Verkarstung

Turmkarst-Landschaft, Guilin (China)
Pinnacle-Karst-Landschaft, Shilin (China)
Glaziokarst-Landschaft, Orjen (Montenegro)
Karst-Wasserfälle und Seen-Landschaft: Nationalpark Plitwitzer Seen (Kroatien)

Unter Karst versteht man in der Geologie und Geomorphologie unterirdische und oberirdische Geländeformen in Karbonatgesteinen (zum Teil auch in Sulfat- und Salzgesteinen), die vorwiegend durch Lösungs- und Kohlensäureverwitterung sowie Ausfällung von biogenen Kalksteinen und ähnlichen Sedimenten mit hohen Gehalten an Calciumcarbonat (CaCO3) entstanden sind. Hauptmerkmal ist die überwiegend unterirdische Hydrologie, die nicht auf einer primären Porosität des Gesteins beruht, sondern vielmehr sekundär durch den in geologischer Zeit stattfindenden Prozess der Verkarstung (=Korrosion) bedingt wird.

Dadurch sind Landschaften, die überwiegend von Karbonaten aufgebaut werden, als Karstlandschaften ausgebildet. Großräumig finden sich diese um das Mittelmeer, sowie in Südostasien und Südchina, der Großen Antillen und im Indoaustralischen Archipel. Von geringerem Ausmaß sind Karstlandschaften der deutschen Mittelgebirge, des Schweizer Juras sowie allgemein Westeuropas und der Nord- wie Südalpen.

Humangeographisch unterscheidet sich insbesondere die Naturraumnutzung von Karstlandschaften des Mediterrans und Südost- und Ostasiens. Ist Herdenviehhaltung und eine saisonal angepaßte halbnomadische Herdentierwanderung im Mittelmeerraum in den Karstgebrigen seit der Antike verbreitet, so findet in tropischen Karstländern durch eine differenziertere agroökonomische Wirtschaftsform mit Kleintierhaltung und Bewässerungsfeldbau kulturtopologisch eine diametral gegensätzliche Naturraumnutzung statt. Die Nutzung von Karsthochflächen tritt somit außerhalb des Mediterrans kaum auf, daher ist insbesondere in der Kulturregion des Mittelmeeres auch eine stärkere Degradierung von Karsthochländen und Entwaldung mit anschließender Schädigung der Bodendecke für die doritge Problematik des Karstes verantwortlich.

Inhaltsverzeichnis

Allgemeines

Hoch entwickelte Karstlandschaften können trotz reichlicher und teilweiser hoher Niederschlagsmengen absolut wasserlos sein. Karstlandschaften unterliegen einem alterungsbedingten Erosionszyklus. Prinzipiell bedingt sich dieser durch stärkere Korrosion und Erosion unter feucht-tropischen Klimaverhältnissen. Unterscheidungserheblich sind auch tropische und außertropische Karstformen. Ebenso geomorphologisch voll entwickelter Karst (Holokarst) wie wenig entwickelter Karst (Merokarst). Verkarstung und die zyklische Evolution des Karstreliefs sind damit Teil eines globalen biogeochemischen Stoff- und geologischen Gesteinskreislauf, der im speziellen als Karbonatkreislauf durch biogene und geologische Prozesse als Folge des Erfolges der Evolution des Lebens direkt mit dem Kohlenstoffzyklus zusammenhängt und Carbonate (Calcit CaCO3 und Dolomit CaMg(CO3)2) zudem auch die größten Kohlenstoffspeicher auf der Erde sind.

Etymologie der Begriffe

Karst-Seenlandschaft Baćina-Seen nahe Ploče im Süden Kroatiens

Der Begriff Karst ist indogermanischen Ursprungs (so in karre für stein oder karg) und wurde im 19. Jahrhundert von deutschen Geographen von der Landschaft Kras zwischen Triest in Italien und dem Berg Snežnik in Slowenien als Typlokalität für geomorphologisch ähnliche Landschaften auf der Erde abgeleitet.[1]

Mit der Etablierung und dem bedeutenden Aufschwung der Karstforschung vom späten 19. Jahrhundert bis 1914 in Wien in der neuentstandenen Wissenschaft der Geomorphologie unter Albrecht Penck und insbesondere durch Wirken des ersten Karstologen Jovan Cvijic wurden die Lokalbezeichnungen von Karstformen der dinarischen Länder aus dem slowenischen, kroatischen und serbischen insbesondere in die deutsche und großteils auch französische Sprache übernommen (so dolina, polje, ponor, hum). Mit der Erforschung tropischer Karstgebiete der Karibik und Südostasiens erweiterte sich das Begriffsspektrum (so um die spanischen Bezeichnungen Mogote und Cenote und den englischen Begriff Cockpit). Die Karstterminologie nutzt damit heute eine Vielzahl von Begriffen unterschiedlicher Sprachen. Insbesondere unterscheiden sich die im Englischen genutzten Begriffe von denen in Mitteleuropa durch die historische Entwicklung der Karstforschung in den angelsächsischen Ländern.

