1 EINLEITUNG
Karstlandschaften enthalten eine Vielzahl unterschiedlicher und außergewöhnlicher Landformen. Sie entwickeln sich dort, wo die Lösungsverwitterung von Gestein, insbesondere Kalkstein, besonders aktiv ist. Das trifft vor allem auch auf die dalmatinische Küstenregion (Nord-Jugoslawien) zu, die (namensgebend) Karst genannt wird (STRAHLER, 419). Karst ist ausserdem die deutsche Bezeichnung für das slowenische Wort „kras“ (AHNERT, 311), was so viel wie „kahler steiniger Boden“ bedeutet. Es beschreibt Kalksteingebiete mit unterbrochener oder dünner Bodenbedeckung, zahlreichen Senken (SUMMERFIELD, 148), unterschiedlich großen trichterförmigen Vertiefungen, Wannen, Schloten, unregelmäßig verteilten Hügeln (BRINKMANN, 180) und einem gut entwickelten unterirdischem Entwässerungssystem mit Höhlen, sowie allen Erscheinungsformen, die der Lösungsfähigkeit von Kalkstein zuzuschreiben sind (SUMMERFIELD, 148). Karstlandschaften fehlt eine normale Oberflächenentwässerung. Sofern Flussläufe überhaupt vorhanden sind, so sind diese zumeist sehr kurz (PRESS & SIEVER, 267). Die Entstehung und die Eigenschaften dieser Formen wurden erstmals in den Karstgebieten Sloweniens durch CVIJIC (1893) untersucht, auf den nicht nur die Sammelbezeichnung Karstformen, sondern auch die Namen einiger Formtypen zurückgehen (AHNERT, 311). Diese Arbeit beschäftigt sich mit den vielfältigen Karsterscheinungen, deren Entstehung und Entstehungsbedingungen. Darüber hinaus werden Beispiele ausgewählter Regionen der Erde vorgestellt.
Inhalt
1 Einleitung
2 Entstehungsbedingungen
2.1 Karstgesteine
2.1.1 Chemische Prozesse bei der Lösung von Carbonaten
3 Das Erscheinungsbild von Karstlandschaften
3.1 Oberirdische Formen
3.1.1 Nackter Karst
3.1.1.1 Karren
3.1.2 Bedeckter Karst
3.1.2.1 Poljen
3.1.2.2 Dolinen
3.1.3 Extremformen der Karstentwicklung
3.1.3.1 Cockpitkarst und Kegelkarst
3.2 Unterirdischer Karst
3.2.1 Hydrologische Voraussetzungen
3.2.2 Karsthöhlen
4 Literatur
4.1 Internet - Quellen
Abbildungsverzeichnis
Abb. 1 Kluft- und Spitzkarren
Abb. 2 Die Einteilung der Carbonate
Abb. 3 Agua Azul - Sinterkalkterrassen in Chiapas, Mexico
Abb. 4 Karren
Abb. 5 Bedeckter Karst
Abb. 6 Polje de Líbar (Malaga)
Abb. 7 Einsturzdolinen in Didyma (Griechenland)
Abb. 8 Karstlandschaft schematisch
Abb. 9 Die Entstehung von Cockpits und Kegelkarst
Abb. 10 Kegelkarst in Chiapas
1 Einleitung
Karstlandschaften enthalten eine Vielzahl unterschiedlicher und außergewöhnlicher Landformen. Sie entwickeln sich dort, wo die Lösungsverwitterung von Gestein, insbesondere Kalkstein, besonders aktiv ist. Das trifft vor allem auch auf die dalmatinische Küstenregion (Nord-Jugoslawien) zu, die (namensgebend) Karst genannt wird (Strahler, 419). Karst ist ausserdem die deutsche Bezeichnung für das slowenische Wort „kras“ (Ahnert, 311), was so viel wie „kahler steiniger Boden“ bedeutet. Es beschreibt Kalksteingebiete mit unterbrochener oder dünner Bodenbedeckung, zahlreichen Senken (Summerfield, 148), unterschiedlich großen trichterförmigen Vertiefungen, Wannen, Schloten, unregelmäßig verteilten Hügeln (Brinkmann, 180) und einem gut entwickelten unterirdischem Entwässerungssystem mit Höhlen, sowie allen Erscheinungsformen, die der Lösungsfähigkeit von Kalkstein zuzuschreiben sind (Summerfield, 148). Karstlandschaften fehlt eine normale Oberflächenentwässerung. Sofern Flussläufe überhaupt vorhanden sind, so sind diese zumeist sehr kurz (Press & Siever, 267). Die Entstehung und die Eigenschaften dieser Formen wurden erstmals in den Karstgebieten Sloweniens durch Cvijic (1893) untersucht, auf den nicht nur die Sammelbezeichnung Karstformen, sondern auch die Namen einiger Formtypen zurückgehen (Ahnert, 311).
