Original paper
Der Abtragungsmechanismus an der Wellenkalkschichtstufe
[The erosion mechanism at the Wellenkalk-escarpment]
Ackermann, Ernst
Zeitschrift für Geomorphologie Volume 3 Issue 4 (1959), p. 283 - 304
54 references
published: Dec 11, 1959
ArtNo. ESP022000304003, Price: 29.00 €
Kurzfassung
Entsprechend den Klimaveränderungen während und nach der Eiszeit veränderte sich auch der Abtragungsmechanismus am Wellenkalk-Steilhang gelegentlich. Die vorquartäre Abtragung an der Steilhangoberfläche führte wahrscheinlich aufgrund der Entlastung zu einer anfänglichen Zersetzung des Kalksteins, was eine wichtige Voraussetzung für den späteren Abtragungsmechanismus am Hang des Steilhangs darstellte. Die meisten alten Überreste der Abtragung durch Gleiten sind die „Fußblöcke“ am Fuß des Hangs. Sie sind von Bodenströmen und Löss der letzten Kaltzeit bedeckt. Während der glazialen Solifluktion wurden kleine, kalibrierte Schuttpartikel im flachen Vorland über 1000 m weit verweht. Unter den Bedingungen der letzten Kaltzeit konnten sich keine kompakten Blöcke bilden. Während des Holozäns entstanden durch vorherrschende Fließbewegungen gebirgsrutschartige Massenbewegungen mit Blöcken und Schuttströmen von 40–400 m Länge. Die Analyse der Bewegungsprozesse an heute aktiven „Gebirgsrutschungen“ im üblichen Sinne zeigte, dass Gleitbewegungen nur sporadisch oder koordiniert auftraten und die Verschiebung als „fließend“ zu charakterisieren ist. Nicht das Gewicht eines festen Blocks drückt ihn auf eine Gleitfläche, sondern – in Teile zerrissen – wird er vom fließenden Mergelschlamm das Tal hinabgezogen. Sein unterirdischer Fluss wird durch die Schuttdecke und den Kalkstein bis zur Oberfläche in reißende Spalten und Wurzeln projiziert. Die seltenen Fließvorgänge der Gegenwart sind klimatisch bedingte Ausnahmefälle. Sie treten als Nachläufer in schmalen Lücken zwischen den breiteren Schuttströmen vergangener Jahrhunderte auf. Die Massenverschiebungen beginnen mit der anfänglichen Auflösung in einer über 50 m breiten Randzone des Plateaus. Die Phase der Vorbewegungen besteht aus kriechenden Schleppbewegungen und dauert mehr als 4 bis 11 Jahrzehnte. Sie verschieben Randbereiche des Aufschlusses als oberen Block langsam talabwärts. Gleichzeitig weitet sich die anfangs schmale Narbenspalte zu einer bis zu 20 m breiten Schlucht aus. Allmählich wird der obere Hang durch den driftenden oberen Block übersteilt, bis schließlich das Massengleichgewicht gestört ist. Nun beschleunigen sich die Bewegungen in einer kritischen Phase, die Jahre andauert, und verstärken sich schließlich zu den Hauptbewegungen, ausgelöst durch außergewöhnliche Überfeuchtung, herabstürzende Felsblöcke oder andere Veränderungen. Sie bestehen hauptsächlich aus dem langsamen Fließen überfeuchteter, schlammiger Schuttkörper. Die Blöcke, die dabei nacheinander und nebeneinander verschoben werden, bilden zusammen mit ihren Schuttbedeckungen einen hügeligen Hang. Charakteristische Merkmale der Kriech- und Fließbewegungen sind die Girlanden-, Tür- und Diagonalblöcke sowie die Schuttströme. Trotz Verlangsamungen und Pausen kann der Bodengletscher noch viele Dutzend Meter über Jahrzehnte hinwegfließen, wobei die Nachbewegungen länger anhalten. Die Abfolge von Vor-, Haupt- und Nachbewegungen kann sich zyklisch wiederholen. Während des Holozäns entstand eine ältere, prähistorische Fließgeneration, deren kleinere Merkmale in reduziertem und gealtertem Zustand erhalten sind. Sie sind von braunem Lehm bedeckt, der einer längeren, abtragungsfreien Zwischenperiode entspricht. Darauf folgte eine jüngere, historische Generation, die in zwei Phasen erkennbar ist. Aufgrund abnehmender Feuchtigkeit und der Verfestigung des schlammigen Mergels sind die verschiedenen Versetzungsphasen vor mehr als 150 Jahren fixiert worden. Die Ursache der regionalen Denudation durch Massenversetzung ist üblicherweise nicht die unterirdische Auswaschung von Gips oder Salz, sondern die klimatisch bedingte Befeuchtung des Untergrunds innerhalb zweier Feuchtperioden. Nur während dieser Feuchtperioden, die gelegentlich nur wenige Jahrhunderte andauerten, fand die Denudation durch Gebirgsströme statt. Für deren relativ starke Denudationswirkung ist entscheidend, dass überfeuchteter Mergelschlamm Kalksteinblöcke und Schutt vom Gipfelkamm abtransportiert, den Fuß der Felswände freilegt und dadurch eine zyklische Wiederholung des Prozesses innerhalb geologisch kurzer Zeit ermöglicht.
