Published July 17, 2020 | Version v1
Publication Open

The role of frost cracking in local denudation of steep Alpine rockwalls over millennia (Eiger, Switzerland)

Description

Abstract. Denudation of steep rockwalls is driven by rock fall processes of various sizes and magnitudes. Rockwalls are sensitive to temperature changes mainly because thermo-cryogenic processes weaken bedrock through fracturing, which can precondition the occurrence of rock fall. However, it is still unclear how the fracturing of rock together with cryogenic processes impacts the denudation processes operating on steep rockwalls. In this study, we link data on long-term rockwall denudation rates at the Eiger (Central Swiss Alps) with the local bedrock fabric and the reconstructed temperature conditions at these sites, which depend on the insolation pattern. We then estimate the probability of bedrock for failure through the employment of a theoretical frost cracking model. The results show that the denudation rates are low in the upper part of the NW rockwall, but they are high both in the lower part of the NW rockwall and on the SE face, despite similar bedrock fabric conditions. The frost cracking model predicts a large difference in cracking intensity from ice segregation where the inferred efficiency is low in the upper part of the NW rockwall but relatively large on the lower section of the NW wall and on the SE rock face of the Eiger. We explain this pattern by the differences in insolation and temperature conditions at these sites. Throughout the last millennium, temperatures in bedrock have been very similar to the present. These data thus suggest the occurrence of large contrasts in microclimate between the NW and SE walls of the Eiger, conditioned by differences in insolation. We use these contrasts to explain the relatively low denudation rates in the upper part of the NW rockwall and the rapid denudation in the SW face and in the lower part of the NW rock face where frost cracking is more efficient.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

الملخص. يتم تعرية الجدران الصخرية شديدة الانحدار من خلال عمليات سقوط الصخور بأحجام ومقاسات مختلفة. الجدران الصخرية حساسة لتغيرات درجة الحرارة بشكل أساسي لأن العمليات الحرارية المبردة تضعف الأساس من خلال التكسير، والتي يمكن أن تشترط مسبقًا حدوث سقوط الصخور. ومع ذلك، لا يزال من غير الواضح كيف يؤثر تكسير الصخور جنبًا إلى جنب مع العمليات المبردة على عمليات التعرية التي تعمل على الجدران الصخرية شديدة الانحدار. في هذه الدراسة، نقوم بربط البيانات حول معدلات تعرية الجدار الصخري على المدى الطويل في جبال إيغر (جبال الألب السويسرية الوسطى) مع النسيج الصخري المحلي وظروف درجة الحرارة المعاد بناؤها في هذه المواقع، والتي تعتمد على نمط التشمس. ثم نقدر احتمال حدوث فشل من خلال استخدام نموذج تكسير الصقيع النظري. تظهر النتائج أن معدلات التعري منخفضة في الجزء العلوي من الجدار الصخري في شمال غرب، لكنها مرتفعة في كل من الجزء السفلي من الجدار الصخري في شمال غرب وعلى وجه جنوب شرق، على الرغم من ظروف النسيج الأساسية المماثلة. يتوقع نموذج تكسير الصقيع اختلافًا كبيرًا في شدة التكسير عن فصل الجليد حيث تكون الكفاءة المستنتجة منخفضة في الجزء العلوي من الجدار الصخري الشمالي الغربي ولكنها كبيرة نسبيًا في الجزء السفلي من الجدار الشمالي الغربي وعلى الوجه الصخري SE لنهر إيغر. نوضح هذا النمط من خلال الاختلافات في ظروف التشمس ودرجة الحرارة في هذه المواقع. على مدار الألفية الماضية، كانت درجات الحرارة في الأساس مشابهة جدًا للحاضر. وبالتالي، تشير هذه البيانات إلى حدوث تناقضات كبيرة في المناخ المحلي بين جدران شمال غرب وجنوب شرق إيغر، مشروطًا بالاختلافات في التشمس. نستخدم هذه التناقضات لشرح معدلات التعري المنخفضة نسبيًا في الجزء العلوي من الجدار الصخري الشمالي الغربي والتعري السريع في وجه SW وفي الجزء السفلي من وجه الصخور الشمالي الغربي حيث يكون تكسير الصقيع أكثر كفاءة.

