Quarz als Schlüssel zur Messung von Erdrutschaktivitäten
Erdrutsche kommen normalerweise an steilen Hängen vor, wenn die Schwerkraft den Zusammenhalt zwischen Steinen und Boden löst. Starke Regenfälle, das Absterben von Vegetation und Erdbeben sind nur einige Faktoren, die Erdrutsche wahrscheinlicher machen können. „Erdrutsche zählen zu den gefährlichsten geologischen Phänomenen überhaupt“, erklärt die Projektkoordinatorin von LandFlux, Duna Roda-Boluda, eine Postdoktorandin am Deutschen Geoforschungszentrum. „Bis zu 20 000 km des Schienennetzes Europas sind in Gefahr. Der Klimawandel und die menschliche Einflussnahme auf die Landschaft führen dazu, dass Erdrutsche in Zukunft wahrscheinlicher werden.“ Obwohl wir uns dieser Gefahr bewusst sind, mangelt es uns immer noch an einem umfassenden Verständnis dessen, was Erdrutsche auslöst und wie ihr Wiederauftreten in der Vergangenheit geschwankt hat. Physikalische Belege werden oft durch Erosion und Wiederbegrünung beseitigt und Luftaufnahmen ermöglichen es uns lediglich, die Erdrutschaktivitäten von vorherigen Jahren nachzuverfolgen.
Eine Langzeitperspektive
Das im Rahmen der Marie-Skłodowska-Curie-Maßnahmen durchgeführte Projekt LandFlux wurde mit dem Ziel ins Leben gerufen, diese Wissenslücke zu schließen. „Ich wollte die Erdrutschaktivitäten über Jahrhunderte und Jahrtausende hinweg abschätzen“, so Roda-Boluda. „Dies wird uns wertvolle Zusammenhänge aufzeigen, anhand derer wir die Datensätze über die Erdrutschaktivitäten in der jüngeren Vergangenheit auswerten können.“ Zu diesem Zweck trug Roda-Boluda Proben aus Geröllablagerungen infolge von Erdrutschen am Fuße von Hängen in Neuseeland zusammen, die weniger als 20 Jahre alt waren. In diesen Proben wurde dann die Konzentration zweier in Quarz vorkommender kosmogener Nuklide gemessen– 10Be und 14C. Die Messung von 10Be ist ein etabliertes Verfahren, um abzuschätzen, wie lange das Gestein oder das Sediment an der Erdoberfläche exponiert war. Die Ermittlung der 10Be-Konzentration verschaffte dem Projektteam eine Vorstellung von der Zeitspanne, die zwischen dem Erdrutsch, aus dem die Probe stammte, und dem vorherigen lag. Die Messung des 14C-Gehalts wurde durchgeführt, um zu überprüfen, ob das Verhältnis von 14C zu 10Be mit der erosionalen Tiefe von Erdrutschen zunimmt. „Sedimente, die aus Erdrutschen stammen, werden aus tieferen Bereichen des Muttergesteins gewonnen, während Sedimente, die auf andere Vorgänge zurückzuführen sind, vor allem aus der Felsoberfläche stammen“, fügt Roda-Boluda hinzu. „Daher könnten hohe Werte beim Verhältnis von 14C zu 10Be möglicherweise als ein neuer Indikator für Sedimentgestein dienen, das aus Erdrutschen stammt.“
Die Messung der Intervalle zwischen wiederkehrenden Erdrutschen
Die Anwendung dieser Verfahren machten es Roda-Boluda möglich, erstmals direkte Abschätzungen der Intervalle zwischen wiederkehrenden Erdrutschen über Tausende Jahre hinweg zu treffen. „Unsere Schätzungen der Wiederkehrintervalle liegen zwischen 1 000 und 6 000 Jahren“, gibt sie an. „Wie man erwarten würde, sind die Intervalle für größere Erdrutsche länger und für kleinere Erdrutsche kürzer.“ Das Projekt konnte ebenfalls die Erwartung bestätigen, dass das 14C/10Be-Verhältnis mit der Tiefe des Erdrutsches korreliert. „Das bedeutet, dass diese Nuklide potenziell dafür genutzt werden könnten, Material aus tief liegenden Quellen zu identifizieren, sodass sie sozusagen als Fingerabdruck von Sedimentgestein aus Erdrutschen fungieren würden“, erklärt Roda-Boluda. „Allerdings ist die Extraktion anorganischen 14C aus Sedimenten ein schwieriges Unterfangen und nur in wenigen Labors weltweit möglich. Dieses Verfahren muss daher noch weiterentwickelt werden, unsere Ergebnisse unterstreichen jedoch das Potenzial dieser neuen Methode.“ Das Projektteam misst zurzeit das 14C/10Be-Verhältnis in Flusssedimenten basierend auf der Hypothese, dass Regionen, in denen mehr Erdrutsche vorkommen, auch höhere 14C/10Be-Anteile aufweisen müssten. Wenn sich diese Annahme als wahr erweist, könnte dies der Wissenschaft ein Instrument an die Hand geben, um zu untersuchen, wie die Erdrutschaktivität seit der Eiszeit oder während Phasen, in denen erwiesenermaßen Erdbeben auftraten, schwankt. „Ich würde mir auf jeden Fall wünschen, dass unser Ansatz zur Abschätzung langfristiger Intervalle zwischen wiederkehrenden Erdrutschen und zur Erkennung von Sedimentgestein aus Erdrutschen routinemäßig in zukünftigen Studien Anwendung finden wird“, fügt Roda-Boluda hinzu. „Das würde uns erlauben, nachzuverfolgen, ob und wie sehr sich die Erdrutschaktivität in Regionen verändert, in denen erhebliche Landnutzungsänderungen oder starke Dürren gefolgt von Stürmen und Fluten auftreten.“
Schlüsselbegriffe
LandFlux, Erdrutsch, Sediment, Klima, Fluten, Dürren, Quarz, kosmogene Nuklide
