Karst
Allgemeine Definition
Unter Karst versteht man in der Geologie und Geomorphologie unterirdische (Karsthöhlen) und oberirdische (Oberflächenkarst) Geländeformen in Karbonatgesteinen (zum Teil auch in Sulfat- und Salzgesteinen), die vorwiegend durch Lösungs- und Kohlensäureverwitterung sowie Ausfällung von biogenen Kalksteinen und ähnlichen Sedimenten mit hohen Gehalten an Calciumcarbonat (CaCO3) entstanden sind.
Auch Sandsteine und Quarzite unterliegen bei geeigneten klimatischen Voraussetzungen ebenfalls der Verkarstung, wobei diese Vorgänge und die resultierenden Formenschätze oft nur weniger auffällig erkennbar sind, da sie langsam und mit geringen Lösungsraten einhergehen
Hauptmerkmal ist der überwiegend unterirdische Wasserhaushalt, der nicht auf einer primären Porosität des Gesteins beruht, sondern vielmehr sekundär durch den in geologischer Zeit stattfindenden Prozess der Verkarstung (d. h. einer Korrosion des Gesteins) bedingt wird.
Dadurch sind Landschaften, die petrologisch überwiegend von Karbonaten aufgebaut werden, als Karstlandschaften ausgebildet. Großräumig finden sich diese im und um das Mittelmeer sowie in Südostasien und Südchina, den Großen Antillen und im Indoaustralischen Archipel. Von in globalem Vergleich geringerem Ausmaß sind Karstlandschaften der deutschen Mittelgebirge (Schwäbische Alb, Fränkische Alb), des Französischen und Schweizer Juras sowie allgemein Westeuropas und der Nord- wie Südalpen. (Quelle (tw.): wikipedia)
Geologische Definition
Der Begriff Karst steht für die Gesamtheit der Formen von durchlässigen, wasserlöslichen Gesteinen (z.B. Kalkstein, Gips, Salze), die durch Oberflächen- und Grundwasser ausgelaugt werden. Als verkarstende Gesteine gelten in der Reihenfolge ihre Löslichkeit Salze (Anhydrit, Gips, Kalk- und Quarzgesteine (Sandstein, Quarzite)).
Durch Lösungsvorgänge kommt es zu charakteristischen Karsterscheinungen. An der Oberfläche sind dies z.B. Karren (Schratten), Dolinen, Uvalas, Poljen, Schlotten, Erdorgeln. Zu den unterirdischen Karsterscheinungen gehören oft weit verzweigte Höhlen und die typischen Erscheinungen der Karsthydrographie: unterirdische Flussläufe und Karstseen, Karstquellen, die unter Druck austreten, Ponore (Katavothre) oder Flussschwinden.
Von nacktem Karst spricht man, wenn die Bodenkrume abgetragen ist und der bloße Fels zu Tage tritt. Ist eine Vegetationsdecke vorhanden, spricht man von bedecktem Karst
Kapitelübersicht
Ethymologie
Der Begriff Karst ist indogermanischen Ursprungs (so in karre für stein oder karg) und wurde im 19. Jahrhundert von deutschen Geographen von der Landschaft Kras zwischen Triest in Italien und dem Krainer Schneeberg in Slowenien, die sich über das Hinterland der Triester Bucht bis zu den Dinarischen Alpen erstreckt (einem ausgedehntem Karstgebiet mit dem typischen Erscheinungsbild) als Typlokalität für geomorphologisch ähnliche Landschaften auf der Erde abgeleitet.
Mit der Etablierung und dem bedeutenden Aufschwung der Karstforschung vom späten 19. Jahrhundert bis 1914 in Wien in der neuentstandenen Wissenschaft der Geomorphologie unter Albrecht Penck und insbesondere durch das Wirken des ersten Karstologen Jovan Cvijic wurden die Lokalbezeichnungen von Karstformen der dinarischen Länder aus dem slowenischen, kroatischen und serbischen insbesondere in die deutsche und großteils auch französische Sprache übernommen (so dolina, polje, ponor, hum). Mit der Erforschung tropischer Karstgebiete der Karibik und Südostasiens erweiterte sich das Begriffsspektrum (so um die spanischen Bezeichnungen Mogote und Cenote und den englischen Begriff Cockpit). Die Karstterminologie nutzt damit heute eine Vielzahl von Begriffen unterschiedlicher Sprachen. Insbesondere unterscheiden sich die im Englischen genutzten Begriffe von denen in Mitteleuropa durch die historische Entwicklung der Karstforschung in den angelsächsischen Ländern.
Entstehung
Die zumeist aus Karbonatgesteinen(zum Teil auch in Sulfat- und Salzgesteinen) aufgebauten Karstgesteine sind vorwiegend durch Lösungs- und Kohlensäureverwitterung sowie Ausfällung von biogenen Kalksteinen und ähnlichen Sedimenten mit hohen Gehalten an Calciumcarbonat (CaCO3) entstanden. Die Gesteine werden durch Kohlensäure gelöst.
Kohlensäureverwitterung
Die Kohlensäureverwitterung ist die Grundlage für die Entstehung von Karst.
Kohlensäureverwitterung ist eine Art der chemischen Verwitterung, die bei der Lösung von Karbonatgesteinen (Kalkstein, Marmor und Dolomit) durch Kohlensäure entsteht.
Kohlensäure (H2CO3) bildet sich in der Natur u.a. durch Lösung des in der Luft enthaltenen Kohlendioxids (CO2) im Regen- und Bodenwasser (H2O). Regenwasser mit einem pH-Wert unter 7 gilt als sauer. Dies geschieht durch Aufnahme von Kohlenstoffdioxid CO2. Chemisch ausgedrückt reagiert das CO2 der Luft mit dem Wasser und bildet teilweise Kohlensäure (H2CO3). Die Kohlensäure dissoziiert nun in HCO3- und H+ und ist so in der Lage, den Kalk (CaCO3) zu lösen.
Kalkstein besteht hauptsächlich aus dem schwer wasserlöslichen Calcit (CaCO3). Kohlensäure löst Calcit und es entsteht Calciumhydrogencarbonat (Ca(HCO3)2), das sich sehr gut im Wasser löst.
- H2O + CO2 ? H2CO3- ? HCO3- ? 2 H+ + CO32-
- CaCO3 + H+ + HCO3- ? Ca2+ + 2 HCO3- ? Ca(HCO3)2
Ändern sich die äußeren Einflüsse, erfolgt also eine Temperaturzunahme oder Druckminderung, so zerfällt das Calciumhydrogencarbonat.
Auch tief unter der Landoberfläche führt die Kohlensäureverwitterung zur Wegführung von Carbonatgestein und damit zur Bildung von Höhlen und Höhlensystemen im Kalkgestein.
Durch in das Gestein eindringendes, kohlensäurehaltiges Wasser entstehen Gänge und Hohlräume, die sich im Laufe von Jahrmillionen zu riesigen Gangsystemen entwickeln können.
In Tropfsteinhöhlen wird unter Abgabe des Kohlendioxids an die Umgebungsluft Calcit ausgefällt, das sich in Form von Tropfsteinen ablagert.
Durch die Wirkung von Kohlensäure auf Kalkgesteine entstehen interessante, oft meist kleine Oberflächenformen, typischerweise mit einem komplexen Muster von Vertiefungen, Rillen, Furchen und Spalten überzogen. An der Oberfläche des Gesteins entstehen Auswaschungen, Rinnen und Furchen, die sogenannten Karren. An einigen Stellen erreichen sie das Ausmaß tiefer Furchen und hoher, wandartiger Gesteinsrippen, die von Mensch und Tier nicht mehr in normaler Weise überquert werden können (siehe dazu auch Abschnitt Tsingy in Madagaskar). Durch sie entstehen die bizarren Karrenfelder im Karst, in Irland, in den Kalkalpen, auf dem Balkan und in Südostasien.
Brechen die Hohlräume ein, so können trichterförmige Senken (Doline) entstehen. Größere Senken von einigen Quadratkilometern Grundfläche werden Polje genannt. Sie entstehen durch Einschwemmung feinkörniger Sedimente, die den Boden der Polje abdichten und vor der weiteren Verwitterung schützen. Abfließendes Wasser verschwindet oft an den Rändern der Polje in einem Schluckloch (Ponor), um unterirdisch weiterzufließen und an einer anderen Stelle wieder zu Tage zu treten.
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Paläokarst
Paläokarste sind Karste aus der erdgeschichtlichen Vergangenheit. Paläokarst findet sich gewöhnlich unterhalb anderer Gesteine, wobei die Deckschichten jünger als der Karst sind. Der englischsprachige Begriff für diesen Karst ist „buried“ Karst („begrabener Karst“). Wenn dieses „Begräbnis“ relativ rezent war, handelt es sich meist um unverfestigte klastische Sedimente in Form alluvialer, vulkanischer, mariner oder glazialer Ablagerungen. Der sogenannte „Reliktkarst“ unterliegt weiteren Modifikationen durch moderne Laugungs- und Lösungsprozesse unterhalb der bedeckenden Sedimente und ist nur teilweise „begraben“. Alter und tief „begrabener“ Paläokarst ensteht i.d.R. durch tektonische Subsidenz; er kann auch geologisch deformiert worden sein
Karsttypen
Karstlandschaften unterscheiden sich vor allem durch die Ausprägung der unterirdischen Karsthydrologie, die einen Großteil der oberflächlichen Karstformen erklärt. Ist die Karsthydrologie vollständig entwickelt, so erfolgt ein praktisch vertikaler Wasserabfluss, der sich besonders im Holokarst zeigt. Hier fungieren als Besonderheit Poljen als intermittierende horizontale hydrologische Knoten des karsthydrologischen Geschehens, in dem diese oft kurze periodische oder beständige Sickerflüsse haben, sowie saisonal überschwemmt werden können.
