Geologe Armin Dielforder: „Gebirge können wieder verschwinden“

Am 11. Dezember, dem internationalen Tag der Berge, rückt die nachhaltige Entwicklung in Bergregionen in den Blickpunkt. Doch wie entstehen Gebirge? Welche Faktoren bestimmen ihre Höhe? Das erklärt Geologe Armin Dielforder im Interview mit bmbf.de. 

Der Geologe Dr. Armin Dielforder vor dem Gebirgsmassiv Monte Rosa in den Walliser Alpen
Der Geologe Dr. Armin Dielforder vor dem Gebirgsmassiv Monte Rosa in den Walliser Alpen © Dr. Armin Dielforder

Herr Dielforder, Sie beschäftigen sich seit Jahren mit gebirgsbildenden Prozessen. Woher rührt dieses Interesse?

Ich habe mich als Geowissenschaftler relativ früh mit Plattentektonik und den an den Plattengrenzen wirkenden Kräften beschäftigt. Zuletzt erforschte ich vor allem die mechanischen Eigenschaften von Gestein und den Einfluss dieser Eigenschaften auf die Gebirgsbildung. Mich interessiert die Verbindung von langfristigen tektonischen Prozessen, die über Jahrmillionen ablaufen, mit geologischen Phänomenen, die sich in kurzen Zeitskalen ereignen. Wenn man sich aus beiden Blickwinkeln mit der Entstehung von Gebirgen beschäftigt, erhält man ein vollständigeres Bild.

Wenn man sich dreidimensionale Modelle unseres Planeten anschaut, ziehen sich Gebirgsketten wie Narben über die Oberfläche. Könnten Sie kurz erklären, wie Gebirge entstehen?

Die Auffaltung von Gebirgen geschieht entlang der konvergenten Plattengrenzen, an denen sich zwei Erdplatten aufeinander zubewegen. Wenn eine Platte eine höhere Dichte aufweist und somit schwerer ist, weicht sie bei dieser Kollision nach unten aus und taucht in den Erdmantel ab. Diese Subduktionszonen entstehen dann, wenn ozeanische und kontinentale Platten aufeinandertreffen, zum Beispiel rund um den Pazifischen Feuerring. Dort kommt es häufig zu Erdbeben und Vulkanismus, weniger zur Bildung von Gebirgen. Hingegen entstehen in den Kollisionszonen zweier kontinentaler Platten hohe Gebirgszüge. Die kontinentale Kruste ist zu leicht, um sich ins Erdinnere drängen zu lassen und weicht dem enormen Druck nach oben aus. Auf diesem Wege, durch die Kollision von Afrika mit Europa, haben sich zum Beispiel die Alpen aufgefaltet. Der Himalaya entstand durch die Kollision von Indien mit Eurasien.

Einige Gebirge, wie zum Beispiel der Himalaya, wachsen schneller als andere, wenn auch nur um wenige Millimeter jährlich. Was sind die Gründe dafür?

Die Erdplatten bewegen sich mit unterschiedlicher Geschwindigkeit aufeinander zu. Die bereits genannte Kollision der indischen mit der eurasischen Platte verläuft relativ schnell – die tektonische Hebung ist dort stark. Ein anderer Faktor ist die Festigkeit des Gesteins. Bestimmte Gesteine halten höhere Kräfte aus, bevor sie brechen. Dadurch können Gebirge stärker in die Höhe wachsen. Wir sprechen aber hier von Prozessen, die in Millionen von Jahren ablaufen.

Wird durch diese Faktoren auch die maximale Höhe eines Gebirges bestimmt?

Ja genau. Die heutigen geologischen Methoden und Modelle erlauben Aussagen, wie schnell die Hebung abläuft. Dieser Gesteinshebung wirkt die Erosion entgegen. In einer aktuellen Studie konnte ich zusammen mit anderen Forschern jedoch nachweisen, dass vor allem das Kräftegleichgewicht in der Erdkruste die Höhe eines Gebirges bestimmt, weniger die Zerklüftung durch Gletscher und Flüsse. Dieses Gleichgewicht ist dadurch gekennzeichnet, dass die Gewichtskraft des Gebirges den tektonischen Druck der Erdplatten in etwa ausgleicht.

Sie sprechen eine Studie an, die Sie am Deutschen GeoForschungsZentrum erarbeitet haben und die im Fachmagazin „Nature“ erschienen ist. Hier haben Sie die gängige Lehrmeinung über den Faktor Erosion für die Höhe eines Gebirges teilweise widerlegt.   

