Zusammenfassung Geomorphologie Geographie für den Modul 2 PDF

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Summary

ausführliche Zusammenfassung um für die Modul 2 Klausur zu lernen! Beinhaltet den ganzen Stoff, welcher in den Vorlesungen behandelt wurde....

Description

Geomorphologie – Zusammenfassung Definition: „die Lehre von den physischen Vorgängen, die auf der festen Erdoberfläche formen wirken, und von den Formen, die durch sie geschaffen werden.“ Exogene Dynamik: Materialaufbereitung und Materialumlagerung auf der Erdoberfläche  Verwitterung  Formungsprozesse: Abtragung (Erosion (linienhafte Abtragung), Denudation flächenhaften Abtragung) & Ablagerung (Akkumulation) : fluvial, äolisch, glazial, litoral  Klima, Zeit, Pflanzen/Tiere/Menschen, Relief  Modifikation & kleinräumige Überprägung der Großformen *Denudation kommt durch die Wechselwirkung zweier Formen von geologischen Aktivitäten zustande: Verwitterung und Massenbewegung (hangabwärts erfolgende Verfrachtung von Gestein durch die Schwerkraft) Endogene Dynamik: für die Erdoberfläche bedeutsame Prozesse und Strukturen in Erdmantel und Erdkruste  Tektonik, Magmatismus, etc. Krustenentwicklung, Vulkanismus, Erdbeben, etc. (Phänomene und Prozesse)  Gesteinsart, Gesteinslagerungen, Bruchstrukturen, etc. (Einzelphänomene)  GEOLOGISCHE STRUKTUREN  Großformen des Reliefs  Realität: endogene und exogene Wechselwirkungen

Die Plattentektonik -

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Erdkruste nicht starr, sondern besteht aus mehreren Platten, die in Bewegung sind Großplatten: pazifische, nordamerikanische, südamerikanische, afrikanische, eurasische, australische, antarktische -> mittelozeanischer Rücken: erdumspannender vulkanisch aktiver Gebirgszug in der Tiefsee, entlang divergierenden Platten (mittelatlantischer Rücken, längster Rücken, auf Island oberirdisch) Ursache für Bewegungen: Konvektionsbewegungen im Erdmantel (Wärmeunterschiede, die ausgeglichen werden müssen) 1. divergierend: (konstruktiv) o sich voneinander wegbewegen o vor allem im Bereich der mittelozeanischen Rücken (Neubildung/ Verbreiterung der Ozeanböden in riesiger Spalte  sea-floor-spreading) o Glutflüssiges Material steigt empor und erkaltet o auch innerhalb eines Kontinents -> kontinentaler Grabenbruch 1

2. konvergierend: (destruktiv) o zwei Platten kollidieren miteinander o ozeanische + kontinentale = Ozeanische Subduktion u. kontinentale aufreitend -> Tiefseegraben u. Gebirge u. Vulkane; Anden o ozeanische + ozeanische = Tiefseegraben u. Vulkaninseln o kontinentale + kontinentale = Hochgebirgsbildung (wegen zu viel Auftrieb der Kontinentalkruste, keine Subduktionszone); Alpen, Himalaya o o o o

transformatorische: zwei Platten gleiten seitlich aneinander vorbei vertikal verlaufende Bruchlinie entsteht (Transformationsstörung) San-Andreas-Graben (zw. pazifischer u. nordamerikanischer)

Deformation der Gesteine durch Faltung und Bruchtektonik Kompression   : Faltung : Verschiebung (Aufschiebungen, Gebirgsbildung) - Dehnung   : Dehnung und Ausdünnung : Verschiebung (Abschiebungen, Grabenbrüche  Oberrheingraben) - Scherung Scherung : Verschiebung Transformstörung: z.B. Horizontalverschiebung von Plattengrenzen (San-Andreas-Verwerfung) o Sättel: nach oben gewölbt Mulden: nach unten gewölbt -

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Vulkanismus (endogen) = alle Vorgänge und Erscheinungen, die mit dem Aufstieg von Magma (glutflüssige Gesteinsschmelze) an die Erdoberfläche zusammenhängen -