Ist ein karsthydrologisches System nicht vollständig entwickelt, wird vom Mero- oder fälschlich Fluviokarst gesprochen. Fluviokarst kann in vielen Fällen auch ein voll entwickelter Karst sein, hier sind aber zusätzlich fluviale Formen, häufig als Großschluchten oder Klämme, vorhanden, die allochthon in anderen geologischen Formationen entspringen. Merokarst ist dann die Bezeichnung von Karstlandschaften, die nur einen Teil des Karstformenschatzes zeigen, in dem Großformen wie Uvalas, Poljen sowie tiefe Karstschlote und alle Vollformen fehlen.
Merokarst
Merokarst ist die nicht voll entwickelte Karstform der kühlgemäßigten Breiten, die von Mitteleuropa und Westeuropa bekannt ist. Typisch entwickelt sind Karren und Schlucklöcher sowie kleine und flache Dolinen. Da diese Karstlandschaften immer vegetationsbestanden sind, wird hier auch vom „Grünen Karst“ (Karst unter Humus oder Sedimentschichten) gesprochen.
Holokarst
Als Holokarst wird der voll entwickelte Karst tropischer, subtropischer und Teile der in den gemäßigten Breiten liegenden Karstgebiete gesprochen.
Das karsthydrologische System ist im Holokarst voll entwickelt und alle Karstformen, insbesondere die großen Einebnungsflächen der Poljen, sowie in den Tropen die Vollformen der Karstkegel treten gehäuft auf. Das karsthydrologische System ist dabei nicht zwangsläufig nur unterirdisch und eine Wechselwirkung zwischen geomorphologischen Prozessen der Verkarstung und fluvialer Reliefdynamik, so insbesondere im Süd-Chinesischen Karstgebiet von Guilin, können kennzeichnend sein. Für den Holokarst der Subtropen ist zudem die Interferenz zu den pleistozänen Prozessen von Bedeutung. Durch eiszeitliche Abkühlung und vermehrte glaziale, fluvioglaziale und periglaziale Prozesse sind insbesondere Karsthochgebirge sowie an deren Gebirgsfuß liegende Poljen durch die Dynamik von fluvioglazialen- und teilweise auch glazialen Ablagerungen umgestaltet. Dies trifft insbesondere für alle Karstgebirge des Mediterrans zu.
Zum Holokarst zählen die Karstlandschaften des Dinarischen Karstes, Kegelkarstes und Turmkarstes.
Dinarischer Karst
An der montenegrinischen Küste ist das überflutete Karst-Trockental der Bucht von Kotor über 1000 m in die Hochkarstzone eingeschnitten. Im Orjen-Gebirge ist trotz des Extremkarstes eine Wolkenwaldstufe mit dichten Tannen-Buchenwäldern sowie subalpinen Schlangenhaut-Kieferwäldern auf Standorten des Glaziokarstes ausgebildet. Selbst das vereinzeltes Auftreten des an die Wasserversorgung anspruchsvollen Griechischem Ahorns wird in glazialen Karen durch Schneeretension ermöglicht
Dinarischer Karst oder „Dolinenkarst“ ist Typform des mediterranen Karstes, der durch Dolinenreichtum, Großpoljen und oberflächliche Wasserarmut gekennzeichnet ist. Er ist im mediterranen Becken verbreitet. Übergänge des Typs des Dinarischen Karstes erfolgen bei hohen Niederschlägen (per-humides Klima) zum Polygonalen Karst und bei hohen Niederschlägen und gleichzeitig hohen Temperaturen (subtropisch (per)-humid) zum Cockpit-Karst. Alle Hochgebirge des Dinarischen Karstes haben insbesondere Mindelzeitlich eine starke Vergletscherung erfahren. Die Schneegrenze sank hier auf unter 1200 m und geomorphologische Formen des Glaziokarstes, sowie glaziale- und galziofluviale Sedimente nehmen große Bereiche ein.
Polygonaler Karst
An den Stellen, wo sehr viele Dolinen auf sehr engem Raum auftreten, und zum Teil nur schmale Rücken dazwischen stehen bleiben, spricht man von polygonalem Karst, die Durchmesser bis zu 400 m erreichen. Diese Form ist in Neuguinea, Neuseeland und den littoralen Dinariden verbreitet.
Glaziokarst
Glaziokarst ist eine wesentliche Abwandlung von Karsterscheinungen, die zumeist in Hochgebirgen in Karstgebieten der temperierten und subtropischen Breiten auftritt.
Entwickeln sich in extrem verkarsteten Gebieten (Holokarst) Gletscher, so passen sich diese nicht nur dem Karstrelieff an, sie entwickeln sich in diesen, was zu sogenannten Karstgletschern führt. Karstgletscher wurden erstmals 1913 von Jovan Cvijic aus dem Prokletije in den Dinariden beschrieben. Bekannt unter den rezenten Karstgletschern sind diejenigen des Dachsteingebirges.
Von Glaziokarst spricht man, wenn ein Karstgebiet im Pleistozän großflächig vergletscherte und zumeist erst nach Abschmelzen der Gletscher die Verkarstung aktiviert wurde. Damit sind Mischformen aus glazialen Erosions- und Karstlandschaften entstanden, die weitflächig in den Kalkalpen Karwendel, den Hochdinariden Orjen, dem Taurus, im Picos de Europa, den Pyrenäen oder dem Kaukasus auftreten.
Da Glaziokarst überwiegend in stark reliefiertem Hochgebirge auftritt, sind typische Erscheinungsformen zumeist in alpinen Stufen anzutreffen. Wenn wie im subtropischen Orjen auch Bereiche unterhalb 1000 m Erscheinungen des Glaziokarstes zeigen, sind diese durch tief liegende Schneegrenzen im Pleistozän verursacht, die zu weit herabreichenden Glazialerscheinungen geführt haben. Kennzeichen des Glaziokarstes sind flache Dolinen, Schichttreppen, große vertikale Schächte (durch Gletscherschmelze) und vielfältige Kleinformen auf typischen Glazialformen.
In Nordeuropa finden sich Glaziokarstlandschaften aber auch auf verebneten Kalkflächen, die vorher vom Inlandeis bedeckt waren. (Quelle: wikipedia)
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Sulfat- und Salzkarst
Auch in Sulfatgesteinen (Anhydrit und Gips) und Salzen, insbesondere Steinsalz, treten Karsterscheinungen auf. Eine der weltweit wertvollsten Sulfatkarstlandschaften befindet sich im Südharz im Dreiländereck Sachsen-Anhalt, Thüringen und Niedersachsen. Dazu gehört auch der Kohnstein, in dessen Stollen die Nationalsozialisten das Mittelwerk als Rüstungsbetrieb einrichteten. Bekannte Salzkarstflächen befinden sich in Israel und Spanien.
Karstbildungen in den letzten Jahren führten wiederholt zu Bodeneinstürzen in Tirol, sodass per Gipskarstverordnung von 2011 vor der Errichtung von Bauten bestimmten Gebieten Tirols Bodenprobebohrungen angeordnet wurden und der Österreichische Landesgeologentag 2011 in Innsbruck statt Versickerung von Regenwasser etwa von Dachflächen die Ableitung in Gewässer empfiehlt.
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Sandsteinkarst
In der Terminologie der Geographen, Geologen und Speläologen sind Sandstein-Karste synonyme Begriffe für solche Landschaften und Felsgebiete, die durch weitgehend unterirdische Entwässerung, eigentümliche Oberflächenformen und Höhlenbildungen charakterisiert sind. Ähnlich wie beim klassischen) Kalkstein-Karst, beim seltenen Gips-Karst und beim besonders schnell voranschreitenden Salz-Karst unterliegen auch Quarz-Sandsteine und Quarzite einer für die sonstigen Gesteine untypischen Auflösung. In engeren Grenzen gilt das auch für andere, stark quarzhaltige Gesteine (z. B. Granite). Diese Auflösungsvorgänge werden als Korrosion bezeichnet, es gehen die namensgebenden Minerale (Calcit, Gips mit seiner Vorstufe Anhydrit, Halit; Quarz, Opal, bedingt auch Silikate) in wässrige Lösungen über. Ein Kennzeichen der Karst schaffenden Korrosion ist es, dass die beteiligten Minerale auch reversibel wieder in fester Form als Sinterbildungen (Speleotheme) ausgeschieden werden können. Sie sind im Kalkkarst besonders auffällig (Tropfsteinhöhlen, Sinterterrassen), Gips-Tropfsteine und Quarz-Opal-Sinter zählen zu den seltenen und meist unauffälligen Sinterbildungen in derartigen Gips- oder Sandstein-Höhlen. Sie alle sind geeignete Belege für die vorangegangene Korrosion. Es handelt sich also nicht um das mechanische Abtragen von Gestein durch die Erosion, bei der kein Ausscheiden von Sintern stattfinden kann.
Sandsteinkarst gibt es in den unterschiedlichsten Klimazonen.