Abstract
According to the alteration of climate in and after the ice age the mechanism of denudation at the Wellenkalk escarpment occasionally changed too. Pre-quarternary denudation on the escarpment surface probably caused, due to the relief of load, initial disaggregation of the limestone, which represented an important condition as to the later mechanism of denudation at the slope of the escarpment. Most ancient remnants of denudation by gliding are the “foot blocks” at the base of the slope of the escarpment. They are covered by soil flow and loess of the last cold period. During the glacial solifluction small calibred debris in the flat foreland flew off for more than 1000 m distance. Compact blocks could not develop under the condition of the last cold period. During the Holocene mountain-slide like mass displacements with blocks and debris-streams, 40-400 m long, developed by prevailing flow-movements. The analysis of the movement-processes at „mountain-slides", now active, in accordance with the usual collective definition showed, glide-movements occured only sporadically or are co-ordinated and the displacement has to be characterized as “flowing”. Not the weight of a solid block is pressing it down on a gliding plane, but - torn asunder into parts of blocks - it is dragged down the valley by the flowing marl-sludge. Its subterraneous flow is projected into tearing-asunder-fissures and roots, through the debris cover and limestone as far as to the surface. The rare flowings of the present time are aclimatically caused exceptional cases. They happen as after-runners within narrow gaps between the sequence of the broader debris-streams of former centuries. The mass displacements start with the initial disaggregation within a more than 50 m broad marginal zone of the plateau. The stage of ante-movements is combined of dragging creep movements and lasts more than 4-11 decades. They displace marginal parts of the outcrop as upper block slowly down the valley. At the same time the at first narrow scar-fissure widens even to a 20 m broad gorge. Gradually the upper slope is oversteepened by the drifting upper block till at last the mass balance is disturbed. Now the movements are accelerated during a “critical stage”, lasting for years, and at last intensify to the main movements, being set free by extra-ordinary overmoistening, falling down boulders or other alterations. Mostly they consist in the slow flowing of over moistened sludgy debris-bodies. The blocks, successively and side by side displaced on this occasion form, together with their debris covers, a hummocky slope. Characteristic features of the creep- and flow movements are the festoon-, door-, and diagonal blocks and the debris-streams. With down-slowings and intervals the soil-glacier still can flow many tens of metres by decades lasting after-movements. The sequence of ante-, main-, and after-movements can repeat itself cyclically. During the Holocene an older prehistorical generation of flowing came into existence the minor features of which are preserved in a reduced and aged state. They are covered by brown loam, corresponding to an intermediate period of longer duration free of denudation. Then followed a more recent, historical generation perceptible by two stages. Because of decreasing moistening and the consolidation of sludgy marl the several displacement stages have been fixated before more than 150 years. Usually the cause of the regional denudation by mass displacement is not subterraneous leaching of gypsum or salt, but by climatically caused moistening of the subsoil within two moist periods. Only during these moist periods, having lasted occasionally merely for a few centuries, the denudation by mountain flowings occured. As to its relatively powerful denudation result it is decisive that over moistened marl-sludge transports limestone blocks and debris off the crest, exposes the foot of the rock faces and by doing so makes possible a cyclic repetition of the process within a geologically short time.
