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Tropfsteinhöhlen und Kalksinterterrassen

Tropfsteinhöhlen entstehen in Kalkstein, der durch chemische Prozesse nach und nach ausgehölt wird.

Tropfsteine zerstört
Obir-Tropfsteinhöhlen Kärnten, Österreich

1. Beschreiben Sie die chemischen Prozesse bei der Entstehung von Tropfsteinhöhlen und der Kalksinterterrassen! Geben Sie dazu auch an, wo genau die jeweilige Reaktion stattfindet!
Tropfsteine befinden sich grundsätzlich weltweit in allen Höhlen, die in Karst und Kalksteinregionen liegen. Die Tropfsteine werden in Jahrtausenden gebildet. Kohlenstoffdioxid ( CO 2 ) ist ein natürlicher Bestandteil der Luft, das im Wasser gelöste Kohlenstoffdioxid reagiert zum Teil weiter zu Kohlensäure ( H 2 CO 3 ). Wenn Regen fällt, nimmt das Wasser schon in der Luft etwas Kohlenstoffdioxid auf. Anschließend versickert der Niederschlag im Humus und nimmt dort noch zusätzlich große Mengen von Kohlenstoffdioxid auf, das bei der Zersetzung des organischen Materials entsteht. Durch Risse und Spalten im Kalkstein fließt das Wasser bis zu Höhlen. Dabei reagiert der Kalk durch die im Regen enthaltene Säure zu Wasserlöslichem Calciumhydrogencarbonat ( Ca ( aq ) 2 + + 2HCO 3 ( aq ) - ). Beim erreichen der darunter liegenden Höhle löst sich auch dort noch der Kalkstein der Decke auf. Innerhalb der Höhle wird dann Kohlenstoffdioxid freigegeben, wobei wieder kristallines Calciumcarbonat in Form von Zapfen entsteht (Stalaktiten). Weiteres Wasser tropft zum Boden der Höhle. Die auf dem Boden aufkommenden Tropfen bilden dort Stalagmiten, hierbei wird auch Kohlenstoffdioxid freigesetzt, das auf dem Grund liegende Wasser enthält oft immer noch etwas Calciumhydrogencarbonat. Durch kleine Quellöffnungen im Gebirge kann das calciumhydrogencarbonathaltige Wasser des Tageslicht erreichen. Manchmal sammelt es sich dann in kleinen Vertiefungen von Gesteinsformationen, wobei sich kleinen Becken bilden. Die Becken füllen sich langsam mit calciumhydrogencarbonathaltigem Wasser. Wenn sie voll sind laufen sie über ins jeweils nächste Becken. An der Oberfläche verdunstet dann ein Teil des Wassers, gleichzeitig geht das Kohlenstoffdioxid in die Atmosphäre über, es entsteht wieder Calciumcarbonat, jedoch tritt es hier in Form von dem Mineral Calcit auf. Diese Becken werden Sinterbecken genannt, da sie aus Kalkablagerungen entstehen. All Vorgänge lassen sich mit Hilfe der folgenden Reaktionsgleichung beschreiben.
CaCO 3 ( s ) + CO 2 ( g ) + H 2 O ( l ) Ca ( aq ) 2 + + 2HCO 3 ( aq ) -

Pamukkale Hierapolis Travertine pools
Kalksinterterrassen von Pamukkale Türkei (türkisch: Watteschloss)

Pamukkale 3RB
Grüne Pflanzen werden von der Kalkschicht bedeckt (Pamukkale).

Red Lake, Imotski, Croatia2
Doline "Roter See" in Imotski, Kroatien (von slawisch dolina, „Tal“)

2. Wie entsteht eine Doline in Kalkstein?
Dolinen entstehen meistens dort, wo sich unterirdisch wasserlösliches Gestein ( z. B. Kalk ) befindet, somit ist die chemische Grundlage für eine Verkarstung gegeben. Zuerst wird die Deckschicht der Erdoberfläche abgetragen, durch Erdbewegungen entstehen Risse an der Oberfläche. Diese Risse verhelfen dem kohlensäurehaltigen Wasser (z. B. Fluss) langsam in das Erdinnere einzudringen. Dort beginnt dann die Kalklösung und es entstehen Höhlen. Da in der Höhle die Höhlendecke immer weiter aufgelöst wird, verringert sich die dicke der Gesteinsschicht über der Höhle. Am Ende stürzt die Decke ein und es entsteht eine Doline. Je tiefer das kohlensäurehaltige Wasser sickert, desto größer werden die Dolinen.

Die Beantwortung der Fragen stammt von Neslihan mit kleinen Ergänzungen von Herrn Ecker.


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