Neogene Paläotopographie und Klimadynamik der Zentralalpen - Kopplung von Erdoberflächenprozessen mit der Lithosphärendynamik

• Antragsteller: Professor Dr. Todd Alan Ehlers; Professor Dr. Andreas Mulch, seit 1/2020; Dr. Sebastian Mutz
• Fachliche Zuordnung: Physik des Erdkörpers ; Paläontologie
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 365266215

Ziel dieses Projektes ist es, isotopenbasierte (d18O/dD) Höhenrekonstruktionen der Zentralalpen zu erstellen und diese mit hochauflösenden, globalen Paläoklimamodellen, welche in der Lage sind Isotopenvariationen im Niederschlag abzubilden, zu verbinden. Mittels dieser kombinierten Proxy-Modell Herangehensweise möchten wir Hypothesen zur Höhenentwicklung der Zentralen Alpen seit dem Miozän testen und die Ergebnisse nutzen, um die Höhenentwicklung der Alpen in Bezug zu geodynamischen Prozessen der Lithosphäre zu setzen, welche im Zuge des AlpArray Projekt seismisch abgebildet werden. Wir erwarten, beispielsweise, dass während Akkretion von Krustenmaterial in der überschiebenden Platte es zu einer lateral begrenzten Erdoberflächenhebung im Bereich des Hochgebirges und Subsidenz im Bereich des Vorlandbeckens kommt. Dies hätte eine stetige Erhöhung des Delta(d18O)-Wertes (= Unterschied zwischen den Sauerstoffisotopenzusammensetzung des Niederschlages im Vorlandbecken und im zentralalpinen Bereich), d.h. des Höhenunterschieds zwischen Vorland und Zentralpen, zur Folge. Alternativ können slab gaps, slab breakoff oder Polaritätswechsel der Subduktion großräumige Änderungen im Hebungssignal im gesamten Bereich des Orogens (inklusive Vorlandbecken) auslösen und damit Delta(d18O) Werte nahe 0 nach sich ziehen falls Vorlandbecken und Internbereiche des Orogens im gleichen Maße gehoben werden. Um solche Hypothesen zu prüfen, benötigt es einen multidisziplinären Ansatz, der über die typischen isotopenbasierten Ansätze der Paläoaltimetrie hinausgeht. Wir planen daher die Ergebnisse aus einem Paläoklimamodell welches in der Lage ist die Niederschlagsisotopie abzubilden (ECHAM5-wiso) mit den Ergebnissen aus proxy-basierten Paläoklimastudien (stabile Isotope und clumped isotopes) zu verbinden. In dieser für die Alpen einzigartigen Kombination wird es möglich sein, räumlich und zeitlich weitreichende Niederschlagsänderungen im alpinen Raum zu erfassen, zu quantifizieren und so den Einfluss auf Altimetrie, Erosion und Exhumation im AlpArray Gebiet zu bewerten. Die Rekonstruktion der topographischen Entwicklung der Alpen leistet einen wichtigen Beitrag zum Verständnis der Subduktions- und Konvergenzdynamik und liefert einen wichtigen Referenzpunkt für Modellierungsstudien, die sich mit der Kopplung von geodynamisch-tektonischen und Erosionsprozessen der Alpen beschäftigen. Die hier vorgeschlagene Studie trägt somit direkt zu den Research Themes 1, 2 und 3, sowie den Activity Fields E und F des Schwerpunktprogramms 4D-MB bei.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 2017: Gebirgsbildungsprozesse in 4-Dimensionen (4D-MB)
• Ehemalige Antragstellerin: Katharina Methner, Ph.D., bis 1/2020