Buffl

Geomorphologie

LH
by Lea H.

Physikalische Verwitterung (exogen)

= Veränderung der physikalischen, chemischen und mineralogischen Eigenschaften von Gesteinen und Sedimenten an der Erdoberfläche unter dem Einfluss der Atmosphäre, Hydro- und Biosphäre.

-> ohne stoffliche Veränderung; Zerkleinerung des Gesteins, bezieht sich immer auf Ort und Stelle, kein Transportvorgang

Was beeinflusst die Verwitterung?

  • Temperaturunterschiede, Niederschlag -> KLIMA

  • physikalischen Eigenschaften des Gesteins

  • „Hauptagenzien“ die Verwitterung vorantreibt: gasförmig O2, H2O, Co2

Temperaturverwitterung:

  • Wiederholter Wechsel von Aufheizung und Abkühlung einer Gesteinsoberfläche (warm ausdehnen, kalt zusammenziehen)

  • Spannungsgegensätze zwischen oberflächennahen und tieferen Gesteinspartien

  • am anfälligsten Gesteine, dass aus hell dunkel besteht -> schwarz absorbiert mehr Wärme

Frostsprengung:

  • Volumen zunahme des Wasser beim Gefrieren um9%

    -> Bildung und Verbreiterung von Spalten

    -> Zerlegung des Gesteins -> Klufteis

  • bei uns stärker als in polaren Gebieten: Wechsel Temperatur viel stärker

Salzsprengung:

  • Salz wird in Wasser gelöst, sobald Wasser verdunstet kristallisiert das Salz -> drücken das Gestein auseinander, ähnlich Frostsprengung

  • bei uns nicht so häufig: Verdunstung geringer als in ariden Regionen

  • keine chemische Verwitterung, weil sich innere Zusammensetzung nicht verändert

Schalenverwitterung:

  • Ursache Temperatur, entsteht durch die Schichtung des Gesteins

Druckentlastung-Schalenverwitterung:

  • Druck geht weg

Wurzelsprengung:

  • Wurzel wächst und sprengt Gestein


Chemische Verwitterung (exogen)

= chemische Zersetzung des Gesteins, stark von Feuchtigkeit abhängig, bei hohen Temperaturen läuft der Prozess schneller und stärker ab

Lösungsverwitterung:

  • Salzgestein wird durch Wasser gelöst

Hydratationsverwitterung:

  • Sprengkraft durch Volumenvergrößerung unter Aufnahme von Wasser

    • Sickerwasserverwitterung: Wabenstrukturen; verfestigtes Gesteinspartien, zwischen denen sandiges Lockermaterial (durch Lösungsverwitterung entstanden) ausbröckelt

    • Wollsackverwitterung: Massengesteine mit rechtwinkligen Kluftsystemen werden nach hydrolytischer Verwitterung (Denudation & Erosion) freigelegt

Hydrolyse:

  • Anlagerung von Wassermolekülen, dabei werden Metallkationen durch H+ ersetzt (pH-Wert kann eine Rolle spielen, je niedriger desto schneller)

    • Tonmineralbildung: Feldspäte sind Minerale, die die Erdkruste bilden

      Verwitterung: Feldspat reagiert mit Kohlensäure und Wasser zu Kaolinit (Zweischicht-Tonminerale), Kieselsäure, Kalium und Hydrogenkarbonat

    • Kohlensäureverwitterung (Kalklösung): KARST

      • Wasser + Co2 = Kohlensäure

      • Calcit (Gestein) + Kohlensäure = Calciumhydrogencarbonat

      • kann auch „zurückragieren“: Wasser verdunstet/verdampft

      • bei Marmor, Kalkstein, Dolomit

Oxidationsverwitterung:

  • im Wasser gelöster Sauerstoff kommt mit bestimmten Mineralien in Kontakt -> es kommt zur Oxidation

  • die dabei entstandenen Stoffe haben i.d.R. ein größeres Volumen

  • Eisen + Sauerstoff -> Eisenoxid

  • am häufigsten in den Tropen

Chemisch-biologische Verwitterung:

  • Pflanzen oder Tiere beteiligt

  • Entstehung von organischen Säuren (z.B. bei der Verwesung)

  • Flechten: entziehen den Mineralien durch Ionenaustausch Bestandteile, diese biochemische Laugung kann Gesteine schwächen

Karstverwitterung/Kohlensäureverwitterung:

  • Kohlensäure ist durch Lösung von Kohlendioxid CO2 in natürlichem Wasser vorhanden (H2O +CO2 =H2CO3)