Neben mittelamerikanischen Vorkommen dieser Verkarstungsart sind vor allem südafrikanische Quarzitkarsthöhlen, der zum UNESCO-Welterbe zählende Purnululu-Nationalpark Australiens, die Quarzit-Tafelberglandschaft (präkambrische Roraima-Supergruppe) des Roraima-Gebietes im Guayana-Schild von Zentral-Venezuela oder das Ennedi-Massiv im Tschad dafür bekannt.
Als weitere Beispiele gelten die Höhlengebiete der Sächsischen Schweiz, des Zittauer Gebirges und des Pfälzer Waldes in Deutschland, die Gebiete Eisernes Viereck und Chapada Diamantina in Brasilien, wo sich die 1,6 km lange Sandsteinhöhle Gruta do Lapão befindet und die bis zu 350 m tiefen Höhlen von Simas de Sarisariñama in Venezuela. Markante Sandsteinhöhlen finden sich auch in der Republik Südafrika und in der Böhmischen Schweiz in der Tschechischen Republik, aber auch in Australien und in der Sahara.
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Beispiel von Sandstein-Karst
Geomorphologie der Karstformen
Oberirdische Karstformen
Die typischen oberflächlichen Merkmale einer klassischen Karstlandschaft sind Karren, Dolinen, Cenote, Uvalas, Poljen und Mogotes.
Karren
Eine Karre oder Schratte ist eine morphologische Kleinform, die durch Lösungsverwitterung im Karst entsteht. Sie wird in Kalk-, Dolomit-, Gips- und Salzgestein angetroffen. Unter Karren versteht man durch Gesteinsauflösung ausgeweitete im Kluftnetz vorgezeichnete Wege des Wassers von der Oberfläche in das Innere des Karstes. Auch unter der Decke verkarstungsunfähiger Überlagerung verläuft die Karrenbildung in gesetzmäßiger Weise, in strengster Abhängigkeit vom Kluftnetz (s.a. > geologisch. Orgeln usw.), ebenso in Höhlen.
Karren bilden sich an der Oberfläche von Kalksteinen. Es können Rinnen im Millimeter- bis Zentimeter-, Rillen im Zentimeter- bis Dezimeter- oder sogar Formen der Megakarren im Meterbereich gebildet werden. Karren sind in sehr unterschiedlichen Formen anzutreffen und Klassifikationen unterteilen diese nicht nur nach Form und Inklination des Felsens, sondern vor allem dem Bildungsort.
(Hinweis: S.a. sweiter unten: Detailbeschreibung der bekanntesten Karren (Burren in Irland und Tsingy in Madagaskar) unter > Die schönsten Karstlandschaften der Welt)
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Pinnacle Karst
Zuerst als Karstform des südchinesischen Karstes beschrieben, ist der Pinnacle Karst eine Form der Großkarrenbildung tropischer Klimate.
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Dolinen und Geologische Orgeln
Doline
(slowenisch = Tal) (engl. sink hole) sind trichterförmige Vertiefungen in Karst, welche durch Lösungsverwitterung von Kalk- und Salzgesteinen und vor allem an Gesteinsfugen und durch Einsturz entstandene Hohlräume gebildet haben.
Man unterscheidet zwei Arten von Dolinen: Einsturzdolinen und Lösungsdolinen. Die Einsturzdoline, auch als Einsturzkessel oder Einsturztrichter bezeichnet, entsteht, wenn die Überdeckung großer Hohlräume bzw. Höhlen einbricht. Man spricht hier auch von einer Korrosionsdoline. Lösungsdolinen sind Dolinen, die von Oberflächengewässern entlang von Störungszonen lösungsverwittert wurden. Andere Namen für Lösungsdolinen sind Karren- oder Trichterdolinen, bzw. Karsttrichter.
Im weiteren Sinne sind auch die großen Cenotes (s.u.), d.h. schachtartige Kalksteinlöcher in Karstgebieten auf der mexikanischen Halbinsel Yukatan, welche durch Lösungsverwitterung des Kalkgesteins und folgendem Einsturz von Höhlen entstanden und mit Süßwasser gefüllt sind, zu den Dolinen.
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Erdfall
Ein Erdfall ist der plötzliche Einsturz des Untergrunds infolge eines durch chemische und physikalische Verwitterungsvorgänge entstandenen darunterliegenden Hohlraums (Salz- oder Gipsauslaugung durch Grundwasser) im unterirdischen Karst. Die durch einen Erdfall entstehende Erdsenkung wird im geotechnischen Sprachgebrauch als Erdfalltrichter oder -absturz bezeichnet. Abgegrenzt werden muss der Erdfall von der Doline, die durch Lösungsprozesse an der Oberfläche in Karstgebieten entsteht, und Tagbrüchen oder Pingen, die durch Bergbauaktivität verursacht werden.
Erdfälle sind unter anderem im Zechsteingebiet am Südrand des Harzes häufig anzutreffen. In Norddeutschland entstanden Erdfalltrichter über Salzstöcken, die zuvor durch Grundwasserablaugung (Subrosion) ausgehöhlt worden und eingestürzt waren.
(Quelle: wikipedia)
Cenote
Cenotes (Maya: Mayathan ts’o’noot, in Ortsnamen meist dzonot; span.: cenotes) sind schachtartige Löcher im Kalkstein, welche durch den Einsturz einer Höhlendecke entstanden und mit Süßwasser gefüllt sind.
Der Begriff stammt von den Maya der mexikanischen Halbinsel Yucatán. 954 Cenotes sind im mexikanischen Bundesstaat Quintana Roo bekannt, eine weitaus geringere Anzahl im benachbarten Bundesstaat Yucatán sowie in Belize. Sie besitzen im Durchschnitt eine Tiefe von etwa 15 Metern, vereinzelt auch von über 100 Metern.
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Cenotes entstehen in Karstgebieten. Durch die Auflösung des Kalkgesteins bilden sich Höhlen und unterirdische Wasserläufe. Brechen die Decken dieser Höhlen ein, so entstehen Tagöffnungen (engl. Aston Collapse), die bis zum Grundwasser (Aquifer) reichen können. Die Maya betrachteten sie als Eingänge zur Unterwelt (xibalba) und nutzten sie häufig als religiöse Opferstätten.
Im NW von Yucatán folgen die wasserführenden Schichten und damit die Höhlen den durch den Einschlag des Chicxulub-Meteoriten verursachten Brüchen und Verwerfungen. Der damit verbundene halbkreisförmige Ring von Cenotes bildet den ansonsten längst verschütteten Kraterrand auch heute noch nach.
Geologische Orgeln
Geologische Orgeln sind eine Laune der Natur und sehr selten. Sie entstehen durch Lösungsverwitterung im Zuge der Bodenbildung in Karstgebieten, d.h. in Kalk, Dolomit oder Gips. Wenn die Verwitterung entlang von Klüften oder Spalten angreift und der Kalk aus den lösungsanfälligen kalkreichen Schottern ausgewaschen wird, entstehen trichterförmige oder schachtartige senkrechte Vertiefungen an der Geländeoberfläche. Das Sickerwasser sucht sich einen Weg in den Untergrund und formt dabei über lange Zeit bis mehrere Meter lange, senkrechte Lösungsröhren. Wenn mehrere Verwitterungsröhren aneinander gereiht sind, spricht man von einer geologischen Orgel. Streicht ein starker Wind durch die geleerten Röhren, entstehen orgelartige Töne.
Geologische Orgeln findet man z.B. im ehemaligen Nagelfluhsteinbruch bei Oberschroffen, Landkreis Altötting und beim Weiler Bossarts, Landkreis Unterallgäu, beide in Bayern gelegen. Man sieht dort zahlreiche Verwitterungsröhren in durch die frühen Eiszeiten gebildeten Nagelfluhkonglomeratdecken. Diese geologischen Orgeln, resp. Verwitterungsröhren sind bis zu 15 m lang, mit Durchmessern bis etwa einem halben Meter und entstanden vor etwa 600.000 Jahren durch intensive Lösungsverwitterung während eines Interglazials - einer Warmzeit zwischen zwei Kaltzeiten. In eindrucksvoller Weise sind hier die Folgen der Klimaschwankungen der jüngeren Erdgeschichte dokumentiert (tw. zitiert: Bayrisches Landesamt für Umwelt; httpwww.lfu.bayern.de; die Orgeln bei Oberschroffen: http://www.lfu.bayern.de/geologie/geotope_schoensten/82/index.htm und beim Weiler Bossarts: httpwww.lfu.bayern.de/geologie/geotope_daten/geotoprecherche/doc/778r001.pdf).
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Uvala
Uvalas sind große, unregelmäßige, zusammenhängende Hohlformen in Karstgebieten. Der Grund ist häufig durch einen flachen und etwas unebenen Boden, der mit eluvialen, dünnen Sedimenten im dezimeter Maßstab bedeckt ist, gekennzeichnet. Da Karstprozesse sehr langsam ablaufen, ist auch die Entstehung von Uvalas ein langer Prozess. Sie entstehen durch Zusammenfallen mehrerer Dolinen. Wenn Dolinen sich durch seitlich fortschreitende Subrosion bzw. Suffosion ausweiten, können benachbarte Dolinen zu Uvalas zusammenwachsen. In der Natur sehen Uvalas oft wie eine Anordnung von Schüsseln im Boden aus.