Entstehung und Merkmale

Karbonat und Kohlensäureverwitterung

Karst entsteht in humiden bis semi-ariden Gebieten, die aus harten und durch im Wasser gelöste Kohlensäure korrodierbare Massengesteine mit hohen Calciumcarbonatgehalten (CaCO3), wie Kalkstein, aufgebaut sind. Grundsätzlich darf dabei das Ausgangsgestein jedoch keine hohe primäre Porösität aufweisen. Primär poröse Carbonate wie Kreide verhindern jede tiefe Verkarstung, die Grundzug hoch entwickelter Karstgebiete ist. Die Verkarstung reicht in Gebieten, die aus einförmigen mächtigen Massenkalken aufgebaut sind, daher bis mehrere tausend Meter Tiefe unter die Erdoberfläche.

Die chemische Reaktion zur Lösung von Kalziumkarbonat lautet:

H2O + CO2 → H2CO3
H2CO3 + CaCO3 → Ca(HCO3)2
Ca(HCO3)2 → CO2 + H2O + CaCO3

Die Gesamtgleichung lautet damit:

CO2 + H20 + CaCO3 ↔ Ca2+ + 2 HCO3-

Dieser Prozess ist beliebig umkehrbar und kalkgesättigte Lösungen kohlensäurehaltigen Wassers können diesen durch Wiederausfällung von Kalziumkarbonat als Travertin oder Tropfstein neu bilden, aber auch kalkgesättigte Lösungen können durch Mischungskorrosion von neuem aggressiv werden. Gerade der Effekt der Mischungskorrosion erklärt erst, warum die im Karstgebirge beobachteten großen Lösungshohlräume nicht an der Eintrittsstelle des Wassers, sondern im Innern des Gebirges zu finden sind. Es ist ein „Paradoxon der Mischungskorrosion“, dass umso mehr zusätzlicher Kalk gelöst wird, je höher die Konzentration des einen kalkreicheren Ausgangswassers war.

Verkarstung

Jurazeitliche Viñales-Formation eines tropischen Karstkegels (Mogote) im Valle de Viñales auf Kuba

Da das Gestein durch Kohlensäure (Kohlensäureverwitterung) gelöst wird und Niederschlagswasser durch die entstandenen Kanäle unterirdisch abfließt, erfolgt innerhalb der Karstregionen großteils keine autochthone fluviale- Formung und Erosion. Weil die Verbreitung der Karbonate und Position zu Nicht-Karbonaten je nach Landschaftsraum stark variiert, fließen durch alle Karstregionen allochthone Flüsse, die insbesondere in den feucht-humiden Tropen stark zur Formung tropischer Karstregionen beitragen. Sind Karsterscheinungen im Mikro- und Makrobereich ausnahmslos die Folgen chemischer Vorgänge, so sind die Karst-Großlandschaften aufgrund hydrologischer und klimatischer Bedingungen und der tektonischen Voraussetzungen im Laufe der Zeit unterschiedlichen Prozessen unterworfen, die bei der Formung des Reliefs mitwirken. Die Entwicklung der speziellen Karstrelieftypen kontrollieren endogene neotektonische Bewegungen, die lokale Hydrologie sowie Niederschläge.

Karstformen bilden sich dadurch morphologisch nicht nur als geschlossene Formen im Relief zwischen Mikro- und Megaformen ab, sondern bilden insbesondere in den Tropen Interferenzen zu den offenen Erosionsformen fluvialer Relieftypen. Der Karst ist also kein grundsätzlicher Gegenpol fluvialer humider und außerpolarer Regionen wie oft behauptet wird. Zusätzlich tragen andere physikalische Vorgänge wie glaziale Vorgänge (Karstgletscher) in Gebirgen (Glaziokarst)zu einer Modifikation im Karstrelief bei.

