Verwitterungsformen und Resedimentation in einem hochkontinentalen Raum

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1 Baikalsee-Geoexkursion 2006 Verwitterungsformen und Resedimentation in einem hochkontinentalen Raum Christian Geißler und Tina Hoppe 1

2 Gliederung 1. Eigenschaften des Raums 2. Permafrost 3. Verwitterungsprozesse und periglaziale Formen 4. Sedimentation im Baikalgebiet 2

3 1. Eigenschaften des Raums - Daten zw. 51 und 56 N und 104 und 106 E Maße: 636 km Länge, km Breite ältester: 25 Mio. a tiefster: 1637 m wasserreichster: 1/5 des globalen Süßwassers ein Abfluss (Angara) d.de/showaddon..php? php?foto=305 foto=305

4 1. Eigenschaften des Raums - Besonderheiten August: C C Seeoberfläche, Ufer C dunkle und helle Taiga 20 Mill. ha Wald mul.jpg/350px-omul.jpg Januar geschlossene Eisdecke: Süden cm, Norden cm im Juni See eisfrei 4

5 1. Eigenschaften des Raums - Geologie Baikalsee Senke aus drei intramontanen Becken umgebende Faltengebirge aus proterozoischen Graniten, Granodiorite, Gneisen kambrische Kalksteine im W bei Irkutsk jurassische Kalksteine Sandsteine, Quarzite im O basische Tiefengesteine neotektonische Bewegungen media/b/bf bf/karte_baikal2. _baikal2.png 5

6 1. Eigenschaften des Raums - Geologie 1. Gneis, Granit, Granodiorit des Präkambriums 2. sillikatische Gesteine (Sandstein, Quarzit, Quarzit, Schiefer, Tonstein) des Jura 3. Karbonate (Kalkstein) des Kambriums 4. basische Tiefengesteine 6

7 1. Eigenschaften des Raums - Klima Klima semi-arid hochkontinental mittlere Jahrestemperatur der Region -0,5 bis 8,5 C Amplitude 100 C möglich stabiles Winter-(Sibirien (Sibirien-)Hoch ( ( wenig Niederschlag) bis zu 200 mm Niederschlag / Tag aus: Strahler (1999):189 7

8 1. Eigenschaften des Raums - Klima Amplitude: 18,2 C Amplitude: 36,3 C am See durchschnittlich mm Niederschlag Olchon am trockensten ( mm) Winter Schneedecke cm große e Wassermasse wirkt auf Klima: direkt am See gemäß äßigter Hangwindsysteme beeinflussen Strömungsverh mungsverhältnisse auf der Seeoberfläche 8

9 2. Permafrost 9

10 2. Permafrost Lage im diskontinuierlichen Permafrost bereits im Pleistozän Permafrost,, aber keine Inlandvereisung (Mammutfunde) inselhaft und in Gebirgsregionen in N-Sibirien N über 400 m, um den Baikalsee ca m Permafrostmächtigkeit N Zepp (2003):209 10

11 3. Verwitterungsprozesse und periglaziale Formen 11

12 3. Verwitterungsprozesse und periglaziale Formen 3 Grundlegende frostdynamische, physikalische Prozesse: Aufbau von kryostatischem Druck durch Volumenzunahme Bildung von Segregationseis thermische Kontraktion bei Temperatursturz 12

13 3. Verwitterungsprozesse und periglaziale Formen dominante physikalische Verwitterung: Frostsprengung Bedingung: häufige Frostwechsel und Wasserverfügbarkeit grobkörnige Magmatite, Metamorphite und Sedimentite besonders anfällig (Klüfte, Spalten!) Aufbau von kryostatischem Druck in Gesteinshohlräumen: Volumenzunahme um 9% Sprengwirkung von Klufteis Gesteinszerlegung, Bildung von Frostschutt potsdam.de/u/geooekologie/institut/bodenkunde/ Zepp (2003):85 download/ss2005/geomorph/photoglossar.html verlag.de/sixcms_upload/media/100/ /media/100/frostsprengung.jpg download/ss2005/geomorph geomorph/photoglossar.htmlhtml 13

14 3. Verwitterungsprozesse und periglaziale Formen chemisch-biogene Verwitterung Produktion von Kohlensäure und organischen Säuren durch Organismen Kohlensäureverwitterung CaCO 3 + H 2 CO 3 Ca(HCO 3 ) 2 führt zu Verkarstung in Kalksteinen 14

15 3. Verwitterungsprozesse und periglaziale Formen Eiskeile keilförmige eisgefüllte Spalten, entstehen durch thermische Kontraktion und Bildung von Segregationseis kryostatischer Druck: Verformung und Hebung der Sedimente (Frosthub) flächenhafte Verteilung: Eiskeilnetze Zepp (2003): heft299/bilder/s45_2.jpg

