Klüfte im Kalkstein – Fenster in die Erdgeschichte
Beim Betrachten eines Kalksteinaufschlusses fallen häufig zahlreiche Risse und Spalten auf. In der Geologie werden solche natürlichen Trennflächen als Klüfte bezeichnet. Eine Kluft ist ein Bruch im Gestein, an dem die beiden Seiten voneinander getrennt wurden, ohne dass eine bedeutende Verschiebung stattgefunden hat. Haben sich die Gesteinsblöcke dagegen gegeneinander bewegt, spricht man in der Regel von einer Verwerfung oder Störung.
Klüfte gehören zu den wichtigsten Strukturen in Festgesteinen. Ihre Richtung, Breite und ihr Abstand zueinander können Hinweise darauf geben, welche Spannungen während der geologischen Entwicklung auf das Gestein eingewirkt haben.
Wichtig: Eine Kluft ist nicht nur ein oberflächlicher Riss. Sie kann tief in den Fels hineinreichen und bildet eine natürliche Schwächezone, an der Wasser, Frost, Pflanzenwurzeln und Verwitterungsprozesse besonders gut angreifen können.
Die Entstehung des Kalksteins
Kalkstein besteht überwiegend aus Calciumcarbonat. Dieses Material kann aus Kalkschlamm, Schalen, Skeletten und weiteren Überresten von Meeresorganismen stammen. Über lange Zeiträume lagerten sich diese Sedimente auf dem Meeresboden ab.
Mit zunehmender Mächtigkeit der Ablagerungen wurden die tieferen Sedimente zusammengedrückt. Wasser wurde aus den Porenräumen ausgepresst und die einzelnen Bestandteile wurden miteinander verkittet. Durch diesen als Diagenese bezeichneten Prozess verwandelte sich das lockere Sediment in festen Kalkstein.
Wie entstehen Klüfte?
Nach seiner Entstehung kann der Kalkstein tektonischen Kräften ausgesetzt werden. Diese Kräfte können die Gesteinsschichten zusammendrücken, anheben, verbiegen oder unter Zugspannung setzen. Solange das Gestein die Belastung aushält, kann es sich verformen, ohne zu brechen.
Überschreitet die Spannung jedoch die Festigkeit des Kalksteins, bricht das Gestein und es entstehen Klüfte. Viele Klüfte besitzen eine ähnliche und annähernd parallele Ausrichtung. Eine Gruppe gleichgerichteter Klüfte wird als Kluftschar oder Kluftsystem bezeichnet.
In einem Aufschluss können zwei oder mehrere Kluftsysteme vorkommen. Dort, wo sich diese Systeme kreuzen, wird der Kalkstein in rechteckige, kantige oder polygonale Blöcke unterteilt.
Klüfte und Verwitterung
Klüfte beeinflussen die Entwicklung einer Landschaft erheblich. Regenwasser kann durch offene Spalten viel leichter in das Gestein eindringen als durch eine geschlossene Felsoberfläche. Beim Durchqueren der Atmosphäre und des Bodens nimmt das Wasser Kohlendioxid auf. Dadurch entsteht eine schwache Kohlensäurelösung.
CO2 + H2O → H2CO3
Dieses leicht saure Wasser kann das Calciumcarbonat des Kalksteins langsam lösen. Der Vorgang wird als chemische Verwitterung oder Karstlösung bezeichnet. Da das Wasser bevorzugt entlang der Klüfte fließt, können diese mit der Zeit breiter und tiefer werden.
Auch die mechanische Verwitterung nutzt diese natürlichen Schwächezonen. Wasser kann in eine Kluft eindringen und bei ausreichend tiefen Temperaturen gefrieren. Beim Gefrieren vergrößert es sein Volumen und übt Druck auf die Kluftwände aus. Pflanzenwurzeln können ebenfalls in kleine Öffnungen hineinwachsen und das Gestein langsam auseinanderdrücken.
Von der Kluft zur Karstlandschaft
Über viele Tausend oder Millionen Jahre kann die Lösung des Kalksteins die Klüfte erheblich erweitern. Aus kleinen Öffnungen können breitere Spalten, unterirdische Kanäle, Schächte oder Höhlen entstehen. An der Oberfläche können Rinnen, Hohlformen und Dolinen ausgebildet werden.
Klüfte bestimmen somit häufig, in welche Richtung Wasser durch den Kalkstein fließt. Sie bilden ein natürliches Netzwerk, das die unterirdische Entwässerung und die Entstehung von Karstformen steuert.
Lernziel:
Beobachte bei deinem Besuch, wie die Klüfte ausgerichtet sind, wie sie den Kalkstein in einzelne Blöcke unterteilen und welche Merkmale auf die Wirkung von Wasser und Verwitterung hinweisen.
Deine Aufgaben
1. Kluftsysteme erkennen
Betrachte den Kalksteinaufschluss aufmerksam.
a) Wie viele unterschiedliche Kluftrichtungen kannst du erkennen?
b) Beschreibe die Ausrichtung der einzelnen Kluftsysteme, beispielsweise senkrecht, waagerecht oder schräg.
c) Welches Kluftsystem erscheint dir am deutlichsten ausgeprägt? Begründe deine Antwort anhand deiner Beobachtungen.
2. Verwitterung entlang der Klüfte
Suche eine Kluft, an der deutliche Verwitterungsmerkmale sichtbar sind.
Beschreibe mindestens zwei Beobachtungen, die zeigen, dass Wasser oder andere Verwitterungsprozesse an dieser Kluft wirken oder gewirkt haben. Möglich sind beispielsweise verbreiterte Spalten, abgerundete Kanten, abgelöste Gesteinsstücke, Erde, Pflanzenbewuchs, Verfärbungen oder Lösungsspuren.
Erkläre anschließend, weshalb Klüfte bevorzugte Angriffspunkte für die Verwitterung des Kalksteins sind.
3. Blick in die Zukunft
Stelle dir vor, dass dieselben geologischen Prozesse noch viele Tausend Jahre weiterwirken.
Wie wird sich der Aufschluss vermutlich verändern? Beschreibe die Rolle der Klüfte bei dieser Entwicklung und nenne geologische Formen, die langfristig entstehen könnten.
4. Besuchsnachweis
Mache ein Foto von dir oder einem persönlichen Gegenstand vor dem Kalksteinaufschluss. Dein Gesicht muss nicht erkennbar sein. Das Foto muss jedoch eindeutig zeigen, dass du den Ort besucht hast.
Du darfst deinen Besuch direkt nach dem Aufenthalt vor Ort loggen. Sende mir deine Antworten bitte über das Geocaching-Nachrichtencenter oder per E-Mail. Sollte eine Antwort unklar sein, werde ich mich bei dir melden.