Original paper
Zur Mechanik von Frostmusterungsprozessen in Bolivien und Ecuador
[On the mechanics of frost patterning processes in Bolivia and Ecuador]
Graf, Kurt
Zeitschrift für Geomorphologie Volume 20 Issue 4 (1976), p. 417 - 447
12 references
published: Dec 7, 1976
ArtNo. ESP022002004004, Price: 29.00 €
Kurzfassung
Mit Feldarbeit in den Anden Ecuadors und v. a. Boliviens wurde versucht, nähere Angaben zum Mechanismus der Solifluktion zu erhalten. Anhand von Luft- und Bodentemperaturen wurde erkannt, daß auf 4400-4900 m der Frost tageszeitlich nur ca. 5 cm tief in den Boden eindringt und Kleinformen der Solifluktion schafft. Jahreszeitlich hingegen kann der Frost ab ca. 4900 m wesentlich tiefer eindringen, und es entstehen Riesensteinpolygone mit 2-6 m Durchmesser. Eine halbjährige Meßreihe zur Bodenfeuchtigkeit ergab, daß Steinpolygone und -streifen relativ wenig auf die Niederschläge reagieren, Erdstreifen stärker und Girlanden extrem stark. Bei Experimenten im Gelände zum Bodenfließen ergaben sich Bewegungsbeträge bis 21 cm während 1,5 Jahren. Bei der Mechanik der Solifluktionsformengenese wirken zahlreiche Einflußfaktoren mit: 1. Konvexe Hänge begünstigen die Hangsolifluktion (Erdstreifen), konkave die Formen der Mikrosolifluktion (Polygone). Dies liegt in Zug- und Stauwirkungen begründet. 2. Günstige Standorte vereinigen eng vergesellschaftet verschiedene (nahe verwandte) Solifluktionsformen (Beleg s. Fig. 9). Auf Schuttkegeln und -halden folgen sich mit abnehmendem Hangwinkel und zunehmender Korngröße nacheinander Erdstreifen, Steinzungen und Steinpolygone. 3. Die Standorte von Solifluktionsformen bei extremen Hangneigungen sind von der Bodenfeuchtigkeit abhängig. Für Erdstreifen schwanken die unteren Grenzwinkel zwischen 3° (in extrem feuchtem Milieu) und 20° (in Trockengebieten), die oberen Grenzwinkel zwischen 35-40°. 4. Die Periodizität der Niederschläge kann periodisch auftretende Solifluktionsformen bewirken, z. B. Erdstreifen. 5. Azonale und extrazonale Strukturböden sind Extremfälle starker Bodendurchfeuchtung und müssen häufig zu den zonalen gezählt werden. 6. Moose und kleinwüchsige Gräser können Polygonformen inaktiv werden lassen (vegetationsfixierte Strukturböden).
Abstract
We explored high-mountainous regions of the Andes of Bolivia and Ecuador to analyze more exactly the mechanism of solifluction. Studies of air and soil temperatures showed that, at an altitude of 4400-4900 m, daily frost enters about 5 cm (2") only into the soil resulting small forms of solifluction. In regions above 4900 m, however, soils are freezing much more intensely during the whole cold season and may cause enormous stone poligons of 2-6 m in diametre. A series of humid soil samples, taken monthly for six months, showed a very different influence of precipitations on various forms of solifluction. There is little influence on stone poligons, more with earth stripes and most with garlands. With some experiences between 4650 and 5200 m, we observed maximum movements of soil of 21 cm (8") for eighteen months. There are various factors influencing the mechanism of solifluction: 1. Convex slopes help to the formation of earth stripes. On the other hand, concave ones often show forms of microsolifluction (poligons). This is caused by effects of traction and contraction. 2. Favourable areas often unite various species of forms of solifluction (related forms), e. g. in their higher part cones of debris may contain earth stripes (with big inclination and fine material), stone tongues and in the lowest part stone poligons (with little inclination and coarse material). 3. Extreme slope inclinations of a certain species of forms of solifluction depend on soil humidity, e. g. with earth stripes, the minimum inclination is between 3° (with humid local conditions) and 20° (with dry conditions), the maximum inclination is with an angle of 35-40°. 4. Periodical precipitations sometimes cause the formation of periodical forms of solifluction, e. g. earth stripes may disappear during the dry season. 5. On the border of lakes, structure soils are often covered by water, they seem to be azonal or extrazonal (according to Troll). But in many cases they are extremal cases of soil humidity only and belong to zonal forms of solifluction. 6. Sometimes, stone poligons are fixed by mosses and small grass, and so these fixed structure soils have become inactive.
Résumé
On a fait des recherches dans les Andes de l’Equateur et surtout de la Bolivie pour analyser plus exactement le mécanisme de la solifluxion. Selon les températures de l’air et du sol on peut conduire que, à 4400-4900 m, la gelée ne pénètre qu’environ 5 cm dans le sol pendant la nuit. C’est pour ça que seules de petites formes de solifluxion y existent. A partir d’environ 4900 m, par contre, les sols peuvent geler plus profondément pendant toute la période froide et causer la formation de poligones de pierres énormes, de 2-6 m de diamètre. Une série de mesures de l’humidité du sol pendant 6 mois a montré que les précipitations n’influent pas de façon égale sur toutes les formes de solifluxion. Leur influence est relativement petite chez les poligones de pierres, grande chez les raies de terre et la plus grande chez les guirlandes. Avec des expériences entre 4650 et 5200 m d’altitude, on a observé des mouvements du sol maximaux de 21 cm pendant une année et demie. On constate beaucoup de facteurs qui influent sur le mécanisme de la solifluxion: 1. Des pentes convexes favorisent la formation de raies, des pentes concaves par contre des formes de la microsolifluxion (poligones). Ceci est dû à des effets de traction et de contraction. 2. Il y a des localités favorables qui unissent diverses formes de solifluxion (des formes parentes). Par exemple, des cônes d’éboulis peuvent contenir en haut des raies de terre (à inclinaison forte et matériel fin), des langues de pierres, et tout en bas des poligones de pierres (à inclinaison faible et matériel à gros grains). 3. L’inclinaison extrême d’une certaine éspèce de formes de solifluxion dépend de l’humidité du sol. Par exemple chez les raies de terre, on constate des inclinaisons minimales entre 3° (localité bien humide) et 20° (localité sèche) et des inclinaisons maximales entre 35° et 40°. 4. S’il y a des périodes de pluie bien marquées on peut observer quelquefois des formes de solifluxion périodiques. Par exemple, des raies de terre peuvent disparaître pendant l’époque sèche. 5. Il y a des sols structurés qui sont couverts de l’eau d’un lac et qui paraissent être azonaux ou extrazonaux (selon Troll). Mais ce sont plutôt des exemples d’une humidité locale extrême, et il faut les classer presque toujours parmi les formes zonales. 6. Il est possible que des poligones soient fixés par des mousses et de petites graminées. Ces formes fixées par la végétation sont inactives.
Keywords
solifluction • slopes • stone poligons • precipitation • soil humidity • Andes • Bolivia • Ecuador