Klimatisch-geologische Vorbedingungen

Voraussetzungen für Karstlandschaften sind für die Lösungsverwitterung anfälliges Gestein und Wasser im flüssigen Zustand. Typischerweise bildet sich Karst auf anstehendem Kalkstein in subhumiden bis humiden Klimazonen der Tropen bis kühlgemäßigten Breiten. Dabei ist die aktive Entwicklung des Karstreliefs immer von Temperatur, Lithologie, Vegetation und Verfügbarkeit von Wasser abhängig. Die morphogenetische Verbreitung der Karstformen hängt unter anderen auch noch von der Höhenstufe und der klimatischen Zonierung ab. Dabei bildet sich Karst von der Küste bis in subnivale Höhenlagen der Hochgebirge durch entsprechende Reliefformen auf.

Qualitativ ist die Bildung des Karstreliefs aber vor allem niederschlagsabhängig und von der Reinheit sowie Mächtigkeit der Massenkalke bedingt. Reinheiten im Kalziumkarbonat von 99 % und jährliche durchschnittliche Niederschlagssummen von <5000 mm/m² im Jahr in Montenegro und Neuguinea sowie 2500 mm/m² pro Jahr in Südwest-China sind bei der Entstehung ausgeprägter Karstformen förderlich. Geringere Reinheiten des Kalziumkarbonats und Niederschläge unter 500 mm/m² im Jahr verhindern die stärkere Verkarstung. Weiche Kalksteine mit hohen Tongehalten (Mergel) sind für die Verkarstung daher ungeeignet, aber ebenso auch harte korrosionsbeständige Carbonate mit hohen Magnesiumgehalten wie der Dolomit, der sehr langsam verkarstet.

Bedeutende Karbonatserien

Im alpinen Mitteleuropa ist besonders der Dachsteinkalk ein verkarstungsfähiges Gestein, während der Hauptdolomit hier keine Karstlandschaften bildet. Der Hauptteil der dinarischen Geosynklinale, dem größten europäischen Karstgebiet, wird fast ausschließlich von karbonatischen und dolomitischen Sedimenten (devonisch bis neuzeitlich) gebildet. Die Mächtigkeit der kretazischen und jurassischen Kalke beträgt hier in der Hochkarstdecke mehr als 4 km und die Verkarstung reicht bis unter das Meeresniveau hinab, was untermeerische Karstquellen belegen. Verwandte Karstregionen finden sich in den zirkummediterranen Kalkdecken der jungalpidischen Faltengebirge des Thetysbeckens zwischen Marokko und Iran.

Harte, reine mesozoische Kalke sind auch unerlässliche Grundvoraussetzung für Turm- und Kegelkarstformationen der Tropen wie die geologischen Formation des Oberen Jura (vor 160 bis 140 Mio. Jahren) im kubanischen Valle de Vinales, wo der älteste, Jagua genannte Abschnitt, hauptsächlich aus sehr unreinen Kalken wechselnder Ablagerungsbedingungen die Basis der Mogoten, der mittlere Abschnitt, die Viñales-Formation, ein sehr reiner Massenkalk (über 98 % CaCO), dagegen die Mogoten selbst bildet. Hierbei spielen auch tektonische Vorgänge eine wichtige Rolle, da starke tektonische Hebungen für die Entstehung von Turm- und Kegelkarst ungeeignet sind. Diese Karstlandschaften bilden sich nur, wenn neotektonische Vorgänge zu kontinuierlichen und langsamen Hebungsraten führen. Sind die Hebungsraten hoch, so können sich trotz reiner mächtiger Kalke und hoher Niederschlagssummen keine dem Turmkarst vergleichbaren Formen bilden, wie dies an der Bucht von Kotor zu beobachten ist, wo die hohe neotektonische Hebungen der Dinarischen Platte den über 1000 m tiefen erosiven Einschnitt an der Küste bewirkt hat. Mit solch schnellen Hebungen kann die korrosive Lösung nicht mithalten und das Relief bildet sich in Form einer Steilstufe.

Erosionszyklus von Karstlandschaften

Da die Verkarstung in erdgeschichtlichen Zeitdimensionen fortschreitet, werden in Gebieten, wo reichliche Niederschläge fielen oder noch fallen, die Karsterscheinungen immer größer, tiefer und/oder flächiger. Dabei spielen die Mächtigkeit und Beschaffenheit der Kalksteinschichten, die Faltungen, Verwerfungen und weiteren geologischen Einflüsse auf die Gesteinsschichten, die klimatischen Entwicklungen und die Erosionen eine entscheidende Rolle. Wenngleich ähnliche Erscheinungen zwischen den ausgemachten Karstregionen beobachtbar sind, sind die Häufung bestimmter Erscheinungsformen und Topographien je nach Region unterschiedlich.