Diese Arbeit beschäftigt sich mit den vielfältigen Karsterscheinungen, deren Entstehung und Entstehungsbedingungen. Darüber hinaus werden Beispiele ausgewählter Regionen der Erde vorgestellt.
Abb. 1 Kluft- und Spitzkarren
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
(Coles, R.: www.cancaver.ca/karst.htm)
2 Entstehungsbedingungen
Karstformen sind gesteinsabhängige Formen. Entscheidend für die Formbildung des Gesteins ist dessen Löslichkeit (→2.1.1). Der wichtigste exogene Faktor ist somit flüssiges Wasser, das ausreichend vorhanden sein muss. Die Entwicklung von Karst wird sowohl durch lange Trockenzeiten als auch Frostperioden behindert. Daher sind Karstformen am besten in ganzjährig feuchten Klimaten entwickelt. Eine weitere Voraussetzung für die Ausbildung von Karst ist die Durchlässigkeit des Gesteins. Auf dem Weg zum Grundwasser fließt das Niederschlagswasser durch die Klüfte und Poren in das Gestein und löst dieses. Außerdem ist eine hohe mineralogische Reinheit des Gesteins (→2.1) notwendig, also ein möglichst geringer Anteil an unlöslichen Bestandteilen (Ahnert, 311).
2.1 Karstgesteine
Es gibt drei Gesteinsgruppen, die leicht löslich gegenüber Wasser und wässrigen Lösungen sind: Salzgesteine (Evaporite), Carbonatgesteine und lösliche Silikatgesteine (Pfeffer, 7). Salzgesteine sind am löslichsten. Deshalb kommen sie an der Landoberfläche in humiden Regionen nicht vor. Selbst in ariden Gebieten bilden sie nur äußerst selten größere Gesteinskörper. Am häufigsten sind Karstformen auf Kalken, da Carbonatgesteine am weitesten verbreitet sind (Ahnert, 311). Die gesteinsbildenden Minerale sind vor allem Calcit (CaCO3) und Dolomit (CaMg(CO3)2) (Pfeffer, 8). Kalkstein wird definiert als ein Gestein, das mindestens 50% CaCO3 enthält, und kommt fast immer als Calcit vor. Gesteine, in denen mehr als 50% des Carbonats als Dolomit vorkommen, werden als Dolomit bezeichnet (Summerfield, 148) (→Abb. 2). Das Gestein wird zunächst durch chemische Verwitterung (Carbonatisierung →2.1.1) angegriffen und dadurch leicht löslich. Ein weiteres karstbildendes Gestein ist Gips, ein Hydrat des Calciumsulfats (CaSO4 x 2H2O). Die Löslichkeit des Gipses erhöht sich mit einer Temperatur-Zunahme bis 37°C. Eine deutliche Verstärkung der Lösungsvorgänge wird auch die Anwesenheit von im Wasser gelöstem Salz hervorgerufen (Pfeffer, 7). Sandsteine sind in begrenztem Umfang, je nach chemischer Zusammensetzung, lösbar. Hier spricht man auch von Pseudokarst. Die Karst-ähnlichen Formen werden durch die langsame Quarz-Auflösung gebildet (Summerfield, 148). Granit ist ein Sonderfall, da Granit nur unter extremen Temperaturbedingungen lösbar ist und Granitkarst deshalb nur aus einzelnen Regionen in den Tropen bekannt ist (Dudeck).
