Verkarstung als geomorphologischer Prozess

Karstlandschaften in Deutschland und Europa und deren Genese


Hausarbeit, 2016

27 Seiten, Note: 2,7


Leseprobe


Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung ... 1
2 Das Karstphänomen - Von der Landschaft zum Prozess ... 1
3 Der chemische Verkarstungsprozess ... 2
3.1 Korrosion ... 3
3.2 Mischkorrosion ... 4
3.3 Sinterbildung ... 5
4 Die Karsthydrologie ... 6
5 Karstformen und deren Genese ... 7
5.1 Oberirdischer Karst ... 8
5.2 Unterirdischer Karst - Karsthöhlen ... 12
6 Die Karstregionen Deutschlands ... 14
6.1 Das Karstgebiet der Schwäbischen Alb ... 16
6.2 Gipskarstlandschaften Südharz ... 19
7 Zusammenfassung ... 21
8 Fazit ... 22
Literaturverzeichnis ... 23
Abbildungsverzeichnis ... 25

1
1 Einleitung
Weltweiten lassen sich Karstgebiete als Teil der vorherrschenden Landschaft beobachten.
Aufgrund ihrer spannenden und beeindruckenden Erscheinungsformen prägen sie die
Landschaft auf einzigartige Weise. Auch in Deutschland kann man Karst in zahlreichen
Ausprägungsformen vorfinden. Ziel dieser Arbeit soll es sein, die Ausprägungen der
Karstformen genauer zu betrachten. Dabei möchten wir die Hintergründe der Verkarstung
verdeutlichen und Bezug dazu nehmen, wie diese die Erscheinungsformen des Karsts geprägt
haben. Ein besonderes Augenmerk gilt den Karstgebieten Deutschlands, speziell der
Schwäbischen Alb anhand deren wir einige Formen des Karst genauer betrachten möchten.
2 Das Karstphänomen - Von der Landschaft zum Prozess
Auf der Suche nach einer konkreten Begriffserklärung von ,,Karst" wird eine
multifunktionelle Deutbarkeit und Aussagekraft ersichtlich.
So bildete dieser ursprünglich die Regionsbezeichnung für das italienisch- slowenische
Grenzgebiet im nordöstlichen Hinterland von Triest und leitet sich vom Begriff ,,Kras" oder
im italienischen ,,Il Carso" ab und bedeutet so viel wie steiniger Boden
(
P
LAN
2007:1
).
In diesem Kontext steht nach L
ESER
(2009:312)
insbesondere die Bezeichnung als
Gebirgsname einer boden- und vegetationsarme Kalksteinlandschaft im Vordergrund.
Eine weitere Entwicklung erfuhr der Begriff Karst durch den serbischen Geographen Jovan
Cvijic´, welcher diesem vor allem zum globalen Export und erster wissenschaftlicher
Niederschrift im Jahre 1893 verhalf
(
P
LAN
2007:1
).
Die Verbreitungskurve bildet eine fachliche, gebietsübergreifende Bezeichnungsanalogie,
d.h., dass die besonderen Ausprägungen dieser slowenischen Landschaft zuerst in
Mitteleuropa wiedererkannt und schlussendlich auf die Kalkgebirge der gesamten Erde
übertragen werden konnten (L
ESER
2009:312).
Signifikante Merkmale dieser Landschaftsform zeichnen sich in den Bereichen der
Hydrodynamik, Verwitterung und Abtragung des Reliefs, als Folge des verbreiteten
oberflächennahen oder oberflächigen Auftretens relativ leicht löslicher Gesteine, ab (D
ABER
&
H
AUBOLD
1989:200
).

2
Somit können wir nun den Begriff ausgehend von einer geographisch gebundenen
Landschaftsbezeichnung
im
Westen
Sloweniens,
um
die
Dimension
eines
geomorphologischen Landschaftstyps erweitern, wie L
ESER
(2009:312),
folglich beschreibt.
Hierbei ist schnell zu erkennen, dass sich die Karstformen am häufigsten auf Kalken,
insbesondere dem Kalkstein und Dolomit entwickeln (A
HNERT
2003:332
).
Jedoch treten Karsterscheinungen nach Z
EPP
(2014:239) auch in den selteneren Gipsgesteinen
auf. D
ABER
&
H
AUBOLD
(1989:200) untermauern diese These wie folgt: ,, In Gipsen und
Steinsalzen treten analoge Erscheinungen auf, zur Abgrenzung gegen den Karst, im
eigentlichen Sinne (Kalk-Karst) wird hier zum Teil der Begriff Salz-Karst benutzt".
Die dritte Begriffsdimension resultiert aus der Frage wie diese ,,besonderen" Erscheinungen
denn überhaupt zustande kommen und wird mit einem geomorphologischen Prozess
beantwortet. Dem Prozess der ,,Verkarstung" (P
LAN
2007:9
).
Dieser ist charakterisiert durch Lösungsverwitterung - und abfuhr (A
HNERT
2003:332),
aufgrund einwirkender morphodynamischer Kräfte (B
AUMHAUER
2013:7).
Diese chemikalisch - physikalischen Lösungsprozesse können sowohl an der Erdoberfläche,
sowie auch im Gesteinsgrund stattfinden, sodass sich die Einteilungsmöglichkeit der
Karsterscheinungen in Oberflächen- oder Tiefenkarst ergeben.
3 Der chemische Verkarstungsprozess
Die grundlegenden Bedingungen der Verkarstung stellen nach L
ESER
(2009:312-313) die
Reinheit
und
Lösungsfähigkeit
des
Gesteins,
sowie
die
Wasserwegsamkeit
(Wasserdurchlässigkeit) dar. Somit stehen zwei Reaktionsmedien im Vordergrund der
Betrachtung, das spezifische Gestein und das darauf einwirkende Wasser.
Die wichtigsten verkarstungsfähigen Gesteine sind, wie im Punkt 1 schon erwähnt,
Karbonatgesteine.
Zu ihnen gehören alle Sedimente, deren Gehalt an karbonatischen Mineralien über 50%
beträgt (D
ABER
&
H
AUBOLD
1989:69).