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Hum
Ein Hum (pl. Humi) ist eine isolierte Gesteinskuppe aus verkarstungsfähigem Gestein, die aus einer > Polje aufragt. Humi sind oft steilwandig und setzen mit deutlichem Knick auf der Poljen-Ebene auf. Im Gegensatz zu den Karstkegeln (Kegelkarst) der Tropen sind es singuläre Erscheinungen. Der geomorphologische Begriff ist von dem Namen eines Einzelberges im Popovo-Polje übernommen.
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Kegelkarst (Mogotes)
Als Kegelkarst bezeichnet man die unter feuchttropischen Klimabedingungen auf Carbonatgesteinen entstehende Karstlandschaft, die im Gegensatz zum mediterranen Karst von Vollformen, den Karstkegeln, geprägt ist und ohne starke fluviale Erosionsbasis entsteht. Je nach Region werden sie auch als Mogotes, Cockpits, Haystacks, Mamelons, Mornes oder Pitons bezeichnet. Intensive Korrosionsvorgänge schaffen tiefe Hohlformen, zwischen denen die Kuppen erhalten bleiben. Die als cockpits bezeichneten Hohlformen haben meist einen sternförmigen Grundriss mit nach innen gewölbten Begrenzungslinien. Ihr Tiefenwachstum endet oft erst mit dem Erreichen nicht lösungsfähiger Gesteine unter den Carbonatgesteinen oder nahe dem Meeresspiegelniveau. Fortgesetzte Korrosion an der Basis der Kuppen führt zur Versteilung ihrer Flanken und damit zur Ausbildung der typischen Karstkegel, die teilweise als isolierte Formen aus der Ebene aufragen. Verbreitung: Kuba, Jamaica, Indonesien, Philippinen.
In der Sierra de los Organos (Orgelpfeifengebirge) in der Provinz Pinar del Rio auf Cuba liegt das etwa 10 km lange und 4 km breite Valle de Viñales, welches durch seine Karsttopologie berühmt wurde und als Nationalpark seit 1999 von der UNESCO als Kulturlandschaft der Menschheit ausgezeichnet wurde.
Das Kalkgestein des Gebietes, in welchem das Tal liegt, gehört zum geologisch ältesten Teil Kubas. Es entstand im Oberen Jura vor rund 170 mya durch Kohlensäureverwitterung und Verkarstung. Durch Subrosion (unterirdische Auslaugung und Verfrachtung von meist leichtlöslichem Gestein) durch unterirdische Fließgewässer entstanden gewaltige Höhlen. Durch Einsturz der Höhlendecken und fortschreitende Verwitterung entstanden die heute sichtbaren, charakteristischen Kegelkarst-Felsen (Turmkarst), welche als die Mogotes bezeichnet werden.
Dieser tropische Kegelkarst stellt eine Sonderform der Verkarstung dar, da er ein in den immerfeuchten und wechselfeuchten Tropen klimaspezifisches Ergebnis ist und nicht auf andere Klimazonen übertragen werden kann, wobei der chemische Prozess der Lösungsverwitterung in den Tropen anders, bzw. energischer und intensiver als in den gemäßigten Breiten verläuft. Der tropische Kegelkarst bildet sich besonders dort aus, wo massige Kalkschichten von ziemlich reiner Konsistenz vorliegen.
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Cockpit Karst
Cockpit-Karst leitet sich von einer Landschaft Jamaikas ab, die Cockpit country heißt. Das Cockpit-Country war eine der ersten bekannt gewordenen Karstlandschaften der Tropen.
Das eigentliche Cockpit-Country ist eine unzugängliche, wie mit Pockennarben übersäte Landschaft, das aus sehr steilen, zum Teil bis 120 m tiefen Vertiefungen, den so genannten Cockpits, und diese trennende Hügel und Grate aufgebaut ist. Cockpits finden sich in allen Karstregionen, die über sehr hohe Niederschläge verfügen, haben aber regional unterschiedliche Namen: Jamaica Cockpit, Neuguinea Polygonaler Karst, Dinarische Region Boginjavi krš.
Der Boden der Cockpits ist meist flach und kann von eingeschwemmten Sedimenten bedeckt sein. Im Unterschied zur Doline ist der Boden deutlich ausgeweitet und die Hänge sind nicht trichterförmig (nach innen konkav), sondern bestehen aus mehreren zum Inneren des Cockpits konvex vorgewölbten Segmenten. Deshalb ist der Boden der Cockpits auch nicht rund, sondern sternförmig.
Turmkarst
Durch weitere Korrosion der Kegel (> Kegelkarst) entstehen schliesslich steilwandige Karsttürme, die vielfach selbst zahlreiche Lösungsformen aufweisen: an der Basis der Türme, im Übergangsbereich zur bodenbedeckten Ebene finden sich Korrosionshohlkehlen und die grösseren Fußhöhlen an denen manchmal Deckenkarren ausgebildet sind.
Turmkarst ist die Typform des randtropisch-subtropischen und tropischen Karstes der mit Turmkarst (peak forest, chin. fengling) und Kegelkarst (peak cluster, chin. fengcong) durch aktive und starke fluviale Erosion entsteht und häufig in Verbindung zu wasserreichen Flüssen oder der Küste steht. Dieser Typ ist in Südwest-China, Vietnam, Indonesien, Malaysia und Thailand verbreitet. (Quelle wikipedia / GeoDZ)
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Karsthydrologische Formen
Zu den Karsthydrologischen Formen zählen Trockentäler, Ponore (Schluckloch, Schwinde), Estavellen, Karstquellen, Sickerflüsse und Höhlen.
Für Karstlandschaften typische Flussformen sind die Ponornica (Versickerung), das Trockental, der Canyon und die Klamm.
Ponor
Ein Ponor (1) (aus dem Südslawischen) – auch als Schluckloch, sinkhole (engl.), Schwinde, Bachschwinde oder katavothra (neugriechisch: ?ataß???a) bekannt – ist eine Öffnung in der Geländeoberfläche, an der ein fließendes oder stehendes Gewässer abfließt und unterirdisch weiterfließt. Der Ponor ist eine typische, in vielen Regionen der Erde auftretende Karsterscheinung, und tritt daher häufig in Regionen auf, deren Untergrund aus Kalkstein besteht.
Je nach Verhältnis zwischen Größe der Öffnung sowie des Volumens des sich anschließenden unterirdischen Höhlensystems (Durchflusskapazität) und der Zuflussmenge des entsprechenden Gewässers, unterscheidet man im deutschen Sprachraum Schwinden und Schlinger. Schwinde (man sagt auch Flussschwinde, Bachschwinde oder Wasserschwinde) bezeichnet hierbei jenen Fall, in dem die Zuflussmenge geringer ist, als die Durchflusskapazität des Höhlensystems. Dies äußert sich darin, dass ein Bach in einer entsprechenden Öffnung, im wahrsten Sinne des Wortes, einfach verschwindet. (Quelle: wikipedia)
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In der englischen Sprache werden Ponore als sink holes (Schlucklöcher) bezeichnet; die gleiche Terminologie wird jedoch auch für > Dolinen verwendet.
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Polje
Polje (kroat./serb./bosn./slow.: Feld, Plural: Polja) ist ein aus dem dinarischen Karst übernommener geomorphologischer Fachbegriff für eine Karstverebnung, die an bestimmte geologisch-tektonische Voraussetzungen gebunden überwiegend in subtropischen und tropischen Karstgebirgen auftritt.
Poljen können von wenigen Quadratkilometern bis mehrere hundert Quadratkilometer (z.b. Popovo polje, Livansko polje, Gacko polje) Fläche einnehmen. Sie stellen im karsthydrologischen System bedeutende hydrologische Knoten. Daher treten in Poljen immer Ponore, in den größeren auch Sickerflüsse auf.
Ein Polje ist eine tiefe große Depression im Kilometermaßstab, die durch einen ebenen Grund und mächtige akkumulierter Sedimente geprägt ist. Ein Polje bildet sich an tektonischen Strukturen durch seitliche Korrosion. Die Sedimente der Bodendecke behindern dabei gleichzeitig eine weitere vertikale Eintiefung. Karstpoljen haben eine besondere Stellung im karsthydrologischen System, in dem sie hier hydrologische Knoten bilden. Im dinarischen Raum wie in benachbarten mediterranen Regionen existieren Poljen, die je nach Stellung im Karsthydrologischen System permanent, periodisch oder episodisch überflutet werden. Neben Ponoren können in einem Polje sowohl Estavellen als auch permanente Karstquellen und Karstflüsse existieren.
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Steinerne Rinnen
Steinerne Rinne wird das durch Ausfällung von Kalziumkarbonat (CaCO3, in diesem speziellen Fall auch als Quellkalk bezeichnet) entstandene, quellnahe Hochbett eines Baches in Karstlandschaften genannt.
Die Steinernen Rinnen (in Deutschland) erheben sich bis 5,4 m über das Niveau des angrenzenden Bodens und sind bis 150 m lang. Sie treten bevorzugt am Südrand der Fränkischen Alb (geologische Jurazeit) und am nördlichen Alpenrand auf. Steinerne Rinnen stehen heute oft als Geotope (geologische Naturdenkmäler) unter Schutz.
