Biota, Brüche und Schwellenwerte: Emergente Selbstorganisation in der Entwicklung von Landschaften?

Fig 1. Standorte und Merkmale der Feldgebiete. A) Karte des Niederschlags- und Vegetationsgradienten in Chile, die den mittleren Jahresniederschlag (MAP) zeigt, mit Feldgebieten, die durch rote Sterne markiert sind. Fotografien einer typischen Landschaft in B) Santa Gracia, C) La Campana und D) Nahuelbuta. E, F und G) Vereinfachte geologische Karten mit den wichtigsten geologischen Einheiten und Störungen. *(Grafik: E. Lodes)*

Fig 2. Schematische Darstellung, wie Brüche die Korngröße bestimmen. Sie zeigt zerklüftetes Grundgestein und Blöcke, die an der Oberfläche exhumiert wurden und deren Größe durch die Abstände der Brüche in der Tiefe bestimmt wird. Die Abbildung soll Hänge in der Nahuelbuta Range darstellen. Verändert nach Sklar et al. (2017). *(Grafik: E. Lodes)*

EarthShape BIOFRESH ist ein von der DFG gefördertes Projekt in der zweiten Phase des Earthshape SPP, in dem wir untersuchen, wie Biota, Klima, Festgesteinsbruchdichte und Lithologie die Denudationsraten von Hängen beeinflussen. Unsere übergreifende Hypothese ist, dass Biota und Klima in Verbindung mit der Festigkeit des Hangs (Bruchdichte und Lithologie) die Denudation des Hangs und den fluvialen Einschnitt durch den Transport und die Menge des Hangsediments in der chilenischen Küstenkordillere (Abb. 1) beeinflussen.

Wenn tektonische Hebung und Hangneigung konstant gehalten werden, beeinflussen Variationen in der Bruchdichte und Lithologie die Korngröße und die Anfälligkeit des Festgesteins für Verwitterung. Vegetationsbedeckung und Niederschlag haben einen direkten Einfluss auf die Verwitterungsrate und bestimmen, wie leicht die Körner hangabwärts und flussabwärts transportiert werden. Somit wirken Bruch, Lithologie, Biota und Klima zusammen, um Hänge und Flüsse in Landschaften zu gestalten.

In BIOFRESH nutzen wir das natürliche Labor der chilenischen Küstenkordillere, die einen dramatischen Klima- und Vegetationsgradienten vom feuchten, bewaldeten Süden bis zum hyperariden, kargen Norden aufweist. Wir messen die Bruchdichte, die Korngröße und die Erosionsraten von Grundgestein, Geröllen und Böden in drei verschiedenen Klima- und Vegetationszonen (feucht, mediterran und semi-arid), um das Zusammenspiel von Bruchbildung, Korngröße, Biota und Klima bei der Denudation von Hängen zu verstehen (Abb. 2).

Um Erosionsraten zu erhalten, messen wir kosmogenes Beryllium-10 in den HELGES-Laboren in Sektion 3.3. Außerdem untersuchen wir, wie die Zusammensetzung zweier granitischer Plutone im semi-ariden Standort in Chile Denudationsraten, Verwitterung, Biota und Abflussdichte beeinflussen.

Projektpartner

Luca Mao, University of Lincoln, School of Geography, United Kingdom

Projektlaufzeit

2019 - 2023

Finanzierung

DFG-SPP 1803: “EarthShape - Earth Surface Shaping by Biota”. DFG-grant SCHE 1676/4-2 to D. Scherler.

Publikationen

Lodes, E., Scherler, D., van Dongen, R., Wittmann, H. (2023): The story of a summit nucleus: hillslope boulders and their effect on erosional patterns and landscape morphology in the Chilean Coastal Cordillera, Earth Surface Dynamics, 11, 305-324, doi:10.5194/esurf-11-305-2023.