  • Calcit (Kalk) reagiert mit Kohlensäure zu Calciumhydrogencarbonat

  • Calciumhydrogencarbonat ist in Wasser leicht löslich

    -> Voraussetzung für die Löslichkeit des Kalks und die Entstehung von Lösungsformen (Karstformen)-> Prozess der Korrosion (d.h. chemische Reaktion eines Festkörpers, dabei wird der Festkörper zersetzt


Fluviale Prozesse und Formen (exogen)

Flusslängsprofile

  • Höhenprofil des Wasserspiegels eines Flusses von der Quelle bis zur Mündung

  • Energiegefälle stehts flussabwärts

  • Ober-, Mittel- und Unterlauf

  • Gefälle und Fließgeschwindigkeit vom Ober- zum Unterlauf abnehmend

Abflussregime

  • Perennierend = dauernd, immerwährend z.B. Tropen oder Mittelbreien

  • Periodisch -> z.B. mediterrane Subtropen

  • Episodisch -> z.B. subtropisch-randtropische Trockengürtel

Fließgeschwindigkeit

  • Abfluss = Wasservolumen, das pro Zeiteinheit einen Flussquerschnitt passiert

  • Stromstrich = Linie, welche Punkte höchster Fließgeschwindigkeit verbindet

  • turbulent: Wirbelbildung v.a. bei rauem Flussbett; Stromlinien kreuzen sich; ständige Durchmischung der Flüssigkeit

  • laminar: Stromlinien kreuzen sich nicht; keine Durchmischung der Schichten

Erosion, Transport und Akkumulation durch fließendes Wasser

  • Grenzfließgeschwindigkeiten für Erosion und Ablagerung korngrößenabhängig

  • Erosion gröberer Partikel -> steigende Schleppkraft notwendig

  • aber auch bei kleinen Korngrößen -> steigende Fließgeschwindigkeiten (Kohäsionskräfte!) erforderlich

  • Geringe Fließgeschwindigkeit -> Tone in Bewegung; Kiese werden abgelagert

  • Gesamtmenge des von Flüssen transportierenden Materials = Flussfracht

    • Lösungsfracht

    • Suspensions- oder Schwebfracht (Tonteilchen in gesamter Strömung verteilt; feinere Teilchen in der Strömung suspendiert)

    • Geröllfracht (gröbste Teilchen rollen und gleiten als Bodenfracht)

-> nach vielen Hochwassern bildet sich an den Ufern ein Uferwall durch die Ablagerung mächtiger grobkörniger Sedimente

Talformen

= von einem Fluss geschaffene, durchflossene langgestreckte Oberflächenform

Klamm:

  • schmales, im Festgestein eingeschnittenes Tal Oberlauf

  • starke Tiefenerosion

  • steile Wände -> müssen stabil und hart sein

Schlucht:

  • Enges, steilwandiges Tal

  • Tiefenerosion überwiegt, aber auch Seitenerosion

  • Vorkommen im Festgestein und standfesten Lockermaterial

Kerbtal:

  • V-Tal

  • gerade, gestreckte Hänge

  • Dominanz der Tiefenerosion gegenüber Hangdenudation

  • Fluvialer Abtransport des anfallenden Hangmaterials

Canyon:

  • Sonderform des Kerbtals

  • Tiefenerosion stärker als Seitenerosion

  • Fluss tieft sich in flach lagernde, unterschiedlich abtragungsresistente Sedimentgesteine ein -> an Sedimentgestein gebunden!

  • Härtere Schichten: steile Hangabschnitte; weiche Schichten: schwach geneigte Hangabschnitte -> Treppenform

Muldental:

  • starke Hangabtragung

  • geringeTiefenerosion

  • stärkste Hangneigung am Mittelhang

Sohlenkerbtal:

  • Bei nachlassender Transportkapazität des Gewässers werden zuvor angelegte Erosionsformen durch fluviale Aufschüttung umgebildet

Antezendentes Durchbruchstal:

  • Fuss existierte schon, bevor sich das Gebirge anhob

  • Fluss schnitt sich in aufsteigenden Gebirgskörper ein (durch tektonische Hebung)

  • Beispiel: Mittelrheintal im Rheinischen Schiefergebirge

Epigenetisches Durchbruchstal:

  • Täler, die auf Lockersedimenten entstanden, die einen verschütteten Gebirgsrücken bedecken

  • Tieferlegung der Oberfläche -> Freilegung der Rücken

  • Einschneiden der Rücken durch Tiefenerosion des Flusses

Flussterrassen:

