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Eiszeitalter

u.

Gegenwart

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5—8

Hannover

1979

A. Aufsätze Glaziale Übertiefung unter rezenten Gletschern und in deren Vorfeld HELMUT VIDAL *)

Seismic method, glacier, glacial erosion, glacial valley, t y p i c a l form, deepening, in situ test, glacial modell, Central-Austrian Alps (Stubai Alps, ö t z t a l Alps), T y r o l i a K u r z f a s s u n g : Seismische Messungen auf 17 Gletschern der Alpen wurden hinsichtlich des Nachweises glazialer Übertiefung ihrer Unterlage ausgewertet. Eine derartige Übertiefung ist mehr oder weniger stark überall vorhanden und kann im Zungenbereich größerer Gletscher einige hundert Meter, bei Firnfeldgletschern und kleineren Gletscherflecken bis zu 50 Meter erreichen. Einige typische Formen glazialer Uberprägung und Übertiefung unter rezenten Gletschern und in deren unmittelbarem Vorfeld werden behandelt. [Glacial Deepening under Recent Glaciers a n d in front of their Tongue] A b s t r a c t : Seismic measurements on 17 glaciers of the Alps have been checked with regard to the proof of glacial erosion and deepening of their bedrock. Such a deepening could be found more or less everywhere and can reach some hundred meters under the tongue of larger glaciers, about 50 meters on so called Firnfeld-glaciers and small glacier spots. Some typical forms of glacial modelling and deepening under recent glaciers and in front of the end of their tongue are discussed. Ü b e r d a s A u s m a ß d e r G l a z i a l e r o s i o n u n t e r r e z e n t e n Gletschern u n d d u r c h d i e g e w a l t i ­ gen E i s s t r ö m e der l e t z t e n V e r e i s u n g s p e r i o d e u n s e r e r E r d e i m i n n e r a l p i n e n R a u m w u ß t e m a n b i s v o r einigen J a h r z e h n t e n nichts o d e r n u r sehr w e n i g , d a e n t w e d e r die Gletscher selbst k e i n e B e o b a c h t u n g z u l i e ß e n o d e r m ä c h t i g e g l a z i a l e u n d p o s t g l a z i a l e S e d i m e n t e die h e u t e eisfreien T ä l e r f ü l l e n . H i e r h a t sich d e r a n g e w a n d t e n G e o p h y s i k ein n e u e s A r b e i t s g e b i e t eröffnet. G e o e l e k t r i k , G r a v i m e t r i e u n d besonders die seismischen V e r f a h r e n h a b e n sich h i e r b e w ä h r t u n d k o n n t e n der Glaziologie sowie der G l a z i a l g e o l o g i e u n d Geomorphologie neue Infor­ m a t i o n e n liefern. I m f o l g e n d e n w e r d e n , b a s i e r e n d a u f d e r t h e m a o r i e n t i e r t e n A u s w e r t u n g seismischer M e s s u n g e n a u f 17 Gletscher d e r A l p e n , E r k e n n t n i s s e über d i e g l a z i a l e Ü b e r ­ t i e f u n g u n t e r diesen Gletschern u n d in d e r e n u n m i t t e l b a r e m eisfreien V o r f e l d m i t g e t e i l t . B e i d e n seismischen V e r f a h r e n w e r d e n durch S p r e n g u n g e n i m Eis S c h a l l i m p u l s e e r z e u g t , d i e sich i n diesem u n d i m M a t e r i a l des G l e t s c h e r b e t t e s m i t unterschiedlichen G e s c h w i n d i g ­ k e i t e n a u s b r e i t e n , a n d e n Grenzflächen r e f l e k t i e r t b z w . g e f ü h r t w e r d e n , u n d deren L a u f ­ z e i t a n m e h r e r e n B e o b a c h t u n g s s t a t i o n e n gemessen w i r d . A u s den L a u f z e i t e n der v e r ­ schiedenen I m p u l s e l ä ß t sich d a n n die j e w e i l i g e M ä c h t i g k e i t des Gletschereises berechnen. D e r e n B e s t i m m u n g a u f P r o f i l l i n i e n l ä n g s u n d q u e r z u m Gletscher g e s t a t t e t in V e r b i n d u n g m i t e i n e r p h o t o g r a m m e t r i s c h e n E r f a s s u n g des R e l i e f s d e r Gletscheroberfläche d i e D a r ­ s t e l l u n g d e r A u s f o r m u n g des Gletscherbettes u n d d a m i t d e r G l a z i a l e r o s i o n ggf. auch - a k k u m u l a t i o n a n d e r Gletschersohle; in g e w i s s e m G r a d e s o g a r e i n e A u s s a g e ü b e r i h r e g e o l o g i s c h - p e t r o l o g i s c h e Beschaffenheit. * ) Anschrift des Verfassers: Prof. Dr. H . V i d a l , Landesamtes, Prinzregentenstr. 28, 8000 München 22.