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Zwischen reinem Kalkstein aus 100% Calcit und reinem Dolomit treten in der Natur Gesteine auf, die beide Komponenten in unterschiedlicher Verteilung und zusätzlich Verunreinigungen (Nichtcarbonatanteile) aufweisen. Sie werden unterschiedlich benannt.
(nach Pfeffer, 9)
2.1.1 Chemische Prozesse bei der Lösung von Carbonaten
Carbonatgesteine wie Calcit oder Dolomit gehören zu den in humiden Regionen am schnellsten verwitternden Gesteinen. So können sich in Kalksteinformationen Höhlen bilden, denn das Wasser im Untergrund löst große Mengen an Carbonatmineralien (Press & Siever, 126). Die Lösung von Kalk durch Wasser wird als Korrosion bezeichnet (Zepp, 237 f.). Grundvoraussetzung dafür ist jedoch das Vorhandensein von gelösten Ionen und CO2, das aus der Luft in das Wasser diffundiert (Pfeffer, 9) und sich dort mit dem Wasser zu Kohlensäure verbindet (→ Abb. 5):
CO2 (gelöst) + H2O → H2CO3
Die im Wasser gelöste Kohlensäure löst Kalkstein nach folgender vereinfachten Gleichung auf:
Calcit + Kohlensäure → Calciumion + Hydrogencarbonation
CaCO3 + H2CO3 → Ca2+ + 2HCO3- (Press & Siever, 126)
Die Menge der in Lösung gehenden Carbonate hängt dabei vom CO2-Gehalt ab (Pfeffer, 9). Die Korrosionsfähigkeit steigt mit dem CO2-Gehalt. CO2-haltiges Wasser kann 100 – 400 mg CaCO3/l lösen. Der Menge des CO2, das in Wasser gelöst ist, hängt vom CO2-Partialdruck der Bodenluft und von der Wassertemperatur ab. Ein weiterer, den CO2-Gehalt mitbestimmender Faktor ist die mikrobiologische Aktivität des Bodens, die den Anteil des im Wasser gelösten CO2 in gemäßigten Klimaten bis 3,5 Vol.-% und in tropischen Böden sogar bis 11 Vol.-% ansteigen lässt. Ab einer gewissen Konzentration der Calcium- und Hydrogencarbonat-Ionen stellt sich im Karstwasser ein Kalk-Kohlensäure-Gleichgewicht ein. Wasser, das den Sättigungspunkt noch nicht erreicht hat, ist weiterhin kalkaggressiv, also fähig Kalk zu lösen. Eine kalkübersättigte bzw. kalkgesättigte Lösung führt wiederum zur Ausfällung von Kalk. Dieser Vorgang wird als Sinterkalkbildung (→Abb. 3) bezeichnet und findet statt, wenn der Kohlendioxidgehalt des Wassers abnimmt. Ursachen einer CO2-Abnahme können beispielsweise ein Temperaturanstieg oder chemisch-biologische Vorgänge im Boden sein; etwa Pflanzen, die dem Boden CO2 entziehen (Zepp, 238). Aufgrund der besseren Löslichkeit von Carbonatmineralien trägt die Verwitterung von Kalkstein insgesamt weitaus mehr zur chemischen Verwitterung auf dem Festland bei als die wesentlich weiter verbreiteten Silikatgesteine (Press & Siever, 127).
Abb. 3 Agua Azul - Sinterkalkterrassen in Chiapas, Mexico
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
(Borsdorf, http://www.lateinamerika-studien.at/content/natur/natur/natur-1188.html )
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