Geomorphologie -Geomorphology

In Schiefer eingeschnittene Badlands am Fuße des North Caineville Plateaus, Utah, innerhalb des Passes, der vom Fremont River geschnitzt wurde und als Blue Gate bekannt ist. GK Gilbert studierte die Landschaften dieser Gegend sehr detailliert und bildete die Beobachtungsgrundlage für viele seiner Studien zur Geomorphologie.
Erdoberfläche mit höheren Erhebungen in Rot.

Geomorphologie (aus dem Altgriechischen : γῆ , , „Erde“; μορφή , morphḗ , „Form“; und λόγος , lógos , „Studie“) ist die wissenschaftliche Untersuchung des Ursprungs und der Entwicklung von topografischen und bathymetrischen Merkmalen, die durch physikalische und chemische Prozesse geschaffen wurden oder biologische Prozesse, die an oder nahe der Erdoberfläche ablaufen . Geomorphologen versuchen zu verstehen, warum Landschaften so aussehen, wie sie aussehen, die Geschichte und Dynamik von Landformen und Gelände zu verstehen und Veränderungen durch eine Kombination aus Feldbeobachtungen, physikalischen Experimenten und numerischer Modellierung vorherzusagen . Geomorphologen arbeiten in Disziplinen wie Physische Geographie , Geologie , Geodäsie , Ingenieurgeologie , Archäologie , Klimatologie und Geotechnik . Diese breite Interessenbasis trägt zu vielen Forschungsstilen und -interessen innerhalb des Fachgebiets bei.

Überblick

Wellen und Wasserchemie führen zu strukturellem Versagen in freiliegenden Gesteinen

Die Erdoberfläche wird durch eine Kombination aus Oberflächenprozessen, die Landschaften formen, und geologischen Prozessen, die tektonische Hebungen und Senkungen verursachen und die Küstengeographie formen, modifiziert . Oberflächenprozesse umfassen die Wirkung von Wasser , Wind , Eis , Feuer und Leben auf der Erdoberfläche, zusammen mit chemischen Reaktionen, die Böden bilden und Materialeigenschaften, die Stabilität und Änderungsrate der Topographie unter der Schwerkraft verändern , und andere Faktoren, wie (in der jüngsten Vergangenheit) menschliche Veränderungen der Landschaft. Viele dieser Faktoren werden stark durch das Klima vermittelt . Zu den geologischen Prozessen gehören die Anhebung von Gebirgszügen , das Wachstum von Vulkanen , isostatische Veränderungen der Landoberflächenhöhe (manchmal als Reaktion auf Oberflächenprozesse) und die Bildung tiefer Sedimentbecken, in denen die Erdoberfläche abfällt und mit erodiertem Material gefüllt ist andere Teile der Landschaft. Die Erdoberfläche und ihre Topographie sind daher ein Schnittpunkt von klimatischen, hydrologischen und biologischen Vorgängen mit geologischen Prozessen oder, anders ausgedrückt, der Schnittpunkt der Lithosphäre der Erde mit ihrer Hydrosphäre , Atmosphäre und Biosphäre .

Die breit angelegten Topographien der Erde veranschaulichen diese Überschneidung von Oberflächen- und Untergrundbewegungen. Berggürtel werden aufgrund geologischer Prozesse angehoben . Die Denudation dieser hoch angehobenen Regionen erzeugt Sedimente , die an andere Stellen innerhalb der Landschaft oder vor der Küste transportiert und abgelagert werden. Auf immer kleineren Maßstäben gelten ähnliche Ideen, wo sich einzelne Landformen als Reaktion auf das Gleichgewicht additiver Prozesse (Hebung und Ablagerung) und subtraktiver Prozesse ( Senkung und Erosion ) entwickeln. Oft beeinflussen sich diese Prozesse direkt gegenseitig: Eisschilde, Wasser und Sedimente sind alles Lasten, die die Topographie durch Biegeisostasie verändern . Die Topografie kann das lokale Klima verändern, zum Beispiel durch orografische Niederschläge , die wiederum die Topografie verändern, indem sie das hydrologische Regime verändern, in dem sie sich entwickeln. Viele Geomorphologen interessieren sich besonders für das Potenzial für Rückkopplungen zwischen Klima und Tektonik , vermittelt durch geomorphologische Prozesse.

