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Die ungebundene Solifluktion
Hans Elsasser. Zürich
Unter Solifluktion verstehen wir flächenhaftes Bodenfliessen. Diese Form der Erosion ( Abtragung ) ist charakteristisch für die eisfreien polaren Gebiete polwärts der Waldgrenze und für die Zone zwischen Wald- und Schneegrenze in den Hochgebirgen der Erde, so auch in den Alpen. Unterhalb der Waldgrenze, also z.B. im schweizerischen Mittelland, gerät die Bodendecke als Ganzes nur selten in Bewegung, nämlich dann, wenn weiche, quellfähige Gesteine an steilen
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Namenlose Felspyramide am oberen W-Rand des Biafo-Gletschers. Vergletscherter Einschnitt links: Sokha La Übergang der Biafo-Eiszunge ins « Grosse Firnfeld ». Blickrichtung SSE Ogre {ca. yjoo m ) mit Wolkenkragen am SE-Rand des Sim Gang Hispar Pass {von E ); Auf- und Abstiegspur ist links sichtbar Photos Hans Hartmann. Küsnacht/ZH Böschungen nach heftigen Niederschlägen oder nach der Schneeschmelze stark mit Wasser durchtränkt sind oder wenn die ursprünglichen Boden- und Vegetationsverhältnisse durch Eingriffe des Menschen gestört werden. Normalerweise aber liegen die verschiedenen Bodenhorizonte ungestört übereinander.
Anders verhält es sich in der Zone zwischen der Wald- und Schneegrenze, wo dem Bodenfliessen eine sehr grosse Bedeutung als Faktor der Erosion zukommt. Deshalb nennen wir dieses Gebiet Solifluktionszone.
Die Solifluktionszone selbst unterteilen wir in die Zone der ungebundenen oder freien Solifluktion und in die Zone der gebundenen Solifluktion. Die Zone der gebundenen Solifluktion umfasst das Gebiet zwischen der Wald- und Vegetationsgrenze, d.h. die sogenannte Tundrenzone oder Mattenstufe. Oberhalb der Vegetationsgrenze schliesst dann die Frostschuttzone an, das Gebiet der ungebundenen Solifluktion. Während die Begriffe Tundra und Matte auf die Vegetation in der betreffenden Zone hinweisen, deutet der Name Frostschutt darauf hin, dass in dieser Zone die Gesteine durch die Einwirkung des Spaltenfrostes zu Schutt zerlegt werden. Die Verwitterung durch in Geisteinsspalten eindringendes Wasser, das im Winter gefriert und dadurch das Gestein auseinanderreisst, können wir auch bei uns im Mittelland feststellen. Daneben sind aber hier noch die chemische und die organische Verwitterung an der Zerlegung der Gesteine massgebend beteiligt, während in der Frostschuttzone die organische Verwitterung vollständig fehlt und die chemische Verwitterung gegenüber der mechanischen durch Spaltenfrost stark zurücktritt.
Die Solifluktion kommt dadurch zustande, dass die obersten Bodenpartien stark mit Wasser durchtränkt werden. Deshalb wird das Bodenfliessen auch Durchtränkungsfliessen genannt. Bei diesem Wasser handelt es sich sowohl um Niederschlagswasser als auch um Wasser, das von der Schneeschmelze her stammt. Der dritte wichtige Beitrag zur Bodendurchfeuchtung kommt vom Wasser, das während der kalten Jahreszeit in Form von Eis im Boden gebunden ist und im Sommer durch die allgemeine Erwärmung frei wird.