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Ursache: unterhalb der Erdkruste glutflüssiges, gasreiches Magma von 1200°C  Druck der Erdkruste  Eindringen des Magmas in Schwachstellen, Risse, Spalten  Weg zur Erdoberfläche  Vulkanausbruch Verbreitung: an tiefgreifenden Störungszonen und Spalten (Plattenränder / grenzen), mitten in Platten Hauptvorkommen: zirkumpazifischer Feuerring, mittelatlantischer Rücken  Erdbeben u. Vulkanismus entlang des pazifischen Beckens, wegen der Plattengrenzen Tokio, Los Angeles, Mexico-Stadt

HOT SPOT -

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vulkanische Aktivität im inneren einer Erdkrustenplatte Ursache recht unklar: Magmakammer kann inaktiv werden, wenn sich Erdplatte verschiebt -> an anderer Stelle dann Vulkan bilden oder heiße Quelle Bsp.: Hawaii (von W nach O immer jünger -> so wie pazifische Platte gen Norden wandert) Magmatische Gesteine: o grobkörnige Intrusivgesteine (Plutonite z.B. Granit -> unterirdisch) o feinkörnige Effusivgesteine (Vulkanite z.B. Basalt -> oberirdisch) Vulkantypen: o Effusivreihe: Tafelvulkan, Schildvulkan [keine große Eruption (Vesuv) o Explosivreihe: Maar, Aschevulkan o hochexplusiv (Sonderfall): Magma + Grundwasser Mount St. Helen o Kalderareihe: Kaldera, zweite Vulkangeneration o Vulkanstile (ehemaliger Vulkanschlot) oder Kämme

 Schichtvulkan: Wechsel von Lavafluß und Ascheauswürfen  Schildvulkan: Förderung aus einem Schlot und radial abfließende Lava  Caldera: Asche u. Lavavulkan im oberen Schlotteil durch Explosion erweitert -> großer Sprengtrichter entsteht -

Arten des Vulkanismus: o Oberflächenvulkanismus (eigentlicher Vulkanismus) o Tiefenvulkanismus (Subvulkanismus) 3

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Klimaauswirkungen: o Abkühlungseffekte aufgrund erhöhten atmosphärischen Aerosoleintrags  kann zu Missernten u. Hungersnöten führen

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Positive Folgen: o Fruchtbare vulkanische Böden o Geothermische Energie o Tourismus o Lagerstättenbildung

Hyposometrische Kurve (Häufigkeitsverteilung des Erdreliefs): -

es herrscht auf der Erde eine hohe Reliefernergie Hochgebirge 3% Kontinentalplattenform 31% -----Meeresspiegel----Kontinentalabhang und Mittozeanrücken 20% Ozeanboden 41% Tiefseegäben 5%

Erdbeben = Vibration der Erdkruste, die von Schockwellen herbeigeführt wird -

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Schockwellen: plötzliche Verlagerung großer Massen entlang von Verwerfungen oder Magmabewegungen oder plötzliche Bodensenkungen Arten von Erdbebenwellen: o ausgehend vom Hypozentrum -> an der Oberfläche Epizentrum erfolgen Primärwellen (durchdringen alle 3 Aggregatzustände) darauf folgen Sekundärwellen (durchdringen nur feste Körper) Arten von Erdbeben: Flachbeben & Tiefbeben Vorkommen: hauptsächlich an den Plattenrändern

Geologische Zeitrechnung – Erdgeschichtliche Entwicklung Zukunft der Erde (in 50 Mio. Jahren) -

Afrika und Eurasien zu einem Superkontinent zusammengewachsen Mittelmeer hat sich geschlossen  neues Faltengebirge an dieser Stelle Norddrift von Südamerika und Afrika  viele heute noch tropischen Bereiche dann trockene Klimazonen 4

Erdneuzeit: Känozoikum (65 Mio. Jahre – heute) -

Quartär: heutige Situation; kein stationärer Zustand; Platten sind ständig in Bewegung Tertiär: Alpenfaltung West; Afrika und Indien nach Norden gedriftet  Pyrenäen, Alpen, Himalaya: Öffnung des Nordatlantiks

