Senckenberg Forschung

Tiptimon

TIPTIMON führt ein Langzeitmonitoring (<10 Ma) von Parametern, die Geodynamik und Klimaübergänge in den zentralasiatischen Staaten Kirgistan, Tadschikistan, China und Usbekistan betreffen, durch. Die Resultate werden wesentliche Basisdaten für die Risikobewertung von natürlichen und menschlichen Habitaten liefern. Das Untersuchungsgebiet, weit entfernt von aktiven Plattengrenzen, weist besondere Merkmale für ein geodynamisches und klimatisches Monitoring auf: die tiefste kontinentale Subduktionszone der Erde (Hindu-Kush Zone) und Asiens aktivste intra-kontinentale Subduktionszone außerhalb des Himalaja (Pamir Zone), die große Erdbeben und assoziierte Erschütterungs- und Massenbewegungsrisiken auslösen; extreme topographische Kontraste (Übergang vom Pamir–Tien Shan Hochland zu den Tiefländern der Becken von Tadschikistan und Ferghana); bedeutende Klimaübergänge (von der Westwind- zur Monsunzone und den Wüsten Zentralasiens); stark vergletscherte Hochländer, die bedeutende überregionale Wasserreserven darstellen und denen bedeutende Veränderungen durch die globale Klimaerwärmung bevorstehen.

Das Monitoring zielt auf die Quantifizierung der geologischen Prozesse Deformation, Exhumierung–Hebung, Erosion und Sedimentation, die Bestimmung ihrer Raten, Interaktion mit Klimafaktoren und ihr regionales Risikopotential. Im Detail werden wir die neotektonische Deformation durch zwei seismische Netzwerke erfassen. Sie decken einerseits das tadschikisch-afghanische Becken und die charakteristischste und wahrscheinlich risikobehafteste Störungszone dieses Gebietes, die Darvaz Störungszone und ihre Verlängerung, die Pamir Hauptüberschiebung, ab.
Andererseits werden diese Netzwerke Teile des Ferghana Beckens und die Talas-Ferghana des kirgisischen Tien Shan beinhalten. Diese Daten und solche, die mit Hilfe fernerkundlicher Methoden, wie geomorphologische Kartierung und Flußnetzwerkanalyse erarbeitet wurden, ergeben die Basis für eine überregionale neotektonische Karte. Feldbasiertes Kartieren, Paläospannungs-, Terrassen- und Flußversatzanalysen erlauben es, das regionale Stressfeld und die Deformationsraten entlang der Darvaz-Störungszone zu quantifizieren. Wir reokkupieren einen Teil des CATS-GPS Netzwerks der 1990er Jahre  und neue Stationen über die Darvaz- Störungszone und das tadschikisch-afghanische Becken installieren, um eine der größten Versetzungsraten- und Versetzungsrichtungsänderungen in Zentralasien aufzuzeichnen; weitere GPS-Stationen sollen über das Alai-Tal, der hochaktiven Zone zwischen Tien Shan und Pamir installiert werden. Wir werden das auf die archetypische Darvaz-Störungszone fokussierte Deformationsmonitoring durch ein magnetotellurisches Projekt ergänzen, das das Ziel hat, die 3D-Krustengeometrie dieser Zone zu erfassen. Mittels Ar–Ar, Spaltspuren und (U-Th)–He Thermochronologie werden wir das überregionale Abkühlungsmuster im westlichen Tien Shan, dem tadschikisch-afghanischen Becken und im Pamir bestimmen und mittels Modellierung der Interaktion Abkühlung–Topographie die Exhumierungs–Hebungsraten quantifizieren, um die känozoische Deformation und die Entwicklung von Klima-bestimmenden orographischen Barrieren zu verstehen. Unser überregionales Erosionsraten-Monitoring basiert auf fernerkundlichen Techniken, die die bestimmenden Faktoren Niederschlag, Bodenerosion, Hangneigung und Landbedeckung abschätzen; die lokale Kalibrierung und eine langzeitliche Quantifizierung werden mittels in-situ produzierter kosmogener Nuklide (10Be, 26Al) und OSL Datierungen an Flußsedimenten und Moränen–Terrassen erfolgen. Die Denudation des Hinterlands und die Flußgebietsentwicklung werden auch durch detritische Geochronologie untersucht. Räumlich-zeitliche Variationen in Sedimentationsparametern und im Klima werden in den peripheren Becken (tadschikisch-afghanisches, Ferghana) des Pamir–Tien Shan durch Fazies- und Stapelungsmuster-Studien, Änderungen in den Transportsystemen der grobklastischen Randfazies und der Bodentypen in der Beckenfazies aufgezeichnet. Desweiteren werden wir die progressive Aridifizierung im Pliozän–Quartär im tadschikisch-afghanischen Becken untersuchen, die wahrscheinlich ein Effekt der zunehmenden Bedeutung der Westwindzone für das Untersuchungsgebiet ist. Die tektonischen und klimatischen Auslöser für zerstörerische Massenbewegungen, als einer der bedeutendsten Erosionsmechanismen und größten Risiken der Region, werden mit dem Ziel aufgezeichnet, die räumlich-zeitliche Auflösung der Massenbewegungsereignisse zu verbessern, die Rolle moderner und vergangener Seismizität als Auslöser zu entschlüsseln, und den Einfluß der Klimavariabilität und der assoziierten hydrologischen Änderungen auf den Massenbewegungsprozeß zu evaluieren.

Obwohl wir zum Teil auf den lokal detaillierten Daten zur Deformation, Exhumierung–Hebung und Erosion der Grundlagenforschungsprojekte aufbauen, wird dieses Vorhaben im Gegenteil tektonische und klimabedingte Parameter und spezifische, sich daraus ergebende Georisiken langzeitlich und im regionalen Maßstab aufzeichnen und der Wissenschaft, Politik und Wirtschaft ein Verständnis der Bedeutung und der Raten der untersuchten Prozesse liefern. Unsere wissenschaftliche Arbeit und der Aufbau von Fertigkeiten in Deutschland und den Partnerländern basiert auf langjährigen bilateralen und internationalen Programmen. Eine wichtige wissenschaftliche und logistische Basis ist das Zentralasiatische Institut für angewandte Geowissenschaft (ZAIAG), das vom GFZ mit-geleitet wird. Die Produkte dieses Vorhabens umfassen regionale Daten zur Deformation, Exhumierung–Hebung, Erosion und Sedimentation und ihrer kurz- und langzeitlichen Veränderungen als Schlüsselparameter für Risiko und Klimastudien, dem Verständnis der Entwicklung von orographischen Barrieren und der Klimamuster.

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