Büdel, Julius

German

GEO-LEOe-docs

Eiszeitalter und Gegenwart Band 19 Seite 240-243 Öbringen/Württ., 31. Oktober 1968 Hang- und Talbildung in Südost-Spitzbergen ( au f G r u n d der S t au fe r l and -Exped i t i on 1 9 5 9 bis 1 9 6 7 ) 1 ) V o n J U L I U S B Ü D E L , W ü r z b u r g D e r Ergebnisber icht über die in dre i Sommern ( 1 9 5 9 , 1 9 6 0 , 1 9 6 7 ) v o n dem V o r ­t ragenden mit zu le tz t 3 0 Te i lnehmern durchgeführte „ S t a u f e r l a n d - E x p e d i t i o n " nach Südos t -Spi tzbergen h a t t e die Ursachen für die im dor t igen eisfreien R a u m ex t rem rasche Tale in t ie fung und Rückver legung der H ä n g e zum Gegens tand . U m die geomorphologischen W i r k u n g e n der heute dor t herrschenden Abt ragungsvor ­gänge erkennen zu können , mußten zunächst die äl teren Re l ie fgenera t ionen bis zum B e ­ginn des H o l o z ä n unterschieden und ihr Antei l an der heutigen Re l ie fges ta l t der Inseln Südost -Spi tzbergens festgelegt werden . S o wurde das Ausgangsre l ie f für die heute — d. h. seit dem Beginn des H o l o z ä n — wi rksamen Formbi ldungsvorgänge e r faß t . Fe rne r mußte die D a u e r des H o l o z ä n best immt werden . D i e beherrschende äl tere R e l i e f f o r m der Inselwelt Südos t -Sp i tzbergens (Baren t s - und Edge- Inse l ) sind zwei große Rumpff lächenniveaus . D a s t iefere n immt den (heute über­fluteten) Boden des flachen Barentssee-Schelfs ein. Dieses N i v e a u steigt v o n dort zu den — manchmal bis 10 k m breiten — flachen Vor ländern empor , die gelegentl ich die darüber aufsteigenden Inse lk lö t ze umsäumen. D i e Vor lände r dr ingen mit den typischen, aus der tropischen R u m p f flächenbildung b e k a n n t e n „Dreiecksbuchten" in dem meist steilen Außen­abfa l l dieser 3 0 0 — 6 0 0 m hohen Inse lk lö t ze ein. Diese Inse lkerne werden von einem höhe­ren Rumpff lächenniveau gekrönt . Dieses schneidet a l l en tha lben das leicht ge rmanotyp gestörte, von Basa l t l agergängen durchschossene M e s o z o i k u m dieser Inseln ab . Ausläufer dieser höheren F läche greifen in Wes t -Sp i t zbe rgen über das dort s tä rker tektonisch ein-gemuldete, kohleführende Al t t e r t i ä r h inweg. D a m i t müssen diese Rumpff lächen im Laufe der jüngeren Ter t iä r s tu fen (Miozän — Al tp l iozän) en ts tanden sein. A . W I R T H M A N N , der diese Verhäl tnisse k lars te l l te , konn te zeigen, daß die höhe re Rumpff läche schon präglaz ia l durch ein heute noch vielfach gut erhal tenes N e t z von Mulden tä le rn sanft zer ta l t wurde . D a s geschah vermut l ich im höheren P l i o z ä n . D i e nächste Gene ra t i on bilden die morphologischen Spuren der p le is tozänen E i sbe ­deckung Spi tzbergens . In der W ü r m z e i t bedeckte noch ein großes In lande i s den ganzen Archipel , vor a l lem aber den B o d e n der östlich benachbar ten Baren ts -Seegebie te bis gegen F r a n z - J o s e f - L a n d . D a s mindestens 1 5 0 0 m hohe Zen t rum dieses In landeises lag zwischen beiden Inselgruppen e twa im Bere ich des heutigen K ö n i g - K a r l - L a n d e s . A u f drei W e g e n : durch die Rich tung von Gletscherschrammen, durch die Verbre i tung or ts f remder E r r a t i k a und das verschiedene Ausmaß der postglazia len eisisostatischen L a n d h e b u n g konnte e r ­wiesen werden, d a ß das Eis von Os ten her den ganzen Archipel bis zum Schelfrand vor der Spitzbergischen Westküs te überflutete. Nach dem Hochs t and dieser Vereisung gab es noch zwei Rückzugss tadien mehr l oka l en Ausmaßes . D i e letzte Inlandeisdecke schwand ( 1 4 C - B e s t i m m u