Steinerne Rinnen entstehen durch die Abscheidung von Kalk aus gemächlich fließenden Rinnsalen. Dazu muss karbonatreiches (kalkreiches) Wasser an einer Schichtquelle austreten und an einem relativ sanften Hang abfließen können. Dort gibt das Quellwasser durch Druckentlastung, Wassererwärmung sowie wegen Kohlendioxidentzugs durch Pflanzen, vor allem Algen, einen Teil des in ihm gelösten Kohlendioxids ab. Der im Wasser vorhandene Kalk ist jedoch als Calciumhydrogencarbonat gelöst, das durch den Entzug des wieder als unlöslicher Kalk ausfällt.
Der ausfallende Kalk setzt sich nun vor allem am Rand des Rinnsals ab und bildet den emporwachsenden Kalktuff (Quellkalk). Im kälteren Wasser in der Mitte verläuft dieser Prozess langsamer, so dass die Rinne erhalten bleibt. Da die Kalkausfällung noch anhält, können steinerne Rinnen unter günstigen Bedingungen um ein bis zwei Zentimeter jährlich wachsen.
Die Steinerne Rinne bei Erasbach ist eine Kalktuffrinne nahe Berching im Oberpfälzer Landkreis Neumarkt in der Oberpfalz in Bayern. Die Steinerne Rinne von Erasbach ist eine etwa 80 m lange und bis zu 80 cm hohe moosbewachsene Kalktuffrinne. Die Basis der Rinne ist bis zu 85 Zentimeter und die Oberkante bis zu 30 cm breit. Im flacher werdenden Unterhang wird die Rinne niedriger, schmäler und strömt dem Erasbach zu, welcher in die Sulz mündet.
Kalktuffe kommen in verschiedenen morphologischen Formen als große Tufflager, Sinterterrassen, Tuffkaskaden oder wie hier als Kalktuffrinnen vor. Solche Rinnen sind stets an Quellen gebunden, deren Wasser einen besonders hohen Kalkgehalt aufweist. Kleine, aber konstant fließende Quellen lassen unter günstigen Umständen solche Steinernen Rinnen entstehen. Im Gebiet zwischen Erasbach und Berching finden sich an der Dogger-Malm-Grenze auffallend viele und teils relativ stark schüttende Karstquellen. Da diese Quellen ausnahmslos dem seichten Karst entspringen, ließen ihre karbonatreichen Wässer eindrucksvolle Kalktuffvorkommen entstehen.
In Usterling bei Landau an der Isar gibt es eine hohe Steinerne Rinne, den Wachsenden Felsen. Er ist 37 m lang (nach offizieller Angabe; andere Angaben bis 50 m), bis zu 5,4 m hoch und wird seit vielen Jahrhunderten von Menschenhand gepflegt.
Der Landkreis Weißenburg-Gunzenhausen ist mit sechs Steinernen Rinnen der Landkreis mit den meisten dieser geologisch seltenen Naturphänomene. In diesem befindet sich − bei Heidenheim − mit etwa 150 m auch die längste Steinerne Rinne und − bei Wolfsbronn − mit zirka 128 m eine etwas kürzere.
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Karstebenen und -plateaus
Landschaftsprägende Karstebenen und -plateaus finden sich teils als stufenförmig angeordnet Poljentreppe wie im mitteldalmatisch-herzegowinischen Gebiet, als Karstbecken wie in Griechenland in der Stymfalia oder als Karstplateau der "Lapiaz de Loulle" im französischen Jura, in den Causses der Cevennen in Südfrankreich und vielen anderen allen Karstgebieten der Erde.
Die Bijela gora (deutsch: Weißes Gebirge) ist ein 90 km² großes und weitläufiges, glazial überformtes Karsthochplateau im Orjen-Gebirge im Grenzgebiet von Montenegro zu Bosnien und Herzegowina. Es liegt auf einer Höhe von 1200 bis 1500 m.
Das Karstplateau ist Typlokalität der Landschaftsform des Glaziokarstes. Bedeutende glaziale Ablagerungen und weitläufige Hochwälder mit steilen Karstwänden des Orjens machen die Bijela gora zu einem beliebten Jagd- und Wandergebiet
Causses ist die französische Bezeichnung für die großflächigen Karst-Hochebenen auf 700 bis 1200 m Höhe im französischen Zentralmassiv. Sie werden im Norden und Westen durch die Berge des Limousin und das Périgord begrenzt und im Osten durch das Aubrac und die Cevennen. Die Causses liegen im Nationalpark Cevennen sowie im Regionalen Naturpark Causses du Quercy und im Regionalen Naturpark Grands Causses. Die einzelnen Causses sind voneinander durch tiefe, steile Schluchten und Flusstäler getrennt. Die Bezeichnung Hochebene ist irreführend; das Relief ist fast immer hügelig mit manchmal bizarren Felsformationen. Ebenso wie diese Felsformationen sind viele der Landschaftsformen der Causses durch Karst-Erscheinungen wie Höhlen und natürliche Schächte geprägt. Bekannte Beispiele für solche Schächte sind der Aven Armand und der > Gouffre de Padirac.
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Unterirdische Karstformen
Karsthöhlen
Zu den unterirdischen Karstformen gehören Karsthöhlen und ihre Speläotheme, welche insbesondere durch Formen der Tropfsteine (Stalaktiten, Stalagmiten, Stalagnaten) und Sinterbecken gekennzeichnet sind.
Unter diese Kategorie fallen Höhlen, die durch Korrosion (chemische Verwitterung, bzw. chemische Lösung des verkarstungsfähigen Gesteines), mechanische Erosion (mechanische Verwitterung; Erweiterung durch fließendes Wasser und seiner Sedimentfracht), Tektonik (Bewegungen der Erdkruste bzw. von Gesteinsschichten) oder eine Kombination dieser Einflüsse, Versturzvorgänge (Inkasion) tragen nicht nur zu einer Überprägung des Gangprofils bei, sondern
beschleunigen auch die Lösung, da sie die Gesteinsoberfläche vergrößern sowie Sedimentation (durch Ablagerung von Sedimenten (vor allem Lehm) kann es zur vollständigen Verfüllung von Gangprofilen kommen, wodurch das Wasser Umgehungsstrecken erweitert.
Ist nur der Boden mit Sediment bedeckt wird der Gangquerschnitt nach oben erweitert.
Karsthöhlen finden sich in Gesteinen, die im weitesten Sinne wasserlöslich sind, also vor allem in den verschiedenen Arten von carbonatischen Gesteinen. Regenwasser enthält Kohlendioxid, das es abhängig von seiner Temperatur lösen kann. Kälteres Wasser kann mehr Kohlendioxid lösen. Abhängig von der Kohlendioxidkonzentration des Wassers kommt es zur Kohlensäureverwitterung des Kalks. Durch Kapillarwirkung dringt das Wasser in feine Ritzen des Gesteines ein und löst Kalk. Das alleine erklärt noch keine wesentliche Höhlenbildung.
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Da jedoch die Fähigkeit des Wassers, Kalk zu lösen, nicht linear mit der Kohlendioxidkonzentration verläuft, kommt es zur so genannten Mischungskorrosion: Treffen sich im Berg zwei verschiedene, mit Kalk gesättigte Lösungen und vermischen sich diese, so entsteht eine neue Konzentration von Kohlendioxid, die zusätzlich Kalk lösen kann. So kann an dieser Stelle ein größerer Hohlraum entstehen. Dies ist sozusagen der Schlüssel zur Höhlenbildung. (wikipedia)
Der Gouffre de Padirac (Schlund von Padirac) ist eine Höhle, die ungefähr 47 Kilometer südlich von Brive-la-Gaillarde im Département Lot liegt. Das Höhlensystem ist durch einen unterirdischen Fluss entstanden, der sich über hundert Meter tief in die verkarsteten Kalke der Causses de Gramat eingegraben hat und in die Dordogne mündet. Eine hohe domartige Aushöhlung dieser Flusshöhle brach ein und es entstand ein kreisrundes Loch mit senkrechten Wänden, 33 m in Durchmesser und 75 m tief. Bei einer Erforschung des französischen Höhlenforschers Edouard Alfred Martel im Juli 1889 wurde am Fuß des Abgrunds in 75 m Tiefe eine Öffnung entdeckt, die 28 m tiefer zu einem unterirdischen Fluss führte. Heute sind etwa 40 km der unterirdischen Gänge von Höhlenforschern erforscht.
Karstgebiete in Deutschland
Das bedeutendste Gipskarstgebiet Deutschlands zieht sich von Osterode im Westen bis hin in die Mansfelder Mulde, im Osten entlang der Kyffhäuserumrandung. Hier treten großflächig Ausstriche des verkarsteten Gipsgesteins in Form von Steilhängen, Hochflächen, Gipskuppen, Uvalas (Dolinenfelder), Höhlen und Dolinen sowie Ponore (Wasserschwinden) und Springen (Karstquellen) auf. Alle genannten Erscheinungen betreffen den Oberflächenkarst. Dem gegenüber steht der Tiefenkarst, der sich durch tiefreichende Erdfälle oder Solequellen auszeichnet.
Während in der internationalen speläologischen Literatur Karst in salinaren Abfolgen aus Kalk, Dolomit, Anhydrit, Gips sowie Kali- und Steinsalz unter dem Begriff Evaporitkarst geführt wird, hat sich für das angesprochene Gebiet eine eigene Terminologie, wie Salzspiegel, Erdfall, Orgel, Gipskuppe oder Schlotte als Ergebnis des Jahrhunderte alten Kupferschiefer- und Salzbergbaues herausgebildet.