Präsident des Bayerischen Geologischen


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Helmut Vidal

In d e n J a h r e n 1 9 5 3 — 1 9 5 7 h a t e i n T e a m d e s Instituts für A n g e w a n d t e G e o p h y s i k der U n i v e r s i t ä t M ü n c h e n u n t e r L e i t u n g v o n O . FÖRTSCH u n d d e m Verfasser ( 1 9 5 5 , 1 9 5 6 a, 1 9 5 8 a, 1 9 5 8 c, 1 9 6 8 a ) m i t s y s t e m a t i s c h e n seismischen M e s s u n g e n a u f Gletschern d e r ö t z t a l e r - u n d S t u b a i e r - A l p e n u n d i m R ä t i k o n begonnen. Vermessen w u r d e n T e i l e des Firn­ feldes des Gepatsch- u n d K e s s e l w a n d f e r n e r s , d e r H i n t e r e i s - , G u r g l e r - u n d S u l z t a l f e r n e r u n d i m R ä t i k o n d e r B r a n d n e r - G l e t s c h e r . Diese M e s s u n g e n , z . T . e i n g e b a u t i n d a s P r o ­ g r a m m d e r I n t e r n a t i o n a l e n H y d r o l o g i s c h e n D e k a d e , s o l l t e n , w i e auch die m e i s t e n a n d e r e n h i e r e r w ä h n t e n M e s s u n g e n , i n erster L i n i e i n V e r b i n d u n g m i t F r a g e n des W a s s e r h a u s h a l t e s d a s E i s v o l u m e n dieser Gletscher e r m i t t e l n . I m u n m i t t e l b a r e n Z u s a m m e n h a n g d a m i t fielen a b e r auch Ergebnisse ü b e r d i e A u s f o r m u n g i h r e r U n t e r l a g e a n (FÖRTSCH SC V I D A L 1 9 5 6 b, 1 9 5 8 b , 1 9 6 8 b ) . In d e n J a h r e n 1 9 6 0 / 6 1 d e h n t e GIESE ( 1 9 6 3 ) v o m gleichen I n s t i t u t d i e M e s s u n g e n a u f d e n g e s a m t e n G e p a t s c h f e r n e r a u s , w ä h r e n d 1 9 6 6 — 1 9 6 9 MILLER ( 1 9 7 2 ) d e n G u s l a r - u n d V e r n a g t f e r n e r , e b e n f a l l s Gletscher i n d e n ö t z t a l e r A l p e n , e i n g e h e n d seismisch vermessen h a t . 1 9 6 6 b e g a n n d a n n auch d i e Z e n t r a l a n s t a l t für M e t e o r o l o g i e u n d G e o d y m a n i k i n W i e n ä h n l i c h e M e s s u n g e n a u f Gletschern d e r O s t a l p e n . 1 9 6 6 haben BRÜCKL & STEINHAUSER ( 1 9 6 7 ) als M i t a r b e i t e r dieses I n s t i t u t s d e n V e r n a g t f e r n e r , 1 9 6 7 / 6 8 BRÜCKL, Großen