  • Ehemalige, vom Fluss verlassene Talböden

  • Entstehung: Gerinne tieft sich nach Sohlenbildung erneut ein -> Zerstörung von alten Teilen des Talbodens

  • Voraussetzung: Eintiefungsimpuls -> durch tektonische Hebungen, Meeresspiegelabsenkungen oder durch einen abflusswirksamen Klimawechsel

Wasserscheiden:

  • Grenzverlauf der Einzugsgebiete für das abfließende Niederschlagswasser zweier oder mehrerer Flüsse

  • Grenzen benachbarter Flusssysteme: Hauptwasserscheide


Schichtstufenland

  • charakteristisch: Wechsel zwischen Steilhang (Schichtstufen) und weitgespannten Einheiten (Stufenfläche)

  • Entstehung: unterschiedlich widerständiges Gestein wird ungleich abgetragen

  • Voraussetzung:

    • entsteht durch unterschiedlich widerstandsfähiges Gestein -> nur Sedimentgestein!

    • Schichten liegen an der Landoberfläche u. somit der Erosion ausgesetzt

    • Schichten fallen 2-6° gleichseitig ein?

  • Vorgang:

    • harte Schicht wird langsamer abgetragen, als weiche (die schneller verwittert)

    • harte Schicht wird so unterhöhlt und bricht nach

    • es entsteht eine Kante, die immer wieder zurückwandert durch gravitative Massenbewegung das Zurückwandern kann durch Felssturz, Rutschungen etc. erfolgen – Denudationsprozesse an den Stufenhängen u. Flächen stark klimatisch differenziert sind

    • Entweder: Entwicklung der Stufen aus einem tektonischen Sattel (Antiklinale)

    • Oder: Entwicklung der Stufen aus einer tektonischen Mulde (Synklinale)

    • landschaftsprägend

    • fluvialer Transport des Gesteins

    • Schicht -tafel -stufen -kämme

      (kaum neigung) (mehr Steigung) (hohe Steigung)

    • Oberfläche muss sich widerstandfähigeres Gestein befinden

    • Abbruchkante des Steilhangs wird durch fluviale Erosion zurückgedrängt

    • Durch Abtragung können die Stufen zurück verlegt werden

  • Entstehung:

    • An unterschiedlich widerständige Gesteinsschichten gebundene Geländestufe im Bereich leicht einfallend lagernder Sediment(gesteine)

    • Stufenbildner: (Wasserstauer) widerständiges, morphologisch hartes Gestein: mechanische Härte, hohe Porosität, Klüftigkeit, z.B. Kalkstein, Sandstein

    • Sockelbildner: wenigwiderständiges, morphologisch weiches Gestein: mechanisch weich, geringe Wasserdurchlässigkeit, z.B. Tonsteine, Mergel und Granit

    • Intensität der Erosions- und Denudationsprozesses sind stark abhängig von der Verschiedenartigkeit der Gesteine -> gemäßigtes oder trockenes Klima

  • Begriffe:

    • Stufenbildner: widerständige Schichten

    • Sockelbildner: geringresistentes Gestein

    • Trauf: Knickpunkt, an dem Hang in Stufenflächen übergeht

    • First: höchster Punkt im Querprofil

    • Walm: konvexe Übergangsböschung von Stufenhang zum First

Humide Bereiche:

harte Deckschicht, weiches Sockelstockwerk; durch rückschreitende Erosion des Stufenrandbaches -> Anlegung von Kerbtälchen; Stufe wird zerschlitzt

Aride Bereiche:

Schuttproduktion durch Verwitterung und gravitative Schuttbewegung am Hang mit Bildung einer Schutthalde


Good to know

  • Beispiel: Südwestdeutsches Schichtstufenland (durch Sattel entstanden – dessen Gewölbe über der Oberrheinischen Tiefebene (Oberrheingraben) eingebrochen ist)

  • Oberrheingraben = aufgebwölbt, hohe Spannung und dann eingebrochen; verschoben und dann eingebrochen -> Anfang der Schichtstufenlandschaft, nach O und W wegerodiert

  • in D: Schwarzwald, Schwäbische Alb, Pfälzerwald, Vogesen, Niagara-Fälle

  • entstanden im Trias

  • Schichtstufen in unseren Breiten bewaldet: warum? -> kein Ackerbau möglich, Hang N NO-Ausrichtung -> zu kalt für Weinbau


Karst

= Landformen, die durch vorherrschende Lösungsverwitterung und –abfuhr entstanden sind

  • Verfügen über Oberflächenwasser

  • Untergrund: komplizierte Karstwassersysteme

Voraussetzungen:

  • Vorkommen löslicher Gesteine, v.a. Calcit, Dolomit, Gips in möglichst hoher mineralogischer Reinheit

  • ausreichendes Wasservorkommen -> keine langen Trockenzeiten oder Frostperioden

  • Hohe Wasserdurchlässigkeit des Gesteins -> Poren, Klüfte

Karstformen

  • Karren:

    • Rillenartige Vertiefungen und Spalten

    • Entstanden aus dem Untergrund von Kalkstein

    • Entsteht durch lösende Wirkung von Wasser in Kalkgestein

  • Lochkarren: Entstehen durch Wasserstau auf flachen Gesteinspartien

  • Rinnen- und Rillenkarren: o Entstehen durch den Abfluss auf geneigten Gesteinspartien

  • Nischenkarren: Entstehen unter Schneebedeckung

  • Kluftkarren: Korrosion orientiert sich am Kluftmuster des Gesteins

  • Dolinen:

    • Trichterförmige Oberflächenform

    • durch Lösung des Untergrundgesteins bilden sich an der Erdoberfläche Dolinen, vor allem bei Kluftkreuzungen

    • Klüfte weiten sich durch Lösung und Schlote entstehen

    • im Untergrund bilden sich Höhlen, stürzt das Höhlendach ein -> Einsturzdoline

    • solange Doline an Grundwasser angeschlossen ist, passiert nichts, erst wenn das weggeht

  • Erdfälle:

    • liegt nicht verkarstungsfähiges Deckgestein auf dem verkarstungsfähigen Gestein, kann es ebenso zur Hohlformbildung an der Oberfläche kommen; bricht die Lösungshöhle im Untergrund ein, rutscht das Deckgestein nach

  • Polje:

    • größten geschlossenen Hohlformen des Karstes

    • periodisch überflutet

    • außer über Schlucklöcher, nur seitliche Entwässerung möglich -> Boden durch Kalkstein- Verwitterung verstopft

    • seitliche Korrosion der umgebenden Hänge erweitert die Polje

Good to know

  • Warum parallele Struktur von Dolinen? Klüfte auch parallel daraus entstehen Dolinen

  • Polen kein Karst: Wasser gefroren

  • gesteinsbedingt: kalkhaltig

  • Warum Salzsteine keine Karstformen bilden? Salz löst sich zu schnell im Wasser auf


Geomorphologische Haupteinheiten Deutschlands

Norddeutsches Tiefland:

  • Altmoränenlandschaft (Elster-Eiszeit u. Saale-Eiszeit),

    Jungmoränenlandschaft (Weichsel-Eiszeit), Toteislöcher,

    Urstromtäler

  • geomorphologische Prozesse im Quartär maßgeblich

  • Sander

Nordseeküste:

  • Landverluste durch Sturmfluten (Zeitraum 900-2000)

Ostseeküste

Tiefland:

  • Bildete im Tertiär und Quartär Senkungsgebiete -> nahmen große Sedimentmassen von angrenzenden Hochgebieten und marine Sedimente bei Meeresvorstößen auf

  • Geringe Höhenunterschiede

  • Dominanz quartärer Lockersedimente

  • ExogeneFormungsprozesseüberwiegen

  • Beispiel: Norddeutsches Tiefland

Mittelgebirgszone:

  • bestimmt durch paläozoische und mesozoische Festgesteine im Untergrund

  • Strukturformen sind häufig

  • tektonische Becken und Senken zwischen einzelnen Mittelgebirgsblöcken, z.B. Oberrheingraben

Süddeutsches Stufenland (zur Mittelgebirgszone)

  • Abfolge unterschiedlich abtragungsresistenter Sedimentgesteine des mesozoischen Deckgebirges

  • durch Erosion und Denudation angeschnitten und freigelegt

  • Bildung von Strukturformen

  • von innen nach außen folgen Buntsandstein-, Muschelkalk-, Keuper- und Jurastufen

  • Stufenflächen tragen weit verbreitet Lössauflage: fruchtbare Landschaften

Alpenvorland:

  • diente v.a. im Tertiär als Sedimentbecken für den Abtragungsschutt der aufsteigenden Alpen

  • Hügeliges Tälerrelief im Quartär entstanden

  • sog. Meeresmolasse und Süßwassermolasse (Sedimente) bilden tieferen Untergrund

  • Löss

  • Vorlandvergletscherung

  • Schotterebenen(Sander)

Alpen:

  • im Tertiär aufgefaltetes Hochgebirge -> hohe Reliefenergie

  • starke glaziale Überprägung während der quartären Vereisungen

  • intensive morphodynamische Prozesse


Author

Lea H.

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