SFB 1211 – C02 – Transport und Deposition
Bildung von Schwemmfächern und ihrer Geo-Bio-Archivfunktion unter Hyperaridität – Integrierung von Empirie und Modellierung von Landschaftsentwicklung
Aufgrund der direkten Kopplung von Schwemmfächern (SF) mit dem Quellgebiet stellen sie wesentliche Ablagerungskörper dar und archivieren die Reaktionen der Sedimenttransportsysteme auf paläoklimatische Schwankungen, tektonische Aktivitäten und Veränderungen der Erosionsbasis in ihrer Architektur und Stratigraphie. Die Auswirkungen der autogenen Faktoren, die die interne Dynamik der SF bestimmen, machen es jedoch schwierig, diese allogenen Umweltfaktoren zu entschlüsseln. SF sind in der Atacama-Wüste von den ariden Rändern bis zum hyperariden Kern weit verbreitet und bieten daher ein großes Potenzial für die Verknüpfung und den Vergleich dieser morphodynamischen Systeme mit anderen regionalen Paläoumweltarchiven – von denen viele im Rahmen des SFB 1211 untersucht wurden bzw. weiter untersucht werden. Auf der Grundlage der Ergebnisse der vorangegangenen Phasen werden die folgenden übergreifenden Forschungsfragen verfolgt:
1. Wie spiegelt sich die Auswirkung von autogenen und umweltbedingten (allogenen) Kontrollen in der Variabilität der SF-Struktur unter Limitierung der Transportkapazität bzw. Sedimentverfügbarkeit wider – und bestimmt somit die ökologische Lebensraumfunktion von SF in der Atacama-Wüste?
2. Wie beeinflusst die Entwicklung von SF unter (Hyper-)Aridität die Ausbreitung von klimatischen, biotischen und geologischen Signalen aus dem Quellgebiet und deren Erhaltung in Stratigraphie – und damit das Potential von SF als quartäre und neogene Paläoumweltarchive für die Atacamawüste?
Braun (2022) hat zwei grundlegende Ansätze für die Modellierung der Fächergenese gegenübergestellt, die durch unterschiedliche interne SF-Strukturen und Bildungszeiten gekennzeichnet sind, die zum Erreichen eines stabilen Zustands erforderlich sind. Eine Synthese empirischer Daten über die Morphologie, Stratigraphie und den zeitlichen Ablauf von Fächern und Quellgebieten in der Atacama-Wüste, die während der ersten und zweiten Phase des SFB 1211 ausgewertet wurden (Bartz et al., 2020a, 2020b; Walk et al., 2019, 2020, 2022, 2023), ergänzt durch gezielte Analysen zusätzlicher SF an strategischen Standorten, wird zur Parametrisierung und Validierung der verschiedenen physikalisch basierten, numerischen Ansätze verwendet. Dies wird entscheidende Erkenntnisse darüber liefern, (i) welcher Ansatz am besten geeignet ist, um die Entwicklung von AF unter verschiedenen klimatischen und tektonischen Bedingungen zu reproduzieren, und (ii) ein besseres Verständnis der SF-Umgebung liefern und damit eine Grundlage für die Interpretation der (morpho)stratigraphischen Ergebnisse. Der Ansatz wird entlang eines longitudinalen Transekts durch die Atacama-Wüste bis hin zum ariden Altiplano angewendet. Ziel ist es, die Auswirkungen verschiedener allogener Einflüsse auf die SF-Entwicklung von autogenen Einflüssen unter realen Bedingungen zu entschlüsseln – ein anspruchsvolles Ziel, das sich nur schwer ausschließlich durch Modellierung oder Empirie erreichen lässt. Ein besseres Verständnis der geomorphologischen Entwicklung von Schwemmfächern wird es außerdem ermöglichen, ihr Potential als „Lebensraum und Ausbreitungspfad“ unter Limitation von Wasser zu untersuchen.
Publikationen (seit erster Projektphase)
Bartz, M., Duval, M., Brill, D., Zander, A., King, G.E., Rhein, A., Walk, J., Stauch, G., Lehmkuhl, F., Brückner, H., 2020a. Testing the potential of K-feldspar pIR-IRSL and quartz ESR for dating coastal alluvial fan complexes in arid environments. Quaternary International 556, 124–143. https://doi.org/10.1016/j.quaint.2020.03.037
Bartz, M., Walk, J., Binnie, S.A., Brill, D., Stauch, G., Lehmkuhl, F., Hoffmeister, D., Brückner, H., 2020b. Late Pleistocene alluvial fan evolution along the coastal Atacama Desert (N Chile). Global and Planetary Change 190, 103091. https://doi.org/10.1016/j.gloplacha.2019.103091
Sun, X., Amelung, W., Klumpp, E., Walk, J., Mörchen, R., Böhm, C., Moradi, G., May, S.M., Tamburini, F., Wang, Y., Bol, R., 2024. Fog controls biological cycling of soil phosphorus in the Coastal Cordillera of the Atacama Desert. Global Change Biology 30, e17068. https://doi.org/10.1111/gcb.17068
Walk, J., 2020. Alluvial fans along the coastal Atacama Desert – landforms, processes, and evolution. Dissertation), Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen, Aachen, S. 165. https://doi.org/10.18154/RWTH-2020-06003
Walk, J., Bartz, M., Stauch, G., Binnie, A., Brückner, H., Lehmkuhl, F., 2022. Weathering under coastal hyperaridity – Late Quaternary development of spectral, textural, and gravelometric alluvial fan surface characteristics. Quaternary Science Reviews 277, 107339. https://doi.org/10.1016/j.quascirev.2021.107339
Walk, J., Schulte, P., Bartz, M., Binnie, A., Kehl, M., Mörchen, R., Sun, X., Stauch, G., Tittmann, C., Bol, R., Brückner, H., Lehmkuhl, F., 2023. Pedogenesis at the coastal arid-hyperarid transition deduced from a Late Quaternary chronosequence at Paposo, Atacama Desert. CATENA 228, 107171. https://doi.org/10.1016/j.catena.2023.107171
Walk, J., Stauch, G., Bartz, M., Brückner, H., Lehmkuhl, F., 2019. Geomorphology of the coastal alluvial fan complex Guanillos, northern Chile. Journal of Maps 15, 436–447. https://dx.doi.org/10.1080%2F17445647.2019.1611499
Walk, J., Stauch, G., Reyers, M., Vásquez, P., Sepúlveda, F.A., Bartz, M., Hoffmeister, D., Brückner, H., Lehmkuhl, F., 2020. Gradients in climate, geology, and topography affecting coastal alluvial fan morphodynamics in hyperarid regions – The Atacama perspective. Global and Planetary Change 185, 102994. https://doi.org/10.1016/j.gloplacha.2019.102994
