1
Q
Karstlandschaft Definition
A
Landschaft deren ober/unterirdische Formenschatz durch Lösungsverwitterung (Korrosion) geschaffen wurde
2
Q
Karstvorkommen in der CH
A
- abhängig von Gesteinsart (Löslichkeit) & Klüftigkeit
- bei Orogenese verkarstungsfähige Gesteine zerbrochen
- 20% von CH
3
Q
4 Voraussetzungen für Karstlandschaften
A
- Löslichkeit der Gesteine
- Klüftigkeit des Gesteins (Tektonik)
- Wasser
- Kohlendioxid
4
Q
Trockenheit bei Karstlandschaften?
A
trocken an Oberfläche weil Wasser versickert, auch abhängig von Klima (=> Schlucklöcher)
dadurch auch Ausbildug des ober/unterirdischen Formenschatzes
5
Q
Wasserlöslichkeit von Gestein
A
- nimmt über Karbonate zu Silikaten ab
- Karstvorkommen bei Kalk, Dolomit, Gips
- kein Karstvorkommen bei extrem löslichen Salzgesteinen
6
Q
Löslichkeit bei warm/kaltem Wasser
A
- kaltes Wasser kann besser CaCO3 lösen bis gesättigte Lösung besteht, warmes Wasser fällt Kalk aus
- Löslichkeit ist von gelöstem CO2 in Wasser abhängig, dies ist abhängig von CO2-Partialdruck der Umgebungsluft
- je grösser Druck desto mehr CaCO3 wird gelöst
7
Q
Klüftigkeit von Gestein
A
- Abfluss & Versickerung von Wasser in die Tiefe notwendig (Klüfte, Risse)
- Kalklösung ist nur oberhalbt von Karstwasserspiegel möglich, da darunter eine kalkgesättigte Lösung ist => Karstgebiete höher gelegen als GW
- unters. Verhalten in vadoser / phreatischer Zone
8
Q
vadose / phreatische Zone
A
vadose: Hohlräume sind luftgesättigt, Fliessbewegung vertikal durch Gravitation, Korrosion erwetiert Risse
phreatisch: ist unterhalb von Karstwasserspiegel, Hohlräume wassergesättigt mit Druckfliessen, sobald Wasser kalkgesättigt ist = keine Korrision mehr
9
Q
epiphreatische Zone?
A
- auch Hochwasserzone
- bei Niedrigwasser Hohlräume nicht wassergefüllt, nur bei Hochwasser
10
Q
Funktion von Karstquellen
A
Ort wo Wasser aus Untergrund herauskommt aufgrund horizontalen Fliesswegen
gibt auch Hochwasserquellen
11
Q
Kohlendioxid CO2 in Wasser
A
CO2 + H2O = H2CO3 (Kohlensäure), CaCO3 + H2CO3 => Verwitterung
- Reaktion ist reversibel
- Kalk gelöst = Lösung untergestättigt, Kalk ausgefällt = Lösung übersättigt
- je mehr CO2 gelöst desto mehr Kohlensäure desto mehr Kalk wird gelöst (höherer Partialdruck = mehr CO2 in H2O)
12
Q
Sättigungskurve von Kalklösung
A
- nicht linear: zuerst starker Anstieg mit erhöhtem CO2 dann Abnahme
- bei zusätz. CO2 aus Umgebungsluft kann mehr Kalk gelöst werden, wenn CO2 aus Lösung entzogen (durch Wurzelatmung) ist’s übersättigt
13
Q
Rosa Kurve bei Sättigungskurve
A
- Mischungskorrosion
- wenn 2 vers. Wasser zusammenfliessen und sich vermischen = neues Wasser mit best. CO2 Gehalt dass noch mehr Kalk lösen kann (ungesättigt/kalkaggressiv)
- relevant für grosse Hohlräume
14
Q
CO2 Ursprung im Wasser
A
CO2 in H2O aus Atmos (0.04%), Boden (2-10%), Luftschicht über Boden (hoch)
15
Q
reines Wasser?
A
- = kein CO2 gelöst
- löst schlechter als CO2 haltiges Wasser, 10x besser (+ besser je kälter)
16
Q
Sinterbildung Entstehung
A
bei Absinken von CO2 Gehalt im H2O
=> Kalkausscheidung
17
Q
was ist Kalkausscheidung?
