Flächenhafte Abtragung in unterschiedlichen Klimazonen

Flächenhafte Abtragung und Hangformen in unterschiedlichen Klimazonen

Gliederung:

1. Definition Denudation/Erosion

2. Zusammenhang Verwitterung, Denudation und Hangentwicklung

3. Arten der Denudation

4. Hangentwicklung und ihre Einflussfaktoren

5. Literaturverzeichnis

1. Definitionen

Denudation = flächenhafte Abtragung der Landoberfläche durch die Schwerkraft an geneigten Flächen („Entblößung“)

Erosion = bedeutet wörtlich übersetzt „Ausnagung“, es ist die linienhafte Abtragung, insbesondere durch Flüsse und Talgletscher

2. Zusammenhang von Verwitterung, Denudation und Hangentwicklung (S. 73): Faktoren der Abtragung:

- Schwerkraft (alle Substanzen der Erdoberflächen unterliegen deren Einfluss, sie ist vertikal zum Erdmittelpunkt gerichtet)

- Hangneigung (die Wirkung der Schwerkraft auf die Materialbewegung an Hängen ist eine Funktion der Hangneigung

- Fallbeschleunigung - geteilt in zwei Vektoren, da die Materialbewegung auf der einen Seite parallel zum Hang stattfindet und zum anderen Seite das Material selbst auf der Hangfläche lastet (tau parallel zur Oberfläche hangabwärts, sigma ebenfalls nach unten Aber rechtwinklig zur Oberfläche)

- Grenzschubspannung oder Grenzscherspannung, die erreicht werden muss, um den um die Massenbewegung des Lockermaterials erst einsetzen zu lassen ♦ innere Reibung des Materials (Funktion der Kornform des Materials und der Lagerungsart der Körner, z.B. kugelförmige Körner haben eine geringere innere Reibung als eine aus eckigen Körnern, da sich diese besser inneinander verkeilen Können, wobei dies auch von der Dichte der Lagerung abhängt, denn lockerer Gelagerte Körner haben wiederum eine geringere Reibung als im Falle einer dichten Lagerung)

- Reibungswinkel (Neigungswinkel bei dem eine kohäsionslose Lockermasse in Bewegung gerät, also die Scherenspannung größer wird als der innere ReibungsWiderstand, entspricht gewöhnlich dem natürlichen Böschungswinkel und ist in der Regel umso größer, je eckiger die Körner sind, je dichter sie gelagert sind und je unterschiedlicher die vorhandenen Korngrößen sind)

- plastisches Fließen (denudativen Schuttbewegungen auf Hangflächen) viskoses Fließen (bei dieser Art des Fließens gibt es keine Grenzschubspannung die überwunden werden muss, solange nur überhaupt eine geringfügige Schubspannung vorhanden ist. Dazu muss das Material eine innere Reibung von nahe null haben. Viskoses Fließen ist eigentlich die Bewegung von Flüssigkeiten, tritt aber auch auf, als eine langsame Massebewegung in tonigen Verwitterungsdecken oder in tonhaltigen Sedimenten auf, findet kontinuierlich statt)

- die exogene Formengestaltung der Landoberfläche besteht darin, dass Gesteinsmaterial an einer Stelle abgetragen, also weggenommen wird, und an einer anderen Stelle wieder angelagert wird, d.h. hinzugefügt wird

- Voraussetzung hier ist, dass das feste Gestein überhaupt erst abtragbar gemacht wird - diese Arbeit übernimmt die Verwitterung, über die wir ja ein Referat gehört haben

- Nach Zerlegung oder Zersetzung durch Verwitterung ist das Gestein beweglich

- Prozesse der Denudation transportieren die Verwitterungsprodukte gewöhnlich

hangabwärts, in die Richtung des größten Gefälles (Intensität dieses Vorgangs variiert zeitlich und räumlich, letzteres verändert die Formen der Hänge)

- Fazit: Die Denudation ist neben der Verwitterung ein Subsystem des größeren, aus einem komplexen Gefüge von Prozessen, Material, Formeigenschaften und Umweltbedingungen bestehenden Systems der Hangentwicklung

- Dieses wiederum ist Bestandteil der verschiedenen großräumigen, regional wirkenden Formungssysteme

3. Arten von Denudationsprozessen (s. 120):

- alle Denudationsprozesse bestehen aus dem Transport von Gesteinsmaterial und unterliegt daher der Schwerkraft

- je nach den verwendeten Kriterien lassen sich diese Prozesse auf verschiedene Weise in Typen untergliedern

- Kriterium: Die Art des an Transports beteiligten Materials:

Danach kann man unterscheiden:

a) Schwerkraftbedingte Massebewegungen von Fels und Schutt:

- Sturzdenudation

- Blockabstürze

- Felsstürze

- Bergstürze

- Rutschungen

- Bergrutsche

- Blockrutschungen

- Schuttrutschungen in Grobmaterial (schnelle Massenbewegungen)

b) Massenbewegungen, meist unter Mitwirkung von Porenwasser, Eis oder Schnee:

- Muren (Haldenschutt mit Feinmaterial, dessen Poren sich zeitweilig mit Wasser gefüllt haben. Es entsteht ein positiver Porenwasserdruck und der Haldenschutt bewegt sich wie ein Brei als Mure hangabwärts und hinterlässt dabei Murendämme an den Seiten und längs der Achse rinnenartige Hohlformen)

- Abtragung durch Lawinen

- Erdfließen

- Kriechdenudation

c) Regolithbewegung mit maßgeblicher Frostwirkung, meist bei dauernd gefrorenem Untergrund:

- Kryoturbation

- Gelifluktion (Solifluktion)

(gehört zu den langsamen Massebewegungen und ist eine Fließfunktion auf

Permafrostboden. Dieser ist die Voraussetzung dafür, dass der aufgetaute Oberboden wassergesättigt ist und damit auch fließfähig.)

- Blockgletscher

- Blockströme

d) Abfuhr von gelösten Stoffen im Boden- und Grundwasser

e) Abtragung und Materialtransport durch auftreffenden Regen und durch unkonzentrierten Abfluss von Niederschlagswasser

- „Splash“ (dieser Prozess betrifft feine Korngrößen, wie Sand- oder Tonpartikel, die beim Regentropfeneinschlag nach allen Seiten von Einschlagpunkt mit parabolischen Flugbahnen weggeschleudert werden. Auf einer geneigte Hangfläche ergibt sich durch die längere Flugbahn hangabwärts und die kurze hangaufwärts ein Netto- Materialtransport hangabwärts)

- Spüldenudation (flächenhaft wirkende Abtragung und Umlagerung von

Regolithmaterial durch die Arbeit des fließenden Wassers an der Landoberfläche außerhalb der Bäche und Flüsse, in der Regel Regen- oder Schneeschmelzwasser)

f) Abtragung und Transport durch den Wind (Deflation oder äolische Denudation)

g) Abtragung und Transport durch Gletschereis (glaziale Abtragung)

Verdeutlichen durch Theorie, Zahlen und Diagramm Funktionalbeziehung zwischen Relief und Denudation:

- Relief, Denudation und Hebung sind Kernbestandteile des geomorphodynamischen Hauptsystems und sind funktional miteinander verknüpft

- Grundsätzlich: Je länger und je stärker ein Gebirge gehoben wird, um so höher ragt es auf, und um so intensiver wird es abgetragen

- Dazu gibt es auch empirische Daten: Tabelle 3.1 (S. 38) Einführung in die

Geomorphologie) enthält Daten des mittleren Reliefs, der mittleren Hangneigung und der mittleren Denudationsrate (Abtragungsrate) von 20 großen Flusseinzugsgebieten der gemäßigten Breiten in Europa und Nordamerika. Schon diese Daten zeigen eine deutliche Zunahme der Denudationsrate und auch der Hangneigung mit zunehmendem Relief. Die folgende Abbildung zeigt die Funktionalbeziehung zwischen der mittleren Denudationsrate d und dem mittleren Relief h graphisch. Diese verläuft linear.

4. Die denudative Hangentwicklung (ab S. 165):

Definition Hang: alle Teile der Landoberfläche, die Oberflächenabfluss und Sedimente zu den Fließgewässern hinführen, ob sie an der Flanke hoher Berge, niedriger Hügel oder enger Täler liegen. Ein individueller Hang beginnt an einem Punkt auf der Wasserscheide und erstreckt sich, der Bahn des Oberflächenabflusses folgend, bis zum nächsten Gerinnebett.

- entsprechend ihrer Form lassen sich Hänge in verschiedene Hangtypen unterteilen, in Abhängigkeit der Form ihres Hangprofils, also der vom Hangscheitel zum Hangfuß verlaufenden Fall-Linie, die seitlichen, lateralen Formen des Hanges, die auf topographischen Karten als Höhenlinien darstellen

- um eine Klassifikation vorzunehmen, könnte man grundsätzlich drei grundsätzliche Formen unterscheiden:

I Gerades Profil: R II Konvexes Profil: X III Konkaves Profil: V

- auch Kombinationen der Typen sind möglich (Abbildung Seite 166)

Hangentwicklung in humiden und ariden Klimaten (Physische Geographie, S. 409):

- Hangprofile haben sehr unterschiedliche Formen

- Zwei miteinander kontrastierende Modelle der Hangentwicklung sind einmal das, der feuchten Klimate in den niederen und mittleren Breiten, und das, der ariden Klimate in den Zonen der Tropen und ebenfalls der mittleren Breiten