GANGL

& STEINHAUSER

Gosau-Gletscher

(1969,

i m Dachstein,

1 9 7 1 ) den

Hallstätter-,

Schladminger-

1 9 6 9 BITTMANN, B R Ü C K L & G A N G L

(1972)

und den

G e f r o r n e W a n d Kees i m Gebiet des T u x e r H a u p t k a m m e s T i r o l vermessen. 1 9 7 0 f o l g t e eine seismische V e r m e s s u n g d e s O b e r s t e n P a s t e r z e n b o d e n s i n d e r G l o c k n e r - G r u p p e durch BRÜCKL, GANGL & WALLNER ( 1 9 7 3 )

und

1973/74

des O b e r - u n d

U n t e r s u l z b a c h k e e s in

d e r V e n e d i g e r g r u p p e durch BRÜCKL & G A N G L ( 1 9 7 7 ) . D a s I n s t i t u t für G e o p h y s i k der U n i v e r s i t ä t M ü n s t e r h a t a u f e i n i g e n Gletschern d e r O s t - u n d W e s t a l p e n T e i l e v o n Gletschern seismisch v e r m e s s e n , so 1 9 5 5 BROCKAMP ( 1 9 5 8 ) z w e i Profile a u f d e r P a s t e r z e , 1 9 5 8 THYSSEN & A H M A D ( 1 9 6 8 ) v i e r Profile a u f d e m K o n k o r d i a - P l a t z d e s Aletschgletschers u n d 1 9 6 6 THYSSEN & KOHNEN ( 1 9 6 8 ) z w e i K r e u z p r o f i l e a u f d e m S c h m i e d i n g e r K e e s i m Gebiet d e r G l o c k n e r - G r u p p e .

A l l e diese M e s s u n g e n h a b e n d e n N a c h w e i s für g l a z i a l e Ü b e r t i e f u n g b i s h i n a u f in d i e F i r n f e l d e r r e z e n t e r Gletscher in d e n A l p e n erbracht. D i e s e k a n n z . T . e r h e b l i c h e A u s ­ m a ß e erreichen, bis z u e i n i g e n h u n d e r t M e t e r n i m Z u n g e n b e r e i c h g r ö ß e r e r Gletscher. A u f d e n meist flächenhaften F i r n f e l d g l e t s c h e r n u n d k l e i n e r e n Gletscherflecken l i e g t s i e bei c a . 5 0 m . L ä n g s s c h n i t t e durch g r ö ß e r e Gletscher, w i e G e p a t s c h f e r n e r (GIESE 1 9 6 3 ) , G u r g l e r u n d H i n t e r e i s f e r n e r (FÖRTSCH & V I D A L 1 9 5 6 a, 1 9 5 8 a ) , d i e sich a u f g r u n d d e r seis­ mischen M e s s u n g e n v o m F i r n f e l d b i s z u m Z u n g e n e n d e k o n s t r u i e r e n l i e ß e n , z e i g e n e i n b e ­ s o n d e r s typisches R e l i e f d e s Gletscherbettes. W e n n d a s a u s d e m F i r n f e l d a b f l i e ß e n d e Eis ü b e r d i e erste d a s a n s c h l i e ß e n d e T r o g t a l q u e r e n d e u n d dieses nach oben a b s c h l i e ß e n d e F e l s s c h w e l l e t a l a b w ä r t s fließt, übertieft es a n deren u n t e r e m E n d e in d e r R e g e l d i e T a l ­ s o h l e ; es entsteht, ä h n l i c h w i e b e i e i n e m W a s s e r f a l l , e i n sog. Fußbecken. D i e Ü b e r t i e f u n g k l i n g t t a l a b w ä r t s a l l m ä h l i c h a u s u n d geht i n d a s n o r m a l e S o h l g e f ä l l e ü b e r . E s entsteht d a d u r c h , z u m i n d e s t s t r e c k e n w e i s e , d i e für g l a z i a l ü b e r f o r m t e T r o g t ä l e r t y p i s c h e sog. R ü c k ­ f ä l l i g k e i t des S o h l e n v e r l a u f s . Trifft d a s a b f l i e ß e n d e Eis t a l a b w ä r t s erneut a u f ein sich i h m in d e n W e g stellendes H i n d e r n i s in F o r m eines F e l s r i e g e l s , so übertieft es auch v o r d i e s e m sein B e t t e r h e b l i c h ; es entsteht durch g l a z i a l e Erosion e i n sog. V o r b e c k e n , d a s m i t u n t e r bis zu 1 0 0 m u n d erheblich m e h r g e g e n ü b e r d e m S c h w e l l e n s c h e i t e l übertieft sein k a n n . D a b e i w i r d d i e S c h w e l l e a u f i h r e r L u v s e i t e m e i s t s t ä r k e r erosiv b e a n s p r u c h t u n d ist h i e r steiler als a u f d e r Leeseite. N a c h d e m Ü b e r f l i e ß e n dieses H i n d e r n i s s e s k a n n es d a n n e r n e u t z u r B i l d u n g eines F u ß b e c k e n s k o m m e n . D u r c h seismische M e s s u n g e n i m Gebiet d e s S u l z t a l ­ ferners in d e n S t u b a i e r A l p e n (FÖRTSCH & V I D A L 1 9 6 8 a ) k o n n t e n a c h g e w i e s e n w e r d e n , d a ß sich diese A b f o l g e v o n Fußbecken, T r o g b e c k e n u n d T r o g s c h w e l l e n auch ü b e r m e h r e r e K i l o m e t e r i n d a s eisfreie V o r l a n d dieses Gletschers fortsetzt.