Translated Description (French)

Résumé. La dénudation des parois rocheuses abruptes est entraînée par des processus de chute de roche de tailles et d'amplitudes diverses. Les parois rocheuses sont sensibles aux changements de température principalement parce que les processus thermo-cryogéniques affaiblissent le substrat rocheux par fracturation, ce qui peut conditionner l'apparition de chutes de roche. Cependant, on ne sait toujours pas comment la fracturation de la roche avec les processus cryogéniques affecte les processus de dénudation opérant sur des parois rocheuses abruptes. Dans cette étude, nous relions les données sur les taux de dénudation à long terme des parois rocheuses de l'Eiger (Alpes centrales suisses) au tissu rocheux local et aux conditions de température reconstruites sur ces sites, qui dépendent du schéma d'insolation. Nous estimons ensuite la probabilité de rupture du substrat rocheux par l'utilisation d'un modèle théorique de fissuration par le gel. Les résultats montrent que les taux de dénudation sont faibles dans la partie supérieure de la paroi rocheuse nord-ouest, mais qu'ils sont élevés à la fois dans la partie inférieure de la paroi rocheuse nord-ouest et sur la face SE, malgré des conditions de tissu rocheux similaires. Le modèle de fissuration par le gel prédit une grande différence d'intensité de fissuration par rapport à la ségrégation de la glace, où l'efficacité déduite est faible dans la partie supérieure de la paroi rocheuse nord-ouest, mais relativement grande sur la section inférieure de la paroi nord-ouest et sur la paroi rocheuse sud-est de l'Eiger. Nous expliquons ce schéma par les différences de conditions d'insolation et de température à ces sites. Tout au long du dernier millénaire, les températures dans le substrat rocheux ont été très similaires à celles d'aujourd' hui. Ces données suggèrent donc l'apparition de grands contrastes de microclimat entre les parois NO et SE de l'Eiger, conditionnés par des différences d'insolation. Nous utilisons ces contrastes pour expliquer les taux de dénudation relativement faibles dans la partie supérieure de la paroi rocheuse nord-ouest et la dénudation rapide dans la face sud-ouest et dans la partie inférieure de la face rocheuse nord-ouest où la fissuration par le gel est plus efficace.

Translated Description (Spanish)

Resumen. La denudación de paredes rocosas escarpadas es impulsada por procesos de caída de rocas de varios tamaños y magnitudes. Las paredes rocosas son sensibles a los cambios de temperatura principalmente porque los procesos termocriogénicos debilitan el lecho rocoso a través de la fracturación, lo que puede precondicionar la ocurrencia de la caída de rocas. Sin embargo, aún no está claro cómo la fracturación de la roca junto con los procesos criogénicos afecta los procesos de denudación que operan en paredes rocosas empinadas. En este estudio, vinculamos los datos sobre las tasas de denudación de la pared rocosa a largo plazo en el Eiger (Alpes centrales suizos) con el tejido rocoso local y las condiciones de temperatura reconstruidas en estos sitios, que dependen del patrón de insolación. A continuación, estimamos la probabilidad de falla del lecho rocoso mediante el empleo de un modelo teórico de agrietamiento por escarcha. Los resultados muestran que las tasas de denudación son bajas en la parte superior de la pared rocosa NW, pero son altas tanto en la parte inferior de la pared rocosa NW como en la cara SE, a pesar de condiciones similares de la tela del lecho rocoso. El modelo de agrietamiento por escarcha predice una gran diferencia en la intensidad de agrietamiento de la segregación de hielo donde la eficiencia inferida es baja en la parte superior de la pared rocosa NW pero relativamente grande en la sección inferior de la pared NW y en la cara rocosa SE del Eiger. Explicamos este patrón por las diferencias en las condiciones de insolación y temperatura en estos sitios. A lo largo del último milenio, las temperaturas en el lecho rocoso han sido muy similares a las actuales. Estos datos sugieren así la ocurrencia de grandes contrastes en el microclima entre las paredes NO y SE del Eiger, condicionados por diferencias en la insolación. Utilizamos estos contrastes para explicar las tasas de denudación relativamente bajas en la parte superior de la pared rocosa NO y la rápida denudación en la cara SO y en la parte inferior de la cara rocosa NO donde el agrietamiento por escarcha es más eficiente.