Zusätzlich zu diesen breit angelegten Fragen befassen sich Geomorphologen mit spezifischeren und/oder lokaleren Problemen. Gletschergeomorphologen untersuchen Gletscherablagerungen wie Moränen , Esker und proglaziale Seen sowie Gletschererosionsmerkmale , um Chronologien sowohl kleiner Gletscher als auch großer Eisschilde zu erstellen und ihre Bewegungen und Auswirkungen auf die Landschaft zu verstehen. Flussgeomorphologen konzentrieren sich auf Flüsse , wie sie Sedimente transportieren , durch die Landschaft wandern , in Grundgestein schneiden , auf Umwelt- und tektonische Veränderungen reagieren und mit Menschen interagieren. Bodengeomorphologen untersuchen Bodenprofile und -chemie, um mehr über die Geschichte einer bestimmten Landschaft zu erfahren und zu verstehen, wie Klima, Biota und Gestein interagieren. Andere Geomorphologen untersuchen, wie sich Hänge bilden und verändern. Wieder andere untersuchen die Beziehungen zwischen Ökologie und Geomorphologie. Da die Geomorphologie alles umfasst, was mit der Erdoberfläche und ihrer Veränderung zu tun hat, ist sie ein weites Feld mit vielen Facetten.

Geomorphologen verwenden bei ihrer Arbeit eine Vielzahl von Techniken. Dazu können Feldarbeit und Felddatenerfassung, die Interpretation von Fernerkundungsdaten, geochemische Analysen und die numerische Modellierung der Physik von Landschaften gehören. Geomorphologen können sich auf die Geochronologie verlassen und Datierungsmethoden verwenden, um die Änderungsrate der Oberfläche zu messen. Geländemesstechniken sind unerlässlich, um die Form der Erdoberfläche quantitativ zu beschreiben, und umfassen differenzielles GPS , fernerfasste digitale Geländemodelle und Laserscanning , um zu quantifizieren, zu studieren und Illustrationen und Karten zu erstellen.

Zu den praktischen Anwendungen der Geomorphologie gehören die Gefahrenbewertung (z. B. Erdrutschvorhersage und -minderung ), die Flusskontrolle und die Wiederherstellung von Flüssen sowie der Küstenschutz. Planetare Geomorphologie untersucht Landformen auf anderen terrestrischen Planeten wie dem Mars. Hinweise auf Auswirkungen von Wind , Fluss , Gletscher , Massenverschwendung , Meteoreinschlag , Tektonik und vulkanischen Prozessen werden untersucht. Diese Bemühungen helfen nicht nur, die geologische und atmosphärische Geschichte dieser Planeten besser zu verstehen, sondern erweitern auch die geomorphologische Untersuchung der Erde. Planetengeomorphologen verwenden oft Erdanaloga , um ihre Untersuchung der Oberflächen anderer Planeten zu unterstützen.

Geschichte

"Cono de Arita" am ausgetrockneten See Salar de Arizaro auf der Atacama-Hochebene im Nordwesten Argentiniens . Der Kegel selbst ist ein vulkanisches Gebäude, das eine komplexe Wechselwirkung von intrusiven Eruptivgesteinen mit dem umgebenden Salz darstellt.
See "Veľké Hincovo pleso" in der Hohen Tatra , Slowakei . Der See nimmt eine „ Übertiefung “ ein, die von fließendem Eis geschnitzt wurde, das einst dieses Gletschertal besetzte.

Abgesehen von einigen bemerkenswerten Ausnahmen in der Antike ist die Geomorphologie eine relativ junge Wissenschaft, die Mitte des 19. Jahrhunderts mit dem Interesse an anderen Aspekten der Geowissenschaften zunahm . Dieser Abschnitt bietet einen sehr kurzen Überblick über einige der wichtigsten Figuren und Ereignisse in seiner Entwicklung.

Antike Geomorphologie

Das Studium der Landformen und der Entwicklung der Erdoberfläche kann auf Gelehrte des klassischen Griechenlands zurückgeführt werden . Im 5. Jahrhundert v. Chr. argumentierte der griechische Historiker Herodot anhand von Bodenbeobachtungen, dass das Nildelta aktiv ins Mittelmeer hineinwächst , und schätzte sein Alter. Im 4. Jahrhundert v. Chr. spekulierte der griechische Philosoph Aristoteles , dass sich diese Meere aufgrund des Transports von Sedimenten ins Meer schließlich füllen würden, während sich das Land absenkte. Er behauptete, dass dies bedeuten würde, dass Land und Wasser irgendwann die Plätze tauschen würden, woraufhin der Prozess in einem endlosen Kreislauf von neuem beginnen würde. Die Enzyklopädie der Brüder der Reinheit , die im 10. Jahrhundert in Basra auf Arabisch veröffentlicht wurde, erörterte auch die zyklisch wechselnden Positionen von Land und Meer, wobei Felsen brachen und ins Meer gespült wurden, wobei ihre Sedimente schließlich aufstiegen und neue Kontinente bildeten. Der mittelalterliche persische muslimische Gelehrte Abū Rayhān al-Bīrūnī (973–1048) stellte, nachdem er Felsformationen an Flussmündungen beobachtet hatte, die Hypothese auf, dass der Indische Ozean einst ganz Indien bedeckte . In seinem De Natura Fossilium von 1546 schrieb der deutsche Metallurge und Mineraloge Georgius Agricola (1494–1555) über Erosion und natürliche Verwitterung .