n g nach B l a u w a l - K n o c h e n in den höchsten postglazia len mar inen T e r r a s ­sen) 11 0 0 0 bis 12 0 0 0 J a h r e vo r heute . Das hochglazia le Eis s t römte sehr langsam in g le ichmäßiger H ö h e über die Inse ln Südos t -Spi tzbergens von Os t nach Wes t . Es hat die te r t iä ren Rumpff lächen und diejeni­gen alten Mulden tä l e r , die quer zu seiner Haupts t romr ich tung verl iefen, nur wenig um­gestaltet . N u r die in seiner S t romr ich tung laufenden T ä l e r wurden zu fkchen T r ö g e n umgeformt und tei lweise bis unter das heutige Meeresn iveau übertieft. t ) Auszug aus dem wissenschaftlichen Festvortrag, gehalten auf der 14. Tagung der Deutschen Quartärvereinigung am 5. August 1968 in Biberach a. d. R iß . Hang- und Talbildung in Südost-Spitzbergen 241 D a s so v o r 1 1 0 0 0 bis 12 0 0 0 J a h r e n v o m W ü r m - I n l a n d e i s befrei te L a n d w a r seitdem nicht übera l l dem Angri f f des ex t r em rauhen K l i m a s der G e g e n w a r t ausgesetzt. O b e r h a l b der heutigen Schneegrenze ( im W 5 0 0 m, im O 4 0 0 m) ha t sich nach dem E n d e der post­glazia len W ä r m e z e i t — rd. 5 0 0 v. C h r . — eine Neuvergle tscherung gebildet , die z . Z . e twa 55 %> der Inselkerne besetz t . D a s küs tennah gelegene eisfreie L a n d ist erst im Laufe des H o l o z ä n aus dem M e e r e aufgetaucht. D i e „obere mar ine G r e n z e " l iegt a u f K ö n i g -K a r l - L a n d bei 142 m H ö h e . A n der Os tg renze v o n Ba ren t s - und Edge- Inse l erreicht sie m a x i m a l 112 m, an der Westse i te dieser Inseln aber nur noch knapp 80 m u n d an der Ostsei te Wes t -Spi tzbergens nur noch 6 0 m H ö h e . A m W e s t a b f a l l Wes t -Sp i t zbe rgens scheint sie nach den vorläufigen Ergebnissen der dor t z. Z . un te r Führung meines Schülers U . G L A S E R tätigen Nachexped i t i on auch nicht höher zu liegen (so d a ß auch über dem G e ­birge Wes t -Spi tzbergens ke ine oder wenigstens keine bedeutende örtl iche Anschwel lung des Würm-In lande i ses vorgelegen haben dürfte) . D a s Schwergewicht der Untersuchungen lag demnach in der „mit t leren H ö h e n s t u f e " dieser Inseln oberhalb der mar inen und un te rha lb der Schneegrenze. H i e r herrschte das geomorphologisch so w i rk same „Fros t schu t tk l ima" der G e g e n w a r t während der ganzen 11 0 0 0 bis 12 0 0 0 J a h r e der H o l o z ä n z e i t . D i e R o l l e der E iske i lne tze , der K r y o t u r b a t i o n s - und Sol i f lukt ions- sowie der sehr be­deutenden Abspülungsvorgänge in diesem Bereich, über welche schon P u b l i k a t i o n e n vor ­l i e g e n 2 ) , w i r d nur gestreift. D i e Sol i f lukt ion bewegt die meisten Schuttdecken des 2 0 bis 3 0 cm mächt igen sommerl ichen Auf taubodens au f H ä n g e n zwischen 2 ° und 2 5 ° Neigung mi t Geschwindigkei ten v o n 1 — 1 0 c m / J a h r . D e r Dauer f ros tboden darunter reicht bis rd. 4 0 0 m Tie fe (nach dem B e f u n d der K o h ­lenbergwerke in Wes t -Sp i t zbe rgen ) . V o n seiner Basis bis e t w a 8 m unter der Tagesfläche ist er i so therm. In einer Schicht zwischen 1—1,5 m und 8 m T i e f e treten T e m p e r a t u r - und Volumschwankungen im Dauer f ros tboden nur episodisch al le „ J u b e l j a h r e " auf . Dies ist die Z o n e der E i s k e i 1 e . D a r ü b e r , zwischen der Obe rg renze des Dauer f ros tbodens in 2 0 — 3 0 c m und einer t ieferen G r e n z e in 1 — 1,5 m Tiefe t re ten solche T e m p e r a t u r - und Volumschwankungen rege lmäßig , d. h. so ziemlich in jedem W i n t e r auf. W i e w o h l das Wasser sich beim Gefr ieren um