Periglazial: Frostprozesse und Landschaftsformen

Periglazial bezeichnet einen Formungsbereich, in dem Frostprozesse die Landschaft prägen. Dabei gefriert und taut Wasser im Untergrund; Material kann angehoben, verlagert oder nach seiner Größe angeordnet werden. Ein Gletscher ist eine langsam fließende Eismasse auf dem Land. Glaziale Formung erfolgt unmittelbar durch Gletschereis, das Untergrund abträgt, Material transportiert oder ablagert.

Periglaziale Formung braucht keinen benachbarten Gletscher. Beide Arten der Formung können in derselben Landschaft vorkommen, etwa auf einer eisfreien Fläche neben einem Gletscher. Am selben Ort und zur selben Zeit schließen sie sich in der Regel aus: Unter einer zusammenhängenden Gletscherdecke herrschen andere Formungsbedingungen als auf einer freien Bodenoberfläche.

Permafrost bezeichnet einen Zustand des Untergrunds. Boden oder Gestein bleiben dabei mindestens zwei aufeinanderfolgende Jahre bei oder unter null Grad Celsius, geschrieben 0 °C. Der Untergrund muss dafür kein sichtbares Eis enthalten. Ein einzelner frostiger Winter erfüllt die zeitliche Bedingung nicht. Umgekehrt können Frostprozesse auch dort wirken, wo der Boden im Sommer vollständig wieder auftaut.

Frost allein erklärt noch keine periglaziale Form. Für viele Prozesse muss Wasser vorhanden sein. In wassergesättigtem Material sind die verfügbaren Hohlräume mit Wasser gefüllt. Beim Gefrieren wachsen Eiskristalle. Die Frostfront ist die Grenze, an der der Frost in den Untergrund vordringt. Meist bewegt sie sich von der Oberfläche nach unten. Eiskristalle wachsen senkrecht zu dieser Grenze und können Material anheben.

Auch der Untergrund beeinflusst den Ablauf. Feinmaterial besteht aus kleinen Körnern; größere Steine können darin eingebettet sein. Wasser, Feinmaterial und Steine bieten andere Bedingungen als trockener, geschlossener Fels. Bei Frosthebung, also frostbedingtem Anheben, können Steine im gefrierenden Feinmaterial festfrieren und angehoben werden. Wiederholtes Gefrieren und Tauen kann ihre Lage schrittweise verändern. Fehlendes Wasser begrenzt viele solcher Prozesse auch bei starkem Frost.

Das Relief, also die Gestalt der Geländeoberfläche, bestimmt die Bewegungsrichtung mit. Solifluktion bedeutet langsames Fließen wassergesättigten Materials hangabwärts. Sie tritt häufig in der sommerlich auftauenden oberen Schicht über Permafrost auf. Sie kann aber auch nach dem Tauen von Winterfrost entstehen. Pflanzen können das Fließen bremsen. Auf einer ebenen Fläche fehlt dagegen die Hangneigung für eine gerichtete Bewegung hangabwärts.

Eine Entstehung rekonstruieren heißt, aus einer Form und den Bedingungen einen möglichen Ablauf herzuleiten. Ein wichtiger Ausgangspunkt ist die Frosthebung von Steinen. Dringt Frost von oben ein, kann ein Stein im umgebenden Feinmaterial festfrieren. Gerichtetes Eiskristallwachstum kann ihn senkrecht anheben. Dieser Teilprozess heißt Frosthub. Unter dem Stein kann dabei ein Hohlraum entstehen, in den Feinmaterial gelangt. Auch im Hohlraum können Eiskristalle wachsen und den Stein durch Druck heben. Dieser Teilprozess heißt Frostdruck. Wiederholte Vorgänge können Steine an die Oberfläche bringen oder hochkant aufrichten.

Die Bedeutung der Teilprozesse wird unterschiedlich bewertet. In manchen Erklärungen gilt Frostdruck sogar als der einzige wirksame Prozess der Frosthebung. Das Einsacken auftauenden Feinmaterials wird dagegen überwiegend als zusätzliche Hebungsursache abgelehnt. Es darf deshalb nicht als gesicherter weiterer Antrieb dargestellt werden.

Frostmusterböden sind Böden mit ringförmigen, vieleckigen oder anderen Mustern an der Oberfläche. Bei einem sortierten Steinring liegt Feinmaterial im Inneren; gröberes Material bildet den Rand. Die frostbedingte Sortierung nach Korngrößen heißt Frostsortierung. Frosthub, Frostdruck und das Abgleiten grober Teilchen von eisbedingt aufgewölbtem Feinmaterial können dazu beitragen. Das ist keine einheitliche Entstehungserklärung für sämtliche Frostmusterböden. Es gibt auch Muster ohne Sortierung nach Korngrößen.

Am Hang können Frostsortierung und Solifluktion gemeinsam längliche Streifen oder Stufen hervorbringen. Das Geographie-Lexikon von Spektrum nennt dafür Hangneigungen von mehr als 2 Grad; das Zeichen ° steht für Grad. Zugleich beschreibt es zahlreiche Übergangsformen. Die Angabe ist daher keine scharfe Grenze, an der sich jede Form plötzlich ändert.

Fließt wassergesättigtes Material langsam hangabwärts, können Pflanzen die Bewegung behindern. So können auf bewachsenen Flächen wulstförmige Zungen entstehen, die Solifluktionsloben heißen, oder Solifluktionsterrassen mit stufenartigen Absätzen. Diese durch Pflanzen gebremste Bewegung heißt gebundene Solifluktion. Bei weitgehend fehlender Pflanzendecke spricht man von ungebundener Solifluktion.

Ein Indiz ist ein Hinweis, der eine Erklärung stützt, sie aber nicht zwingend beweist. Solifluktion, Frosthebung und Frostmusterböden sind Hinweise auf bestimmte Prozesse. Für sich allein belegen sie keinen Permafrost: Frosthebung und Bodenfließen können auch mit jahreszeitlichem Frost zusammenhängen. Für Permafrost braucht man den passenden Temperaturverlauf im untersuchten Untergrund über mindestens zwei aufeinanderfolgende Jahre.

Auch die Form selbst kann mehrere Ursachen zulassen. Ein Polygon ist ein Vieleck. Vieleckige Bodenmuster können durch Risse begrenzt sein. Solche Risse können etwa durch Austrocknung oder durch Volumenverlust beim Tauen entstehen. Andere Rissmuster stehen mit Eis- oder Sandkeilen in Verbindung. Das sind keilförmige Füllungen aus Eis oder Sand im Boden. Der vieleckige Umriss allein entscheidet nicht zwischen diesen Erklärungen.

Außerdem muss eine erhaltene Form heute nicht mehr entstehen. Aktuelle Formen werden unter heutigen Bedingungen weitergebildet. Fossile Formen sind erhaltene Spuren früherer Formung, etwa aus früheren Kaltzeiten. Eine auffällige Form ist deshalb kein ausreichender Beleg für heutige Frostaktivität.

Trenne beim Prüfen drei Schritte: Beschreibe zuerst die sichtbare Form und das Material. Nenne dann mögliche Prozesse und ihre Bedingungen. Prüfe schließlich, welche zusätzlichen Beobachtungen oder Temperaturmessungen zwischen den Erklärungen unterscheiden könnten. Ein Befund gilt zunächst für den untersuchten Standort; er darf nicht ungeprüft auf eine ganze Region übertragen werden.