Denudation und Entwicklung von Karbonatlandschaften in den Europäischen Alpen: Ein neuartiger Ansatz mit Elektronenspinresonanz-Thermochronometrie (DenudCarb)

• Antragstellerin: Professorin Dr. Melanie Kranz
• Fachliche Zuordnung: Geologie
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 567344967

Die Mechanismen, die die Denudationsraten in Karbonatlandschaften treiben, insbesondere während des Quartärs, sind bis heute schlecht verstanden, wobei die Europäischen Alpen eine kritische Region darstellen. Ein erheblicher Teil der Alpen besteht aus Karbonatgesteinen, doch ihre Landschaften und Denudationsprozesse sind bislang kaum erforscht. Diese Wissenslücke hemmt nicht nur unser Verständnis von Erosion und Landschaftsentwicklung, sondern hat auch weitreichende Auswirkungen auf den globalen Kohlenstoffkreislauf, da Karbonatgesteine große Mengen Kohlenstoff speichern. Bestehende Methoden sind oft ungeeignet, um Denudationsraten in Karbonaten über Zeiträume von bis zu 10^6 Jahren zu bestimmen, aufgrund von Einschränkungen in der Sensitivität oder Anwendbarkeit, besonders in alpinen Regionen. Dies lässt wichtige Fragen unbeantwortet: Welche Rolle spielen Klima, Tektonik und Oberflächenprozesse bei der Gestaltung von Karbonatgebirgslandschaften? Und wie führen sie zu räumlich variabler Denudation? Das Projekt zielt darauf ab, diese Lücke zu schließen, indem es eine neuartige Ultraniedrigtemperatur-Thermochronometrie-Technik mittels Elektronenspinresonanz (ESR)-Signalen in Karbonaten anwendet. ESR-Thermochronometrie bietet eine innovative Methode, um die zeitlichen und räumlichen Lücken in der Untersuchung der Landschaftsevolution in Karbonatregionen zu füllen. Durch die Fokussierung auf vier Täler in den nördlichen Zentralalpen (Schweiz) – Rhône, Aare, Reuss und Rhein – wird dieses Projekt wichtige Erkenntnisse über die zeitliche Einordnung, das Ausmaß und die räumliche Variabilität der Oberflächenprozessraten liefern. Es wird auch untersucht, wie Klima und Tektonik die Entwicklung der alpinen Karbonatlandschaften beeinflussen und damit unser Verständnis der regionalen Landschaftsdynamik erweitern. Eine Machbarkeitsstudie an Kalzitproben aus dem Rhônetal hat das Potenzial der ESR-Thermochronometrie gezeigt. Mehrere ESR-Signale, mit unterschiedlichen thermischen Sensitivitäten, wurden in einer einzelnen Probe nachgewiesen. Die Methode bietet obere Datierungsgrenzen von 10^6-10^7 Jahren bei niedrigen Schließtemperaturen (<70 °C), wodurch sie in der Lage ist, Abkühlraten von bis zu 10 °C/Myr zu bestimmen. Diese hohe Sensitivität ermöglicht die Quantifizierung sehr niedriger Denudationsraten. Durch die Kombination von Feldarbeit, Laboranalysen und numerischer Modellierung wird das Projekt ein leistungsstarkes Werkzeug zur präzisen Bestimmung von Denudationsraten in Karbonatregionen sowohl in den Europäischen Alpen als auch in Karbonatlandschaften weltweit liefern. Letztendlich wird die ESR-Thermochronometrie unser Verständnis der Wechselwirkungen zwischen Tektonik, Klima und Oberflächenprozessen im Quartär erweitern, was nicht nur Licht auf die langfristige Evolution von Karbonatlandschaften wirft, sondern auch zum Verständnis beiträgt, wie Karbonatgesteinsysteme den globalen Kohlenstoffkreislauf beeinflussen und von ihm beeinflusst werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Schweiz
• Kooperationspartnerin: Professorin Georgina King, Ph.D.