rd. 9 °/o ausdehnt , zieht sich E is (und in ganz ähnlicher Weise gefrorener Boden ) bei wei te rer A b k ü h l u n g wie jeder feste K ö r p e r w iede r zusam­men, so d a ß Spal ten im gefrorenen Geste in aufreißen. Diese r T ie f f ros t -Schwund beträgt für eine 1 m lange Eissäule bei einer Abküh lung von 0 ° auf — 1 0 ° 0,5 mm, bei e iner A b ­kühlung v o n 0 ° auf — 2 0 ° 1,1 m m und bei einer Abküh lung v o n 0 ° auf — 3 0 ° 1,55 mm. J e d e solche Tieff ros tspal te füll t sich mi t K a m m e i s , so d a ß sie sich nicht m e h r schließen kann . I m nächsten und j edem folgenden W i n t e r reißen daneben neue S p a l t e n auf, die sich abe rmals mit Eis füllen. S o ist in dieser obersten Z o n e des Dauer f ros tbodens das Geste in meist vo l lkommen durch Eis lamel len in kleine T r ü m m e r zerrissen. D i e E i s l ame l ­len können v o n der B r e i t e v o n H a a r s p a l t e n bis zur Bre i t e v o n mehreren Zen t imete rn reichen. J a , es kommt vor , d a ß in dieser Z o n e große geschlossene K o m p l e x e von Bodeneis auftreten. W i r nennen diese Z o n e , die sich als von g roße r morphologischer Bedeutung erwies, die „ E i s r i n d e " . E in G e h a l t v o n 30 bis 6 0 ° / o E is ist in ih rem Bereich die N o r m . W i r haben diese Eisr inde auf den Altflächen, an den sanften H ä n g e n der T ä l e r und ebenso auf den jungen Vor l ände rn im Bereich ho lozäner mar ine r Sed imente aufgegraben. D e r Dauer f ros tboden z ieh t überal l und auch unter den wei ten schottererfüll ten Be t ten der dor t igen Pendelflüsse hindurch, wie zahlreiche Bohrungen erwiesen. S ie wurden er­gänzt durch eine G r a b u n g im F lußbe t t bis 1,50 m unter der F lußsoh le . Sie legte auch hier 2 ) J . B Ü D E L : „Die Abtragungsvorgänge auf Spitzbergen im Umkreis der Barents-Insel". Abh. Dt. Geographentag Köln, S. 337-375, Wiesbaden 1962. 16 E i s z e i t a l t e r und G e g e n w a r t 242 Julius Büdel die Ex is tenz e iner E is r inde mi t e inem Eisgehal t bis zu 4 0 °/o b l o ß . D i e Ursache dafür ist der Ums tand , d a ß diese Flüsse im S o m m e r nur aus dem geringmächtigen, oberflächlichen Auf tauboden und v o n überdauernden Schneeflecken Wasse r erhal ten. Grundwasserzu­s t röme gibt es n ich t : s ta t t dessen herrscht j a hier Grunde i s . Legt im H e r b s t neu e intre ten­der Oberflächenfrost die Wasserzufuhr lahm, so s inkt die Wasserführung der Flüsse sehr rasch. D e n ganzen W i n t e r über l iegen ihre Bet ten t rocken da, so daß der F ros t (und dami t Dauer f ros tboden und Eisr inde) ungehinder t in ihre S o h l e eindringen können . D i e F o l g e ist, daß das Ans tehende unter diesen Schot tersohlen v o l l zer rü t te t ist. Dadurch w i r d die mechanische T ie fene ros ion des Flusses außerordent l ich erleichtert und a u f einen ganz anderen P r o z e ß umgeste l l t als in a l len übrigen irdischen K l i m a z o n e n . D o r t überal l k a n n der F l u ß mi t H i l f e seiner Schot tersohle (falls er eine solche besi tzt!) das Anstehende nur ganz langsam mechanisch abschleifen. Al lenfa l l s in den W a s s e r - Q u e r w a l z e n in Wildbächen k o m m t eine ze i twe i l ige B o m b a r d i e r u n g des Untergrundes mi t Grobschut t -Brocken hinzu. D a s bedeutet eine ungeheuer l angsame Lockerung des anstehenden Gesteins , bevor der F l u ß zum A b t r a n s p o r t und zur T ie feneros ion schreiten k a n n . D i e s e A r b e i t ha t hier d i e E i s r i n d e v o r w e g s c h o n b e s o r g t . D e r F l u ß braucht diese nur obe r ­flächlich anzuschmelzen, um den berei ts vol l z e r