Dieser Earthcache soll die Gesteinsbildung von Kalktuff vermitteln. Eine schöne Wanderung zum Beispiel vom Parkplatz Hagen führt zum Brisnitzer Bach nahe der Kreideküste. Über den Hochuferweg zum Königsstuhl kann man den Rundweg schließen.
Beim Wandern an Rügens Kreideküste fallen an bestimmten Stellen Gesteinsblöcke mit merkwürdig porösen Strukturen auf. Sie erinnern ein wenig an Korallenriffe.
Viele der Strandsteine wurden ja mit der Eiszeit nach Rügen gebracht, doch dieses Gestein ist lokal entstanden. Es handelt sich hierbei um Kalktuff, ein geologisch noch junges, poröses Sediment, das als sekundäres Gestein bezeichnet wird, weil primäre Kalksedimente nach chemischer Kohlensäure-Lösungsverwitterung und Ausfällung erneut sedimentiert wurden.
Man findet solche Kalktuffblöcke zum Beispiel am Strand, am nördlichen Stadtrand von Sassnitz oder unterhalb des Stubbenhörn nördlich des Königsstuhls.
Wie kommt es zur Bildung dieser Kalktuff-Vorkommen?
Kalktuff entsteht dort, wo Grundwasser aus kalkreichen Schichten austritt. Daher wird er auch oft Quellkalk oder Bachtuff genannt. Die subrezenten, d.h. durch in jüngster Vergangenheit abgelaufene geologische Prozesse entstandenen, Quellkalke sind also an Quellen mit hohem Kalkgehalt, wie hier im Bereich der Kreideschollen gebunden. Die porösen Bänke des ausgefällten Kalkes findet man daher in den Bachbetten oder wie bereits erwähnt, durch den Küstenrückgang in Form von großen Blöcken am Strand unterhalb der Bachmündungen.
Im Waldgebiet und den Moorgebieten Ost-Jasmunds sind die Voraussetzungen für die Bildung kalklösenden Wassers gegeben, die über das normale Maß hinausgehen.
In den Waldböden wird Kohlendioxid unter anderem beim mikrobiellen Abbau organischer Substanzen freigesetzt. Wenn Niederschläge beim Versickern in Kontakt mit der CO2-haltigen Bodenluft kommen, steigt der bereits vorhandene Kohlensäuregehalt dieser Wässer weiter an. Eine weitere wichtige CO2-Quelle bilden die zahlreich vorhandenen Kleinmoore. Die meisten sind den Grundwasserspiegelschwankungen unterlegen, werden aus dem Grundwasser gespeist oder entwässern dieses. Moorwässer reagieren überwiegend sauer, sie sind reich an gelöstem Kohlendioxid und enthalten relativ wenig Salze.
Daneben begünstigen auf Jasmund möglicherweise auch schwefelwasserstoffhaltige Wässer die Kalklösung im Untergrund. Schwefelquellen erkennt man nicht nur an deren typischen Geruch, sondern auch an dem weiß-gelblichen Überzug von Steinen und Pflanzen, über die dieses Wasser rinnt.
Doch die Bildung des Kalktuffs hängt nicht nur von geologischen Bedingungen ab, sondern auch von weiteren lokalen Umgebungsbedingungen.
Auf seinem Weg durch das Kalkgestein (Kreide) reagiert das kohlensäurehaltige Wasser mit dem Calciumcarbonat des Gesteins bis zur Sättigung zu dem leicht wasserlöslichen Calciumhydrogencarbonat.
H2CO3 + CaCO3 ⇄ Ca(HCO3)2
Die im Wasser gelösten Carbonate liegen nun in einem empfindlichen Gleichgewicht vor. Gerät der gelöst transportierte Kalk unter andere Umgebungsbedingungen, kann er durch Ausfällung erneut abgelagert werden.
Diese Vorgänge sind hauptsächlich durch den Entzug von Kohlendioxid aus dem Wasser bedingt. Ursachen dafür sind die Druckentlastung beim Austritt des Wassers aus dem Erdreich, die Erwärmung durch die Atmosphäre sowie durch die Verwirbelung an Stromschnellen und Durchmischung mit der Luft.
Verstärkt werden die rein physikalisch bedingten Verdunstungsvorgänge durch die hohe Transpirationsleistung speziell angepasster assimilierender Pflanzen wie Moose, welche die Kalktuffe häufig flächendeckend überziehen. Sie beziehen ihr Kohlendioxid statt aus der Luft direkt aus dem Quellwasser.
Dieser CO2-Verlust des Quellwassers führt zu einer Übersättigung der Lösung und in Folge dessen zu einer raschen und starken Carbonatausscheidung, wodurch sich die porösen, zerreibbaren und zahlreiche Pflanzenteile umschließenden Kalktuff-Sedimente bilden. Im Laufe der Zeit entstehen so kaskadenförmige, harte und poröse Absätze und Bänke.
Diese Kalktuffbildungen kann man gut am Beispiel des Brisnitzer Bachs nahe seiner Einmündung in den Kieler Bach beobachten.
Aufgaben
Entdecke eine der vielen Kalktuffbänke und beantworte folgende Fragen:
- Wodurch unterscheidet sich der Kalktuff im Bach von dem am Strand?
Gehe dabei auf Größe, Farbe, Oberfläche und Hohlräume ein.
Woran erkennt man, dass es sich um junge, schnell entstehende Sedimente handelt?
- Beschreibe den Prozess der Kalktuffbildung mit eigenen Worten.
Woher erhält das Wasser den notwendigen Gehalt an Kohlensäure, um Kalkstein lösen zu können?
Von welchen Faktoren hängt die Bildung des Kalktuffs ab?
Wodurch wird die Kalkausfällung außerdem unterstützt?
- Welche ähnlichen Prozesse der Kalkausfällung kennst du aus dem Haushalt?
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Viel Spaß.
Quellen:
- Kohlensäure und Kalk - Einführung in das Verständnis ihres Verhaltens in den Binnengewässern; Julius Pia, Stuttgart, 1933
- http://www.nationalpark-jasmund.de; 29.10.2017
- Initiale Karstphänomene in der Schreibkreide der Insel Rügen; Greifswalder Geowissenschaftliche Beiträge Heft 3 -1996; Schnick, Schüler
- https://de.wikipedia.org/wiki/Kalktuff; 28.10.2017