Résumé
Au quaternaire, le mécanisme de l’érosion de la cuesta de «calcaire ondulé» se modifia à chaque changement de climat. L’érosion préquaternaire sur le revers causa vraisemblablement une désagrégation du calcaire, désagrégation initiale due à l’allègement; ceci est une hypothèse importante pour le mécanisme ultérieur de l’érosion sur le front de la cuesta. Les plus vieux restes d’une érosion par glissement sont les blocs de pied, au pied de la cuesta. Ils sont recouverts de coulées de solifluction et de loess de la dernière époque froide. Lors de la solifluction de l’époque glaciaire, un dépôt formé de petits fragments s’écoula dans l’avant pays plat sur plus de 1000 métrés de distance. Il ne pouvait y avoir de blocs compacts dans les conditions des périodes froides pleistocenes. A l’holocène, grâce surtout à des mouvements d’écoulement se créèrent des dépôts en masse, avec blocs, semblables à des glissements de montagne et des coulées de débris de 40-400 m de long. De l’analyse des processus de mouvement dits «glissements de montagne» (au sens habituel du terme) il résulte que des mouvements de glissement ne se produisent que séparément où ne sont que des épiphénomènes, et que le mode de dépôt se définit comme «écoulement». Ce n’est pas la pesanteur d’un bloc compact qui l’entraine à l’aval sur une surface de glissement, mais - fragmenté en blocs plus petits - il est trainé vers la vallée par de la marne fluente. L’écoulement souterrain de celle ci se traduit par la fracturation du calcaire et de la couverture de débris sus-jacente, fracturation qui atteint la surface topographique. Les rares écoulements actuels sont des exceptions aclimatiques. Ils se produisent (mais ce sont des phénomènes attardés) dans d’étroites brèches dans le cordon des coulées plus larges de débris des siècles antérieurs. Les dépôts en masse commencèrent par l’ameublissement initial dans une zone de bordure du plateau, large de plus de 50 m. La phase des mouvements préliminaires est constituée par des mouvements de reptation (creep) et dure plus de 4-11 décades. Il y a fauchage des têtes de couches, au bord du plateau et lente descente vers la vallée des produits de ce fauchage sous forme de blocs supérieurs. En même temps la déchirure qui marque l’arrachement au bord du plateau, d’abord étroite, s’élargit jusqu’à former une gorge d’arachement de 20 m de large. Peu à peu le versant supérieur est surraidi par le bloc supérieur en train de partir jusqu’à ce qu’enfin l’équilibre soit rompu. Puis les mouvements s’accélèrent en une «phase critique» qui dure dix années et finalement passe aux mouvements principaux. Ceux-ci sont déclenchés par un excédent anormal d’humidité, des chutes de blocs de rochers ou tout autre cause. Ils se composent principalement d’un lent fluage de masses de débris en bouillie, gorgées d’humidité. Les blocs qui sont entraînés en même temps les uns sur les autres où les uns à côté des autres forment avec leurs croûtes de débris un versant bosselé. Des formes caractéristiques des mouvements de fluage et de creep sont gradins en forme de guirlandes vers l’aval, ou bien en forme de porte, ou bien disposés diagonalement et les couleées de débris. Avec des ralentissements et des temps d’arrêt le glacier terreux peut être affecté de mouvements tardifs encore sur des douzaines de mètres. La succession de mouvement préliminaires, principaux, et tardifs peut se répéter de façon cyclique. A l’holocène naquit une vieille génération de coulées, dont les formes mineures sont conservées vieillies et atténuées. Elles sont recouvertes par une argile brune, qui correspond à une période intermédiaire sans érosion d’assez longue durée. Une génération historique, plus récente, où deux stades peuvent êtres distingués, lui succéda. Les différentes phases du dépôt furent fixées, il y a plus de 150 ans, à cause d’une pénétration croissante de l’humidité et à cause de la consolidation de la bouillie marneuse. La cause, à l’échelle régionale, de l’érosion sous forme de dérangement en masse ne consiste habituellement pas en un lessivage souterrain du gypse ou du sel, mais en une humidification d’origine climatique du soubassement lors de deux périodes humides. Ce n’est que dans ces périodes humides, qui ne durèrent parfois que quelques siècles, que s’exerça l’érosion par les écoulements de montagne. Leur action erosive relativement forte résulte de ce que la bouillie marneuse sursaturée d’humidité éloigne du front de cuesta les débris et les paquets calcaires, dégage le pied de la paroi rocheuse et permet ainsi une répétition cyclique du processus en un espace de temps, à l’échelle géologique, court.
Keywords
erosion mechanism • Wellenkalk escarpment • climate change • Triassic • Muschelkalk