TY  - THES
A1  - Eugster, Patricia
T1  - Landscape evolution in the western Indian Himalaya since the Miocene
T1  - Landschaftsentwicklung im westlichen indischen Himalaja seit dem Miozän
N2  - The Himalayan arc stretches >2500 km from east to west at the southern edge of the Tibetan Plateau, representing one of the most important Cenozoic continent-continent collisional orogens. Internal deformation processes and climatic factors, which drive weathering, denudation, and transport, influence the growth and erosion of the orogen. During glacial times wet-based glaciers sculpted the mountain range and left overdeepend and U-shaped valleys, which were backfilled during interglacial times with paraglacial sediments over several cycles. These sediments partially still remain within the valleys because of insufficient evacuation capabilities into the foreland. Climatic processes overlay long-term tectonic processes responsible for uplift and exhumation caused by convergence. Possible processes accommodating convergence within the orogenic wedge along the main Himalayan faults, which divide the range into four major lithologic units, are debated. In this context, the identification of processes shaping the Earth’s surface on short- and on long-term are crucial to understand the growth of the orogen and implications for landscape development in various sectors along the arc. This thesis focuses on both surface and tectonic processes that shape the landscape in the western Indian Himalaya since late Miocene.
In my first study, I dated well-preserved glacially polished bedrock on high-elevated ridges and valley walls in the upper of the Chandra Valley the by means of 10Be terrestrial cosmogenic radionuclides (TCN). I used these ages and mapped glacial features to reconstruct the extent and timing of Pleistocene glaciation at the southern front of the Himalaya. I was able to reconstruct an extensive valley glacier of ~200 km length and >1000 m thickness. Deglaciation of the Chandra Valley glacier started subsequently to insolation increase on the Northern Hemisphere and thus responded to temperature increase. I showed that the timing this deglaciation onset was coeval with retreat of further midlatitude glaciers on the Northern and Southern Hemispheres. These comparisons also showed that the post-LGM deglaciation very rapid, occurred within a few thousand years, and was nearly finished prior to the Bølling/Allerød interstadial. 
A second study (co-authorship) investigates how glacial advances and retreats in high mountain environments impact the landscape. By 10Be TCN dating and geomorphic mapping, we obtained maximal length and height of the Siachen Glacier within the Nubra Valley. Today the Shyok and Nubra confluence is backfilled with sedimentary deposits, which are attributed to the valley blocking of the Siachen Glacier 900 m above the present day river level. A glacial dam of the Siachen Glacier blocked the Shyok River and lead to the evolution of a more than 20 km long lake. Fluvial and lacustrine deposits in the valley document alternating draining and filling cycles of the lake dammed by the Siachen Glacier. In this study, we can show that glacial incision was outpacing fluvial incision. 
In the third study, which spans the million-year timescale, I focus on exhumation and erosion within the Chandra and Beas valleys. In this study the position and discussed possible reasons of rapidly exhuming rocks, several 100-km away from one of the main Himalayan faults (MFT) using Apatite Fission Track (AFT) thermochronometry. The newly gained AFT ages indicate rapid exhumation and confirm earlier studies in the Chandra Valley. I assume that the rapid exhumation is most likely related to uplift over subsurface structures. I tested this hypothesis by combining further low-temperature thermochronometers from areas east and west of my study area. By comparing two transects, each parallel to the Beas/Chandra Valley transect, I demonstrate similarities in the exhumation pattern to transects across the Sutlej region, and strong dissimilarities in the transect crossing the Dhauladar Range. I conclude that the belt of rapid exhumation terminates at the western end of the Kullu-Rampur window. Therewith, I corroborate earlier studies suggesting changes in exhumation behavior in the western Himalaya. Furthermore, I discussed several causes responsible for the pronounced change in exhumation patterns along strike: 1) the role of inherited pre-collisional features such as the Proterozoic sedimentary cover of the Indian basement, former ridges and geological structures, and 2) the variability of convergence rates along the Himalayan arc due to an increased oblique component towards the syntaxis. 
The combination of field observations (geological and geomorphological mapping) and methods to constrain short- and long-term processes (10Be, AFT) help to understand the role of the individual contributors to exhumation and erosion in the western Indian Himalaya. With the results of this thesis, I emphasize the importance of glacial and tectonic processes in shaping the landscape by driving exhumation and erosion in the studied areas.