t rümmer t en Schutt seiner Schot tersohle e inverleiben zu k ö n n e n . Es ergab sich dabei ein Ein t ie fungsbe t rag v o n 1—3 m im J a h r ­tausend, und z w a r ganz gleichgültig, ob diese E in t i e fung ( im Bereich übertiefter T r o g ­t ä l e r ) in ho lozänen Meeressedimenten oder im festen anstehenden M e s o z o i k u m erfolgte . D a n k der gut e rhal tenen Rückzugsterrassen des Meeres von dem höchsten mar inen S t a n d konnte auch die E i n t i e f ung dieser Flüsse in den le tz ten 11 0 0 0 J a h r e n Schri t t für Schr i t t ver fo lg t werden . D a s wicht igste Ergebnis w a r dabei , daß jede solche Ein t ie fungs-folge sofort mi t vo l l en Re i fe fo rmen , d. h. breiten T a l b ö d e n , ungestuftem Längsprofi l und sanften Hängen bis in den innersten T e i l dieser I n s e l k l ö t z e zurückgriff. D a m i t wi rd die besondere Leis tung der hier herrschenden Fäh igke i t der Flüsse zur raschen Tiefeneros ion und rückschreitender Eros ion au f b re i t e r Sohle besonders unterstrichen. D i e Sohlenbre i te ist natürlich eine F o l g e der s ta rken Latera leros ion , die ihrerseits wieder dem s tarken Schut tzudrang auch v o n sanften H ä n g e n bis herab zu 2 ° Neigung zu ve rdanken ist. D i e Sol i f lukt ion a u f diesen H ä n g e n l ie fer t dabei auch besonders viel Grobschut t in die Flüsse. W i r d ein sanfter H a n g f u ß im Fros tbodenbere ich seitlich angeschnit ten, so k a n n die L a t e r a l ­erosion auch durch Eiske i le geförder t werden ; diese k ö n n e n hier au f verschiedenen Wegen angeschmolzen werden und so einen schollenweisen Ufe rabbruch erleichtern. Diese Flüsse bes i tzen endlich noch die Fähigke i t , nicht nur ihre Soh len bis in den O b e r ­l a u f in vol ler B r e i t e t iefer zu legen, sondern auch ih re H ä n g e „mi tzunehmen" , d. h. es e r fo lg t gleichzeitig eine s tarke Hang-Zurückve r l egung und Hangfuß-Abf lachung. Dies geschieht in zwe i T y p e n . D e r erste T y p ist der ursprüngliche K o n v e x - K o n k a v -H a n g . E r beg inn t oben an der G r e n z e gegen die Al t f lächen mi t einer sanft k o n v e x e n Verstel lung, die den vol len „Ansch luß" der Denuda t ionsvorgänge des H a n g e s mi t denen a u f der Altf läche sichert. D a n n vers te i l t sich der H a n g in seiner M i t t e m a x i m a l e twa bis 2 5 ° Neigung, um sich unten wieder a ls sanft k o n k a v e r U n t e r h a n g bis zu wenigen Graden , j a häufig bis zu e iner Neigung v o n n u r 2 ° zu verflachen. M i t einer k le inen K a n t e v o n 1—2 m H ö h e endet dieser F u ß h a n g dann über den bre i ten Schotterfluren der Pendelflüsse, die diese ihre k iesbanker fü l l ten B e t t e n zu r Schneeschmelzzei t ganz erfüllen. W e n n ein solcher H a n g in seinem Mit te l te i l e twa 2 5 ° überschreitet, so w i r d dort die Sol i f lukt ion abgelös t , es k o m m t zur Runsenspülung und schließlich zur Hangzerschneidung in nach unten zusammenlaufenden Hang-Eros ions r innen . A u f diese Wei se entsteht der h ie r herrschende zwe i t e H a n g t y p u s , der an steileren H ä n g e n (bei meis t auch größerer H a n g h ö h e ) auf t r i t t . E s ist der T y p u s des „ d r e i t e i l i g e n H a n g e s", der besonders bei der pos tg laz ia len U m p r ä g u n g einst iger s tä rker eingetiefter oder sogar übertiefter Hang- und Talbildung in Südost-Spitzbergen 243 Trog tä le r en t s tand . A . W I R T H M A N N hat diesen T y p u s zuerst als „zweitei l igen H a n g " beschrieben. Dieser drei te i l ige H a n g e rhä l t durch das Zurückgre i fen von Hangrunsen eine k o n v e x e