Erdmittelalter: Mesozoikum (248 – 65 Mio. Jahre) -

Kreide: Alpenfaltung Ost; Öffnung Südatlantiks Jura: Zerfall von Pangäa; Beginn alpidische Gebirgsbildung; Öffnung des Zentralatlantiks Trias: erste Säugetiere; trockenes Klima

Erdaltertum: Paläozoikum (542 – 248 Mio. Jahre) -

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Perm: Pangäa Großkontinent; trockenes Klima Karbon: variskische Gebirgsbildungin Mittel- und Südeuropa; Devon: zwei Großkontinente; variskische Gebirgsbildung; zwischen Gondwana und der euro-amerikanischen Landmasse (Äquator) befindet sich Ozean Silur: Landpflanzen entwickeln sich; zusammengeschweißte Kontinente von Europa & Nordamerika gegenüber von Gondwana; Australien am Äquator Ordovizium: kaledonische Gebirgsbildung (Ardennen); Gondwana umfasst alle heutigen Südkontinente + Antarktis; Teile von Europa & Nordamerika durch Ozean getrennt; Gebiet der Sahara liegt am Südpol Kambrium: Landmassen teilen sich langsam; 5 Großkontinente (Gondwana liegt im Süden)

Erd-Urzeit: Präkambrium (4600 – 542 Mio. Jahre) -

Landmassen zu Großkontinenten vereinigt

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Gebirgsbildung / Grund- und Deckgebirge Hauptzyklen der Gebirgsbildung -

Kaledonische Gebirgsbildung: Gebirgsbildung während der kaledonischen Ära im Paläozoikum; vor etwa 440 Mio. Jahren Variskisches Gebirge: Im Karbon gebildete Faltengebirge Mitteleuropas; die Apalachen und das ostaustralische Randgebirge Alpidische Gebirgsbildung: die jüngste größte Gebirgsbildung, die im Mesozoikum und Tertiärs die heutigen Hochgebirge entstehen ließ

Der Prozess der Gebirgsbildung -

Geosynklinalenphase: langsam sich senkendes Gebiet  Ablagerung von mächtigen Sedimentschichten; Senkung durch Strömungswalzen im Magma Tektogenetische Phase: durch Senkung entsteht seitlicher Druck  absinkendes Material wird eingeengt und gefaltet & umgewandelt; alles geschieht im Erdinnern Orogenetische Phase: Gesteinsmassen leichter als Material, in das sie eingetaucht werden  bewegen sich nach oben; Krustenteile schwimmen auf Magma; Gesteinsmaterial wird herausgehoben ohne Struktur zu verlieren

Bodenentwicklung Die 5 bodenbildenden Faktoren: -

Relief Gestein Biota (Mensch) Klima Zeit

Das Anthropozän = das vom Menschen geprägte Erdzeitalter -

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Sicht der Athmosphärenchemie: (Ende 18.Jhd.) Co², CH4, N²O -> wird vom Mensch verändert Seit 1700 stetiger Anstieg des atmosphärischen CO²  deutet auf Einfluss des Menschen hin (Industrialisierung, etc…) Beginn des Ackerbaus („neolithische Revolution“): ca. 8000 v. Chr. Fruchtbarer Halbmond; ca. 7000 v. Chr. Mittel- und Südamerika, China und Südostasien  Wald zu Acker durch Erosion und Akkumulation  Pflügen und Tiefenumbruch Tagebau: Oberflächen werden geformt 6

Kreislauf der Gesteine – Magmatite, Sedimentite, Metamorphite = Erdinneren wirken endogene Kräfte

= Erdoberfläche exogene Kräfte

Magmatite -

Ergussgesteine / Vulkanite (z.B. Basalt, Bims) Tiefengesteine / Plutonite (z.B. Granit, Gabbro) Gesteinsbildender Prozess: Kristallation (Erstarrung einer Gesteinsschmelze) Herkunft des Materials: Aufschmelzung von Gesteinen in der heißen Unterkruste und dem Oberen Mantel

