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Wenn sich das Klima abkühlt, werden Berge schneller abgetragen

19.12.2013
Geowissenschaftler der Universität Tübingen erforscht global den Zusammenhang zwischen Temperaturkurve und Erosionsrate

Die Landschaftsformen der Erdoberfläche spiegeln das Gleichgewicht zwischen den Bewegungen der Kontinentalplatten, dem Klima und ihrer Wechselwirkung durch Erosion wider. Die Einflüsse einzelner Faktoren sind dabei schwer voneinander zu trennen.

Professor Todd Ehlers vom Fachbereich Geowissenschaften der Universität Tübingen, Geologie und Geodynamik, hat in Zusammenarbeit mit internationalen Kollegen am Beispiel der Abkühlung im späten Känozoikum vor zwei bis drei Millionen Jahren untersucht, wie Klima und Erosion zusammenhängen. Er hat dabei zahlreiche Gesteinsproben mithilfe thermochronometrischer Verfahren datiert und so ein genaues Bild der Erosion in Gebirgsregionen weltweit erhalten.

Danach stieg die Erosionsrate der Berge vor etwa sechs Millionen Jahren deutlich an und beschleunigte sich während der globalen Abkühlung des Klimas vor rund zwei Millionen Jahren weiter. Bei der verstärkten Abtragung des Untergrunds im kalten Klima spielen Gletscher eine wichtige Rolle. Die Forschungsergebnisse werden in der Fachzeitschrift Nature veröffentlicht.

Um die Erosionsprozesse in Gebirgen genauer als bisher zu quantifizieren, haben die Forscher thermochronometrische Daten von rund 18.000 Gesteinsproben aus aller Welt zusammengetragen. Das Gestein gelangt durch Erosion aus der Tiefe, den oberen zehn Kilometern der Erdkruste, an die Erdoberfläche und kühlt dabei ab. Bei der Thermochronologie machen sich die Forscher zunutze, dass das in kleinen Mengen im Gestein enthaltene radioaktive Uran zeitabhängig zerfällt. Unterhalb einer sogenannten Schließungstemperatur reichert das Gestein die Produkte dieses radioaktiven Zerfalls an. Über die Messung der Zerfallsprodukte können die Forscher errechnen, wie schnell das Gestein abkühlte und wie lange es brauchte, um von einer bestimmten Tiefe an die Oberfläche zu gelangen. Daraus wird die Erosionsrate bestimmt. Durch den breiten Ansatz mit weltweiter Verteilung der Probenpunkte ließen sich in der Studie regionale Einflüsse der Plattentektonik, also der Bewegungen der Kontinentalplatten, vernachlässigen. So konnten die Forscher die Erosionsrate direkt mit dem Klima korrelieren.

„Global gesehen überspannte die Erosionsrate in den vergangenen acht Millionen Jahren vier Größenordnungen, sie reichte von einem Hundertstel Millimeter bis zu zehn Millimetern pro Jahr“, sagt Todd Ehlers. Vor sechs Millionen Jahren sei die Erosionsrate weltweit auf allen Breitengraden gestiegen, am stärksten in vereisten Gebirgsregionen. Dies deutet darauf hin, dass Gletschern bei Erosionsprozessen global eine große Bedeutung zukommt.

Vor zwei Millionen Jahren stieg die Erosionsrate weiter an, am stärksten in den Breitengraden über 30 wie zum Beispiel in den europäischen Alpen, in Patagonien in Südamerika, Alaska, der Südinsel Neuseelands und den Küstengebirgen im heutigen kanadischen British Columbia. Diese Gebiete sind tektonisch sehr unterschiedlich aktiv, gemeinsam ist ihnen aber, dass sie in den vergangenen paar Millionen Jahren vergletschert waren. Im Vergleich mit der Erosionsrate vor sechs Millionen Jahren verdoppelte sie sich beim Wechsel vom Pliozän zum Pleistozän nochmals. „Die steigende Erosionsrate und die weitere Abkühlung des Klimas im späten Känozoikum sowie die erhöhte Aktivität von Gletschern mit stärkerem Sedimentfluss standen im klaren Zusammenhang miteinander“, fasst Todd Ehlers die Entwicklung zusammen. Diese Ergebnisse beinhalten allgemein wichtige Implikationen für die Rückkoppelung zwischen dem globalen Klima und der Erosion.

Originalpublikation:
Frédéric Herman, Diane Seward, Pierre G. Valla, Andrew Carter, Barry Kohn, Sean D. Willett, Todd A. Ehlers: Worldwide acceleration of mountain erosion under a cooling climate. Nature, 19. Dezember 2013.
Kontakt:
Prof. Dr. Todd Ehlers
Universität Tübingen
Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät
Fachbereich Geowissenschaften
Telefon +49 7071 29- 73152
todd.ehlers[at]uni-tuebingen.de

Dr. Karl Guido Rijkhoek | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-tuebingen.de

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