Eine weitere frühe Theorie der Geomorphologie wurde vom chinesischen Wissenschaftler und Staatsmann Shen Kuo (1031–1095) aus der Song-Dynastie entwickelt. Dies basierte auf seiner Beobachtung mariner fossiler Muscheln in einer geologischen Schicht eines Berges, Hunderte von Meilen vom Pazifischen Ozean entfernt . Als er Muschelschalen bemerkte , die in einer horizontalen Spannweite entlang des geschnittenen Abschnitts einer Klippe liefen, vermutete er, dass die Klippe einst der prähistorische Ort einer Küste war, die sich im Laufe der Jahrhunderte Hunderte von Kilometern verschoben hatte. Er folgerte, dass das Land durch Bodenerosion der Berge und durch Ablagerung von Schlick umgestaltet und geformt wurde , nachdem er seltsame natürliche Erosionen in den Taihang-Bergen und dem Yandang-Berg in der Nähe von Wenzhou beobachtet hatte . Darüber hinaus förderte er die Theorie des allmählichen Klimawandels über Jahrhunderte hinweg, nachdem in der trockenen, nördlichen Klimazone von Yanzhou , dem heutigen Yan'an in der Provinz Shaanxi , unterirdisch konservierte alte versteinerte Bambusse gefunden wurden. Frühere chinesische Autoren präsentierten auch Ideen zur Veränderung von Landschaftsformen. Der Gelehrte und Beamte Du Yu (222–285) aus der westlichen Jin-Dynastie sagte voraus, dass zwei monumentale Stelen, die seine Errungenschaften aufzeichnen, eine am Fuß eines Berges begraben und die andere auf der Spitze errichtet, im Laufe der Zeit ihre relative Position ändern würden Hügel und Täler. Der daoistische Alchemist Ge Hong (284–364) schuf einen fiktiven Dialog, in dem der unsterbliche Magu erklärte, dass das Gebiet des Ostchinesischen Meeres einst ein Land voller Maulbeerbäume war .

Frühneuzeitliche Geomorphologie

Der Begriff Geomorphologie scheint erstmals von Laumann in einem deutschsprachigen Werk von 1858 verwendet worden zu sein. Keith Tinkler hat vorgeschlagen, dass das Wort in Englisch, Deutsch und Französisch allgemein verwendet wurde, nachdem John Wesley Powell und WJ McGee es während der International Geological Conference von 1891 verwendet hatten. John Edward Marr betrachtete sein Buch in seinem Buch The Scientific Study of Scenery als: „ eine einführende Abhandlung über die Geomorphologie, ein Fach, das aus der Vereinigung von Geologie und Geographie hervorgegangen ist.

Ein frühes populäres geomorphisches Modell war das von William Morris Davis zwischen 1884 und 1899 entwickelte geografische Zyklus- oder Erosionszyklusmodell der breit angelegten Landschaftsentwicklung . Es war eine Ausarbeitung der Theorie des Uniformitarismus , die zuerst von James Hutton (1726–1797 ) vorgeschlagen worden war ). In Bezug auf Talformen zum Beispiel postulierte der Uniformitarismus eine Abfolge, in der ein Fluss durch ein flaches Gelände fließt und allmählich ein immer tieferes Tal schnitzt, bis die Seitentäler schließlich erodieren und das Gelände wieder abflachen, wenn auch auf einer niedrigeren Höhe. Es wurde angenommen, dass die tektonische Hebung den Zyklus dann von vorne beginnen könnte. In den Jahrzehnten nach der Entwicklung dieser Idee durch Davis versuchten viele, die Geomorphologie studierten, ihre Erkenntnisse in diesen Rahmen einzufügen, der heute als "Davisian" bekannt ist. Die Ideen von Davis sind von historischer Bedeutung, wurden jedoch heute weitgehend überholt, hauptsächlich aufgrund ihres Mangels an Vorhersagekraft und qualitativer Natur.

