M3 Langsamer Fluss (Kriechen)

Thema

Langsames Fließen ist der Mechanismus, durch den sich Eis unter seinem Eigengewicht plastisch verformt, ohne dass es an der Basis zu einem Gleiten kommt. Dieser langsame Fließmodus dominiert in kalten Gletschern, deren Basis unterhalb des Schmelzpunktes bleibt, sowie im Inneren großer polarer Eisschilde, fernab der schneller fließenden Eisströme, die diese durchqueren. Die Verformung durch langsames Fließen entsteht primär dadurch, dass Defekte im Kristallgitter des Eises unter der einwirkenden Spannung verschoben werden. Diese kumulative Verschiebung der Defekte führt allmählich zu einer sichtbaren makroskopischen Verformung im gesamten Gletscher.

Die gleiche nichtlineare Beziehung zwischen Spannung und Dehnung, die für Eis im Allgemeinen beschrieben wurde, zeigt, vertikal integriert über die gesamte Dicke einer dünnen Eisschicht auf einem ebenen Untergrund, dass die Oberflächengeschwindigkeit, die diese innere Verformung hervorruft, mit der fünften Potenz der Eisdicke zunimmt: Verdoppelt sich die Dicke eines Gletschers, erhöht sich seine Fließgeschwindigkeit der inneren Verformung um etwa den Faktor 32. Aus diesem Grund fließt ein dicker Gletscher viel, viel schneller als ein dünner Gletscher, der auf demselben Hang ruht.

Die Temperatur des Eises beeinflusst die Fließgeschwindigkeit aufgrund innerer Verformungen stark, gemäß der allgemein für Eis beschriebenen Temperaturabhängigkeit: Ein Gletscher mit einer Innentemperatur von minus fünf Grad fließt etwa dreimal langsamer als ein Gletscher mit gleicher Geometrie und einer Innentemperatur von null Grad.

Solifluktion entspricht dieser langsamen Fließgeschwindigkeit im Permafrost: Der Boden, der sich direkt über der Permafrostschicht mit Wasser sättigt, verformt sich langsam hangabwärts, als würde eine sehr zähflüssige Flüssigkeit fließen. Solifluktion kann selbst bei Hängen mit nur ein oder zwei Grad Neigung auftreten und den Boden um mehrere Zentimeter pro Jahr verdrängen.

Regelation hingegen ist ein eigenständiger Mechanismus langsamer Fließgeschwindigkeit, der an der Basis eines temperierten Gletschers wirkt: Das Eis schmilzt unter dem zusätzlichen Druck, der beim Auftreffen auf ein Hindernis im Felsuntergrund entsteht, fließt in flüssiger Form um dieses Hindernis herum und gefriert wieder, sobald der zusätzliche Druck auf der anderen Seite des Hindernisses nachlässt. Dadurch kann der gesamte Gletscher die Unebenheiten seines eigenen Untergrunds umfließen. Die Fließgeschwindigkeit durch Regelation steigt mit zunehmendem Druckgradienten um das Hindernis herum und mit zunehmender Wärmeleitfähigkeit des Grundgesteins selbst. Damit sind, zusammen mit innerer Deformation und Solifluktion, die drei Mechanismen der langsamen Strömung, mit denen diese Beschreibung begann, vollständig.

ID:2645