A
- wenn gesättigter Lösung CO2 entzogen wird = Lösung wird übersättigt
- wird kein Kalk mehr gelöst sondern Kalk gebildet/ausgefällt => Sinterbildung
18
Q
Ursachen für Kalkausscheidung
A
- Wasser wird erwärmt (Quellen), Kalklösung tritt an Erdoberfläche, trifft auf höhere Temp
- Kalklösung mit CO2 angereichrt fliesst in Bereich von vadoser Zone, dort ist CO2 Partialdruck niedriger als Erdoberfläche, CO2 kann Lösung entweichen
- an Erdoberfläche wachsende Pflanzen entziehen CO2 aus Bodenwasser, Bodenwassergehalt wird kleiner
- durch turbulente Wasser entweicht CO2 in die Umgebungsluft bei Brüchen, durch Schäumen
19
Q
3 Arten der Kalkausscheidung
A
- Sinterbildung: harte, dichte Kalkablagerung, wachsen Schicht für Schicht (Tropfsteine)
- Kalktuff: porös, weich, bei Kalkablagerungen an Pflanzen/Quellen
- Travertin: verfestigte Form von Kalktuff
20
Q
Kalktuffausscheidung
A
- poröse, weiche Ausscheidungen oft an Gefällsbrüchen als Kalktuffquelle
- aufgrund turbulenten Wasser oft auf Stein/Moos
- Tuffbarren können Flüsse aufstauen
- Travertin wenn verfestigt
21
Q
Sinterterrassen
A
- Tiefenwasser löst unter Druck viel CO2, kann also Kalk lösen
- tritt an (Thermal)Quelle aus
- Druck und Tempänderung = CO2 entweich
- stufenartige Becken entstehen
22
Q
Entstehung von Tropfsteinen in Karsthöhlen
A
- mit CO2 angelagertes Wasser gelangt in Karsthöhlen
- durch Änderung von CO2 Partialdruck, dabei wird Teil von CO2 an Umgebungsluft abgegeben = dabei wird Kalk aus Wasser ausgeschieden
- kalkgesättigtes Wasser tropft von der Höhlendecke: dabei sinkt CO2 von Wasser also wird Kalk ausgefällt
23
Q
Stalaktiten/miten/gnaten
A
Stalaktit = oben nach unten
Stalakmit = unten nach oben
Stalagnaten = zusammengewachsen
24
Q
Definitionen der Karstformen
A
- Unterscheidung Oberflächenkarst & Unterirdischer Karst
- nackter Karst = Oberflächenkarst der nicht mit Vege bedeckt ist, bedeckter Karst = Vege bedeckt den Karst
- überdeckter Karst = Karst nachträglich von Sedimenten überdeckt
25
Karren
- mm-cm grosse Korrisionsform, Neigung hat Einfluss
- entweder an freier Gesteinsoberfläche oder unter Humusdekce => freie/bedeckte Karren
26
nackter / bedeckter Karren
- freie Karren: entstehen auf Karst direkt unter Einfluss von Regenwasser
- bedeckte Karren eher abgerundet, freie Karren spitz und scharfkantig
27
Formen der Karren
Rillenkarren: entlang Falllinine, durch Grate von einanader getrennt
Firstrillenkarren: scharfkantig, setzen setzen an Firsten in mehrere Richtungen an
Rinnenkarren: tiefer bis dm
28
Karrenfelder
- verkarstete Flächen mit mehreren oberirdischen Karstformen
- Neigung von Gestein und Richtung der Klüfte bestimmen Ausrichtung Karren
- typisch für Schichtstufen/Schichtkamm Landschaften
29
nackter / bedeckter Karst
- nackt: unbewachsen, aussert trockenliebende Pflanzen/Gräser
- bedeckt: unterhalb Waldgrenze, stärkere Verkarstung durch Wurzelatmung/biogene Aktivität
30
Dolinen
- trichter/schüssel/kesselförmige Hohlformen, geschlossene Mulden
- m-100m, bis 300m tief
- oft an Schwächezonen von Gestein gebildet
- oft verbunden mit unterirdischen Höhlensystemen (Schluck/Schwundlöcher)
31
Entstehung von Dolinen
- durch Einsturz/Korrosion von unterirdischen Hohlräumen
- weisen speziell bei bedecktem Karst auf unteridische Prozesse hin
32
Formen von Dolinen
Lösungsdoline: Anfangsforme, Gestein wird im Untergrund gelöst, Wasser versickert, führt zu anderen Formen
Trichterdoline: fortgeschritten, steiler, evtl asymmetrisch durch Schrägstellung der Schichten
Schlüsseldoline: keine Entwässerung, Schluckloch verstopft durch Bodenmaterial, Korrosion in die Breiten, flacher
Einsturzdoline: braucht Hohlräume im Untergrund, wachsen durch Korrosion, Doline an Oberfläche stürzt ein
33
Uvalas
- grosse geschlossene Karstsenken durch das Zusammenwachsen mehrere Dolinen entstanden
- Kalkwände zw. Dolinen stürzen ein
- 100m - km
- Boden ist rau, oft ohne grosse Vege, kann oft Seen haben wenn Wasser nicht abgeflossen in Höhlensystem
34
Poljen
- geschlossene Mulde/Tal ohne Oberflächenabfluss
- km gross
35
Formen der Poljen
Staupolje: entsteht durch Wasserstau, Wasser kann nicht versickern, besonders bei Schneeschmelze
Strukturpolje: entsteht durch tekton. Strukturen, auf undurchlässigem Gestein, Form aufgrund Tetkonik nicht nur Erosion
Semi/Ranpolje: am Rand von Karstgebiet, Grenze zw. Karst & undurchlässiges Gestein, Korrosion nur an einer Seite
36
Schwund-/Schlucklöcher/Ponore
- Stelle wo Oberfläcehnwasser im Untergrund verschwindet
- durch Korrosion meist entlang Brüchen mit Höhlensystem im Untergrund
- talabwärts von Schluckloch => Trockental
37
Trockental
ehemalige fluviale Talform ohne dauerhaftes Fliessgewässer, durch Schlucklöcher oben Wasser versickert
(können auch peri/glaz Ursprung haben)
38
was ist Nivo/Glaziokars?