Oberkan te , die diese H ä n g e schar f von den k r ö n e n d e n Altf lächen absetzt . A n dieser Obe rkan t e t r i t t ein vol ls tändiges „Abreißen der D e n u d a t i o n " auf . D i e Hangrunsen v e r ­einigen sich im Mi t t e lhang zu t ie feren Eros ionskerben mi t größerem Abs tand . Dazwischen bleiben e igenar t ig dreieckige F o r m e n unzerrunster Mi t t e lhang te i l e stehen, die nicht so rasch zurückverlegt werden. D e r U n t e r r a n d dieser Dre iecke verläuft annähernd ho r i zon t a l . Aus den tiefen Eros ionskerben zwischen ihnen brechen mit neuerl ichem — j e t z t k o n ­kavem — K n i c k die flachen U n t e r h ä n g e hervor , d ie sich pedimentar t ig zu den Scho t t e r ­sohlen der Flüsse absenken. A u f diesen Unte rhangped imenten , die a m Ober rand 1 1 — 1 2 ° geneigt sind und zum U n t e r r a n d sanftkonkav auslaufen, findet noch eine lebhafte S o l i ­fluktion über dem unter lagernden Anstehenden s ta t t . D a m i t bes teh t hier eine s t a rke Analogie zu den Pedimenten semiar ider Gebie te . E s handel t sich u m eine K o n v e r g e n z ­erscheinung der irdischen H a n g a b t r a g u n g , die sich in al len Gebie ten m i t ruckweisen A b ­t ragungs-Anstößen, vo rwiegend mechanischer V e r w i t t e r u n g und weitgehender V e g e t a -t ionslosigkeit en t fa l te t , d. h. a lso sowohl im P o l a r g e b i e t wie in der Trockenwüste . M e i n Schüler H . G O S S M A N N hat den theoretisch ab le i tba ren Werdegang solcher Hänge e l e k t r o ­nisch berechnet und wi rd darüber demnächst publ iz ie ren . A u f dem t ieferen Te i l dieser Unte rhänge s ind oft noch Res te ä l t e re r Terrassen ode r Pedimente ( „ A l t h ä n g e " ) stehen geblieben. Sie lassen sich in mehre ren Fäl len t a l ab mi t St randterrassen paral le l is ieren, die ihrerseits durch ihren Fossi lgehal t , insbesondere v o n Blauwalknochen nach der R a d i o k a r b o n - M e t h o d e a l te rsmäßig genau festlegbar sind. S o waren wir in der Lage , die schri t tweise und dabe i bis in den inners ten K e r n der I n s e l ­k lö tze zurückgreifende T ie fe r l egung dieser T ä l e r im H o l o z ä n im exak ten Z e i t m a ß zu verfolgen. D a m i t k o n n t e hier eine ganz neue Form der F lußeros ion und Ta lb i ldung festgelegt werden. D e r Verg le ich mi t den sogenannten „Per ig laz ia lgeb ie ten" der Mi t te lbre i ten ze ig t , daß in den K a l t z e i t e n dort genau derselbe Mechanismus der T a l b i l d u n g herrschte. D i e brei ten Wiesen tä le r unserer mit teleuropäischen Flüsse , an deren R a n d die heutigen G e ­rinne nur schmale K e r b e n von v ie l geringerer B r e i t e bi lden, bergen a l le noch die typischen Sedimente e ins t iger solcher Wi ldbach-Schot te r soh len , deren rasche Tiefer legung au f b re i t e r Soh le — e twa v o n der R i ß - zur Würmterrasse — im Würmf rühg laz i a l in ähnlicher G r ö ­ßenordnung v o n rd. 1 m im J a h r t a u s e n d erfolgt sein m u ß . Es erscheint uns danach gerechtfert igt , die p o l a r e Zone , in der heu te noch die gleichen Erosions- und Hangabf lachungs-Mechanismen a m W e r k e sind, un te r dem N a m e n „ e x ­z e s s i v e T a l b i l d u n g s z o n e " aus den k l imamorpholog i schen Zonen der E r d e hervorzuheben. Manuskr. eingeg. 23. 8. 1968. Anschrift des Verf . : Prof. Dr. J . Büdel, Direktor des Geographischen Instituts der Universität Würzburg, 8700 Würzburg, Klinikstraße 3 / I I . 16 

Hang- und Talbildung in Südost-Spitzbergen (auf Grund der Stauferland-Expedition 1959 bis 1967)

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