Auf eine zyklische Entwicklung der Karstlandschaften hatte insbesondere die von William Morris Davis begründete Anschauung des Erosionszyklus großen Einfluss. Das von Alfred Grund (1914) durch Betrachtung des Jamaikanischen Cockpit country vorgestellte einfache vierstufige Modell ist heute ein Modell für Karstgebiete der Tropen. Jovan Cvijićs komplexes Erosionszyklus-Modell (1918) für die ursprünglich exemplarisch gehaltene Karstlandschaft der Dinariden (Dinarischer Karst) trifft nur auf Karstgebiete zu, die durch Wechsel von wasserdurchlässigen und wasserundurchlässigen Sedimenten (z.B. der Flysch in den Dinariden) aufgebaut sind.[2]

Karsthydrologie

Karstquelle der Loue

Der Karstformenschatz entwickelt sich allgemein durch Ausbildung eines speziellen Abflussregimes, welches als unterirdisches karsthydrologisches System aufs Engste mit der geomorphologischen Entwicklung von Karstlandschaften verbunden ist. Die Art und Weise, wie sich Wasser unter den Bedingungen der Karsthydrologie verhält, führte in der Karstologie wissenschaftlich zu heftigen Debatten und unterschiedlichen Anschauungsrichtungen, zum einen die Schule des Karstgrundwassers und zum Anderen die der unterirdischen Karstflüsse.[3] Erst Alfred Grund (1903, 1914) und Jovan Cvijić (1893, 1960) gelang es durch Anschauung und Beobachtung der karsthydrologischen Prozesse in den Dinariden, die Karsthydrologie zu entschlüsseln, die bis heute insbesondere durch die hydrogeologischen Ingenieurswissenschaften und im Karst besonders schwierige und aufwändige Trinkwasserversorgung, den Hochwasserschutz und Errichtung von Wasseringenieursbauten wie großen Stauwehren und Wasserkraftwerken einen Schwerpunkt der Karstforschung bildet. Die Untersuchung der Karstgebiete im Hinblick auf die dort auftretenden wasserwirtschaftlichen und kulturlandschaftsbezogenen Probleme hat zur Anwendung eigener hochentwickelter karsthydrologischer Untersuchungen geführt, in der insbesondere Tracer und geologische Bomben zur Verfolgung des Karstwassers eingesetzt werden.

Zur Karsthydrologie zählen alle Formen des unterirdischen Karstformenschatzes, sowie alle speziellen karsthydrologischen Formen, die im speziellen durch Ponore, Estavellen, Karstquellen, Poljen, Trockentäler und Sickerflüsse im Karst auftreten. Von grundsätzlicher Bedeutung ist dabei die hydrologische Zonierung des karsthydrologischen Systems, wie sie erstmals von Grund und Cvijić als dreischichtiges System erkannt und mit einem Karstgrundwasserspiegel richtig beschrieben wurde.

Karsttypen und geologische Entwicklung von Karst

Klimageomorphologische Karsttypen

Tropischer Kegelkarst, Chocolate Hills auf der Insel Bohol, Philippinen
Subtropische Karstkegel (Humi, im Bild rechts) im Skutarisee in Montenegro
Tropischer Turmkarst (Fengkong) am Li Jiang in Guilin in Südwest-China

Klimageomorphologisch wird zwischen den Karstformen der temparaten, subtropischen und tropischen Regionen unterschieden. Da in den gemäßigten Breiten außerhalb der Hochgebirge meist mächtige Massenkalke fehlen und die geologische Evolution des Karstreliefs hier durch die Eiszeiten besonders stark beeinträchtigt wurde, dass sich keine so ausgeprägten reinen Karstlandschaften (zumeist Fluviokarst) gebildet haben, sind diese geomorphologisch zusätzlich als Merokarst bezeichnet.