Sedimentgesteine / Sedimentite -

Klastische Sedimentite (z.B. Sand-, Tonstein) Biogene Sedimentite (z.B. Kalkstein) Chemische Sedimente (z.B. Steinsalz, Gips) Gesteinsbildender Prozess: Sedimentation, Versenkung und Diagenese Herkunft des Materials: Verwitterung und Abtragung an der Erdoberfläche aufgeschlossener Gesteine

Metamorphite -

Quarzit aus Sandstein Tonschiefer aus Tonstein Marmor aus Kalkstein Gneis aus Granit Gesteinsbildender Prozess: Rekristallation neuer Mineralien in festem Zustand Herkunft des Materials: Gesteine unter hohen Temperaturen und Drücken in der tieferen Kruste und dem Oberen Mantel

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Verwitterung (exogen) = Veränderung der physikalischen, chemischen und mineralogischen Eigenschaften von Gesteinen und Sedimenten an der Erdoberfläche unter dem Einfluss der Atmosphäre, Hydround Biosphäre. Physikalische Verwitterung ohne stoffliche Veränderung; Zerkleinerung des Gesteins, bezieht sich immer auf Ort und Stelle kein Transportvorgang Warum ist Verwitterung wichtig? a. wie Landschaften entstehen und sich verändern b. Bodenbildungsprozesse zu verstehen c. auch um Pflanzen „zu verstehen“ d. Arbeitsplätze für Menschen  Was beeinflusst die Verwitterung?  Temperaturunterschiede, Niederschlag -> KLIMA  physikalischen Eigenschaften des Gesteins  „Hauptagenzien“ die Verw. vorantreibt: gasförmig O², H²O, Co² 8

1. Temperaturverwitterung: o Wiederholter Wechsel von Aufheizung und Abkühlung einer Gesteinsoberfläche (warum ausdehnen, kalt zusammenziehen) o Spannungsgegensätze zwischen oberflächennahen und tieferen Gesteinspartien o am anfälligsten Gesteine, dass aus hell dunkel besteht -> schwarz absorbiert mehr Wärme 2. Frostsprengung: o Volumenzunahme des Wasser beim Gefrieren um 9%  Bildung und Verbreiterung von Spalten  Zerlegung des Gesteins  Klufteis o bei uns stärker als in polaren Gebieten: Wechsel Temperatur viel stärker 3. Salzsprengung: o Salz in Wasser gelöst sobald Wasser verdunstet kristallisiert das Salz aus diese drücken das Gestein auseinander, ähnlich Frostsprengung o bei uns nicht so häufig: Verdunstung geringer als in ariden Regionen o keine chem. Verw. weil sich innere Zusammensetzung nicht verändert 4. Schalenverwitterung: o Ursache Temperatur, entsteht durch die Schichtung des Gesteins 5. Druckentlastung-Schalenverwitterung: o Druck geht weg 6. Wurzelsprengung: o Wurzel wächst und sprengt Gestein

Chemische Verwitterung (exogen)  chemische Zersetzung des Gesteins  stark von Feuchtigkeit abhängig, bei hohen Temperaturen läuft der Prozess schneller und stärker ab 1. Lösungsverwitterung: o Salzgestein wird durch Wasser gelöst 2. Hydratationsverwitterung: o Sprengkraft durch Volumenvergrößerung unter Aufnahme von Wasser 9