- zur Vereinfachung der Vorstellung und ihrer Homogenität wird angenommen, dass sich beide Hänge auf einem plutonischen Massegestein befinden, z.B. auf Granit oder Diorit, die von drei Scharen von Klüften durchzogen sind

- siehe Abbildung 18.11

- schematisches Diagramm der Hangentwicklung bei fortschreitender Denudation (links humid, rechts arid)

- Hangprofil endet in einem Gerinne, von dem angenommen wird, das es sich kontinuierlich eintieft

- Für das humide Klima ist das Profil mit einem gerundeten Hangscheitel an der Wasserscheide gezeichnet: hier dominieren die Wirkungen der Regentropfenerosion (auch „Splash“ genannt) und das Bodenkriechens, die beide zusammen die Entwicklung eines nach oben konvexen Profils fördern

- Der übrige Teil des Profils ist bis zum Rand des Gerinnes gerade

- Auf dieser geraden, steilen Hangform vollzieht sich die Denudation durch die Kombination von Prozessen, darunter Oberflächenabfluss und Bodenkriechen

- Eine rasche Eintiefung des Gerinnes sorgt für die Abfuhr allen Materials, das zum Hangfuß gebracht wird, und erhält so die Steilheit des Profils, dies zeigen die parallel verlaufenden Profile a und b

- Wenn die Eintiefung geringer wird, wird der angerundete Hangscheitel breiter,

während im unteren Teil des Hanges die Steilheit abnimmt (c und d)

- Das Relief wird mit der Zeit geringer, so dass am Hangfuß die Bildung eines nach oben konkaven Profilabschnitts (e)

- Es kann sich eine s-förmige Form ergeben (sigmoides Profil), das bis zum Rumpfflächenstadium f erhalten bleibt

- unter ariden Bedingungen wird als Anfangsprofil eine steile, vom Hangfuß bis zum gratförmigen Hangscheitel geradlinige Form angenommen

- in allen weiteren Stadien der Entwicklung bleibt der Neigungswinkel dieses steilen Profilteils konstant, aber der Hangfuß weicht in Richtung der Wasserscheide zurück, wie die aufeinander folgenden Hangprofile zeigen (Abb. 18.11)

- der Hang ist von einer Lage dünnen Lage groben, brockigen Regoliths bedeckt, und das anstehende Gestein ist an vielen Stellen sichtbar

- vom Gerinnebett her beginnt schon in einem frühen Stadium die Entwicklung eines Pediments (Profil b) = geneigte Felsfläche zu beobachten

- dieses Pediment verbreitert sich und der Hangfuß wandert entsprechend zurück

- charakteristisch für die Landformen der Wüste im Südwesten der Vereinigten Staaten und den Norden Mexikos ist der scharfe Gefällsknick zwischen Pediment und Berghang

- das rechte Profil in Abb 18.11 repräsentiert einen Inselberg, der von einem breiten Pediment umgeben ist

- wie Profil f zeigt, verschwinden die steilen Hänge völlig, wenn der Inselberg abgetragen ist - nur das Pediment bleibt übrig

⇒ Zusammenfassung: es lässt sich aus den beiden schematisch dargestellten Serien der Hangentwicklung die allgemeine Schlussfolgerung ableiten, dass Hänge, die sich in einem humiden Klima entwickeln, unter Abnahme ihres Gefälles zurückweichen, während die Hangentwicklung im ariden Klima durch paralleles Zurückweichen des Hanges gekennzeichnet ist, bei dem die ursprüngliche Hangneigung beibehalten wird, aber die Basis des steilen Hangabschnitts vom Gerinne zurückweicht und dabei einem Pediment Platz macht

Wichtig: Die dargestellten Prozesse sind Generalisiert und hinsichtlich vieler Details bestehen noch Meinungsverschiedenheiten Nur wenige Gebiete auf den Kontinenten bestehen aus dem hier angenommenen homogenen Gestein, die Regel sind unterschiedliche Gesteinsstrukturen, die einen großen Einfluss auf die Hangform ausüben Erneute Eintiefungen können in humiden Klimaten komplexe Hangprofile erzeugen, wenn eine neue Generation steiler Hänge an die Stelle der älteren Generation flacher Hänge tritt Auch eine Klimaveränderung im Laufe der Hangbildung ist denkbar, so dass ursprüngliche Formen, die unter ariden Bedingungen entstanden, nun unter humiden Bedingungen verändert werden

5. Literaturverzeichnis

Büdel, J. (1977): Klimageomorphologie“, Berlin.

Bremer, Hanna (1989): Allgemeine Geomorphologie, Berlin, Stuttgart. Ahnert, Frank (1996): Einführung in die Geomorphologie, Stuttgart. Strahler, Alan und Arthur (1999): Physische Geographie, Stuttgart.