In den 1920er Jahren entwickelte Walther Penck ein alternatives Modell zu Davis. Penck war der Meinung, dass die Entwicklung der Landform besser als Wechsel zwischen fortlaufenden Prozessen der Hebung und Denudation beschrieben werden könne, im Gegensatz zu Davis 'Modell einer einzelnen Hebung, gefolgt von Zerfall. Er betonte auch, dass die Hangentwicklung in vielen Landschaften durch das Zurücktragen von Felsen auftritt, nicht durch das Absenken der Oberfläche im Davisianischen Stil, und seine Wissenschaft tendierte dazu, den Oberflächenprozess zu betonen, anstatt die Oberflächengeschichte eines bestimmten Ortes im Detail zu verstehen. Penck war Deutscher, und zu seinen Lebzeiten wurden seine Ideen von der englischsprachigen Gemeinschaft der Geomorphologen zeitweise energisch abgelehnt. Sein früher Tod, Davis' Abneigung gegen seine Arbeit und sein manchmal verwirrender Schreibstil trugen wahrscheinlich alle zu dieser Ablehnung bei.

Sowohl Davis als auch Penck versuchten, das Studium der Entwicklung der Erdoberfläche auf eine allgemeinere, global relevantere Grundlage zu stellen, als dies zuvor der Fall war. Im frühen 19. Jahrhundert neigten Autoren – insbesondere in Europa – dazu, die Form von Landschaften auf das lokale Klima und insbesondere auf die spezifischen Auswirkungen von Vereisungs- und Periglazialprozessen zurückzuführen . Im Gegensatz dazu versuchten sowohl Davis als auch Penck, die Bedeutung der Entwicklung von Landschaften im Laufe der Zeit und die Allgemeingültigkeit der Prozesse der Erdoberfläche in verschiedenen Landschaften unter verschiedenen Bedingungen hervorzuheben.

In den frühen 1900er Jahren wurde das Studium der Geomorphologie auf regionaler Ebene als "Physiographie" bezeichnet. Physiographie wurde später als Zusammenziehung von „ physi cal“ und „ geography “ angesehen und daher als Synonym für physische Geographie , und das Konzept wurde in Kontroversen um die entsprechenden Anliegen dieser Disziplin verwickelt. Einige Geomorphologen hielten an einer geologischen Grundlage für die Physiographie fest und betonten ein Konzept physiographischer Regionen, während ein widersprüchlicher Trend unter Geographen darin bestand, Physiographie mit "reiner Morphologie" gleichzusetzen, die von ihrem geologischen Erbe getrennt war. In der Zeit nach dem Zweiten Weltkrieg führte das Aufkommen von Prozess-, Klima- und quantitativen Studien dazu, dass viele Geowissenschaftler den Begriff "Geomorphologie" bevorzugten, um einen analytischen Ansatz für Landschaften anstelle eines beschreibenden vorzuschlagen.

Klimageomorphologie

Während des Zeitalters des neuen Imperialismus im späten 19. Jahrhundert reisten europäische Entdecker und Wissenschaftler um die ganze Welt und brachten Beschreibungen von Landschaften und Landformen. Als das geografische Wissen im Laufe der Zeit zunahm, wurden diese Beobachtungen auf der Suche nach regionalen Mustern systematisiert. Das Klima erwies sich somit als Hauptfaktor für die Erklärung der Landformverteilung im großen Maßstab. Der Aufstieg der klimatischen Geomorphologie wurde durch die Arbeiten von Wladimir Köppen , Vasily Dokuchaev und Andreas Schimper angedeutet . William Morris Davis , der führende Geomorphologe seiner Zeit, erkannte die Rolle des Klimas, indem er seinen „normalen“ Erosionszyklus des gemäßigten Klimas durch aride und glaziale ergänzte. Dennoch war das Interesse an Klimageomorphologie auch eine Reaktion gegen die Davissche Geomorphologie , die Mitte des 20. Jahrhunderts als wenig innovativ und zweifelhaft galt. Die frühe klimatische Geomorphologie entwickelte sich hauptsächlich in Kontinentaleuropa, während in der englischsprachigen Welt die Tendenz bis zur Veröffentlichung von LC Peltier aus dem Jahr 1950 über einen periglazialen Erosionszyklus nicht deutlich wurde.