 Sickerwasserverwitterung: Wabenstrukturen; verfestigtes Gesteinspartien, zwischen denen sandiges Lockermaterial (durch Lösungsverwitterung entstanden) ausbröckelt  Wollsackverwitterung: Massengesteine mit rechtwinkligen Kluftsystemen werden nach hydrolytischer Verwitterung (Denudation & Erosion) freigelegt 3. Hydrolyse: o Anlagerung von Wassermolekülen, dabei werden Metallkationen durch H+ ersetzt (pH-Wert kann eine Rolle spielen, niedriger desto schneller)  Tonmineralbildung: Feldspäte sind Minerale, die die Erdkruste bilden; Verwitterung: Feldspat reagiert mit Kohlensäure und Wasser zu Kaolinit (Zweischicht-Tonminerale), Kieselsäure, Kalium und Hydrogenkarbonat  Kohlensäureverwitterung (Kalklösung): KARST - Wasser + Co² = Kohlensäure - Calcit (Gestein) + Kohlensäure = Calciumhydrogencarbonat - kann auch „zurückragieren“: Wasser verdunstet/verdampft - bei Marmor, Kalkstein, Dolomit 4. Oxidationsverwitterung: o im Wasser gelöster Sauerstoff kommt mit bestimmten Mineralien in Kontakt > kommt zur Oxidation o die dabei entstandenen Stoffe haben i.d.R. ein größeres Volumen o Eisen + Sauerstoff -> Eisenoxid o am häufigsten in den Tropen 5. Chemisch-biologische Verwitterung: o Pflanzen oder Tiere beteiligt o Entstehung von organischen Säuren (z.B. bei der Verwesung) o Flechten: entziehen den Mineralien durch Ionenaustausch Bestandteile, diese biochemische Laugung kann Gesteine schwächen  Gibt es auf dem Mond Verwitterung? - Mond hat keine Atmosphäre (kein Wind) - gibt Verwitterungsprozesse, denn gibt Temperaturunterschiede - auf dem Mond gibt’s kein Wasser: keine Frostsprengung  Warum Pflanzliche Produktion für Verwitterung wichtig? - Decke bilden, Angriffsfläche - durch Wurzeln bei chem. Verwitterung - viele Tonminerale in Tropen: durch chem. Verw. entstehen Tonminerale  dort hohe Temp. + hohe Niederschläge =hohe intensive Verw. + Faktor Zeit

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Regolith =Verwitterungsdecke  Tropen am mächtigsten (15o2oom) ; zweitmächtigsten TaigaZone  Polen: wenig Temperaturschwankungen u. fehlende Niederschläge  bei uns ca. 1,5o-2,oo m  Ausprägung des Regoliths und Massentransporte = bestimmen im wesentlichen die Ausprägung des Landschaftsbildes

Gravitative Massenbewegungen (Bergstürze, Erdrutsche, etc.) (exogen) = Abtragungs-, Transport- und Ablagerungsvorgänge, die auf schwach geneigten bis steilen Hängen überwiegend unter dem Einfluss der Schwerkraft/Gravitation erfolgen

1. Wandverwitterung mit Schutthaldenbildung: o 2. Hangkriechen mir Hakenwerfen: Boden bewegt sich oben schneller als unten, wegen weniger Reibung 3. Erdfließen mit Schlipfbildung: Sektor eines wassergesättigten Abhangs wird instabil und fließt zu Tal 4. Blockschollen-Rotationsgleitung: not important, mittlere Geschwindigkeit o Ursache: Tonschichten im Untergrund sind mit Wasser voll 5. Felssturz: Gestein ist angewittert 6. Bergsturz: Regolith tiefgründiger verwittert als bei Felssturz 7. Solifluktion: im Sommer taut die Oberfläche des Bodens etwas auf, das Schmelzwasser kann aber nicht in den noch gefrorenen unteren Boden absickern -> schwere Material sackt abwärts 8. Gelifluktion: bei Permafrostböden 9. Rutschung: 10. Mure: im Hochgebirge: durch fluviale Erosion setzt sich wassergesättigter Schuttstrom in Bewegung

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patterned Ground ?

Fluviale Prozesse und Formen (exogen)  landschaftsformender Effekt -> Berge durch Erosion abträgt und Täler durch Ablagerungen auffüllt (einfach) - Dreischritt der Umgestaltung des Reliefs: o Zerstörung des Gesteinsgefüges (Verwitterung) o Abtransport des Zerstörungsguts (Abtragung / Erosion) o Ablagerung des Zerstörungsguts (Akkumulation / Sedimentation) - Abtragung ( =Abtransport von zerstörtem Gesteinsmaterial) o Linienhaft (Erosion) oder flächenhaft (Denudation) o Fluviatil (Flüsse, Wasser), glazial (Eis), marine (Meer), limnisch (See), äolisch (Wind) Flusslängsprofile - Höhenprofil des Wasserspiegels eines Flusses von der Quelle bis zur Mündung - Energiegefälle stets flussabwärts - Ober-, Mittel- und Unterlauf - Gefälle und Fließgeschwindigkeit vom Ober- zum Unterlauf abnehmend