N2  - Der Himalaja, eines der wichtigsten känozoischen Kontinent-Kontinent Kollisionsgebirgen, erstreckt sich über 2500 km entlang des südlichen Randes des Tibetischen Plateaus von Ost nach West. Die Gebirgsbildung wird durch interne Deformationsprozesse und klimatische Faktoren, welche auf Verwitterung, Abtragung und Transport wirken, beeinflusst. In einem Zyklus von Eis- und Warmzeiten wurde die Landschaft durch Gletscher geformt. U-Täler sind noch heute erhaltene Spuren der Gletscher, die in den Warmzeiten durch abgetragene Sedimente verfüllt wurden. Diese Sedimente befinden sich teilweise bis heute in diesen übertieften Tälern, weil es an Kapazitäten zur Ausräumung der Täler ins Vorland mangelt. Die kurz-skaligen klimatischen Prozesse überlagern sich mit langzeitlichen tektonischen Prozessen wie Hebung und Exhumation, die durch Konvergenz verursacht werden. Im Zusammenhang mit dem Gebirgswachstum ist es entscheidend die Prozesse, welche die Erdoberfläche sowohl über kurze wie auch über längere Zeiträume formen zu bestimmen und damit auch deren Auswirkungen auf die Landschaftsentwicklung in den einzelnen Abschnitten des Gebirgsbogens. Diese Dissertation fokussiert auf tektonische und Erdoberflächenprozesse, welche den westlichen indischen Himalaja seit dem Miozän geprägt und beeinflusst haben. 
In der ersten Studie, habe ich im oberen Chandratal mittels 10Be terrestrischen kosmogenen Nukliden (TCN) gut erhaltene vom Gletscher geschliffene und polierte Gesteinsoberflächen auf höher gelegenen Bergrücken und entlang der Talseiten datiert. Basierend auf diesen Altern und kartierten glazialen Landformen habe ich nicht nur die Ausdehnung, sondern auch den Zeitpunkt einer Vergletscherung an der südlichen Front des Himalajas rekonstruiert. Dieser rekonstruierte Gletscher hat im Chandratal eine maximale Länge von ~200 km und >1000 m Dicke erreicht. Die Enteisung des Chandratales folgte dem Anstieg der Sonneneinstrahlung und somit der Temperaturerwärmung auf der nördlichen Hemisphäre. Der Zeitpunkt des Enteisungsbeginns stimmt mit dem Rückgang weiterer Gletscher der mittleren Breiten auf der südlichen wie auch auf der nördlichen Hemisphäre überein. Diese Vergleiche zeigen auch, dass die Enteisung der letzteiszeitlichen Vergletscherung schon vor dem Bølling/Allerød Stadium nahezu abgeschlossen war.
In einer zweiten Studie (Ko-Autorenschaft) wird untersucht, wie Gletscher die Erdoberfläche formen und wie Gletschervorstöße und -rückzüge die Landschaft in alpinen Regionen beeinflussen. Die maximale Länge des Siachen Gletschers im Nubratal wurde auf mehr als 180 km rekonstruiert. Heute ist der Zusammenfluss der Flüsse Shyok und Nubra mit Sedimenten verfüllt, deren Ablagerung mit einer Blockierung des Tales durch den Siachen Gletscher bis zu 900 m über der heutigen Flusshöhe zusammenhängen. Demzufolge, staute der Siachen Gletscher den Fluss Shyok. Fluviatile und lakustrine Ablagerungen im Tal dokumentieren sich wechselnde Entleerungs- und Auffüllungszyklen dieses Gletscherstausees. In dieser Studie, konnte ebenso gezeigt werden, dass fluviatile Erosion durch die glaziale Erosion überholt wird.
Über den längeren Zeitraum (Jahrmillionen) fokussiere ich auf Exhumation und Erosion in den Tälern Chandra und Beas. In dieser dritten Studie war es mir möglich mittels Apatit-Spaltspurdatierung (AFT) die Lage und Gründe der schnellen Exhumation in diesem Bereich, einige hundert Kilometer entfernt einer der Hauptstörungen des Himalajas (MFT), zu beschreiben. Die neuen AFT Alter deuten auf schnelle Exhumation hin und bestätigen frühere Studien aus dem Chandratal. Ich vermute, dass diese schnelle Exhumation mit einer Bewegung über eine krustale Rampe im Zusammenhang steht, welche auch im östlich anschließenden Sutlej Tal ausgeprägt ist. Diese Hypothese wurde durch die Kombination weiterer tieftemperatur Thermochronometer aus benachbarten Gebieten untersucht. Durch den Vergleich zweier Profile, welche parallel zum Chandra/Beas-Profil laufen wurden im östliche gelegenen Sutlej Gebiet ähnliche Exhumationsmuster gefunden. Daraus schließe ich, das Ende es "rapid exhumation belt" westlich des Kullu-Rampur Fensters im Beastal und bestätige damit auch frühere Studien. Im Weiteren wurden verschiedene Gründe wie ehemalige prä-kollisionale Strukturen und Sedimentbecken oder die abnehmende frontale Konvergenz gegen Westen diskutiert, welche sich Möglicherweise verantwortlich zeichnen für den Wechsel des Exhumationsverhaltens entlang des Streichens des Himalaja. 
