The Topographic History of the Alps and its Tectonic and Climatic Drivers (TOPOALPS)
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Das Projekt war in das europäische Verbundvorhaben TOPOAlps eingebunden. Das übergeordnete Ziel war es, junge Erosionsraten und Erosionsprozesse in den Alpen zu charakterisieren und diese mit tektonischen und klimatischen Prozessen auch langfristig in Verbindung zu bringen. Unser Projekt trug zu den übergeordneten Zielen bei, indem wir heutige und post-glaziale Denudationsraten mit Flussfrachten, Stauraumverfüllungen und kosmogenen Nukliden quantifizierten, sowie deren regionale Trends und die Kopplung mit Hebungsprozessen untersuchten. Im Teil 1 des Projekts wurde über den gesamten Alpenraum eine umfangreiche Kompilation von veröffentlichten Sediment- und Lösungsfrachten alpiner Flüsse sowie Staudammverlandungen durchgeführt. Insgesamt konnten für 202 Einzugsgebiete Daten ermittelt werden, mit denen 50% der Fläche der Alpen abgedeckt wurde. Glaziale Einzugsgebiete zeigten die höchsten Sedimentfrachten, die um das 5-10-fache höher als in nicht vergletscherten Gebieten sind. Die starke glaziale Steuerung kann mit dem Gletscherrückzug und der wiederholten glazialen Überprägung im Quartär erklärt werden. Wir leiten daraus ab, dass dies der Hauptgrund für die 3-fach höhere Denudation der Westalpen gegenüber den Ostalpen ist. Chemische Denudationsraten sind in den externen Alpen dominiert von Karbonaten und machen dort rund ein Drittel der Gesamtdenudation aus. Wir schätzen, dass nur 45% der in den Oberläufen mobilisierten Sediment aus den Alpen exportiert werden. Die größten Mengen werden durch Staudämme abgefangen und gespeichert. Wenn dieser Teil herausgerechnet wird, ergibt sich eine mittlere Gesamtdenudationsrate 0,32 mm a^-1 für die Alpen. Diese Rate reicht nicht aus, um die heutigen Hebungsraten auszugleichen. Die Muster der Sedimentfrachten über die Alpen stimmen tendenziell mit der Intensität der quartären glazialen Überprägung und modernen Hebungsraten überein, was die Hypothese einer erosionsgetriebenen Hebung der Alpen unterstützt. Im zweiten Teil wurden die Erosionsraten in den Ostalpen anhand von kosmogenen Nukliden in Flusssedimenten bestimmt. Die Raten sind am höchsten im zentralen topographischen Rücken der Ostalpen und in Tälern, die während der quartären Vergletscherung übersteilt wurden. Plateauproben aus nicht vergletscherten Tälern ergeben geringe Erosionsraten. Die Zunahme am Ostrand der Ostalpen, wo die Inversion des Pannonischen Beckens zur tektonischen Landschaftsverjüngung führte. Im Teil 3 wurde die erste Paläoaltimetrie-Rekonstruktion mit stabilen Isotopen für die Zentralalpen erstellt. Die kombinierten stabilen Isotopendaten aus niedrigen (Vorlandmolasse) und großen Gebirgshöhen (Simplon-Scherzone) dokumentieren a) das Vorhandensein meteorischer Fluide in den duktilen Scherzonen der Zentralalpen und b) weisen auf eine mittelmiozäne Paläohöhe der Zentralalpen von mehr als 2300 m hin. Die δ18O-Daten pedogener Karbonate des Vorlandbeckens deuten außerdem auf eine langanhaltende Klimastabilität entlang des orogenen Systems hin, wobei jedoch regionale Unterschiede zwischen den einzelnen nordalpinen Vorland-Megafans bestehen.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
-
(2010) Cosmogenic nuclide-derived rates of diffusive and episodic erosion in the glacially sculpted upper Rhone Valley, Swiss Alps. Earth Surface Processes and Landforms, 35
Norton, K.P., von Blanckenburg, F., Kubik, P.W.
-
(2010) Silicate weathering of soil-mantled slopes in an active Alpine landscape. Geochimica et Cosmochimica Acta 74, 5243-5258
Norton, K.P., von Blanckenburg, F.
-
(2011) Cosmogenic 10Be-derived denudation rates of the Eastern and Southern European Alps. Int J Earth Sci 100, 1163-1179
Norton, K.P., von Blanckenburg, F., DiBiase, R., Schlunegger, F., Kubik, P.W.
-
(2012) From gullies to mountain belts: a review of sediment budgets at various scales. Sedimentary Geology 280: 21-59
Hinderer, M.
-
(2012) Miocene paleotopography of the Central Alps. Earth and Planetary Science Letters, 337-338, 174-185
Campani, M., Mulch, A., Kempf, O., Schlunegger, F., Mancktelow, N.
-
(2013) River loads and modern denudation of the Alps – a review, Earth Science Reviews. 118: 11-44
Hinderer, M., Kastowski, M., Kamelger, A., Bartolini, C., Schlunegger, F.
-
(2014) Analytical methods for the measurement of hydrogen isotope composition and water content in clay minerals by TC/EA. Chemical Geology, 363, 229-240
Bauer, K.K., Vennemann, T.W.
-
(2015) Post-Miocene landscape rejuvenation at the eastern end of the Alps. Lithosphere 7, 3-13
Legrain, N., Dixon, J., Stüwe, K., von Blanckenburg, F., Kubik, P.
-
(2015) Timing and conditions of brittle faulting on the Silltal-Brenner Fault Zone, Eastern Alps (Austria). Swiss Journal of Geosciences, 108, 305-326
Mancktelow, N., Zwingmann, H., Campani, M., Fügenschuh, B., Mulch, A.
-
(2016) Glaciation's topographic control on Holocene erosion at the eastern edge of the Alps. Earth Surface Dynamics 4, 895-909
Dixon, J.L., von Blanckenburg, F., Stüwe, K., Christl, M.
-
(2016) Stable isotope composition of bentonites from the Swiss and Bavarian Freshwater Molasse as a proxy for paleoprecipitation. Paleogeography, Paleoclimatology, Paleoecology, 455, 53-64
Bauer, K.K., Vennemann, T.W., Gilg, H.A.
-
(2016) Stable isotope paleoaltimetry and the evolution of landscapes and life. Earth and Planetary Science Letters, 433, 180-191
Mulch, A.