Diesem Bodeneis kommt für die Solifluktion eine ganz besondere Bedeutung zu, denn es ist nicht nur Wasserspeicher, sondern es zerreisst und lockert ausserdem durch seine sprengende Wirkung die Verbandsverhältnisse im Boden, wodurch für das Bodenfliessen besonders günstige Voraussetzungen geschaffen werden. Würde das Wasser versickern, so käme es nicht zu solifluidalen Bewegungen. Diese Versickerung findet nun aber aus verschiedenen Gründen nicht statt. Im Frühling und im Frühsommer, d.h. zur Zeit der Schneeschmelze, tauen die obersten Bodenpartien auf, währenddem die tiefer liegenden « Bodenschichten » noch gefroren bleiben. Der wasserübersättigte Auftauboden beginnt jetzt hangabwärts zu fliessen, und zwar genügen schon Neigungen von 2°. In dieser Jahreszeit haben wir in den Alpen ein Optimum an solifluidalen Bewegungen, denn der Boden ist jetzt am stärksten mit Wasser durchtränkt. Neben dem freigewordenen Wasser des Bodeneises haben wir das Schneeschmelzwasser und sehr oft grössere gewitterartige Niederschläge. Gegen den Hoch- und Spätsommer hin wird der Auftauboden immer mächtiger, und die gefrorene « Bodenschicht » verschwindet mit der Zeit ganz. Es kann nun aber der Fall eintreten, wo wir auch im Sommer im Untergrund eine gefrorene « Bodenschicht » antreffen. Diesen das ganze Jahr hindurch gefrorenen Boden nennen wir Permafrost-oder Dauerfrostboden, im Gegensatz zum Saison-frostboden, der nur in der kalten Jahreszeit gefroren ist. Wenn jetzt also ein solcher Dauerfrostboden das Wasser während des ganzen Jahres hindurch am Versickern hindert, so haben wir natürlich besonders günstige Verhältnisse für das Bodenfliessen. Permafrost finden wir nicht nur im hohen Norden, sondern er kann in Form Die Abgrenzung und Unterteilung der Solifluktionszone Frostschuttzone von Dauerfrostbodenlinsen auch in den Alpen oberhalb von 2600 Metern auftreten. Neben dem Permafrostboden können als Wasserstauer, welche das Bodenfliessen begünstigen, auch der anstehende Fels, eine wasserundurchlässige Lehmschicht oder ein kompaktes Steinbett auftreten. Erst mit Hilfe von Grabungen erkennt man die Natur des Wasserstauers. Gegen den Spätsommer und Herbst hin kommt es dann häufig zu einer oberflächlichen Austrocknung des Auftaubodens, wobei sich sogar Trockenrisse bilden können. Dadurch wird natürlich die Solifluktion stark vermindert. Verantwortlich für diese Austrockung ist hauptsächlich der Wind. Um sich über den Betrag der ungebundenen Solifluktion ein Bild zu machen, wurden in den Jahren 1965 bis 1967 auf der Fuorcla da Faller im oberen Avers ( 765200/148000, 2830 m ) verschiedene Solifluktionsmessungen vorgenommen. Wenn wir die Resultate dieser Messungen betrachten, so ergibt sich folgendes Bild:
1. Die Solifluktionsgeschwindigkeiten sind sehr verschieden:
ungebundene oder freie Solifluktion Schneegrenze Vegetationsgrenze Mattenstufegebundene Solifluktion oder Tundrenzone Waldgrenze Bei Messstellen mit gleicher Exposition und Hangneigung, die nur wenige Meter voneinander entfernt liegen, konnten Unterschiede von über 30 Zentimeter/Jahr beobachtet werden.
Es wurden folgende Maximalbeträge festgestellt:
12° Hangneigung pro Jahr 55 Zentimeter pro Tag 5 Zentimeter Im allgemeinen ist die Geschwindigkeit der Solifluktion bei steilen Hängen grösser als bei flachen:
Zurückgelegte Strecke in 77 Tagen bei 12° Hangneigung 18 Zentimeter bei 8° Hangneigung 9 Zentimeter ( es handelt sich um Durchschnittswerte ). Das Bodenfliessen ist nicht kontinuierlich, sondern diese Bewegung geht « ruckartig » vor sich.
Zwischen dem Grad der Durchfeuchtung des Bodens und dem Ausmass der Solifluktion besteht ein direkter Zusammenhang. Nach heftigen Niederschlägen können immer besonders grosse Beträge der Solifluktion beobachtet werden.
6. Die seitlichen Verschiebungen der Messpunkte sind unbedeutend gegenüber den Bewegungen in der Längsrichtung und können vernachlässigt werden: maximale seitliche Abweichung 5 Zentimeter.
7. Wenn wir die Solifluktionsmessungen in verschiedenen Tiefen des Bodens durchführen, so stellen wir fest, dass die pro Jahr an der Oberfläche zurückgelegte Strecke am grössten ist und mit der Tiefe abnimmt:
Tiefe ( cm ) Zurückgelegte Strecke pro Jahr ( cm ) o8 5 3o In weiteren Untersuchungsgebieten, sowohl in den Alpen als auch in der Arktis, sollten nun diese Beobachtungen bestätigt werden, wobei es natürlich ideal wäre, wenn sie über eine möglichst lange Zeit durchgeführt würden.
Für diesen Artikel stützte ich mich neben meinen eigenen Untersuchungen in den Alpen vor allem auf Arbeiten der beiden deutschen Geographen Büdel und Troll.