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Abflussregime - Perennierend  dauernd, immerwährend z.B. Tropen oder Mittelbreien - Periodisch  z.B. mediterrane Subtropen - Episodisch  z.B. subtropisch-randtropische Trockengürtel Fließgeschwindigkeit - Abfluss = Wasservolumen, das pro Zeiteinheit einen Flussquerschnitt passiert - Stromstrich = Linie, welche Punkte höchster Fließgeschwindigkeit verbindet - turbulent: Wirbelbildung v.a. bei rauem Flussbett; Stromlinien kreuzen sich; ständige Durchmischung der Flüssigkeit - Laminar: Stromlinien kreuzen sich nicht; keine Durchmischung der Schichten

Erosion, Transport und Akkumulation durch fließendes Wasser - Grenzfließgeschwindigkeiten für Erosion und Ablagerung korngrößenabhängig - Erosion gröberer Partikel  steigende Schleppkraft notwendig - aber auch bei kleinen Korngrößen  steigende Fließgeschwindigkeiten (Kohäsionskräfte!) erforderlich - Geringe Fließgeschwindigkeit Tone in Bewegung; Kiese werden abgelagert - Gesamtmenge des von Flüssen transportierenden Materials = Flussfracht - Man unterscheidet dann in: o Lösungsfracht o Suspensions- oder Schwebfracht (Tonteilchen in gesamter Strömung verteilt; feinere Teilchen in der Strömung suspendiert) o Geröllfracht (gröbste Teilchen rollen und gleiten als Bodenfracht)

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 nach vielen Hochwassern bildet sich an den Ufern ein Uferwall durch die Ablagerung mächtiger grobkörniger Sedimente -

Sedimentstrukturen: durch Turbulenzen entstehende Sekundärzirkulation  rhythmische Geschwindigkeitsvariationen Heterogenes grobkörniges Sohlsubstrat  regelmäßiges Abfolgen von Untiefen (=Schnellen, unruhige Wasseroberfläche, „riffles“) und Stillen (ruhige Wasseroberfläche, „pools“)

Fließgewässergrundriss 3 Typen:

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Verzweigt: o Zwei oder mehrere Abflussbahnen (braided rivers) o Stark Sediment führende Flüsse o Vorwiegend Geröllfracht o Hohe Gefälle bei niedrigem Abfluss oder o Große Abflüsse bei niedrigem Gefälle

Mäandrierend:  Flussbogen, in dem der Fluss stellenweise entgegengesetzt zu seiner ursprünglichen Fließrichtung fließt  Vor allem im Mittellauf  Prallhang: Außenseite des Mäanders mit starker Seitenerosion; Aufprallen des Stromstrichs  Versteilung  Gleithang: Innenseite des Mäanders mit starker Akkumulation; Vorbeigleiten des Stromstrichs  Verflachung 14

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Flussmäander & Talmäander Umlaufberg: Windungen von Mäandern kommen sich zu nahe  Seitenerosion am Prallhang; Durchbruch des Mäanderhalses  neues, verkürztes Flussbett; Entstehung eines Umlaufbergs  Entstehung eines Umlauftals; altarm, versumpft und trockent schließlich aus Mäander verlagern ihren Verlauf durch die Erosion und Ablagerung unaufhörlich Geradlinig: o eher selten z.B. in engen Kerbtälern mit großem Gefälle o anthropogen begradigte Gerinnebetten

 geringes Gefälle dann mäandriert Fluss, je steiler desto gerader Oberlauf: Erosion- Mittellauf: Transport- Unterlauf: Akkumulation (Schema) -> ab Mittellauf beginnt Akkumulation Flusslängsprofil – Modifizierung

Fluviale Akkumulation (exogen)  Schwemmkegel, Schwemmfächer o Entstehung beim Austritt gefällsreicher Gebirgsbäche in die flache Talsohle eines Flusses o Ursache für Akkumulation: abrupter Gefällswechsel & plötzliche Verbreiterung des Tal- und Fließquerschnitts -> plötzliche stark reduzierte Fließgeschwindigkeit o flache Schwe...