Oberseminar zur Sedimentologie: Karst

Oberseminar zur Sedimentologie SS 1998
Leitung:
Prof. J. C. Tipper
Referent:
Mathias Horstmann
Thema: Karst
1.
Begriffserklärung von Karst; (serbokroatisch: “steiniger Boden“)
Als Karstgebiete werden Regionen bezeichnet, welche durch gemeinsame
GEOFAKTOREN gekennzeichnet sind:
?? lösliche Gesteine (soluble rocks), die in hohem Maße mit Wasser reagieren (Korrasion,
Subrosion)
?? überwiegend unterirdische Entwässerung (subterranean drainage)
?? spezifische Oberflächenformen, je nach Reife (stage) des Karstes unterschiedlich stark
ausgepräg
?? klimatische Voraussetzungen, z.B. ohne Wasser keine Lösung
2.
2.1.
Petrographische Voraussetzungen für Karstgebiete
Salzgesteine
??
??
??
??
Chloride u. Sulfate der Alkalien u. Erdalkalien (Steinsalz, Gips, Anhydrid)
diese reagieren mit Wasser durch einfache Lösung
deshalb in humidem Klima Salz erst ab ca. 200 m Tiefe (hier spielt sich sog. Subrosion ab).
in N-Deutschland zeigen hangende Schichten Sackungen; bis mehrere km große
Auslaugungsenken
?? bei Anhydrid: +H2O zu Gips; einhergehende Volumenzunahme wird durch 3mal schnellere
Gipslösung überspielt.
2.2.
Karbonatgesteine
?? Gesteine, mit chem. Zusammensetzung von >50% Karbonate
?? gesteinsbildende Minerale sind Calcit (CaCO3) u. Dolomit (CaMg (CO3)2)
?? in reinem Wasser schwer löslich; erst CO2 haltiges Wasser bringt Kalk als
Hydrogenkarbonat in Lsg.
?? Menge der in Lsg. gehender Karbonate ist von CO2 abhängig, dieses wiederum von T
(Klima) u. p
?? bei bedecktem Karst kann Wasser viel CO2 im Boden aufnehmen Petrovarianzen im Kalk,.
Mischung zw. reinem Kalk u. reinem Dolomit u. verschiedene Verunreinigungen. des
Kalkgesteins haben starke Auswirkungen auf Lösungsfähigkeit (Abb.)
?? z.B. bleiben bei Mergeligen Schichten Tonminerale als Verwitterungsresiduen übrig
?? in Tropen durch raschen Kalkumsatz große Mengen an Verwitterungsresiduen (siehe Tab.)
?? aus Al u. Fe reichen Rotlehmen u. Rendzinen kann es über Boluston zu Bohnerzbildung
kommen. Indikator für fossilen Karst: z.B. Relikte von tropischen Karstformen auf der
Fränkischen Alb in Form von Erzformationen, Paläoklima!
Entstehung:
Malm
U.-Kreide
O.-Kreide
2.3.
Meer
Land
Kalke, Dolomite, vorwiegend Riffazies
Ausbildung eines Reliefs mit Hohl- u. Vollformen
(Tropischer Kegelkarst)
Tone & Erze in Hohlformen (Amberger Schichten)
Transgression
Verschüttung des Unterkreidereliefs
Tertiär
Quartär
Land
Lösliche Nichtkarbonatgesteine
Neubildung eines Reliefs, Abtragung
?? unter tropischen Bedingungen müssen Plutonite u. Vulkanite zu den lösl. Gesteinen gezählt
werden
?? Lösung der Gesteine durch Hydratation u. Hydrolyse
?? da viele Verwitterungsresiduen (Tonmin.) anfallen sind Großformen u. unterirdische
Entwässerung unmöglich
3.
Karsthydrographie
Def.: das gesamte Regime, der sich größtenteils unterirdisch vollziehenden Entwässerung in
verkarstungsfähigem Gestein.
?? lösl. Gesteine haben eher geringe Porosität, d.h. Regenwasser über Klüfte u. Fugen in
Karstkörper
?? Porosität keine Voraussetzung, Lockergesteine sind durchlässig, zeigen keine Verkarstung
?? Klüfte werden durch Lösung u. Mischungskorrasion erweitert
?? Lage zum Vorfluter ist wichtig
4.
Spezifische Oberflächenformen
?? durch Lsg. Entstehen Hohl-, Vollformen wie Dolinen, Uvalas , Höhlen u. Poljen, in Tropen
Kegelkarst
?? diese können Einfluß auf die Stratigraphie nehmen (Karstoberflächen vergangener geol.
Zeiten verändern durch ihr Relief horizontal stark die Ablagerungen der jüngeren
Schichten)
?? z. B. bricht eine alte Höhle ein, Hangendes bricht ein, im Gelände schwer zu erkennen,
5.
Klimatische Voraussetzungen u. Einfluß des Klimas
??
??
??
??
??
??
??
6.
Verkarstung hängt völlig vom Klima ab
in der Wüste kann lösliches Gestein nicht gelöst werden, z.B. N-Afrika
in Subtropen in der Trockenzeit meist Oberflächiger Abfluß
in Permafrost kein unterirdischer Abfluß möglich
in Tropen Kegelkarst mit großen Kalkumsätzen
also: außerhalb der Klimabedingten Grenzen®“ normale Abtragung“
Klima hat Einfluß auf die „Evolution“ der Karstlandschaft, weniger die Zeit
Zusammenfassung
?? Jedes Karstgebiet ist eben einzigartig in Struktur, Lithologie, Klima, Hydrologie. Daraus
folgen verschiedenste Formen der Lösung u. Abtragung, wie auch unterschiedlichste
Effekte in der Sedimentation u. Ablagerung
?? Karst nicht nur als Lösungsverwitterung sehen; besonders Paläokarst hat großen Einfluß
auf Ablagerungsverhältisse u. gibt Aufschluß über das Klima zur Reliefbildungszeit
7.
Literatur
Powell,R.L., Theories of the development of Karst topography, from Melhorn &Flenal (Eds)
` Theories of Landform Development ´, Allen & Univin, London (1980)
Pfeffer, K-H., Relics of tropical karst features in the Albian of Franconia of the pegnitz region,
aus Sonderveröffentlichungen d. Geol. Inst. der Universität Köln 41, p.155-172, (1981)
Pfeffer, K-H., Charakter der Verwitterungsresiduen i. trop. Kegelkarst u. Ihre Beziehung zum
Formenschatz, Geologische Rundschau 58; 2, p. 408-426, 1969
Pfeffer, K-H., Karstmorphologie, Erträge der Forschung Band 79, (1978)