Ralinger Stalaktiten EarthCache

Ein Stalaktit ist der von der Decke einer Höhle hängende Tropfstein. Der Name leitet sich aus dem altgriechischen στάλαγμα (gleichbedeutend mit σταλαγμός, „Tropfen“) ab.

Entstehung

Der Niederschlag nimmt aus der Atmosphäre Kohlenstoffdioxid auf, versickert im Boden und nimmt dort organische Säuren auf. Dadurch kann aus dem Kalkstein Calciumcarbonat (Kalk) im Wasser gelöst werden. Dieser gelöste Kalk verbindet sich mit dem Kohlenstoffdioxid zu Calciumhydrogencarbonat, welches gut wasserlöslich ist. Beim Erreichen einer Höhlendecke tropft diese Lösung durch vorhandene Felsspalten. Beim nun erfolgenden Zutritt von Luft entweicht das Kohlenstoffdioxid, das Calciumhydrogencarbonat wandelt sich wieder in das schwer wasserlösliche Calciumcarbonat (Kalk) um. Das Wasser verdunstet, übrig bleibt Kalk, welcher im Laufe von Jahrtausenden die Tropfsteine bildet.

Dissoziationsgleichungen

Ca²⁺ + 2 HCO₃⁻ ⇔ CaCO₃ + H₂O + CO₂

oder auch

Ca²⁺ + 2 HCO₃⁻ ⇔ CaCO₃ + H₂CO₃

Tropfsteine aus anderen Materialien

Tropfsteine entstehen nicht nur aus Kalk. In den Besucherbergwerken Feengrotten in Saalfeld, Morassina in Schmiedefeld (beide in Thüringen) und Alaunwerk Mühlwand in Reichenbach (Sachsen) kann man zum Teil farbenprächtige Exemplare aus Diadochit bestaunen. Diadochit-Tropfsteine wachsen erheblich schneller als Tropfsteine aus Kalk, allerdings sind sie mechanisch weniger stabil.

Eiszapfen entstehen ähnlich wie Tropfsteine und können daher vergleichbare Formen ausbilden.

Aus SiO2 bestehen die kleinen, unscheinbaren Sinterwarzen im Sandsteinkarst, die man weltweit beobachten kann.

Wachstumsgeschwindigkeit und Tropfsteinalter

Tropfsteine entstehen und wachsen im menschlichen Maßstab gesehen nur sehr langsam. Die genaue Geschwindigkeit des Tropfsteinwachstums variiert jedoch und hängt von mehreren Faktoren ab:

    Kalk-Konzentration im Wasser
    CO2-Gehalt im Wasser und in der Höhle
    Menge des herabtropfenden Wassers
    Temperatur

Sehr beliebt bei Höhlenführern sind Angaben über die Wachstumsgeschwindigkeiten von Tropfsteinen. Dabei werden durchaus realistische Messungen von 8 bis 15 Millimeter pro 100 Jahre zugrunde gelegt. Nicht legitim ist jedoch die Verallgemeinerung auf die gesamte Höhle, sowie das lineare Hochrechnen auf die Tropfsteingröße. Ein Stalaktit mit einem Meter Länge ist also höchstwahrscheinlich nicht genau 10.000 Jahre alt.

In der Charlottenhöhle kann man einen drei Zentimeter großen Tropfstein sehen, der auf den Leitungen der historischen elektrischen Beleuchtung gewachsen ist. Damit ist das Alter bekannt (seit Installation der Leitung, etwa 110 Jahre) und es ist möglich, die Wachstumsgeschwindigkeit auszurechnen. Leider kann das Ergebnis nicht verallgemeinert werden, auch benachbarte Tropfsteine können sehr unterschiedliche Wachstumsgeschwindigkeiten besitzen. So zum Beispiel befindet sich der erwähnte Tropfstein unter einer Doline mit Humusfüllung und sehr hoher CO2 und Huminsäurenproduktion. Dadurch verfünffacht sich die Wachstumsgeschwindigkeit dieses Tropfsteins, aber dies ist räumlich begrenzt.

Maßgeblich beeinflussen auch die Umweltbedingungen das Wachstum. Die Wachstumsraten schwanken mit klimatischen Änderungen, da sich dabei die oben angegeben vier Parameter ändern. Im Wechsel von Kaltzeiten und Warmzeiten schwankt das Wachstum sehr stark. Während einer Kaltzeit kann es, durch die Versiegelung des Bodens aufgrund der Bildung von Permafrost, zu einer Unterbrechung des Wachstums kommen. In der letzten Warmzeit war es wärmer und feuchter als heute, so dass die Wachstumsgeschwindigkeiten höher gewesen sein kann. Vermutlich entstand bei oben genanntem Beispiel ein erheblicher Teil des Tropfsteins vor der letzten Kaltzeit. Das Wachstum wurde unterbrochen und erst nach dem Ende der Kaltzeit vor etwa 8.000 Jahren fortgesetzt. Generell meint man deshalb heute mit dem Alter eines Tropfsteins die Warmzeit, während der der größte Teil des Tropfsteins gebildet wurde.

Die Wachstumsgeschwindigkeit ist jedoch eine wichtige Kennzahl, wenn sie aus sinnvollen Messungen abgeleitet wird. Dazu werden Proben entnommen und das Alter mit einer geeigneten geophysikalischen Methode zur Altersbestimmung (14C, U/Th oder O) bestimmt. Nun kann zwischen geeigneten Messpunkten, mit erkennbar homogenem Wachstum dazwischen, eine aussagekräftige Wachstumsgeschwindigkeit errechnet werden. Diese lässt dann durchaus Rückschlüsse auf die klimatischen Bedingungen während der Entstehung des Tropfsteins zu.

Störungen

Das Wachstum der Tropfsteine kann durch Höhlenbesucher gestört werden. Berührt man einen Tropfstein, so setzt sich Fett von der Haut ab und verhindert an dieser Stelle zukünftige Kalkablagerungen.

Tropfstein-Vorkommen

Grundsätzlich befinden sich in allen Höhlen weltweit, die in Karst- und Kalkgesteinsregionen liegen, Tropfsteine. Diese Höhlen werden als Tropfsteinhöhlen bezeichnet.

Tropfsteine können sich auch an älteren Bauwerken bilden, wenn Calciumhydroxid aus Zement oder Beton gelöst wird und dann mit dem Kohlendioxid der Luft reagiert.

Logbedingungen:

Quelle: Wikipedia