entstehen unter kalten Klimabedingungen unter Schnee/Eis ("Kryokarst" = PFgebiet, Frost)
39
Nivokarst Ausbildung
- durch Schnee/Schneeschmelzwasser
- kleinräumige Mulden, Löcher, Tälchenstrutkur
- Schnee bleibt dort länger blieben, kaltes Schmelzwasser kann viel CO2 aufnehmen, löst Kalkgsetein besonder gut
- zusätz. Frostverwitterung
40
Glaziokarst Ausbildung
- Gletscher bedeckt verkarstungsfähiges Gestein
- unterhalb Eis fliesst Schmelzwasser unter Druck, kommt zu Korrosion (+ mech. Erosion)
- bei Gletscherrückzug: Kombination aus glaz & Karstformen
41
Schichttreppenkarst
- Form des Glaziokarsts
- bei Neigung der Schichten können durch Brüche einnzelne Schichtfugen abrutschen (Stufenbildung)
- wenn Gletscher über Karrenfeld fliesst frieren Gesteinspakete an Grund an und werden mitgerissen
- beeinflusst von Korrosion am Untergrund
42
Ausbildung der tropischen Kalkgebiete
- hohe P und T + Vege (dadurch viel CO2 im Bodenwasser) = starke Korrosion
- trotz hoher T mehr gelöst aufgrund Feuchtigkeit
- Vollformen sind charakteristisch: allseitig gerundete Kuppel, Türme
- kein Unterbruch durch Kaltzeiten
43
Cockpit/Kuppenkarst
- Anfangsstadium der Reliefentwicklung
- Regenwasser versickert in Klüften, löst Kalkstein trichterförmig auf
- sternförmige Senken (Cockpit), sanf abgerundete Hügel (Kuppen)
- Tiefewachstum durch Korrosion endet dann sobald Niveau von Karstwasserspiegel oder nicht lösungsfähiges Gestein erreicht wurde
44
Kegelkarst
- Weiterentwicklung von Kuppenkarst, bei weitere Vertiefung der Senken
- steilere Hänge als Kuppenkarst
45
Turmkarst
- Endstadion von Karstform der Tropen
- wenn Täler die Erosionsbasis erreichen wird Kalkstein neu seitlich wegerodiert
- Flüsse relevant: erodieren seitlich an Grund der Türme, Sedimenttransport, ungesättigte Flüsse => isolieren Türme, flache Ebene zw. Türmen
46
Voraussetzungn für Karsthöhlen
- verkarstungsfähiges Gestein
- Tektonik: Hebung Kalk über Meeresspiegel, Brüche
- im Sickerwasser gelöstes CO2
- Zeit
47
Karsthöhlen in CH
- Ergebnis von Korrosion im Untergrund va. Jura, Voralpen: Gestein im Meer enstanden, Orogenese an Oberfläche, Brüche durch Tektonik
- Wasser an Erdoberfläche hat CO2 = löst Kalk, dringt durch Risse ein
- langsam: 5.5cm / 1000 Jahre
48
Karstsystem von Karsthöhlen
- Beginn mit Netz von Karströhren (= Entwässerungskanäle die Wasser von Oberfläche zu Quelle führen)
- zuerst vertikal, dann horizontaler Fluss
- Karströhren erweitern Gänge durch CO2 Wasser, Bildung von frei fliessenden Flüssen
- saures Wasser durch Regenwasser, lösen kleine Steine für mech Erosion
49
Karstformen in Karsthöhlen
- vertikale Schächte im vadosen Bereich, Wasserfluss gravitativ
- Schachthöhlen vertikal
- horizontale Höhlen/Hallen im epiphreatischen Bereich mit Mischungskorrosion
- bei Talabsenkung wird phreat. Bereich tiefer verlegt (durch glaz Tal, GW tiefer => Entstehung fossiler Gänge
- Mänder sind hohe, enge schlängelnde Gänge, nur Boden korrodiert
- Siphon wenn Gang vollständig unter Wasser
50
Entstehung von Hallen/Höhlen
- Korrosion & Mischungskorrosion als Hauptursachen: kalkungesättigt bei Mischung, kann noch mehr korrodieren
- Deckeneinsturz & Hochwasser & mech Erosion als Vergrösserung: Abtrasnport von Deckensediment, hoher Druck bei Fluten
51
Entstehung von Höhlengletscher
- durch Luftzirukulation mit Kamineeffekt: im Winter unten kalte Luft, Eisbildung, im Sommer leichte Schmelze
- durch Kaltlufteinschlüsse: Kaltluftsee, bleibt Jahr durch kalt
Geomorphologie
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