Die klimatische Geomorphologie wurde 1969 in einem Übersichtsartikel des Prozessgeomorphologen DR Stoddart kritisiert . Die Kritik von Stoddart erwies sich als "verheerend" und löste im späten 20. Jahrhundert einen Rückgang der Popularität der Klimageomorphologie aus. Stoddart kritisierte die klimatische Geomorphologie für die Anwendung angeblich "trivialer" Methoden zur Feststellung von Landformunterschieden zwischen morphoklimatischen Zonen, die mit der Davisschen Geomorphologie verbunden sind und angeblich die Tatsache vernachlässigen, dass physikalische Gesetze, die Prozesse regeln, auf der ganzen Welt gleich sind. Darüber hinaus erwiesen sich einige Vorstellungen der klimatischen Geomorphologie, wie die, dass die chemische Verwitterung in tropischen Klimazonen schneller abläuft als in kalten Klimazonen, als nicht direkt zutreffend.

Quantitative und Prozessgeomorphologie

Teil des Great Escarpment in den Drakensbergen , Südafrika. Diese Landschaft mit ihrem Hochplateau , das von den steilen Hängen der Böschung eingeschnitten wird, wurde von Davis als klassisches Beispiel für seinen Erosionszyklus angeführt .

Mitte des 20. Jahrhunderts wurde damit begonnen, die Geomorphologie auf eine solide quantitative Grundlage zu stellen. Nach den frühen Arbeiten von Grove Karl Gilbert um die Wende des 20. Jahrhunderts entwickelte eine Gruppe hauptsächlich amerikanischer Naturwissenschaftler, Geologen und Wasserbauingenieure, darunter William Walden Rubey , Ralph Alger Bagnold , Hans Albert Einstein , Frank Ahnert , John Hack , Luna Leopold , A. Shields , Thomas Maddock , Arthur Strahler , Stanley Schumm und Ronald Shreve begannen, die Form von Landschaftselementen wie Flüssen und Hügeln zu erforschen , indem sie systematische, direkte, quantitative Messungen ihrer Aspekte vornahmen und die Skalierung dieser Messungen untersuchten. Diese Methoden ermöglichten zunächst die Vorhersage des vergangenen und zukünftigen Verhaltens von Landschaften aus gegenwärtigen Beobachtungen und sollten sich später zum modernen Trend eines hochgradig quantitativen Ansatzes für geomorphologische Probleme entwickeln. Viele bahnbrechende und vielzitierte frühe geomorphologische Studien erschienen im Bulletin der Geological Society of America und erhielten vor dem Jahr 2000 (es sind Beispiele für „schlafende Schönheiten“ ) nur wenige Zitate, als eine deutliche Zunahme der quantitativen geomorphologischen Forschung stattfand.

Quantitative Geomorphologie kann Fluiddynamik und Festkörpermechanik , Geomorphometrie , Laborstudien, Feldmessungen, theoretische Arbeiten und vollständige Modellierung der Landschaftsentwicklung beinhalten . Diese Ansätze werden verwendet, um Verwitterung und Bodenbildung , Sedimenttransport , Landschaftsveränderung und die Wechselwirkungen zwischen Klima, Tektonik, Erosion und Ablagerung zu verstehen.

In Schweden enthielt Filip Hjulströms Doktorarbeit „The River Fyris“ (1935) eine der ersten jemals veröffentlichten quantitativen Studien über geomorphologische Prozesse. Seine Studenten folgten dem gleichen Ansatz und führten quantitative Studien über Massentransport ( Anders Rapp ), Flusstransport ( Åke Sundborg ), Deltaablagerung ( Valter Axelsson ) und Küstenprozesse ( John O. Norrman ) durch. Daraus entwickelte sich die „ Uppsala School of Physical Geography “.

Zeitgenössische Geomorphologie

Das Gebiet der Geomorphologie umfasst heute ein sehr breites Spektrum unterschiedlicher Zugänge und Interessen. Moderne Forscher zielen darauf ab, quantitative "Gesetze" zu entwickeln, die Prozesse auf der Erdoberfläche regeln, erkennen aber gleichermaßen die Einzigartigkeit jeder Landschaft und Umgebung, in der diese Prozesse ablaufen. Besonders wichtige Erkenntnisse in der zeitgenössischen Geomorphologie sind:

1) dass nicht alle Landschaften entweder als "stabil" oder "gestört" betrachtet werden können, wobei dieser gestörte Zustand eine vorübergehende Verschiebung weg von einer idealen Zielform ist. Stattdessen werden dynamische Veränderungen der Landschaft heute als wesentlicher Bestandteil ihrer Natur angesehen.
2) dass viele geomorphologische Systeme am besten in Bezug auf die Stochastik der in ihnen ablaufenden Prozesse verstanden werden, dh die Wahrscheinlichkeitsverteilungen von Ereignisgrößen und Wiederkehrzeiten. Dies wiederum hat gezeigt, wie wichtig der chaotische Determinismus für Landschaften ist und dass Landschaftseigenschaften am besten statistisch betrachtet werden . Die gleichen Prozesse in den gleichen Landschaften führen nicht immer zu den gleichen Endergebnissen.

