Quantifying the Effects of Mantle Processes and Climate Variability on Hinterland Denudation in the Central and Eastern Alps since the Oligocene

01.03.2021 bis 29.02.2024

Rezente tomographische Kartierungen der Alpinen Moho in den Zentralen und Östlichen Alpen zeigen zwei Überbleibsel lithosphärischen Mantels in ca. 135-165 km Tiefe ungefähr entlang der Periadriatischen Linie. Diese Beobachtung führte zu neuen Hypothesen zu Mantelprozessen und -geometrien im lithosphärischen Mantel unterhalb der Europäischen und Adriatischen Platten für den Zeitraum seit Beginn der Kontinentalkollision im Oligozän. Demnach hat möglicherweise ein Abbruch des subduzierenden lithosphärischen Mantels im Oligozän und im frühen bis mittleren Miozän stattgefunden, gefolgt von einem Wechsel der
Subduktionspolarität. Deren möglicher Einfluss auf Oberflächenprozesse, d.h. Hinterland-Denudation, soweit sie in der heutigen miozänen Stratigraphie und im Grundgestein erhalten sind, stellt den Kern dieses Forschungsvorhabens dar. Wir werden Gebrauch machen von 2D kinematischen Rekonstruktionen entlang der Profile NFP-20E, TRANSALP und EASI, um eine 3D kinematische Entwicklung der zentralen bis östlichen Alpen zu erstellen, die als primärer Input für moderne numerische Landschafts- bzw. Oberflächenerosionsmodelle dient (LEMs). Über das systematische Testen realistischer Größenordnungen und Wellenlängen der durch Mantelprozesse verursachten Oberflächenhebungen, addiert zu jener „grundlegenden“ 3D kinematischen Rekonstruktion, sind wir in der Lage Hinterland-Denudation durch das Modellieren des Erosionsflusses und thermochronologischer Daten, sowohl stratigraphisch als auch im Festgestein, zu quantifizieren. Klimaeffekte, z.B. verursacht durch das Miozäne Klimaoptimum, werden von Manteleffekten in unseren Modellen durch die Berücksichtigung von räumlichen und zeitlichen Variationen im Niederschlag unterschieden. Modellierte Hinterland-Denudation in den LEMs, die Klima- und Manteleffekte vereinen, wird mit existierenden thermochronologischen Daten in Festgestein und in der Stratigraphie, verglichen, um festzustellen ob vorgeschlagene Mantelprozesse einen beobachtbaren Einfluss auf die Oberflächenprozesse hatten. Dieser innovative numerische Ansatz zur Integration von Mantel- und Oberflächenprozessen stellt eine Fortsetzung der Arbeit zur ersten Phase des MB-4D SPP dar und erfüllt direkt die Fragestellung zu Thema 2 der zweiten Phase.