Beispiele für Oberflächenkarst
- Prinzenhöhle bei Rottleben am Kyffhäuser
Nicht öffentlich, aber zugängliche Höhlen
- Jettenhöhle (sowie viele andere) im Hainholz bei Osterode
- Prinzenhöhle bei Rottleben am Kyffhäuser
- Questenhöhle bei Questenberg
Dolinenfelder
Ponore
- Pfannenspring westl. Babarossahöhle
- Bauerngraben westl. Agnesdorf
- Dinsterbachschwinde östl. Questenberg
Springen
Gipskuppen
- Quellungshöhlen am Sachsenstein bei Walkenried
- Waldschmiede am Sachsenstein bei Walkenried
- Solequelle in Artern
- Solequelle west. der Nymburghöhle westl. des Kelbraer Stausees
Solequellen
- Solequelle in Artern
- Solequelle west. der Nymburghöhle westl. des Kelbraer Stausees
Schlotten, nicht öffentlich bzw. prinzipiell nicht zugänglich
- Wimmelburger Schlotte in Wimmelburg (nach Einstellung des Bergbaues geflutet)
- Elisabethschächter Schlotte (Befahrung über Röhringschacht bei Wettelrode möglich)
- Segen-Gottes-Schlotte (Befahrung über Röhringschacht bei Wettelrode möglich)
Die Schlotten (Höhlen) wurden ausschließlich durch den Kupferschieferbergbau beabsichtigt, teilweise auch unbeabsichtigt angefahren sowie ferner für Abraummaterial genutzt und haben keinen natürlichen Zugang.
Kalkkarstgebiete in Europa und weltweit
Typische, teilweise stark zerklüftete Kalkkarstgebiete in Europa liegen in der Schwäbischen Alb, bei Unterkrain in Slowenien, weiten Teilen des Schweizer und französischen Jura sowie in den Nord- wie Südalpen
Große Karstlandschaften gibt es auf dem Balkan und rund um das Mittelmeer (Dalmatien, Orjen und die Bucht von Kotor in Montenegro, das Apuseni-Gebirge (West-Karpaten) in Rumänien, das Torcal- und andere Massive der Cordillera Bética in Andalusien in Spanien) sowie der berühmte Burren in Irland. Zahlreiche Karsthöhlen befinden sich im Südwesten Frankreichs, eine der größten ist die Gouffre de Padirac.
Zu den bekanntesten weltweiten Karstregionen gehören große Teile im Süden und Südosten von China (Guanxi, Guilin), Vietnams (Halong-Bucht) und Thailands (spektakulär die Bucht von Phang Nga), sowie Karste in den Philippinen (Chocolate Hills auf Bohol), Myanmar, Jamaica, Kuba und den USA (Arbuckle Mountains in S-Oklahoma).
Das weltgrößte Karstplateau ist die Nullarbor-Ebene in Australien. Die meisten Dolinen gibt es in Slowenien, gefolgt vom Western Highland Rim im E und den Ozark Plateau Ozarks im S von Missouri und N von Arkansas in den USA.
Die schönsten Karstlandschaften der Welt
Torcal in Spanien
El Torcal ist ein 1.171 ha großes Naturschutzgebiet im spanischen Andalusien, ca. 14 km entfernt von der Provinzstadt Antequera (Provinz Málaga). Mit seinen außergewöhnlichen Karstformationen gehört der Park Paraje Natural Torcal de Antequera zu den beeindruckendsten Landschaften Spaniens.
Zwischen dem Ende des Mesozoikums und dem Beginn des Tertiär war das heutige Spanien gänzlich vom Thethys-Meer bedeckt, von welchem lediglich das Mittelmeer übrig geblieben ist. Durch die Ablagerung mariner Sedimente bildeten sich Schichten aus Kalkstein und Dolomit. Durch die Kollision der afrikanischen und eurasischen Platte im frühen Paläogen (66 Mya) kam es zur alpidischen Orogenese, wobei im Prozess der Gebirgsbildungen auch Dehnungsklüfte entstanden, welche durch das Eindringen von Wasser erweitert wurden. Durch die für Karstgebiete charakteristische Kohlensäureverwitterung entstand die heutige bizarre Karstlandschaft.
Die Ursachen für die heute sichtbaren horizontalen Gesteinsplatten sind die Korrosion in Abhängigkeit von CO2-Partialdruck und die unterschiedliche Permeabilität der ursprünglich horizontal geschichteten marinen Sedimente, durch welche die Gesteinsschichten unterschiedlich korrodiert wurden.
Serra Tramuntana in Mallorca
Mallorca gehört wie die anderen Baleareninseln als Verlängerung der Betischen Kordillere geologisch zum Andalusischen Faltengebirge. Dieses alpidisch entstandene Massiv besteht aus Gesteinsmaterialien, die während des Erdmittelalters als Sedimente im Tethys-Meer abgelagert wurden. Wegen dieser marinen Entstehung ist das Gestein kalkreich und enthält viele Fossilien. Ursächlich für die Auffaltung der Betischen Kordillere wie auch der mallorquinischen Gebirge ist die Kontinentaldrift, bei der sich die Afrikanische Platte seit mehr als 100 Millionen Jahren unter die Eurasische Platte schiebt (Subduktion). Tektonische Bewegungen führten zu unterschiedlichen Hebungs- und Senkungszonen im jüngeren Tertiär, weshalb beim gegenwärtigen Meeresspiegelstand die Verbindung zum Festland abgerissen ist.
Die auf ganz Mallorca überwiegenden Kalkgesteine sind teilweise leicht wasserlöslich, was zur Verkarstung führte und im Bereich der Felsküsten starke Auskolkungen und Lösungsverwitterungsformen ergab. Neben Kalkstein kommt in den Gebirgsregionen Mallorcas, der Serra de Tramuntana und den Serres de Llevant, vor allem Dolomit vor.
Durch diesen chemischen Prozess entstanden unzählige Klüfte und messerscharfe Karren im Gestein, „Steingärten“ mit seltsamen Felsfiguren und Poljen. Diese Becken, die mit fruchtbarer Erde aufgefüllt wurden, erklären die Tatsache, dass man in höheren Lagen des Gebirges durchaus landwirtschaftlich genutzte Flächen findet, während weiter unten bloß die Anlage von Oliventerrassen möglich ist. Zum Formenschatz des Karsts gehören auch avencs (Dolinenschächte) und coves (Höhlen).
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Burren in Irland
Burren (Irisch An Bhoireann, steiniger Ort) ist eine einzigartige Karstlandschaft im Nordwesten des County Clare in Irland nahe Ballyvaughan. Das Karstgebiet ist ungefähr 250 km2 groß und findet über die Aran Islands die geologische Fortsetzung des Burren in der Bucht von Galway. Vergleichbare Landschaften finden sich im County Cavan und in Großbritannien bei Durness, der Insel Skye sowie in Perthshire, Yorkshire, Cumbria und Süd-Wales.
Die Oberfläche des Burren-Kalksteins wurde durch Oberflächenwasser gebildet, das sich nach stärkeren Regenfällen in sogenannten Turloughs sammelt. Charakteristisch sind knietiefe Karren, welche in rechteckige Felder gegliedert sind.
Die Kalkstein-Platten sind horizontal durch sich durchkreuzende Klüfte und Sprünge ("grikes") voneinander getrennt; die dadurch isolierten Gesteinsfragmente werden als "clints" bezeichnet. Der Kalkstein stammt aus dem Viséum (eine stratigraphische Stufe des Unteren Karbon vor etwa 346,7 bis 330,9 Ma. Die Vergletscherungen während des Quartärs verursachten umfangreiche Denudation. Das Resultat ist eines der weltbesten Beispiele für eine Glaziokarst-Landschaften.
Die losen Kalksteinplatten haben Stärken zwischen 15 und 25 cm und wurden beim Bau der vielfach anzutreffenden Dolmen verwendet.
Die Einzigartigkeit der Karstkarren besteht darin, dass hier Verkarstung auf einer natürlich denudierten Oberfläche in kühlgemäßigt-humidem Klima stattfindet. Ursächlich geht dies auf Vergletscherung während des Pleistozäns zurück, die das anstehende Kalkgestein aus dem Karbon großflächig freigelegt hat. Im Holozän konnte sich aufgrund des Klimas nur an wenigen Stellen eine Bodenbedeckung entwickeln. Außerdem wird diskutiert, ob in einem gewissen Ausmaß frühgeschichtliche Überweidung und nicht angepasster Ackerbau ebenfalls für die Erosion der nachpleistozänen Bodendecke, soweit sie sich an einigen geschützten Stellen entwickelt hat, verantwortlich waren.
Das humide ozeanische Klima in Verbindung mit der fehlenden Wasserspeicherung wegen nicht vorhandener Böden fördert die rasche Vergrößerung der Karststrukturen, weshalb sie im Burren besonders großmaßstäblich ausgebildet sind. Begünstigt wird dies noch durch ein Kluftsystem mit variszischem Streichen, das das Grundmuster des Karrenverlaufs vorgibt.
Der Eroberer Oliver Cromwell charakterisierte den Burren treffend: "Kein Baum, an dem man einen Mann aufhängen, kein Tümpel, worin man ihn ersäufen, keine Erde, in der man ihn verscharren könnte."
Tropischer Turm- und Kegelkarst am Fluss Li Jiang in China, Halong in Vietnam und Phang Nga in Thailand
Karstlandschaften gibt es in vielen Ländern der Erde. Spezifische Formen wie der Turm- und Kegelkarst hingegen, bei dem kegel- oder turmartige Einzelberge in Ebenen aufragen, sind auf tropische Gebiete beschränkt.