Laut Karna Lidmar-Bergström wird die regionale Geographie seit den 1990er Jahren von der Mainstream-Wissenschaft nicht mehr als Grundlage für geomorphologische Studien akzeptiert.

Die Klimageomorphologie bleibt, wenn auch mit abnehmender Bedeutung, als Studiengebiet mit einschlägiger Forschung bestehen. In jüngerer Zeit haben Bedenken hinsichtlich der globalen Erwärmung zu einem erneuten Interesse an diesem Gebiet geführt.

Trotz erheblicher Kritik ist das Erosionszyklusmodell Teil der Wissenschaft der Geomorphologie geblieben. Das Modell oder die Theorie wurde nie als falsch erwiesen, aber es wurde auch nicht bewiesen. Die inhärenten Schwierigkeiten des Modells haben stattdessen dazu geführt, dass die geomorphologische Forschung in andere Richtungen vorangeschritten ist. Im Gegensatz zu seinem umstrittenen Status in der Geomorphologie ist das Erosionszyklusmodell ein gängiger Ansatz zur Erstellung von Denudationschronologien und daher ein wichtiges Konzept in der Wissenschaft der historischen Geologie . Die modernen Geomorphologen Andrew Goudie und Karna Lidmar-Bergström erkennen zwar ihre Mängel an, loben sie jedoch für ihre Eleganz bzw. ihren pädagogischen Wert.

Prozesse

Vom Indus in das Grundgestein geschnittene Schlucht , Region Nanga Parbat , Pakistan. Dies ist die tiefste Flussschlucht der Welt. Im Hintergrund ist der Nanga Parbat selbst zu sehen, der neunthöchste Berg der Welt.

Geomorphologisch relevante Prozesse fallen im Allgemeinen in (1) die Produktion von Regolith durch Verwitterung und Erosion , (2) den Transport dieses Materials und (3) seine eventuelle Ablagerung . Zu den primären Oberflächenprozessen, die für die meisten topografischen Merkmale verantwortlich sind, gehören Wind , Wellen , chemische Auflösung , Massenverschwendung , Grundwasserbewegung , Oberflächenwasserfluss , Gletschereinwirkung , Tektonismus und Vulkanismus . Andere exotischere geomorphologische Prozesse könnten periglaziale (Frost-Tau-) Prozesse, salzvermittelte Wirkungen, durch Meeresströmungen verursachte Veränderungen des Meeresbodens, das Durchsickern von Flüssigkeiten durch den Meeresboden oder außerirdische Einwirkungen umfassen.

Äolische Prozesse

Vom Wind erodierter Alkoven in der Nähe von Moab, Utah

Äolische Prozesse beziehen sich auf die Aktivität der Winde und insbesondere auf die Fähigkeit der Winde, die Erdoberfläche zu formen . Winde können Materialien erodieren, transportieren und ablagern und sind wirksame Mittel in Regionen mit spärlicher Vegetation und einem großen Angebot an feinen, nicht konsolidierten Sedimenten . Obwohl Wasser und Massenfluss in den meisten Umgebungen dazu neigen, mehr Material zu mobilisieren als Wind, sind äolische Prozesse in ariden Umgebungen wie Wüsten wichtig .

Biologische Prozesse

Biberdämme , wie dieser in Feuerland , stellen eine spezifische Form der Zoogeomorphologie dar, eine Art Biogeomorphologie.

Die Interaktion von lebenden Organismen mit Landformen oder biogeomorphologischen Prozessen kann viele verschiedene Formen annehmen und ist wahrscheinlich von grundlegender Bedeutung für das terrestrische geomorphologische System als Ganzes. Die Biologie kann sehr viele geomorphologische Prozesse beeinflussen, von biogeochemischen Prozessen, die die chemische Verwitterung steuern , über den Einfluss mechanischer Prozesse wie Graben und Baumwurf auf die Bodenentwicklung bis hin zur Steuerung globaler Erosionsraten durch Klimamodulation durch Kohlendioxidbilanz. Terrestrische Landschaften, in denen die Rolle der Biologie bei der Vermittlung von Oberflächenprozessen definitiv ausgeschlossen werden kann, sind äußerst selten, können aber wichtige Informationen zum Verständnis der Geomorphologie anderer Planeten wie des Mars enthalten .