Die Kombination aus Feldbeobachtungen (geologische und geomorphologische Kartierung) und Methoden, die über kurze und längere Zeiträume Prozesse auflösen (10Be, AFT), unterstützen die Erkenntnisse über die Rollenverteilung der einzelnen Akteure bezüglich Exhumation und Erosion im westlichen indischen Himalaja. Die Ergebnisse dieser Doktorarbeit heben die Wichtigkeit glazialer als auch tektonischer Prozesse als Steuerelemente von Exhumation und Erosion im Studiengebiet hervor.
KW  - Geologie
KW  - Himalaja
KW  - Thermochronologie
KW  - kosmogene Nuklide
KW  - Gletscher
KW  - geology
KW  - Himalaya
KW  - thermochronology
KW  - cosmogenic nuclides
KW  - glaciers
Y1  - 2018
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-420329
ER  - 
TY  - THES
A1  - Stolle, Amelie
T1  - Catastrophic Sediment Pulses in the Pokhara Valley, Nepal
T1  - Katastrophale Sediment Ablagerungen im Pokhara Tal, Nepal
N2  - Fluvial terraces, floodplains, and alluvial fans are the main landforms to store sediments and to decouple hillslopes from eroding mountain rivers. Such low-relief landforms are also preferred locations for humans to settle in otherwise steep and poorly accessible terrain. Abundant water and sediment as essential sources for buildings and infrastructure make these areas amenable places to live at. Yet valley floors are also prone to rare and catastrophic sedimentation that can overload river systems by abruptly increasing the volume of sediment supply, thus causing massive floodplain aggradation, lateral channel instability, and increased flooding. Some valley-fill sediments should thus record these catastrophic sediment pulses, allowing insights into their timing, magnitude, and consequences.
This thesis pursues this theme and focuses on a prominent ~150 km2 valley fill in the Pokhara Valley just south of the Annapurna Massif in central Nepal. The Pokhara Valley is conspicuously broad and gentle compared to the surrounding dissected mountain terrain,
and is filled with locally more than 70 m of clastic debris. The area’s main river, Seti Khola, descends from the Annapurna Sabche Cirque at 3500-4500 m asl down to 900 m asl where it incises into this valley fill. Humans began to settle on this extensive
fan surface in the 1750’s when the Trans-Himalayan trade route connected the Higher Himalayas, passing Pokhara city, with the subtropical lowlands of the Terai. High and unstable river terraces and steep gorges undermined by fast flowing rivers with highly seasonal (monsoon-driven) discharge, a high earthquake risk, and a growing population make the Pokhara Valley an ideal place to study the recent geological and geomorphic history of its sediments and the implication for natural hazard appraisals.
The objective of this thesis is to quantify the timing, the sedimentologic and geomorphic processes as well as the fluvial response to a series of strong sediment pulses. I report
diagnostic sedimentary archives, lithofacies of the fan terraces, their geochemical provenance, radiocarbon-age dating and the stratigraphic relationship between them. All these various and independent lines of evidence show consistently that multiple sediment pulses filled the Pokhara Valley in medieval times, most likely in connection with, if not triggered by, strong seismic ground shaking. The geomorphic and sedimentary evidence is
consistent with catastrophic fluvial aggradation tied to the timing of three medieval Himalayan earthquakes in ~1100, 1255, and 1344 AD. Sediment provenance and calibrated radiocarbon-age data are the key to distinguish three individual sediment pulses, as these are not evident from their sedimentology alone. I explore various measures of adjustment and fluvial response of the river system following these massive aggradation pulses. By using proxies such as net volumetric erosion, incision and erosion rates, clast provenance on active river banks, geomorphic markers such as re-exhumed tree trunks in growth position, and knickpoint locations in tributary valleys, I estimate the response of the river network in the Pokhara Valley to earthquake disturbance over several centuries. Estimates of the removed volumes since catastrophic valley filling began, require average net sediment
yields of up to 4200 t km−2 yr−1 since, rates that are consistent with those reported for Himalayan rivers. The lithological composition of active channel-bed load differs from that of local bedrock material, confirming that rivers have adjusted 30-50% depending on data of different tributary catchments, locally incising with rates of 160-220 mm yr−1. In many tributaries to the Seti Khola, most of the contemporary river loads come from a Higher Himalayan source, thus excluding local hillslopes as sources. This imbalance in sediment provenance emphasizes how the medieval sediment pulses must have rapidly traversed up to 70 km downstream to invade the downstream reaches of the tributaries
up to 8 km upstream, thereby blocking the local drainage and thus reinforcing, or locally creating new, floodplain lakes still visible in the landscape today.