16 3. Verwitterungsprozesse und periglaziale Formen Thufur, Palsa, Pingo Entstehung durch Frosthub und Bildung von Segregationseis Vollformen unterschiedlicher Größ öße Thufur: : im Winter gefrorener Bodenkern, im Auftaubereich Palsa: : Torfhügel mit blankem Eiskern, im Permafrostbereich Pingo: : bedeckter Eiskern berendsen/photography/alaska mit alaska Zufluss

17 3. Verwitterungsprozesse und periglaziale Formen Kryoturbation Heterogenität des Auftaubodens bedingt differenziertes Eiswachstum horizontale und vertikale Wirkung des kryostatischen Drucks Deformation der Bodenschichten Verwürgungen als Folge Brodel-,, Taschen-,, Würgeböden enstehen Pics/Kryoturbation Kryoturbation.jpg 17

18 3. Verwitterungsprozesse und periglaziale Formen Frostmuster: Steinpolygone aus: Leser (2003): S. 230 grundsätzlicher Vorgang: Auffrieren von Steinen bei Auftauvorgang Zusammensinken von Feinmaterial, unter Steinen noch gefrorener Untergrund kein Einsacken an Oberfläche bewegen sich Steine vom Wölbungszentrum W zum Rand und akkumulieren dort Steinnetzbildung potsdam.de/u/geooekologie/institut/bodenkunde/download/ss2005/ geomorph/photoglossar bei Hangneigung: photoglossar/steinnetz. /Steinnetz.jpg Steinstreifen erlangen.de/tbolch tbolch/gallery/gallery.htm 18

19 3. Verwitterungsprozesse und periglaziale Formen Solifluktion viskoses Fließen unter Gravitationseinfluss Fließen der Auftauschicht auf festem dauerhaft gefrorenem Boden bereits ab 2-3 Hangneigung Ausbildung von Solifluktionsloben Entstehung von periglazialen Schuttdecken erlangen.de/tbolch/gallery/gallery.htm aus: Leser (2003): S

20 3. Verwitterungsprozesse und periglaziale Formen Böden verbraunte und podsolige Böden Cryosols, Cambisols, Podzols relativ kurze Profile dicke unzersetzte Humusauflage höhere Ca- und Mg-Anteile im vgl. zum Ausgangsgestein 20

21 2. Permafrost typische Boden-Catena im Periglazialraum (nach: Zech & Hintermaier-Erhard 2002: S. 15) 21

22 3. Verwitterungsprozesse und periglaziale Formen Zusammenfassung der Prozesse und Formen 22 Zepp (2003):208

23 4. Sedimentation im Baikalgebiet 23

24 4. Sedimentation im Baikalgebiet Akkumulation in Tiefenlinien, Mulden, Senken oder Becken Scholz & Hutchinson (2000):2 24

25 4. Sedimentation im Baikalgebiet diverse Bohrkampagnen und Untersuchung der Kerne: trotz großer Tiefe Sauerstoffsättigung bis zum Grund Oxidierung der obersten Schichten (Fe/Mn-Krusten/ Krusten/-Konkretionen) unterschiedliche Sedimentarten und Sedimentationsraten in den Becken des Sees bis zu 7 km Sedimentmächtigkeit 10 Mio. m 3 /a Zustrom (Sedimentfracht( Selenga t, Obere Angara t) 7 Mio. m 3 verbleiben im See ständige Vergrößerung des Sees (20 Mio. m 3 /a) durch Absenkung des Baikalbeckens, Sedimentfüllung wird dadurch kompensiert 25

26 4. Sedimentation im Baikalgebiet energiearme Sedimentation feinkörnige, hemipelagische, diatomeenreiche Schlämme (bsp( bsp.. Akademischer Rücken) energiereiche Sedimentation Hangrutschungen, Hochwasser verursachen hohe Materialzufuhr Sedimentation verläuft turbulent und durch Rutschungen (Erdbeben) im See (Turbidite( Turbidite) 26

27 4. Sedimentation im Baikalgebiet Süd Becken (n=13) Mittleres Becken (n=6) Nord Becken (n=20) See total (n=39) Machgut & Margreth (2005): 53 biogene, pelagische Sedimente (%) Turbidite (%)

28 4. Sedimentation im Baikalgebiet Delta-Sedimente (v.a. Obere Angara, Selenga) alle Korngrößen, Schichtung Becken-Sedimente v.a. Turbidite Sand-/ Siltsedimente detritisches Material, homogener sortierter Sand, keine Turbidite,, schwache Oxidation, Sedimentation durch Bodenströme und Wellen beeinflußt Plattformsedimente toniges Material mit teilw. Sand und Gesteinskomponenten, frei von Turbiditen,, rezente und fossile Krusten Reduktionssedimente Machguth & Margreth (2005):53 f. 28

29 Sedimentfracht Selenga: t/a 29 glcf.umiacs.umd.edu/

30 Danke für die Aufmerksamkeit...! 30