Flussprozesse

Seif- und Barchan- Dünen in der Hellespontus - Region auf der Marsoberfläche . Dünen sind mobile Landschaftsformen, die durch den Transport großer Sandmengen durch den Wind entstanden sind.

Flüsse und Bäche sind nicht nur Wasserleitungen, sondern auch Sedimente . Das Wasser, das über die Gerinnesohle fließt, kann Sedimente mobilisieren und entweder als Geschiebe , Schwebstoffe oder gelöste Fracht stromabwärts transportieren . Die Geschwindigkeit des Sedimenttransports hängt von der Sedimentverfügbarkeit selbst und vom Abfluss des Flusses ab . Flüsse können auch in Gestein erodieren und neue Sedimente bilden, sowohl aus ihren eigenen Betten als auch durch Kopplung an die umliegenden Hügelhänge. Auf diese Weise werden Flüsse als Grundlage für die Entwicklung großräumiger Landschaften in nicht-glazialen Umgebungen angesehen. Flüsse sind Schlüsselverbindungen in der Verbindung verschiedener Landschaftselemente.

Wenn Flüsse durch die Landschaft fließen, nehmen sie im Allgemeinen an Größe zu und verschmelzen mit anderen Flüssen. Das so gebildete Flussnetz ist ein Entwässerungssystem . Diese Systeme nehmen vier allgemeine Muster an: dendritisch, radial, rechteckig und Gitter. Dendritisch tritt am häufigsten auf und tritt auf, wenn die darunter liegende Schicht stabil ist (ohne Verwerfungen). Entwässerungssysteme bestehen aus vier Hauptkomponenten: Einzugsgebiet, Alluvialtal, Deltaebene und Auffangbecken. Einige geomorphe Beispiele fluvialer Landschaftsformen sind alluviale Fächer , Altwasserseen und fluviale Terrassen .

Glaziale Prozesse

Merkmale einer Gletscherlandschaft

Gletscher sind zwar geografisch begrenzt, aber wirksame Akteure der Landschaftsveränderung. Die allmähliche Bewegung des Eises ein Tal hinab verursacht Abrieb und Abreißen des darunter liegenden Gesteins . Abrieb erzeugt feines Sediment, das als Gletschermehl bezeichnet wird . Der vom Gletscher transportierte Schutt, wenn der Gletscher zurückgeht, wird als Moräne bezeichnet . Die Gletschererosion ist für U-förmige Täler verantwortlich, im Gegensatz zu den V-förmigen Tälern fluvialen Ursprungs.

Die Art und Weise, wie glaziale Prozesse mit anderen Landschaftselementen, insbesondere Hang- und Flussprozessen, interagieren, ist ein wichtiger Aspekt der Plio-Pleistozän- Landschaftsentwicklung und ihrer Sedimentaufzeichnung in vielen Hochgebirgsumgebungen. Umgebungen, die vor relativ kurzer Zeit vergletschert wurden, aber nicht mehr vergletschert sind, können im Vergleich zu solchen, die nie vergletschert wurden, immer noch erhöhte Landschaftsänderungsraten aufweisen. Als paraglaziale Prozesse werden nichtglaziale geomorphologische Prozesse bezeichnet, die dennoch durch vergangene Vergletscherung bedingt sind. Dieses Konzept steht im Gegensatz zu periglazialen Prozessen, die direkt durch die Bildung oder das Schmelzen von Eis oder Frost angetrieben werden.

Hilllope-Prozesse

Taluskegel am Nordufer des Isfjorden , Spitzbergen , Norwegen. Taluskegel sind Ansammlungen groben Hangschutts am Fuß der das Material produzierenden Hänge.
Die Ferguson-Rutsche ist ein aktiver Erdrutsch in der Schlucht des Merced River am California State Highway 140 , einer Hauptzufahrtsstraße zum Yosemite-Nationalpark .

Boden , Regolith und Gestein bewegen sich unter der Schwerkraft durch Kriechen , Rutschen , Strömen, Umstürzen und Stürze den Hang hinunter. Eine solche Massenverschwendung tritt sowohl an terrestrischen als auch unterseeischen Hängen auf und wurde auf der Erde , dem Mars , der Venus , Titan und Iapetus beobachtet .

Laufende Hangprozesse können die Topologie der Hangoberfläche verändern, was wiederum die Raten dieser Prozesse verändern kann. Hanglagen, die bis zu bestimmten kritischen Schwellen steiler werden, können sehr schnell extrem große Materialmengen abwerfen, was Hangprozesse zu einem äußerst wichtigen Landschaftselement in tektonisch aktiven Gebieten macht.

