M5 Isostasie und glaziisostatische Anpassung

Thema

Isostasie ist der Gleichgewichtszustand der Lithosphäre: Eine Erhebung wird in der Tiefe ausgeglichen, entweder durch eine weniger dichte Krustenwurzel, die unter diese Erhebung abtaucht, oder durch eine laterale Dichtevariation innerhalb der Kruste selbst. Jede Störung der Belastung der Lithosphäre, sei es die Ansammlung oder das Schmelzen von Eis, Erosion, Sedimentation oder auch Überflutung, bringt die Lithosphäre aus ihrem Gleichgewicht und löst sowohl eine unmittelbare elastische als auch eine deutlich langsamere viskose Reaktion aus.

Die glazioisostatische Anpassung ist der Prozess, durch den Lithosphäre und Mantel auf die Belastungs- und Entlastungszyklen der Eisschilde reagieren. Während der letzten Eiszeit vor etwa 21.000 Jahren drückte eine bis zu drei bis vier Kilometer dicke Eisschicht die Lithosphäre mehrere hundert Meter unter ihre Gleichgewichtslage.

Seit der Deglazialisierung vor 12.000 bis 7.000 Jahren hat die isostatische Hebung Skandinavien um etwa 300 Meter angehoben. Diese Hebung setzt sich bis heute mit einer Rate von fünf bis acht Millimetern pro Jahr fort und senkt den Meeresspiegel in dieser Region kontinuierlich.

Die Reaktion dieses gesamten Systems umfasst zwei sehr unterschiedliche charakteristische Zeitskalen: die elastische Reaktion der Lithosphäre, die im Vergleich zu geologischen Zeiträumen nahezu augenblicklich erfolgt, und die wesentlich langsamere viskose Relaxation des Mantels. Deren charakteristische Zeitskala hängt von der Viskosität des Mantels selbst, der Wellenlänge der relaxierenden Deformation und dem Dichtekontrast zwischen Mantel und der entfernten Last – Eis oder Wasser – ab.

Das zu erwartende Verhalten dieser glazio-isostatischen Anpassung umfasst eine anhaltende Hebung in den Gebieten, die zuvor von Eis bedeckt waren, und eine Absenkung im peripheren Ring, der diese vergletscherten Gebiete umgab, die auf den Kollaps der Ausbuchtung zurückzuführen ist, die das Eis selbst während seiner Existenz nach außen gedrückt hatte. Die Geschwindigkeiten dieser Prozesse nehmen exponentiell ab, wenn sich das System wieder seinem Gleichgewicht nähert. Dadurch wird die Verbindung zwischen der Laststörung, mit der diese Beschreibung begann, und der langsamen Rückkehr der Lithosphäre in den vorherigen isostatischen Zustand geschlossen.

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