3
3.1 Korrosion
Die Lösung des Kalksteins durch CO
2
­haltiges Wasser wird als Korrosion bezeichnet.
Weiterführend steigt die Fähigkeit des Wassers zur Korrosion mit dessen CO
2 ­
Gehalt an. Die
beeinflussenden Grundfaktoren bei dieser Reaktion ergeben sich aus dem Partialdruck des
Kohlenstoffdioxides in der Luft (P
t
), sowie der temperaturabhängige Austauschfaktor (L).
Das im Wasser gelöste Kohlenstoffdioxid verbindet sich im Wasser zu Kohlensäure:
CO
2
+ H
2
O H
2
CO
3
(Z
EPP
2014:241-242)
Diese Kohlensäure trifft nun auf den Kalkstein. Dieser ist jedoch nur bedingt wasserlöslich,
da es nach
L
ESER
(2009:313), für eine optimal ablaufende Lösung, mindestens 60% löslicher
Gesteinsbestandteile bedarf.
Durch die Reaktion von Kalzit (Kalziumkarbonat =CaCO
3
) mit der einwirkenden
Kohlensäure, erfolgt eine Umwandlung zu gut wasserlöslichem Kalzium-Hydrogencarbonat:
CaCO
3 +
H
2
CO
3
Ca(HCO
3
)
2
Abb.1: Kohlensäureverwitterung, (H
ENDEL
. &
L
IEDTKE
2002: 164)

4
Diese Reaktion bildet den chemischen Hintergrund für alle Karsterscheinungen.
Jedoch ergibt sich eine Heterogenität in der Ausprägung dieser durch die erwähnten
Schwankenden Grundfaktoren. Zum einen beeinflusst der Partialdruck der Luft die
Bodenlösung, Wassertemperatur und pflanzliche beziehungsweise mikrobiologische Aktivität
(B
AUMHAUER
2013:94).
Eine Erklärung dafür liefert H
OLLEMANN
(2007:205-207) über das
Le Chatelier ­ Prinzip, auch das Prinzip der kleinsten Zwanges genannt.
Infolge dessen kommt es beim Anstieg des CO
2 ­
Partialdrucks der Luft zu erhöhter
Konzentration von Kohlendioxid im Wasser, somit einer größeren Menge an gebildeter
Kohlensäure und schlussendlich zu einem stärkeren Verwitterungsprozess des Kalksteins.
Zum anderen wird die höhere CO
2
- Bindung im Lösungsmittel Wasser durch einen
Temperaturabnahme in selbigem Reaktionsmedium erzeugt. Es rückt also der
temperaturabhängige Austauschfaktor (L) in das Betrachtungsfeld.
Ursache für die Temperaturabnahme ist der energetische Charakter der Verwitterung. Dieser
wird durch eine exotherme Hinreaktion gekennzeichnet.
Je wärmer das Wasser, desto weiter verschiebt sich das Gesamtgleichgewicht der Reaktion
auf die linke Seite, das heißt, auf die Seite der Reaktionsedukte. Wir gehen hierbei also von
einer Redoxreaktion aus.
CO
2 +
H
2
O H
2
CO
3 = exotherme Reaktion
Deshalb ist mehr Kohlenstoffdioxid als Kohlensäure im Wasser vorhanden
(H
OLLEMANN
2007:205-207). In entgegengesetzter Richtung könnte allerdings auch bei
einem Anstieg der Wassertemperatur oder Abnahme des Partialdrucks eine Kalkausfällung
auftreten. Der Anteil des Kohlenstoffdioxides im Wasser wird hierbei minimiert.
3.2 Mischkorrosion
Diese Sonderform der Korrosion tritt im Karstwassersystem bei Zusammenfließen und
anschließender Vermischung zweier Karstwässer auf, welche unterschiedliche Temperatur-
(L
ESER
2009:313) und Kalkwerte besitzen (Z
EPP
2014:241).

