Is there a feedback between surface processes and tectonics? Does climate influence the style of crustal deformation? How can we couple in a most efficient manner a surface process model to a thermo-mechanical model of the Earth’s lithosphere?

In the Earth Surface Process Modeling section and in collaboration with other sections and external partners, we spend much time and effort developing novel methods to couple our surface process models to thermo-mechanical models. This has been done with three different thermo-mechanical models: ASPECT, FANTOM and pTatin. We are currently developing a planetary scale surface process model that will be coupled to ASPECT.

Using these coupled models, we have demonstrated how extensional fault systems are influenced by surface processes (erosion and deposition) and how the height of mountain belts are controlled by the interplay between climate, surface processes and the internal strength of the lithosphere.

Surface process models are also used to illustrate the surface expression of mantle flow as recently done to explain the formation of cratonic plateaux following the propagation of thermal instabilities created at continent margins during rifting.

Project duration: Ongoing project, started in 2016

Funding agencies: Internal funding mostly, ERC Synergy grant (DEEP)

Section researchers involved: Dr. Sebastian Wolf and Prof. Jean Braun

Cooperations:

• University of Bergen, Norway
• University of Southhampton, United Kingdom
• China University of Geosciences in Wuhan, PRC
• Sascha Brune, Michael Pons and Derek Neuharth (section 2.5)

Gibt es eine Rückkopplung zwischen Oberflächenprozessen und Tektonik? Beeinflusst das Klima die Art der Krustenverformung? Wie können wir ein Oberflächenprozessmodell möglichst effizient mit einem thermomechanischen Modell der Lithosphäre der Erde koppeln?

In der Sektion  “Erdoberflächenprozessmodellierung [NMW1]“ und in Zusammenarbeit mit anderen Sektionen und externen Partnern wenden wir viel Zeit und Mühe auf, um neue Methoden zur Kopplung unserer Oberflächenprozessmodelle an thermomechanische Modelle zu entwickeln. Dies wurde mit drei verschiedenen thermomechanischen Modellen durchgeführt: ASPECT, FANTOM und pTatin. Wir entwickeln derzeit ein Oberflächenprozessmodell im planetarischen Maßstab, das an ASPECT gekoppelt werden soll.

Mit diesen gekoppelten Modellen haben wir nachgewiesen, wie Dehnungsbruchsysteme durch Oberflächenprozesse (Erosion und Ablagerung) beeinflusst werden und wie die Höhe von Gebirgsgürteln durch das Zusammenspiel von Klima, Oberflächenprozessen und der inneren Festigkeit der Lithosphäre gesteuert wird.

Oberflächenprozessmodelle werden auch verwendet, um die Oberflächenausprägung von Mantelströmungen zu veranschaulichen, wie kürzlich zur Erklärung der Bildung kratonischer Plateaus nach der Ausbreitung thermischer Instabilitäten, die an Kontinentalrändern während des Riftings entstehen.

Projektdauer: Laufendes Projekt, begonnen 2016

Förderer: Hauptsächlich interne Finanzierung, ERC-Synergie-Zuschuss (DEEP)

Beteiligte Forscher der Sektion: Dr. Sebastian Wolf und Prof. Jean Braun

Kooperationen:

• Universität Bergen, Norwegen
• Universität Southampton, Vereinigtes Königreich
• Chinesische Universität für Geowissenschaften in Wuhan, VR China
• Sascha Brune, Michael Pons und Derek Neuharth (Sektion 2.5)