Understanding the formation, origin, mechanism and geomorphic processes of this valley fill is crucial to understand the landscape evolution and response to catastrophic sediment pulses. Several earthquake-triggered long-runout rock-ice avalanches or catastrophic dam burst in the Higher Himalayas are the only plausible mechanisms to explain both the geomorphic and sedimentary legacy that I document here. In any case, the Pokhara Valley was most likely hit by a cascade of extremely rare processes over some two centuries starting in the early 11th century. Nowhere in the Himalayas do we find valley fills of
comparable size and equally well documented depositional history, making the Pokhara Valley one of the most extensively dated valley fill in the Himalayas to date. Judging from the growing record of historic Himalayan earthquakes in Nepal that were traced and
dated in fault trenches, this thesis shows that sedimentary archives can be used to directly aid reconstructions and predictions of both earthquake triggers and impacts from a sedimentary-response perspective. The knowledge about the timing, evolution, and response of the Pokhara Valley and its river system to earthquake triggered sediment pulses is important to address the seismic and geomorphic risk for the city of Pokhara. This
thesis demonstrates how geomorphic evidence on catastrophic valley infill can help to independently verify paleoseismological fault-trench records and may initiate re-thinking on post-seismic hazard assessments in active mountain regions.
N2  - Der Transport von Sedimenten in Flüssen ist wichtig, um Landschaftsformen in Gebirgsregionen entstehen zu lassen. Eine erhöhte, plötzliche Sedimentzufuhr, beispielsweise durch Massenbewegungen ausgelöst, kann ein Flusssystem schnell aus dem Gleichgewicht bringen. Innerhalb kurzer Zeit transportiertes Sediment wird häufig an Überschwemmungsflächen abgelagert, was zu instabilen Flussverläufen, erhöhtem Sedimentabtrag und vermehrten Überschwemmungen führen kann. Talverfüllungen, Schwemmmfächer, Flussterrassen und Überschwemmungsebenen sind in diesem Zusammenhang die am häufigsten vorkommenden Landschaftsformen, um große Materialvolumen zu speichern. Weil Wasser und Sediment als Baustoff in ausreichenden Mengen zur Verfügung stehen, sind sie bevorzugte Siedlungsflächen.
Diese Dissertation untersucht in drei Studien die Entstehung, geomorphologische und sedimentologische Prozesse, sowie die Anpassung des Flusssystems auf einen erhöhten Sedimenteintrag des heute mit Sedimenten verfüllten Pokhara Tals im zentralen Himalaya. Die Stadt Pokhara liegt am Fuße des bis zu 8000 m hohen Annapurna Massivs auf einem ~150 km2 großen, aus klastischen Sedimentablagerungen bestehender Fächer. Das Tal ist von bis zu 70 m hohen Terrassen gekennzeichnen und auffallend flach im Vergleich zur umliegenden Topographie. Der Seti Khola entwässert das Annapurna Massiv in einer Höhe von 3500-5000 m ü.N.N. und erreicht nach kurzer Distanz den Pokhara Fächer. Erste Bewohner siedelten sich in den 1750er Jahren an als die frühere Handelsroute den Hohen Himalaya mit dem subtropischen Tiefland (Terai) verbunden hat. Seither wächst die Stadt stetig und ist heute, nach Kathmandu, die zweitgrößte Stadt Nepals.
Durch die Nähe der geologischen Hauptstörung zwischen dem Hohen Himalaya und dem tiefer liegenden Vorderen Himalaya herrscht ein hohes Erdbebenrisiko im Pokhara Tal. Die Kombination aus hohen Terrassen und tiefen, von schnell fließenden Flüssen ausgespülten
Schluchten, machen das Tal zu einem geeigneten Ort, um die kaum untersuchte geologische und geomorphologische Geschichte der in diesem Tal abgelagernten Sedimente zu erforschen. Um Landschaftsveränderungen und -entwicklungen zu verstehen sowie die
Reaktion des Flussnetzes auf erhöhte Sedimentzufuhr zu überblicken, ist es unabdingbar, den Ursprung des Materials, die sedimentologischen Prozesse und mögliche Auslöser der Talverfüllung zu analysieren.