Glaziale Übertiefung unter rezenten Gletschern und in deren Vorfeld

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Sicher w u r d e m i t d e m e r s t m a l i g e n V o r s t o ß d e r Gletscher a u s i h r e n F i r n f e l d e r n in d i e T ä l e r z u B e g i n n d e r l e t z t e n g r o ß e n V e r e i s u n g s p e r i o d e d a s p r ä g l a z i a l e T a l r e l i e f durch d e n m i t z u n e h m e n d e r E i s m ä c h t i g k e i t s t ä r k e r w e r d e n d e n Eisschurf mehr u n d m e h r zu d e m t y p i s c h e r T r o g t ä l e r a u s g e f o r m t u n d l ä n g s i h r e r Achse m e h r oder w e n i g e r s t a r k übertieft. A u f g r u n d der geophysikalisch gewonnenen Erkenntnisse über die Glazialerosion i m Bereich r e z e n t e r Gletscher u n d in den g r o ß e n h e u t e eisfreien i n n e r a l p i n e n L ä n g s - u n d Q u e r t r o g t ä l e r n k a n n geschlossen w e r d e n , d a ß durch d i e G l a z i a l e r o s i o n ein v o m T a l s c h l u ß b z w . d e n Talschlüssen d e r S e i t e n t ä l e r bis i n s V o r l a n d reichender t y p i s c h e r t r e p p e n f ö r m i g e r T a l l ä n g s s c h n i t t e n t s t a n d e n ist, d e r d u r c h m e h r o d e r w e n i g e r übertiefte T a l a b s c h n i t t e zwischen F e l s r i e g e l n g e k e n n z e i c h n e t ist. D i e seismischen M e s s u n g e n haben auch noch a n d e r e B e w e i s e für d i e g l a z i a l e Ü b e r t i e ­ fung u n d A u s f o r m u n g v e r g l e t s c h e r t e r T ä l e r g e l i e f e r t . In Bereichen, w o d e r Gletscherstrom durch d i e v o r g e g e b e n e T a l f o r m seine F l i e ß r i c h t u n g z u ä n d e r n g e z w u n g e n w u r d e , k o m m t es i n n e r h a l b oder u n m i t t e l b a r u n t e r h a l b solcher K u r v e n a b s c h n i t t e z u r B i l d u n g deutlich a s y m m e t r i s c h e r T a l q u e r s c h n i t t e (FÖRTSCH 6C V I D A L 1 9 5 6 a, 1 9 5 8 a ) . E i n e s t ä r k e r e E i n ­ tiefung des Gletscherbettes u n d eine V e r s t e i l u n g d e r Felsböschungen ist a n d e n p r a l l h a n g seitigen P a r t i e n des T r o g e s z u e r k e n n e n . D i e s ist sicher a u f ein hier s t ä r k e r e s A n g r e i f e n d e r g l a z i a l e n Erosion i n f o l g e g r ö ß e r e n D r u c k e s u n d d a m i t e i n e r s t ä r k e r e n V e r f o r m u n g des Eises z u r ü c k z u f ü h r e n , d i e ihrerseits in d i e s e m nach a u ß e n gegen d a s p r a l l h a n g s e i t i g e Gletscherbett gerichtete G e g e n k r ä f t e a u s l ö s t , w ä h r e n d d i e Innenseite des Gletschers a m G l e i t h a n g w e i t g e h e n d k r ä f t e f r e i bleibt. G l a z i a l e Ü b e r t i e f u n g e n k o n n t e n auch d o r t seismisch n a c h g e w i e s e n w e r d e n , w o S e i t e n ­ gletscher m e h r oder w e n i g e r senkrecht in d e n H a u p t g l e t s c h e r e i n m ü n d e n o d e r früher e i n ­ m a l e i n g e m ü n d e t s i n d . D i e Erosionskraft des H a u p t g l e t s c h e r s w i r d h i e r durch den M a s s e n ­ z u w a c h s