5
Dabei sprechen wir von Karstwasser als ,,Niederschlagswasser, das nach unterirdischer
Laufstrecke zeitverzögert auch an der Erdoberfläche austreten kann" (L
ESER
2009:316).
Enthält das somit entstehende Karstwassergemisch einen überschüssigen Kohlendioxidgehalt,
sprechen sowohl Z
EPP
(2014:241) als auch L
ESER
(2009:313) von einem kalkaggressiven
Mischwasser. Es herrscht hier also eine ungesättigte Lösung vor, welcher noch ungebundene
Kohlensäure zur Bindung von Kalziumhydrogencarbonat zur Verfügung steht. Somit herrscht
eine gewisse Reaktionsfreudigkeit hinsichtlich der überschüssigen Kohlensäure vor. Diese
steht dem Kalkgestein im Reaktionssinne ,,aggressiv" gegenüber steht. Die Folgen zeichnen
sich durch zusätzliche Korrosionserscheinungen ab.
Das Äquivalent zu diesem Zustand wird durch eine Kalkübersättigung in Abb.2 beschrieben.
Hierbei ist der Kohlensäureanteil geringer als der Kalkanteil und die Reaktion verläuft von
schleppend bis stagnierend (B
RUNOTTE
et. al. 2001:343). Zwischen diesen beiden
Extrembereichen liegt der gesättigte Zustand, in welchem demzufolge eine Ausgewogenheit
zwischen Kohlensäure und vorhandenem Kalk herrscht.
3.3 Sinterbildung
Abb. 2: Sättigungskurve,(
Z
EPP 2009:241)

6
Den umgekehrten Prozess dieser Reaktion bezeichnet man als Sinterbildung.
Dieser ist geprägt durch eine Kalkabsonderung (L
ESER
2009:313).
Wie im obigen Punkt 2.3 beschrieben, ist der Charakter der Kohlensäure-verwitterung auf die
permanente Neubildung einer ungesättigten Lösung zurückzuführen, damit diese den Kalk
auflösen kann. Jedoch kommt es bei plötzlicher Verminderung der CO
2 ­
Konzentration zur
Ausfällung.
Die chemische Rückreaktion erfolgt dabei entsprechend der Hinreaktion:
Ca (HCO
3
)
2
Ca + CO
2 +
H
2
O
Als Reaktionsprodukte entstehen dabei wieder die Ausgangsstoffe Kalk, Kohlendioxid und
Wasser (B
RUNOTTE
et. al 2001:343).
4 Die Karsthydrologie
Der wichtigste Begriff hinsichtlich der praktischen Bedeutung der Karsthydrologie ist die
Wasserwegsamkeit. Z
EPP
(2014:239) beschreibt die Wasserwegsamkeit als eine
Notwendigkeit für den unterirdischen Abfluss des Wassers und die Tiefensickerung.
Fortführend lässt sich dadurch erklären, warum Karstgebiete immer über das allgemeine
Niveau des Grundwasserspiegels herausgehoben sind.
Die dabei auftretenden Klüfte, Risse und Spalten ermöglichen einen Abfluss des Wassers
durch das Gestein in den unterirdischen Bereich. Da das aufkommende Niederschlagswasser,
bei entsprechenden Voraussetzungen sofort in den Untergrund zum Grundwasser absickert
(unterirdischer Abfluss), sucht man in Karstregionen oberflächliche Abflüsse vergebens
(L
ESER
2009:312). Das Niederschlagswasser versickert direkt in Klüften der auf den
Deckschichten der Karstoberflächen aufliegenden Deckschichten und wird an bestimmten
Karstformen unterirdisch abgeführt. Unterhalb der Erdoberfläche bewegt sich das Wasser
innerhalb von sogenannten Karstwasserleitern, welche wie ein Röhrensystem wirken. Dabei
sei zu erwähnen, dass sich das Wasser einer einzigen Einsickerungsstelle auf mehrere
unterirdische Systeme verteilen kann (P
FEFFER
1990:4).In der Untersuchung der
Abflussvorgänge im Karst treten die Begriffe der phreatischen- und vadosen Zonen auf.
Ende der Leseprobe aus 27 Seiten

Details

Titel
Verkarstung als geomorphologischer Prozess
Untertitel
Karstlandschaften in Deutschland und Europa und deren Genese
Hochschule
Friedrich-Schiller-Universität Jena  (Institut für Geographie)
Veranstaltung
Hauptseminar - Physische Geographie 1
Note
2,7
Autor
Jahr
2016
Seiten
27
Katalognummer
V386183
ISBN (eBook)
9783668613607
ISBN (Buch)
9783668613614
Dateigröße
2103 KB
Sprache
Deutsch
Schlagworte
Karst, Karstlanschaft, Verkarstung, Geomorphologie, Karstformen, Gipskarst, Schwäbische Alb
Arbeit zitieren
Erik Schittko (Autor:in), 2016, Verkarstung als geomorphologischer Prozess, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/386183

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