Auf der Erde können biologische Prozesse wie Graben oder Baumwurf eine wichtige Rolle bei der Festlegung der Raten einiger Hangprozesse spielen.

Magmatische Prozesse

Sowohl vulkanische (eruptive) als auch plutonische (intrusive) magmatische Prozesse können wichtige Auswirkungen auf die Geomorphologie haben. Die Wirkung von Vulkanen neigt dazu, Landschaften zu verjüngen, die alte Landoberfläche mit Lava und Tephra zu bedecken , pyroklastisches Material freizusetzen und Flüsse durch neue Wege zu zwingen. Die durch Eruptionen gebildeten Kegel bilden auch eine wesentliche neue Topographie, auf die andere Oberflächenprozesse einwirken können. Tiefengestein, das in die Tiefe eindringt und sich dann verfestigt, kann sowohl eine Hebung als auch eine Senkung der Oberfläche verursachen, je nachdem, ob das neue Material dichter oder weniger dicht ist als das Gestein, das es verdrängt.

Tektonische Prozesse

Tektonische Auswirkungen auf die Geomorphologie können von Größenordnungen von Millionen von Jahren bis hin zu Minuten oder weniger reichen. Die Auswirkungen der Tektonik auf die Landschaft hängen stark von der Beschaffenheit des darunter liegenden Gesteinsgewebes ab , das mehr oder weniger steuert, welche Art von lokaler Morphologie die Tektonik formen kann. Erdbeben können innerhalb von Minuten große Landstriche unter Wasser setzen und neue Feuchtgebiete schaffen. Der isostatische Rückprall kann für signifikante Veränderungen über Hunderte bis Tausende von Jahren verantwortlich sein und ermöglicht die Erosion eines Gebirgsgürtels, um eine weitere Erosion zu fördern, wenn Masse von der Kette entfernt wird und sich der Gürtel hebt. Langfristige plattentektonische Dynamik führt zu orogenen Gürteln , großen Gebirgsketten mit einer typischen Lebensdauer von vielen zehn Millionen Jahren, die Brennpunkte für hohe Raten von Fluss- und Hangprozessen und damit für eine langfristige Sedimentproduktion bilden.

Es wurde auch angenommen, dass Merkmale der tieferen Manteldynamik wie Federn und Delaminierung der unteren Lithosphäre eine wichtige Rolle bei der langfristigen (> Millionen Jahre) großräumigen (Tausende von km) Entwicklung der Erdtopographie spielen (siehe dynamische Topographie ). Beide können die Oberflächenanhebung durch Isostasie fördern, da heißere, weniger dichte Mantelgesteine ​​kühlere, dichtere Mantelgesteine ​​in der Tiefe der Erde verdrängen.

Marine Prozesse

Meeresprozesse sind solche, die mit der Wirkung von Wellen, Meeresströmungen und dem Durchsickern von Flüssigkeiten durch den Meeresboden verbunden sind. Massenvernichtung und Erdrutsche unter Wasser sind ebenfalls wichtige Prozesse für einige Aspekte der Meeresgeomorphologie. Da Ozeanbecken die ultimativen Senken für einen großen Teil der terrestrischen Sedimente sind, sind Ablagerungsprozesse und ihre verwandten Formen (z. B. Sedimentfächer, Deltas ) als Elemente der marinen Geomorphologie von besonderer Bedeutung.

Überschneidung mit anderen Feldern

Es gibt eine beträchtliche Überschneidung zwischen der Geomorphologie und anderen Bereichen. Die Ablagerung von Material ist in der Sedimentologie äußerst wichtig . Verwitterung ist die chemische und physikalische Zerstörung von Erdmaterialien, die atmosphärischen oder oberflächennahen Stoffen ausgesetzt sind, und wird normalerweise von Bodenwissenschaftlern und Umweltchemikern untersucht , ist jedoch ein wesentlicher Bestandteil der Geomorphologie, da sie das Material liefert, das bewegt werden kann an erster Stelle. Bau- und Umweltingenieure befassen sich mit Erosion und Sedimenttransport, insbesondere in Bezug auf Kanäle , Hangstabilität (und Naturgefahren ), Wasserqualität , Küstenumweltmanagement, Transport von Schadstoffen und Bachsanierung . Gletscher können in kurzer Zeit umfangreiche Erosion und Ablagerung verursachen, was sie zu äußerst wichtigen Einheiten in den hohen Breiten macht und bedeutet, dass sie die Bedingungen im Quellgebiet von Gebirgsbächen bestimmen. Glaziologie ist daher wichtig in der Geomorphologie.

Siehe auch

Verweise

Weiterlesen

Externe Links