a n Eis erheblich v e r s t ä r k t . Dies f ü h r t z u r B i l d u n g eines sog. K o n f l u e n z - o d e r M ü n d u n g s b e c k e n s , d a s sich neben der Ü b e r t i e f u n g d e r Felssohle u n t e r d i e f l u v i a t i l e G e ­ f ä l l s k u r v e meist auch durch e i n e A u s w e i t u n g des T a l q u e r s c h n i t t e s in der H o r i z o n t a l e n u n d eine G e h ä n g e v e r s t e i l u n g g e g e n ü b e r der E i n m ü n d u n g b e m e r k b a r macht (FÖRTSCH SC V I D A L 1 9 5 6 a, 1 9 5 8 a ) . D o r t , w o m e h r e r e g r o ß e E i s s t r ö m e sich v e r e i n i g e n , e n t s t e h t in d e r e n S c h n i t t p u n k t eine b e s o n d e r s s t a r k e g l a z i a l e E r o s i o n s w i r k u n g . So b e r i c h t e n THYSSEN & A H M A D ( 1 9 6 8 ) a u f g r u n d seismischer M e s s u n g e n auf d e m Aletschgletscher v o n einer Ü b e r ­ tiefung bis zu 8 9 0 m a m K o n k o r d i a - P I a t z , a n d e r K o n f l u e n z des g r o ß e n Aletsch-, J u n g ­ f r a u - u n d G r ü n e g g f i r n s . Es h a n d e l t sich bei d i e s e m B e t r a g v e r m u t l i c h u m d i e d o r t g e m e s ­ sene E i s m ä c h t i g k e i t . D i e eigentliche Ü b e r t i e f u n g des Gletscherbettes dürfte i n diesem F a l l u m e i n i g e h u n d e r t M e t e r g e r i n g e r sein, erreicht a b e r auch d a n n noch g a n z beachtliche Beträge. F e r n e r k o n n t e auf d e m G u r g l e r f e r n e r (FÖRTSCH & V I D A L 1 9 5 8 a ) n a c h g e w i e s e n w e r d e n , d a ß t a l a b w ä r t s v o n e i n e r Konfluenz z w e i e r m e h r o d e r w e n i g e r p a r a l l e l o d e r s p i t z w i n k l i g a u f e i n a n d e r s t o ß e n d e r Gletscher der an E i s m a s s e g r ö ß e r e Gletscher sein B e t t s t ä r k e r ü b e r ­ tieft. D i e s e Ü b e r t i e f u n g k l i n g t erst ein g u t e s S t ü c k t a l a b w ä r t s a l l m ä h l i c h a u s . D i e Ergebnisse dieses k o m p i l a t o r i s c h e n Berichts l a s s e n sich k n a p p m i t e i n e r F o r m u l i e ­ r u n g z u s a m m e n f a s s e n , d i e R . v. KLEBELSBERG a m E n d e des Abschnittes „ D i e g l a z i a l e Erosion u n d i h r e F o r m e n " in seinem H a n d b u c h d e r G l e t s c h e r k u n d e u n d G l a z i a l g e o l o g i e , B a n d 1 , 1 9 4 8 v e r w e n d e t h a t : „Das A u s m a ß d e r G l a z i a l e r o s i o n ist e i n e s d e r meist u m ­ s t r i t t e n e n P r o b l e m e d e r G l a z i a l g e o l o g i e . D i e G l a z i a l e r o s i o n h a t z w a r , nicht gleichsam a u t o r i t a t i v , g r o ß e , n e u e G e s a m t f o r m e n geschaffen, a u c h sind T i e f e n - u n d B r e i t e n a u s ­ m a ß e i m V e r h ä l t n i s z u r G l e t s c h e r m ä c h t i g k e i t u n d - e r s t r e c k u n g g e r i n g , w o h l aber h a t sie schon v o r h a n d e n e ä l t e r e F o r m e n sehr w e s e n t l i c h a u s - u n d u m g e s t a l t e t u n d i m e i n z e l n e n T a l q u e r s c h n i t t oft recht b e d e u t e n d e s A u s m a ß e r l a n g t . "