Files

esurf-8-637-2020.pdf.pdf

Files (30.3 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:0d21bfb78ae2226a9cf93a9a8e39c567
30.3 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
دور تكسير الصقيع في تعرية الجدران الصخرية شديدة الانحدار في جبال الألب على مدى آلاف السنين (إيغر، سويسرا)
Translated title (French)
Le rôle de la fissuration par le gel dans la dénudation locale des parois rocheuses alpines abruptes au cours des millénaires (Eiger, Suisse)
Translated title (Spanish)
El papel del agrietamiento por heladas en la denudación local de paredes rocosas alpinas escarpadas durante milenios (Eiger, Suiza)

Identifiers

Other
https://openalex.org/W2983689845
DOI
10.5194/esurf-8-637-2020

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Turkey

References

  • https://openalex.org/W1530468945
  • https://openalex.org/W1693589952
  • https://openalex.org/W1763956387
  • https://openalex.org/W1815778474
  • https://openalex.org/W1902226131
  • https://openalex.org/W1957602482
  • https://openalex.org/W1959257234
  • https://openalex.org/W1965273505
  • https://openalex.org/W1968920596
  • https://openalex.org/W1968993853
  • https://openalex.org/W1969157568
  • https://openalex.org/W1970788390
  • https://openalex.org/W1973552644
  • https://openalex.org/W1975844245
  • https://openalex.org/W1982740504
  • https://openalex.org/W1997159772
  • https://openalex.org/W2002473398
  • https://openalex.org/W2005035365
  • https://openalex.org/W2005427074
  • https://openalex.org/W2007580957
  • https://openalex.org/W2009425598
  • https://openalex.org/W2012578957
  • https://openalex.org/W2014061965
  • https://openalex.org/W2018023419
  • https://openalex.org/W2018265973
  • https://openalex.org/W2020255158
  • https://openalex.org/W2020936103
  • https://openalex.org/W2024761722
  • https://openalex.org/W2032303365
  • https://openalex.org/W2037742342
  • https://openalex.org/W2043836558
  • https://openalex.org/W2044136956
  • https://openalex.org/W2045140034
  • https://openalex.org/W2060956346
  • https://openalex.org/W2061916843
  • https://openalex.org/W2062691332
  • https://openalex.org/W2066833596
  • https://openalex.org/W2066906223
  • https://openalex.org/W2067966188
  • https://openalex.org/W2071082005
  • https://openalex.org/W2073318487
  • https://openalex.org/W2074123041
  • https://openalex.org/W2075992373
  • https://openalex.org/W2082334370
  • https://openalex.org/W2082432227
  • https://openalex.org/W2083924889
  • https://openalex.org/W2084247491
  • https://openalex.org/W2091818547
  • https://openalex.org/W2095194310
  • https://openalex.org/W2113159724
  • https://openalex.org/W2127969777
  • https://openalex.org/W2139594124
  • https://openalex.org/W2148670366
  • https://openalex.org/W2149659166
  • https://openalex.org/W2154787858
  • https://openalex.org/W2163175189
  • https://openalex.org/W2167913202
  • https://openalex.org/W2285280507
  • https://openalex.org/W2293778086
  • https://openalex.org/W2303713124
  • https://openalex.org/W2345258855
  • https://openalex.org/W2369379594
  • https://openalex.org/W2406472642
  • https://openalex.org/W2429375882
  • https://openalex.org/W2470665427
  • https://openalex.org/W2515847132
  • https://openalex.org/W2515848951
  • https://openalex.org/W2549827560
  • https://openalex.org/W2552110576
  • https://openalex.org/W2555649402
  • https://openalex.org/W2596991500
  • https://openalex.org/W2600675124
  • https://openalex.org/W2605186135
  • https://openalex.org/W2747433899
  • https://openalex.org/W2807537186
  • https://openalex.org/W2902056256
  • https://openalex.org/W2944987660
  • https://openalex.org/W2965584575
  • https://openalex.org/W4250723165