Daten und Proben aus dem Gelände, die später im Labor datiert, ausgewertet, mit sedimentologischen Aufzeichnungen kombiniert und durch fernerkundliche Methoden ergänzt und analysiert wurden, bilden die Basis der Ergebnisse dieser Dissertation. Da solche
massiven, in sehr kurzer Zeit abgelagerten Sedimente auf eine katastrophale Entstehung hindeuten, spielt auch der zeitliche Aspekt eine wichtige Rolle.
erschiedene Beweise zeigen, dass mindestens drei Sedimentereignisse das Pokhara Tal verfüllt haben. Ich dokumentiere ein aufschlussreiches Sedimentarchiv, Sedimentabfolgen geochemische Provenienz, Radiokarbonalter und die stratigraphische Beziehung zwischen diesen Ergebnissen. Diese unabhängig voneinander gewonnen Ergebnisse zeigen, dass geomorphologische und sedimentologische Beweise mit den Altersdatierungen konsistent sind und wir mit diesen Untersuchungen die abgelagerten Geröllmassen mit historischen Starkbeben in Verbindung bringen können (~1100, 1255, 1344 AD). Provenienz in Kombination mit den Altersdatierungen lassen uns wiederum die drei Ereignisse in ihren Mächtigkeit unterscheiden und individuel das Volumen bestimmen. Messungen zur Anpassung des
Flusssystems ergeben, dass das System noch stark von seinem Gleichgewicht abweicht, da erst 30-70% des über kurze Zeit abgelagerten Materials aus dem Flussbett ausgeräumt wurden. Hierfür benutzte Marker sind unter Anderem volumetrische Berechnungen, Erosionsund Einschneideraten der Flüsse, Bäume in ihrer Wachstumsposition zur Altersdatierung und Stufen im Längsgerinneprofil der Seitenflüsse. Das bis heute abgetragene Volumen ergibt Sedimentaustragsraten von bis zu 4200 t km−2 yr−1 am Fuß des Fächers. Die lithologische Zusammensetzung aktiver Flussbänke in Seitentälern zeigt, dass Material der Formation gegenüber lokalem Grundgestein immer noch dominiert. Dieses lithologische Ungleichgewicht verdeutlicht, wie schnell Sedimentmassen in drei Ereignissen über 70 km talabwärts und bis zu 8 km flussaufwärts (in die Seitentäler) abgelagert wurden. Lokale Einschneideraten in die Pokhara Formation liegen zwischen 0.16-0.22 m yr−1 und weisen auf einen sich schnell verändernden Flussverlauf hin.
Um die Landschaftsentwicklung nach solch massiven Sedimentablagerungen analysieren zu können, müssen die Sedimentologie, die geomorphologischen Prozesse, der Ursprung und
die Mechanismen der Talverfüllung verstanden und als Basiswissen vorausgesetzt werden. Aus den gewonnen Resultaten schließen wir, dass das Pokhara Tal von mehreren katastrophal aufeinanderfolgenden Naturereignissen in einem Zeitraum von ~200 Jahren seit dem 12. Jahrhundert heimgesucht wurde. Nirgendwo im Himalaya finden wir vergleichbare Talverfüllungen, weder in ihrer Größe, noch in dieser detailliert aufgenommenen geomorphologischen
Geschichte und sedimentologischen Aufzeichnungen. Das Pokhara Tals ist damit eine der am besten datierten Talverfüllungen des gesamten Himalaya. Diese Arbeit zeigt, dass in sedimentären Archiven - unabhängig von der Paleoseismologie - historische Starkbeben datiert und erkannt werden können. So hilft das Wissen über den zeitlichen Verlauf der Talverfüllung, die Entwicklung des Fächers und die Anpassung des Flusssystems in Zukunft Entscheidungen zu treffen, die das geomorphologische Risiko für die Stadt Pokhara vermindern und gleichzeitig bauliche Maßnahmen besser an die lokalen Risikofaktoren angepasst werden können.
KW  - geomorphology
KW  - geohazards
KW  - Himalaya
KW  - radiocarbon age dating
KW  - Geomorphologie
KW  - Naturgefahren
KW  - Himalaya
KW  - Radiokarbondatierung
Y1  - 2018
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-413341
ER  -