Kalktuff am Rande des Aßlinger Moos EarthCache

Kalktuff ist ein poröses Sediment, das durch die Ausfällung von im Wasser gelöstem Kalk entsteht. Am Rande des Aßlinger Moos kannst Du die Entstehung von Kalktuff hervorragend beobachten. Dieser EarthCache führt Dich an zwei Stellen, an denen sich typische Kalktuff-Terrassen bilden.

Kalktuff ist ein poröses Sediment – also ein Gestein, das durch Ablagerung von Gesteinsgrundmaterial entsteht. Im Falle von Kalktuff ist dieses Grundmaterial der Kalk (Calciumcarbonat), der zuvor in Wasser gelöst war. Kalktuff entsteht oft dort, wo kalkreiches Grundwasser gleichmäßig an der Erdoberfläche austritt. Deshalb wird er auch Quellkalk, Quelltuff oder Bachtuff genannt.

In Europa kommt der Kalktuff vor allem in Karstgebieten der humiden, gemäßigten Warmklimazone vor. In Deutschland sind größere Vorkommen auf der und am Rande der Schwäbischen Alb bekannt, außerdem Vorkommen auf der Fränkischen Alb sowie im Alpenvorland – wie hier am Rande des Aßlinger Moos.

Wenn die Chemie stimmt: So entsteht Kalktuff

Voraussetzung für die Entstehung von Kalktuff ist, dass Kalk – Calciumcarbonat = CaCO₃ – in gelöster Form im Wasser – H₂O – vorliegt. Kalk kann sich jedoch nur in Wasser lösen, wenn das Wasser in Kontakt mit Kohlenstoffdioxid – CO₂ – kommt, das sich in der Erdatmosphäre befindet. Die chemische Reaktion lautet:

CaCO₃ + H₂O + CO₂ → Ca(HCO₃)₂

Der Fachbegriff für das Lösen von Kalk im Wasser ist Kohlensäureverwitterung, weil bei der Reaktion zwischen Wasser und Kohlenstoffdioxid Kohlensäure – H₂CO₃ – gebildet wird:

H₂O + CO₂ ⇄ H₂CO₃

Das bei der Kohlensäureverwitterung entstehende Calciumhydrogencarbonat – Ca(HCO₃)₂ – beschreibt die im Wasser gelösten Calciumionen. Damit diese gelöst bleiben, ist eine bestimmte Konzentration an sogenannter "zugehöriger Kohlensäure" vonnöten. Chemisch gesehen ist das ganz normale Kohlensäure – es geht nur um den Mengenanteil bei der Reaktion:

Ist mehr als die "zugehörige" Menge an freier Kohlensäure in der Lösung vorhanden, nennt man diese Kohlensäuremenge "überschüssig". Sie kann mit weiterem Kalkstein reagieren und ihn lösen. Ist dagegen weniger Kohlensäure vorhanden, als für die Aufrechterhaltung der Lösung notwendig wäre, kehrt sich die chemische Reaktion um: Der im Wasser gelöste Kalk wird als Kalktuff ausgefällt:

Ca(HCO₃)₂ → CaCO₃ + H₂O + CO₂

Der Kalktuff bildet Krusten auf ruhendem Kleinmaterial wie Erde, Sand, Steinen, aber auch Pflanzenteilen. Solche Krusten wachsen relativ schnell und können unterschiedliche Geländeformen bilden.

Ein junges Gestein mit markanten Formen

Untersuchungen an der aus Kalktuff gebildeten Steinernen Rinne bei Erasbach in der Oberpfalz haben gezeigt, dass sich unter idealen Bedingungen jährlich bis zu 0,5 cm dicke Kalktuff-Schichten bilden können. Ein bis zwei Millimeter starke Ablagerungen pro Jahr sind auch bei anderen Kalktuff-Formationen keine Seltenheit – günstige Bedingungen vorausgesetzt.

Neben Rinnen sowie Gesteinstürmen und -säulen, wie man sie zum Beispiel am Mono Lake in Kalifornien, USA, beobachten kann, bildet Kalktuff hauptsächlich Terrassen. Solche Terrassen siehst Du an den Referenzpunkten R1 und R2 dieses EarthCaches.

Begünstigende Faktoren für Kalktuff-Bildung

Im Wesentlichen sind es drei Faktoren, die ein Absinken des Kohlensäuregehalts in der Lösung und damit die Entstehung von Kalktuff beeinflussen:

1. die Erhöhung der Wassertemperatur
2. die Druckentlastung
3. die Photosynthese der Pflanzen

Unter Druckentlastung versteht man die Tatsache, dass beim Austritt des Wassers aus kleineren Höhlen und Spalten im Inneren der Kalktuffquelle eine Vermindeurng des Luftdrucks erfolgt. Das ist der Hauptgrund, weshalb sich Kalktuff gerade an Quellaustritten bildet.

Die Photosynthese der Pflanzen, also die Umwandlung von Kohlenstoffdioxid zu Sauerstoff – O₂ – und Traubenzucker – C₆H₁₂O₆ – mittels Licht, ist einer der wesentliche Gründe dafür, weshalb Kalktuff sehr oft an mit Moosen und Wasserpflanzen bewachsenen Quellaustritten zu finden ist. Die Pflanzen verbrauchen reichlich CO₂:

6 H₂O + 6 CO₂ + Licht → 6 O₂ + C₆H₁₂O₆

Oft sind die Moose und Wasserpflanzen im Kalktuff eingewachsen, teilweise sogar vom Kalktuff überkrustet. Auch Äste von Bäumen und Sträuchern können auf diese Weise "versteinern" und Abdrücke im Kalktuff hinterlassen, wenn sie absterben oder entfernt werden.

Aufgepasst: Nicht jeder Kalksinter ist Kalktuff

Häufig wird der Begriff Kalktuff mit dem Begriff Kalksinter gleichgestellt, was jedoch falsch ist. Sinter ist vielmehr ein Oberbegriff für ein Gestein, das durch allmähliche mineralische Ablagerung entsteht. Neben Kalksintern gibt es beispielsweise auch Kiesel- und Schwefelsinter. Zur Untergruppe der Kalksinter gehören Kalktuff und Travertin, die sich wie folgt unterscheiden:

Travertin ist sozusagen eine "Weiterentwicklung" von Kalktuff. Er wurde früher sogar in Steinbrüchen abgebaut. Bekannte Beispiele für terrassenförmige Travertin-Vorkommen sind die Sinterterrassen von Pammukale in der Türkei und jene der Mammoth Hot Springs im Yellowstone National Park, Wyoming, USA.

Der EarthCache: Deine Aufgaben

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1. Was haben eine Waschmaschine, ein Wasserkocher und die Kalktuff-Terrassen am Rande des Aßlinger Moos gemeinsam? Erkläre es mit einfachen Worten!
2. Welche Bedeutung haben Moose bei der Entstehung des Kalktuffs? Welche Beobachtungen hast Du dazu an den Referenzpunkten R1 und R2 gemacht?
3. Schätze die Höhe und das Alter der durch Kalktuff gebildeten Terrasse am Referenzpunkt R1! Was meinst Du: Wird diese Terrasse noch weiter wachsen? Begründe Deine Meinung!
4. Beschreibe die Struktur und Farbe des Kalktuffs entlang des Pfades zum Referenzpunkt R2! Könnte hier irgendwann Travertin entstehen?
5. Freiwillig: Mache Fotos, die Deinen Besuch vor Ort zeigen, und stelle sie in Dein Log ein. Achte aber bitte darauf, keine Spoiler einzustellen.