Ett internationellt team av geologer, leds av medlemmar från universitetet i Bern, har för första gången visat att de schweiziska alperna lyfts snabbare än de sänks genom erosion — och växer därmed ännu högre. Att göra detta, forskarna kvantifierade erosionen av Alperna med hjälp av isotoper uppmätta i sanden på mer än 350 floder i de europeiska alperna. Dessa isotoper bildas av kosmiska strålar och ger information om jordens yterosion.

Hur snabbt urholkas Alperna? Har erosionen varit snabbare än jordskorpans lyftning, och är erosion beroende av nederbörd? Ett internationellt team av geologer, leds av medlemmar från universitetet i Bern, kunde lösa dessa frågor. Forskarna kunde illustrera att erosionen sker långsammare än höjningen, speciellt i de schweiziska alperna. De kunde också visa att erosionen främst beror på reliefen och terrängens lutning, medan nederbörd och vattenavrinning inte har någon tydligt igenkännbar inverkan. Studien publicerades i tidskriften Earth-Science recensioner .

Mätning av yterosion i Alperna med kosmiska strålar

När kosmiska strålar träffar jordens yta, syreatomer som utgör kvartsmineraler upplever en kärnreaktion. Som ett resultat, en ny isotop, nämligen beryllium-10 ( ¹⁰ Be) bildas. Eftersom ¹⁰ Be bildas bara på jordens översta yta, ytåldern kan bestämmas med denna isotop. Om ¹⁰ Koncentrationen i kvartskornen är hög, då har ytan varit utsatt för kosmisk strålning under en relativt lång tid och är därför relativt gammal. Om, å andra sidan, de ¹⁰ Koncentrationen i kvartsen är låg, då var exponeringstiden kort och ytan yngre.

"Denna princip kan också användas för att kvantifiera erosionshastigheten i Alperna, i genomsnitt över några tusen år, " förklarar professor Fritz Schlunegger, som initierade studien tillsammans med sin kollega, Dr Romain Delunel från Institutet för geologiska vetenskaper vid universitetet i Bern. Bergsbäckar och floder samlar upp material som avlägsnats från ytan och transporterar det som sand och småsten till slätterna. Det europeiska laget som leds av Bern-forskarna analyserade ¹⁰ Var koncentrationer inom kvartskornen från mer än 350 floder från hela de alpina regionerna. "Med denna strategi kan vi för första gången rita en bild av erosionen över hela de europeiska alperna och utforska dess drivmekanismer, säger Romain Delunel.

Centralalperna fortsätter att stiga

Erosionshastigheterna visar en stor spridning över de alpina regionerna och fluktuerar runt 400 mm på tusen år. Den snabbaste erosionen mäts i Valais, och särskilt i Illgraben (bassängen av Illbach nära Leuk), där erosionen är ca. 7500 mm per årtusende. Området med den långsammaste erosionen finns också i Schweiz:landskapet i östra Schweiz runt Thur eroderades med endast 14 mm per tusen år. "Denna erosionshastighet är mycket låg, nästan tråkigt, " säger Schlunegger. Intressant nog, den genomsnittliga höjningen i Centralalperna, orsakade av krafter i jordens inre, sker snabbare än erosionen. "Detta är en stor överraskning, eftersom vi hittills har antagit att höjning och erosion var i jämvikt, " säger Fritz Schlunegger. I Centralalperna, skillnaden mellan höjning och erosion är så mycket som 800 mm på tusen år. "Detta betyder att de centrala alperna fortfarande växer, och förvånansvärt snabbt, " konstaterar Schlunegger. I de västra Alperna, erosion och höjning är i balans; I östra alperna, erosionen sker ännu snabbare än höjningen.

Erosion beror på formen på det alpina landskapet

Tack vare deras undersökningar, Teamet kunde också visa att nederbörd och vattenavrinning inte har någon mätbar inverkan på erosion, medan lutningen och avlastningen av terrängen gör det. "Dock, detta gäller inte mycket branta landskap, " säger Romain Delunel. Där exponeras berggrunden som graniter och kalksten över ett stort område och erosionen går långsammare än väntat. "Det var ytterligare en överraskning eftersom vi trodde att mycket brant terräng skulle eroderas väldigt snabbt. Vi vet ännu inte helt varför så inte är fallet och ser därför ett behov av ytterligare forskning, " säger Romain Delunel. Till sist, studien visar att den nuvarande hastigheten och erosionsmekanismen kan spåras tillbaka till effekterna av de stora ismassorna under glaciationsperioderna, eftersom terrängens nuvarande form bildades under de senaste stora istiderna. "Det var en stor överraskning för oss att inse att alpernas landskapsform främst kan förklaras av de stora glaciärernas ristningar under stora glactions och den pågående kollisionen av Alperna, vilket i sin tur, har stor inverkan på modern erosion, " sa studieförfattarna.