Einige der steilsten Berghänge auf der Erde entstanden durch die Wechselwirkungen zwischen der Anhebung des Terrains, welche mit der Plattentektonik zusammenhängt, und starken Strömen, die sich in Abhänge schneiden, was zur Erosion in Form großer Erdrutsche führt. Das zeigt eine neue Forschungsarbeit.
Die Arbeit, die am 27. Mai online in Nature Geoscience veröffentlicht wurde, zeigt, dass die Erdrutsch-Erosion erheblich zunimmt, bis sich der Abhang stabilisiert, nachdem der Hangwinkel vorher erst einmal 30 Grad überschritten hat, egal ob durch Anhebung, einen Strom, der den Grund des Hanges aushöhlt, oder eine Kombination dieser beiden Ursachen.
„Ich denke, die Entstehung dieser Landschaften könnte man auf jedes steile Berggelände weltweit anwenden“, sagte der leitende Autor Isaac Larsen, ein Doktorand der Erd- und Weltraumwissenschaften an der University of Washington (UW).
David Montgomery, ein Professor für Erd- und Weltraumwissenschaften an der UW und Doktorvater von Larsen, arbeitete als Co-Autor an der Studie mit. Sie konzentriert sich auf die Erdrutsch-Erosion entlang von Flüssen in der östlichen Himalaya-Region im Süden Asiens.
Die Wissenschaftler untersuchten Bilder von mehr als 15.000 Erdrutschen, die vor 1974 gemacht wurden und 550 weitere, die zwischen 1974 und 2007 aufgenommen wurden. Die Daten stammen von Satellitenbeobachtungen, darunter hochaufgelöste Fotos von Spionagesatelliten, die in den 1990er Jahren freigegeben wurden.
Sie fanden heraus, dass kleine Erhöhungen des Hangwinkels über 30 Grad große Zunahmen der Erdrutsch-Erosion nach sich zogen, wenn die Belastungen durch die Schwerkraft die Festigkeit des Untergrundgesteins überschritten. „Interessanterweise sind 35 Grad etwa derselbe Winkel, der sich herausbildet, wenn Sand oder anderes grobkörniges Material auf einen Haufen geschüttet wird“, sagte Larsen. „Sand ist nicht kohäsiv, wohingegen intaktes Untergrundgestein eine hohe Kohäsion aufweisen kann und steilere Hänge unterstützen sollte.“
„Die Schlussfolgerung ist, dass das Untergrundgestein in tektonisch aktiven Bergen so umfangreich gebrochen wird, so dass es sich in manchen Fällen wie ein Sandhaufen verhält. Die Wegnahme von Sand an der Basis des Haufens wird Miniatur-Erdrutsche auslösen, genau wie die Erosion von Material an der Basis von Berghängen in richtigen Bergregionen zu Erdrutschen führen wird.“
Die Forscher schauten sich ein Gebiet der 240 Kilometer langen Tsangpo Gorge („Tsangpo Schlucht“) in Südost-Tibet an (möglicherweise die tiefste Schlucht der Welt), die flussabwärts des Yarlung Tsangpo River liegt und wo der Fluss Po Tsangpo mehr als 6.500 Fuß, rund zwei Kilometer, abfällt. Dann wird er zum Fluss Brahmaputra, bevor er durch das Ganges-Delta und in die Bucht von Bengalen fließt.
Die Wissenschaftler fanden heraus, dass das schnell fließende Wasser in der steilen Schlucht Erde von den Basen oder den Füßen der Hänge abtragen kann, wodurch das blanke Untergrundgestein und ein größerer Hangwinkel zurückgelassen werden. Das löst Erdrutsche aus, um die Hänge zu stabilisieren.
Zwischen 1974 und 2007 erreichten die Erosionsraten entlang mancher knapp zehn Kilometer langer Streckenabschnitte des Flusses innerhalb der Schlucht mehr als 1,2 Zentimeter pro Jahr und innerhalb der aktiven Erdrutschregion lag die Erosion zwischen 0,4 Zentimetern und zwei Zentimetern pro Jahr. Gebiete mit geringerer tektonischer Aktivität und Erdrutschaktivität wiesen Erosionsraten von weniger als 0,4 Zentimetern pro Jahr auf.
Die Aufnahmen zeigten, dass ein riesiger Erdrutsch Anfang des Jahres 2000 auf einem Streckenabschnitt des Po Tsangpo einen gigantischen Damm geschaffen hat. Der Damm brach im Juni desselben Jahres auf katastrophale Weise zusammen und die anschließende Flut verursachte flussabwärts zahlreiche Todesfälle und enorme Schäden am Grundbesitz.
Dieses Ereignis veranschaulicht die Prozesse, die in steilen Bergregionen am Werk sind, aber im Tsangpo Gorge Gebiet laufen die Prozesse schneller ab als in anderen steilen Bergregionen auf der Welt und können daher leichter verifiziert werden.
„Wir waren in der Lage, die Rolle zu dokumentieren, die Erdrutsche im Tsangpo Gorge Gebiet spielen“, sagte Larsen. „Es erklärt, wie sich die Topografie steiler Berge im Laufe der Zeit entwickelt.“
Die Arbeit wurde von der NASA, der Geological Society of America, Sigma Xi (der Scientific Research Society), sowie dem Quarternary Research Center und dem Department of Earth and Space Sciences der University of Washington finanziert.
(THK)
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