Dieser tropische Turm- oder Kegelkarst stellt eine Sonderform der Verkarstung dar, da er ein in den immerfeuchten und wechselfeuchten Tropen klimaspezifisches Ergebnis ist und nicht auf andere Klimazonen übertragen werden kann, wobei der chemische Prozess der Lösungsverwitterung in den Tropen anders, bzw. energischer und intensiver als in gemäßigten Breiten verläuft. Der tropische Turm- und Kegelkarst bildet sich besonders dort aus, wo kompakte Kalkschichten von ziemlich reiner Konsistenz vorliegen.
Ausgedehnte Gebiete im Süden Chinas bis hin zu Vietnam, dem Golf von Thailand und Sarawak und Sabah im Norden Borneos sind reich an Turm- und Kegelkarstbergen, Höhlen und anderen Karstformationen.
Am bekanntesten dürften wohl die Karsttürme am Fluss Li-Jiang in Guangxi in Südchina, die Bucht von Phang Nga in Thailand sowie die bizarren Kegel in der Ha Long Bucht in Nordvietnam sein.
Bemerkenswert sind auch die Karstlandschaft bei Pinar del Rio im westlichen Kuba mit ihren zahlreichen Höhlen sowie die weltgrößten Karsthöhlen in Nordborneo.
Der Karst entstand aus Kalkstein, welcher sich am Meeresboden als Sediment bildete. Durch tektonische Vorgänge stieg der Meeresboden an und die aufsteigenden Kalkstein-Sedimente sorgten für die Bildung von Festland, welches dann im Laufe der Zeiten durch saures Regenwasser chemisch verwitterte und zu dramatischen Karstlandschaften führte.
Nach Ray Beiersdorfer, einem Geologen der Youngstown State University in Ohio, sind gewisse Bedingungen erforderlich, um solche großartigen Topographien wie am L-Jiang oder der Halong Bay entstehen zu lassen. Zum einen ist dies harter, kompakter Kalkstein als Ausgangsmaterial (wie im Falle des Li Jiang devonischen Kalksteins). Desweiteren musste eine starke Anhebung des Meeresbodens; was in diesem Falle durch die Kollision von Indien mit Asien und der Bildung des Himalaya, begonnen vor mehr als 55 Ma, gegeben war. Drittens bedarf es eines Monsun-Klimas mit sehr hoher Feuchtigkeit während der warmen Jahreszeiten. Und letztlich darf es keine Vergletscherungen gegeben haben, was in Südostasien der Fall ist.
Li Jiang (Guilin)
In Südwest-China herrschen zwei Typen von Karst vor: Fenglin (chin., syn. Gipfelwald), d.h. isolierte vertikale Türme bis 80 m Höhe (Turmkarst) und Fengcong (chin., syn. Gipfelkluster oder Gipfelhaufen), d.h. Kegelkarstberge, welche an ihrer Basis miteinander oder über Dolinen verbunden sind. Beide Typen können sich abschnittsweise oder simultan gebildet haben.
Der Li Jiang oder Li-Fluss (chinesisch ??, Pinyin Lí Jiang) ist ein 437 Kilometer langer Fluss im autonomen Gebiet Guangxi der Zhuang in der Volksrepublik China. Er entspringt in den Mao’er-Bergen im Landkreis Xing’an und fließt durch Guilin und Yangshuo bevor er in den Gui Jiang, einem Nebenfluss des Westflusses mündet. Der Fluss ist besonders wegen seiner Karstlandschaft berühmt. Er fließt entlang der Karstberge bei Guilin, was in China der Inbegriff einer schönen Landschaft ist. Der Li-Fluss (Li Jiang, ??) erstreckt sich auf eine Länge von 437 Kilometern und ist mit dem Flusssystem des deutlich größeren Perlflusses (Zhu Jiang, ??) verbunden..
Der Li Jiang hat mehrere Seitenarme und Nebenflüsse, die von einem ganzen Gürtel von bizarren Turmkarst-Felsformationen umgeben sind. Viele der Karstberge tragen phantasievolle Namen, die die oftmals bizarren Formen der Berge geschuldet sind. So gibt es etwa einen Fünf-Finger-Berg (Wuzhishan, ???) oder auch einen Drachenkopf-Berg (Longtoushan, ???).
Etwa 50 km südlich liegt die Kleinstadt Yangshuo, deren Umgebung eine ähnlich eindrucksvolle Karstlandschaft wie Guilin bietet.
Halong
Die Halong Bay in Vietnam und umliegende Karstgebiete sind Teile des Sino-Vietnam Komposit-Terrans, dessen Entwicklungsgeschichte vom Präkambrium bis heute reicht. Im gesamten Phanerozoikum, besonders ab Devon und Karbon, wurden terrigene, vulkanogene und Hornstein-Karbonat-Sedimente abgelagert. Durch tektonische Aktivitäten wurde die gesamte Region bis hin zu SW-China wurde am Ende des Devon angehoben.
Die Entstehung der Karste begann seit dem Miozän, besonders Turm- und Kegelkarste (Fenglin und Fengcong, mit Resten alter phreaischer Höhlen) und hält bis heute an.
Phang Nga
Das Gebiet des heutigen Thailand war zwischen Paläozoikum und oberem Jura von einem flachen Meer bedeckt, in welchem Kalkstein-/Kreide-Sedimentschichten entstanden. In die gleiche Epoche fallen die ersten Nord-Süd-Faltungen. Zwischen Mesozoikum und mittlerem Tertiär fand eine intensive Verwitterung der Oberfläche bei gleichzeitig wenig tektonischer Aktivität statt. Das Ergebnis sind Sandsteingebirge mit Tafelbergen und Turmkarst-Landschaften. In der jüngsten Epoche, beginnend mit dem jungen Tertiär, begann die Kollision der indisch-australischen Platte mit dem eurasischen-chinesischen Festland. Es kam zur Faltung und Hebung bei gleichzeitiger Entstehung von nord-südlich verlaufenden Gebirgszügen mit Kerbtalreliefs und intramontanen Ebenen. Das bewegte Meer schwemmte Land an und saugte es wieder ab; in der Kreidezeit zog sich das Wasser von großen Landmassen zurück und fräte die Felsformationen regelrecht aus dem Festland.
Je nach Mächtigkeit, Lagerung und Beschaffenheit der Kalke entwickelten sich 40 bis 300 Meter hohe Turmkarste, oder häufiger ganze Schwärme halbkugelförmiger Kegelkarste. Durch die tropische Feuchtigkeit entstanden an den Außenseiten der Felsen Stalagtiten, welche man gewöhnlich nur aus dem Inneren von Höhlen kennt.
Die Chocolate Hills von Bohol
Bohol ist eine Inselprovinz der Philippinen mit der Hauptstadt Tagbilaran. Sie ist die zehntgrößte Insel des Archipels und befindet sich im Zentrum der Visayas. Die wohl größte Sehenswürdigkeit der Insel sind die 1268 kegelförmigen Chocolate Hills (Schokoladenhügel), d.h. Karsthügel, welche zwischen 40 und 120 m hoch sind.
Der Name bezieht sich auf den Bewuchs dieser Hügel mit Alang-Alang-Gras, welches in der Trockenzeit verdörrt und dadurch die Hügel braun werden lässt.
Die Art der Entstehung dieser Kalksteinformationen ist nicht eindeutig bewiesen, die Meinungen der Geologen klaffen auseinander, wenngleich es eine allgemeine Übereinstimmung gibt, dass es sich bei den Hügeln um verwitterte Korallenriffe aus Kalkstein handelt, die auf einer undurchlässigen Schicht aus Ton lagern und welche über Tausende von Jahren durch Erosion durch sowohl Wasser als auch Wind geformt wurden. Die sich über einige Quadratkilometer erstreckenden Hügel befinden sich auf einem Gebiet, welches sich vor einigen Millionen Jahren in einem Flachwasserbereich befand, in welchem Korallen entstanden.
Nach Absinken des Meeresspiegels, diversen Hebungen und Senkungen des Bodens, bedingt durch Subduktion und sekundäre vulkanische Ereignisse gelangte das Material an die Oberfläche, der Kalkstein verwitterte chemisch und auf diese Weise entstanden die charakteristischen Hügel. Allgemein wird angenommen, dass es bei den Chocolate Hills um tropischen Kegelkarst handelt.
Die Karsttheorie spricht allgemein davon, dass durch "Veränderungen der Meeresspiegel angehoben wurde und sich zusammen mit terrestrischer Erosion unter Einwirkung der Luft aus einem biogenen Riffgebiet hügelige Landschaftsformationen gebildet werden, die oftmals mit Senkgruben und kleinen Höhlen durchsetzt sind." Die Chocolate Hills wären demnach ein schlagkräftiges Beispiel für eine derartige Karsttopologie.
Nach einer anderen Theorie lag Bohol vor Millionen von Jahren unterhalb der Meeresoberfläche. Durch austretendes Material kleiner unterseeischer vulkanischer Eruptionen entstanden Unebenheiten auf dem Meeresboden. Die erstarrten Formationen wurden geologisch gehoben, dann nach und nach durch die Strömungen des Wassers abgerundet und zu den heutigen Hügeln geformt. Eine weitere Theorie geht davon aus, dass ein vor Urzeiten aktiver Vulkan bei seinem Ausbruch riesige Steinblöcke ausspie, die dann mit Kalkstein überdeckt wurden und sich später aus dem Ozeanbett erhoben haben.