Helmut Vidal

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A l s R . v. KLEBELSBERG dies schrieb, k o n n t e m a n sich ü b e r d a s A u s m a ß d e r G l a z i a l ­ erosion u n t e r r e z e n t e n Gletschern u n d i m Bereich ihres V o r f e l d e s s o w i e in h e u t e eisfreien g r o ß e n T r o g t ä l e r n noch k e i n e k l a r e n V o r s t e l l u n g e n m a c h e n , d a e n t w e d e r d e r Gletscher selbst, M o r ä n e n u n d / o d e r f l u v i o g l a z i a l e , f l u v i a t i l e b z w . l i m n i s c h e S e d i m e n t e d i r e k t e B e ­ o b a c h t u n g e n w e i t g e h e n d u n m ö g l i c h m a c h t e n u n d B o h r u n g e n meist fehlten. D e s h a l b f ä l l t d e n m o d e r n e n M e t h o d e n d e r a n g e w a n d t e n G e o p h y s i k neben d e r ebenfalls sehr w i c h t i g e n E r m i t t l u n g d e r E i s m ä c h t i g k e i t d e r Gletscher l ä n g s Profilen e i n e besondere B e d e u t u n g auch bei d e r K l ä r u n g d e r g l a z i a l e n Ü b e r t i e f u n g in noch v e r g l e t s c h e r t e n s o w i e h e u t e s e d i m e n t ä r v e r s c h ü t t e t e n eisfreien, a b e r e h e m a l s v o m Gletschereis durchflossenen T ä l e r n z u .

Schriftenverzeichnis BITTMANN, O.,

BRÜCKL, E.,

GANGL, G.

& WALLNER, F. J . ( 1 9 7 3 ) :

Die Ergebnisse der seismischen

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Quaternary Science Journal - Glaziale Übertiefung unter rezenten Gletschern und in deren Vorfeld