Bestimmung von glazialisostatischen Erdkrustendeformationen an den Patagonischen Eisfeldern/Chile
Final Report Abstract
Die Eismassen des Südlichen Patagonischen Eisfeldes (SPI) reagieren sehr sensibel auf Klimaänderungen. Bereits seit Ende der Kleinen Eiszeit vor ca. 140 Jahren ist dort ein Rückzug der Gletscher zu beobachten, der sich bis zur Gegenwart immer mehr beschleunigt hat. Als Folge des Eisrückganges treten am SPI glazialisostatisch bedingte Hebungen der Erdkruste auf. Wegen der unikalen tektonischen Situation im Arbeitsgebiet rechnen Modellierer hierbei mit sehr kurzen Relaxationszeiten, die ihrerseits zu vergleichsweise großen Hebungsraten führen. Im Rahmen des Vorhabens wurden für insgesamt 31 Punkte im Gebiet des SPI durch wiederholte GPS-Messungen die Vertikalbewegungen der Erdkruste bestimmt. Es zeigte sich, dass die Hebungsraten tatsächlich bemerkenswert groß sind: Für den nördlichen Zentralteil des SPI wurden Raten von über 30 mm/Jahr, im Maximum bis zu 41 mm/Jahr bestimmt. Das sind die größten bisher auf der Erde gemessenen glazialisostatischen Hebungsraten. Mit zwei realistischen Modellen zur Eisauflastgeschichte seit der Kleinen Eiszeit wurden anschließend jeweils die Parameter für ein viskoelastisches Erdmodell optimiert, indem Vertikalraten, vorhergesagt aus dem Modell, mit den gemessenen Raten verglichen wurden. Zu optimierende Parameter des Erdmodells waren die effektive Lithosphärenmächtigkeit h und die Viskosität ƞ des Erdmantels. Es zeigt sich, dass die Lithosphäre mit einer Dicke von h=36,5 km sehr gering ist. Die Mantelviskosität mit Werten von ƞ =1.6 bzw. 8 × 1018 Pa s ist sehr niedrig. Beides ist erklärbar durch die Tatsache, dass sich unter dem SPI ein „slab window“ befindet, d. h. keine subduzierte Kruste vorhanden ist. Somit konnte das Vorhaben auch einen Beitrag dazu leisten, rheologische Parameter für diese unikale tektonische Situation zu bestimmen.
Publications
- (2009): Rapid Crustal Uplift in Patagonia due to Enhanced Ice Loss. Earth and Planetary Science Letters
Dietrich, R., E.R. Ivins, G. Casassa, H. Lange, J. Wendt, M. Fritsche
(See online at https://doi.org/10.1016/j.epsl.2009.10.021) - (2014): Observed crustal uplift near the Southern Patagonian Icefield constrains improved viscoelastic Earth model. Geophys. Res. Lett.
Lange, H.; Casassa, G.; Ivins, E.R.; Schröder, L.; Fritsche, M.; Richter, A.; Groh, A.; Dietrich, R.
(See online at https://doi.org/10.1002/2013GL058419)