Die Auffassung, dass die Erosion hauptsächlich die Höhe von Gebirgen bestimmt, hat die Geowissenschaften viele Jahrzehnte dominiert. Es gab auch gute Argumente für diese These. So weisen die südlichen Anden, wo stärkere Erosionsprozesse beobachtet werden, eine geringe Höhe als die Zentralanden auf. Anhand von weltweiten Daten konnten wir Spannungen und damit auch Kräfte errechnen, die zur Hebung unterschiedlicher Gebirge führten. Daraus lässt sich die theoretische Maximalhöhe ableiten, die wir mit der tatsächlichen Höhe verglichen haben – beide Werte stimmten überein. Somit spielen Erosionsraten und Klimabedingungen nicht die entscheidende Rolle, sondern vor allem das genannte Kräftegleichgewicht. Gebirge sind somit in der Lage, auf Oberflächenprozesse zu reagieren und bei schneller Erosion so zu wachsen, dass das Kräftegleichgewicht und die Höhe des Gebirges erhalten bleiben.

Könnte das weitere Wachstum von Gebirgen auch Folgen für das Klimasystem einer Region haben?

Wenn Sie sich das gewaltige Himalaya-Massiv mit dem angrenzenden Hochland von Tibet anschauen, die aus geologischen Prozessen entstanden sind, dann wird der große Einfluss auf die atmosphärische Zirkulation sichtbar. Das Hochland von Tibet heizt sich im Sommer stark auf, wodurch erst die Bedingungen für die Entstehung der Monsunwinde geschaffen werden. Eine ähnliche Rolle für das Klima spielt das Altiplano-Plateau in den Anden. Diese Zusammenhänge müssen aber noch besser verstanden werden. So ist noch nicht eindeutig geklärt, wann der Himalaya seine heutige Höhe erreichte und ob dieser Zeitpunkt mit dem erstmaligen Auftreten der Monsunwinde zusammenfällt.

Selbst hochalpine Regionen werden immer stärker genutzt und besiedelt. Wie sollte aus Sicht eines Geologen die nachhaltige Bewirtschaftung von Berggebieten aussehen?

Schwierige Frage. Meine Doktorarbeit habe ich in den Alpen geschrieben und neben dem fachlichen Interesse eine emotionale Beziehung zu dieser Region entwickelt. Dort habe ich festgestellt, dass die Menschen immer stärker in das Gebirge vordringen, das betrifft Siedlungen und den Tourismus. Jetzt setzt der Klimawandel ein, die Dauerfrostgrenze in den Alpen verschiebt sich, es ereignen sich mehr Steinschläge, Siedlungen mussten bereits aufgegeben werden. Mein Plädoyer ist: Wir sollten wieder mehr Abstand zu bestimmten Gebirgsregionen gewinnen, die Besiedlung begrenzen und nur einen maßvollen, nachhaltigen Tourismus zulassen. Wir brauchen mehr Achtung vor den Gefahren, die von Bergen ausgehen können!

Letzte Frage: Wenn wir den Blick viele Millionen Jahre voraus richten – könnten dann selbst die höchsten Gebirge wieder von der Erdoberfläche verschwinden?

Gebirge können wieder verschwinden, wenn sich die tektonischen Plattenbewegungen ändern und ein Gebirge tektonisch inaktiv wird. Diese Erkenntnisse haben wir seit vielen Jahren. Dann existieren nur noch Überreste. Zum Beispiel im Harz. Der ist heute tektonisch nicht mehr aktiv, hat nicht mehr viel mit dem ursprünglichen Gebirge, das vor rund 300 Millionen Jahren entstanden ist, zu tun und ist fast komplett abgetragen. Damit Gebirge auf der Erde vollständig verschwinden, müsste man jedoch die Plattentektonik stoppen. Da die Erde sehr langsam auskühlt, kommt es irgendwann dazu.

Herr Dielforder, wir danken Ihnen für das Gespräch.

Geoforschung

Geowissenschaftliche Fragestellungen sind verstärkt in den Fokus von Öffentlichkeit und Politik gerückt. Zu den Forschungsthemen gehören unter anderem die Auswirkungen des Klimawandels, die nachhaltige Versorgung mit Rohstoffen und die Früherkennung von Naturgefahren. Das BMBF unterstützt die Geoforschung mit einer Projektförderung sowie einer institutionellen Förderung. So wurde das Helmholtz-Zentrum Potsdam, Deutsches GeoForschungsZentrum (GFZ) als nationales Zentrum für die Erforschung der feste Erde im Jahr 2019 mit 56,7 Millionen Euro vom Bund gefördert. Im Rahmen dieser institutionellen Förderung werden mittel- und langfristige Forschungsaufgaben sowie der Betrieb von Großgeräten und Forschungsinfrastrukturen finanziert