., Žebre, M., Bavec, M., Vrabec, M. 2024. Revealing subtle active tectonic deformation: Integrating lidar, photogrammetry, field mapping, and geophysical surveys to assess the Late Quaternary activity of the Sava Fault (Southern Alps, Slovenia). Remote Sensing, 16(9), 1490. doi.org/10.3390/rs16091490

  • Makeev, A., Rusakov, A., Lebedeva, M., Karpukhina, N., Konstantinov, E., Frechen, M., Kust, P. 2024. Unveiling the enigma of the Upper Volga River valley based on the soilscape studies. Catena 246, 108431.

  • Mohammednoor, M., Bibi, F., Eisawi, A., Tsukamoto, S., Bussert, R. 2024. Quaternary alluvial paleosols of the Atbara River, eastern Sudan: description and paleoenvironments. Journal of Quaternary Science 39, 102-118.

  • Prince, E., Tsukamoto, S., Grützner, C., Vrabec, M., Usaszewski, K. 2024. Not too old to rock: ESR and OSL dating reveal Quaternary activity of the Periadriatic Fault in the Alps. Earth, Planets and Space 73, 85

  • Rahimzadeh, N., Hein, M., Urban, B., Weiss, M., Tanner, D.C., Khosravichenar, A., Tsukamoto, S., Lauer, T. 2024. Dating the Neanderthal environment: Detailed luminescence chronology of a palaeochannel sediment core at the Palaeolithic site of Lichtenberg in the Lower Saxony, northern Germany. Quaternary Geochronology 83, 101564.

  • Tsukamoto, S., Guralnik, B., Prince, E.G., Oohashi, K., Otsubo, M. 2024. Recurrent partial resetting of quartz OSL signal by earthquakes: a thermochronological study on fault gouges from the Atotsugawa Fault, Japan, Earth Planets and Space, 76, 117. https://doi.org/10.1186/s40623-024-02061-0.

  • Vött, A., Hadler, H., Willershäuser, T., Slabon, A., Slabon, L., Wahlen, H., Fischer, P., Bungenstock, F., Röbke, B. R., Frechen, M., Grube, A.,  Sirocko, F. 2024. Possible Indication of the Impact of the Storegga Slide Tsunami on the German North Sea Coast around 8150 cal BP. Geosciences, 14(10), 262. doi.org/10.3390/geosciences14100262

  • Zolitschka, B., Preusser, F., Zhang, J., Hogrefe, I., Froitzheim, N., Böning, P., Schläfli, P., Bittmann, F., Binot, F., Frechen, M., 2024. Stratigraphy and dating of Middle Pleistocene sediments from Rodderberg, Germany. Journal of Quaternary Science 39, 1011-1030.

  • Zhang, J., Arriga, G., Rossetti, F., Argante, V., Kraemer, D., Sontag-González, M., Cosentino D., Cipollari P., Tsukamoto, S., 2025. Dolomite luminescence thermochronometry reconstructs the low-temperature exhumation history of carbonate rocks (central Apennines, Italy). Communications Earth & Environment 6, 252.

  • Zhang, J., Klose, J., Scholz, D., Marwan, N., Breitenbach, S.F.M., Katschmann, L., Kraemer, D., Tsukamoto, S., 2024. Isothermal thermoluminescence dating of speleothem growth – A case study from Bleßberg cave 2, Germany. Quaternary Geochronology 85, 101628.

  • Zhang, J., Zolitschka, B., Hogrefe, I., Tsukamoto, S., Binot, F., Frechen, M., 2024. High-resolution luminescence-dated sediment record for the last two glacial-interglacial cycles from Rodderberg, Germany. Quaternary Geochronology 82, 101535.

  • Zhang, J., 2024. Effect of alpha irradiation on the saturation characteristics of fine-grain quartz OSL. Radiation Measurements 173, 107096.

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Veröffentlichungen am LIAG

Leitung Forschungsabteilung Gesteinsphysikalische Parametrisierung

Forschungsbereich Regionalisierung:

Prof. Dr. Sumiko Tsukamoto

+49 511 643-2799