Pancakes von Punakaiki in Neuseeland
Die Pancake Rocks sind eine Karst-Kalksteinformation im Paparoa-Nationalpark auf der Südinsel Neuseelands etwa 40 Kilometer nördlich von Greymouth. Die Felsen sehen aus wie übereinander geschichtete Pfannkuchen, wodurch sie zu ihrem Namen kamen.
Diese Karstformationen entstanden zwischen Miozän und Paläozän (vor ca. 30 Mya) als übereinander geschichtete Ablagerungen von Kalksedimenten und Tonmineralien, welche unterschiedlich rasch verwitterten, seit sie durch eine Landhebung an die Oberfläche gehoben wurden und Wellen, Wind und Niederschlägen ausgesetzt waren. Das eingehende Wasser der Brandung presst sich in Vertiefungen und Ausspülungen. Zurückfließendes Wasser und die durchströmende Luft werden durch enge Löcher und Röhren (Blowholes) im Felsen gedrückt und explodieren unter starkem Zischen.
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Die Tsingy von Madagaskar
Eine der geologischen Besonderheiten der Insel Madagaskar bilden die sogenannten Tsingy: bizarre,
auf den ersten Blick lebensfeindliche Karstlandschaften, die aber aufgrund der Unzugänglichkeit
auch ein Rückzugsgebiet für manche angepasste Spezies sind. Der Name Tsingy bedeutet im Madagassischen
soviel wie auf den Zehenspitzen gehen oder wo man nicht barfuß laufen kann, eine treffende
Bezeichnung für die zum Teil messerscharfen Gesteinsformationen, die nach oben hin bleistiftdünn und bis zu 20 Meter hoch
sein können.
Die Tsingy sind zumeist vegetationslos. Nur in kleinen Vegetationstaschen wachsen bizarre, kleinwüchsige
Euphorbien und Sukkulenten, die grauen Steinen täuschend ähnlich sind. Unter den Tsingy existieren von
Wasser ausgewaschene kirchgroße Höhlen und kilometerlange Gänge, unterirdische Seen und Flussläufe,
die oft von blinden Fischen bewohnt werden. Neben Karstgebieten findet man die typischen
scharfkantigen Strukturen auch in der bis zu 20 m mächtigen Madagaskar bedeckenden lateritischen Erdschicht.
In Millionen von Jahren hat ein kombinierter Prozess aus Verwitterung und Erosion diese bizarren Formationen gebildet.
Am bekanntesten und beeindruckendsten sind die Tsingy de Bemaraha im Westen der Insel und die Tsingy von Ankarana im Norden, beides ausgedehnte Karstgebiete. Ebenfalls im Norden, etwas 10 km südlich der Stadt Antsiranana, trifft man auf die Roten Tsingy, die aus der laterischen Erdschicht ausgewaschen wurden.
Tsingy de Bemaraha, der steinerne Wald von Madagaskar
Die Tsingy von Bemaraha im Westen von Madagaskar, 150 km nördlich der Stadt Morondava vornehmlich am Nordufer
des Flusses Manambolo gelegen, sind ein großes, bizarres Karstgebiet mit einer Ausdehnung von ca. 1500 km2. Sie liegen im Naturpark Réserve naturelle intégrale Tsingy de Bemaraha in der Provinz Mahajanga und gehören seit 1990 zum UNESCO-Weltnaturerbe. Die Tsingy bestehen aus flachem, hügelartigem Karst an der Oberfläche
eines etwa 300 - 500 m dicken und vor rund 200 Mio. Jahren im Jura gebildeten Kalksteins.
Bei den Tsingy de Bemaraha unterscheidet man zwischen den Kleinen Tsingy, die sich in der direkten Nachbarschaft
des Flusses Manambolo befinden und den Großen Tsingy, die etwa 8 km weiter nördlich gelegen sind. Die Klüfte (grikes) der Kleinen Tsingy besitzen bei einer Breite von gewöhnlich 1-3 m eine Tiefe von 5-20 m. Vereinzelt kann die Breite auch bis zu 5 oder sogar 8 m betragen. Bei den Großen Tsingy findet man Tiefen von 80-120 m, die Breite reicht von wenigen Metern bis in den zweistelligen Bereich.
Riesigen Klüfte, die aus dem Einsturz von unterirdischen Höhlen entlang Rissen resultieren bilden die Hauptformationen der Tsingy de Bemaraha. Verschiedene Karrenstrukturen bedecken die Oberflächen
des verbliebenen Gesteins. Die Höhlen bildeten sich durch Lösung des Kalkgesteins durch Grundwasser, wobei
der Fluss Manambolo die Basis des Karstes war und aktuell noch ist. Dabei ist davon auszugehen, dass während der Entwicklungsgeschichte der Tsingy der Grundwasserspiegel weit höher lag als dies heute der Fall ist. In dieser Region auftretender heftiger Monsunregen führte zur Bildung der markanten Oberflächenstrukturen, wie auch zur Vergrößerung bzw. Erweiterung der durch den Einsturz der darunter liegenden Höhlen entstandenen Einsturztrichter. Bemerkenswert ist die Ausrichtung der Klüfte an den beiden senkrecht zueinander stehenden Achsen NNE-SSW und WNW-ESE.
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Die Tsingy de Ankarana
Im Nordwesten der Insel Madagaskar, etwa 70 km südlich der Stadt Antsiranana (Diego Suarez), verteilen sich
auf einem Gesamtgebiet von ca. 200 km2 die Tsingy de Ankarana in kleineren und größeren Formationen. Im Gegensatz zu den Tsingy de Bemaraha basiert die Entstehung der Tsingy de Ankarana nicht auf dem Zusammenbruch durch Grundwasser geschaffener unterirdischer Höhlen, sondern alleine auf der Wirkung des Oberflächenwassers. Während der Monsunzeit werden Niederschläge von 105 mm in der Stunde und 350 mm täglich beobachtet. Die jährliche Niederschlagsmenge liegt im Gebiet der Tsingy de Ankarana bei 2000 mm, im Bereich der Tsingy de Bemaraha sind es zwischen 1000 und 1500 mm.
Die Tsingy de Ankarana bestehen aus mächtigen Klüften (grikes), die sich entlang von Rissen entwickelt haben und kleineren Karrenformen auf den Oberflächen zwischen den Klüften. Die Klüfte entstanden durch die Erweiterung der Risse durch eindringendes Regenwasser. Die Karrenformen durch die direkte Einwirkung des heftigen Monsunregens. Lagen die Risse senkrecht zueinander, so entwickelten sich Felstürme, die mit Karren überzogen sind.
Auch bei den Tsingy de Ankarana unterscheidet man die Kleinen und die Großen Tsingy. Diese beiden Erscheinungsformen treten ca. 20 km voneinander entfernt auf. Die Kleinen Tsingy liegen auf den Hängen und dem Rücken von Hügelketten, die sich zwischen einem Tal und der Doline Bat Cave befinden. Kleine Flecken von wenigen Metern Größe sind dort zu finden, wo die oberste Bodenschicht nicht vorhanden ist. Sie reichen bis in 295 m ü. NN, die Großen Tsingy bis auf 318 m.
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Die Roten Tsingy von Irodo
Nicht weit vom Naturpark Reserve of Analamera entfernt, befinden sich etwa 10 km südlich von Antsiranana (Diego Suarez) die Roten Tsingy. Diese sind nicht wie die Tsingy von Bemaraha oder Ankarana Karstformationen, sondern als Ergebnis der Erosion durch Monsunregen und starkem Wind, der wie ein "Sandstrahlgebläse" wirkt, aus der rötlichen lateritischen Erdschicht geschaffen worden.
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Literatur und Links
- Baier, A., 2002; Die „Steinerne Rinne“ am Berg südlich Erasbach/Opf. Eine Untersuchung zur Hydrogeologie und -chemie des Seichten Karstes. In: Geologische Blätter für Nordost-Bayern und angrenzende Gebiete. Bd. 52, Nr. 1-4, S. 139-194 (HTML-Version)
- Bauer, F., 1964; Kalkabtragungsmessungen in den österreichischen Kalkhochalpen. In: Erdkunde. Band: 18, S. 95–102.
- Bayerisches Staatsministerium für Umwelt und Gesundheit: Geotop 279R004 Steinerne Rinne bei Usterling (Wachsender Stein). Umweltobjektkatalog-Bayern-Archiv.
- Bögli, A., 1951; Probleme der Karrenbildung. In: Geographica Helvetica. Band: 6, S. 191–204.
- Bögli, A., 1960 Kalklösung und Karrenbildung. In: Zeitschrift für Geomorphologie. Supplement Band: 2, S. 4–21.
- Bosak, P., Ford, D.C., Glazek, J.; 1989; Teminology (in P. Bosak; ed.) Palaeokarst: A systematic and regional review, 25-32; Prag; Academia.
- Carbonates and Evaporites Volume 26, Number 1 (2011) S.1-94, Titel der Ausgabe: "Karst Research and Resources: International Symposium on Karst, Malaga, Spain, 2010 (enthält 10 Arbeiten)
- Cvijic, J., 1960; La Géographie des Terrains Calcaires. Monographie der Serbischen Akademie der Wissenschaften und Künste, v. 341, no. 26, 212 p. Belgrad.
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