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Karbonatkarst


Karbonatgesteine sind Gesteine die aus CO3-Verbindungen bestehen. Typische Vertreter sind Kalkstein (CaCO3), Marmor (CO3) und Dolomit ((Ca,MG)CO3). Karbonate sind Salze, die jedoch durch reines Wasser nicht lösbar sind. Kalziumkarbonat bildet Vielfältige Kristalle, die als Kalzit oder Aragonit bezeichnet werden.

Kalkgestein ist wasserundurchlässig, so dass die Erosion nur auf der Außenseite wirken kann. Da Kalkstein meist ein Sedimentgestein ist, besitzt es durch die Ablagerungsvorgänge eine Schichtung und Schichtfugen. Da die Ablagerung submarin erfolgt und die Diagenese (Gesteinsbildung aus dem abgelagerten Schlamm) einen erhöhten Druck und Temperatur voraussetzt, muß das Gestein im Laufe der Zeit abgesenkt worden sein. Zudem muß es wieder angehoben worden sein um seine heutige Lage im Bereich der Verwitterung zu erreichen. Durch diese tektonischen Bewegungen und die wirkenden Kräfte zerbricht das Gestein und es bilden sich Klüfte. Klüfte und Schichtfugen machen das Gestein für das Wasser wegbar.

Daß Karbonate trotz der Unlösbarkeit in reinem Wasser als lösbare Gesteine gelten liegt an der Kohlensäureverwitterung. Dabei spielt das Vorhandensein von Säure im Wasser eine entscheidende Rolle. Dies ist meist die Kohlensäure, die durch die Aufnahme von Kohlendioxid (CO2) entsteht:


CO2 + H2O ↔ H2CO3


Kohlendioxid ist in der Atmosphäre vorhanden, im Mittel 0.035%. Im Boden kommt es durch Abbauvorgänge durch Bodenorganismen und Wurzelatmung zu einer anreicherung auf etwa 10%. Das Kohlendioxid diffundiert in das Niederschlagswasser bis der Partialdruck im Wasser dem in der Umgebung entspricht.

Die Kohlensäure ist in der Lage Kalk zu lösen. Die Menge an Kalk die Wasser aufnehmen kann ist abhängig vom Gehalt an Kohlensäure. Dieser Zusammenhang ist jedoch nicht linear, d.h. Kohlensäuregehalt und Kalkgehalt sind nicht proportional.


CaCO3 + CO2 + H2O ↔ CaCO3 + H2CO3 ↔ Ca(HCO3)2


Wie man sieht handelt es sich um eine Gleichgewichtsreaktion, das heißt sie ist jederzeit umkehrbar. Die Menge des gelösten Kalks ist vom Kohlendioxidgehalt abhängig. Wird der Kohlendioxidgehalt reduziert, wie das in bewetterten Höhlenräumen geschieht, fällt der Kalk wieder aus.


Siehe auch


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