Tropische- und subtropische Karstlandschaften gehören dem voll entwickelten Karst, dem Holokarst an. Der Holokarst des Mediterrans unterscheidet sich grundsätzlich vom tropischen durch das überwiegende Fehlen sogenannter Vollformen, die durch Kegel- (Mogotes, Cockpit, Honeycomb) oder Turmkarst (Fengcong und Fengling) mit seinen steil aufragenden Bergkuppen in Südostasien und der Karibik verbreitet ist.[4] Im mediterranen Raum ist durch die pleistozäne Kaltzeit die Bildung von Vollformen unterbrochen, die durch die vereinzelten, Hum genannten Karstkegel in den feuchteren und wärmeren Regionen des dinarischen Karstes (Herzegowina, Montenegro) bezeugt ist. Karst-Vollformen sind immer Ergebnis einer ununterbrochenen geologischen Entwicklung, die durch nur geringe klimatische Variation der Erdvergangenheit und der auch durch die artenreiche tropische Vegetation und mit der ständigen hohen Konzentration an Huminsäuren (die von Vegetation verstärkte Biokorrosion ist in temperaten Klimazonen nur im Mikrobereich wirksam, vor allem unter Moospolstern) weit intensivere chemischen Lösung von Kalkstein in Form von Calciumhydrogencarbonat möglich ist.

Entwicklung und Einteilung von Karsttypen

Karstlandschaften unterscheiden sich vor allem durch die Ausprägung der unterirdischen Karsthydrologie, die einen Großteil der oberflächlichen Karstformen erklärt. Ist die Karsthydrologie vollständig entwickelt, so erfolgt ein praktisch vertikaler Wasserabfluss, der sich besonders im Holokarst zeigt. Hier fungieren als Besonderheit Poljen als intermittierende horizontale hydrologische Knoten des karsthydrologischen Geschehens, in dem diese oft kurze periodische oder beständige Sickerflüsse haben, sowie saisonal überschwemmt werden können.

Ist ein karsthydrologisches System nicht vollständig entwickelt, wird vom Mero- oder fälschlich Fluviokarst gesprochen. Fluviokarst kann in vielen Fällen auch ein voll entwickelter Karst sein, hier sind aber zusätzlich fluviale Formen, häufig als Großschluchten oder Klämme, vorhanden, die allochthon in anderen geologischen Formationen entspringen. Merokarst ist dann die Bezeichnung von Karstlandschaften, die nur einen Teil des Karstformenschatzes zeigen, in dem Großformen wie Uvalas, Poljen sowie tiefe Karstschlote und alle Vollformen fehlen.

Merokarst

Merokarst ist die nicht voll entwickelte Karstform der kühlgemäßigten Breiten, die von Mitteleuropa und Westeuropa bekannt ist. Typisch entwickelt sind Karren und Schlucklöcher sowie kleine und flache Dolinen. Da diese Karstlandschaften immer Vegetationsbestanden sind, wird hier auch vom „Grünen Karst" (Karst unter Humus oder Sedimentschichten) gesprochen.

Holokarst

Als Holokarst wird der voll entwickelte Karst tropischer, subtropischer und Teile der in den gemäßigten Breiten liegenden Karstgebiete gesprochen.

Das karsthydrologische System ist im Holokarst voll entwickelt und alle Karstformen, insbesondere die großen Einebnungsflächen der Poljen, sowie in den Tropen die Vollformen der Karstkegel treten gehäuft auf. Das karsthydrologische System ist dabei nicht zwangsläufig nur unterirdisch und eine Wechselwirkung zwischen geomorphologischen Prozessen der Verkarstung und fluvialer Reliefdynamik, so insbesondere im Süd-Chinesischen Karstgebiet von Guilin, können kennzeichnend sein. Für den Holokarst der Subtropen ist zudem die Interferenz zu den pleistozänen Prozessen von Bedeutung. Durch eiszeitliche Abkühlung und vermehrte glaziale, fluvioglaziale und periglaziale Prozesse sind insbesondere Karsthochgebirge sowie an deren Gebirgsfuß liegende Poljen durch die Dynamik von fluvioglazialen- und teilweise auch glazialen Ablagerungen umgestaltet. Dies trifft insbesondere für alle Karstgebirge des Mediterrans zu.

Zum Holokarst zählen die Karstlandschaften des Dinarischen Karstes, Kegelkarstes und Turmkarstes.

Dinarischer Karst
An der montenegrinischen Küste ist das überflutete Karst-Trockental der Bucht von Kotor über 1000 m in die Hochkarstzone eingeschnitten

Dinarischer Karst oder „Dolinenkarst“ ist Typform des mediterranen Karstes, der durch Dolinenreichtum, Großpoljen und oberflächliche Wasserarmut gekennzeichnet ist. Er ist im mediterranen Becken verbreitet. Übergänge des Typs des Dinarischen Karstes erfolgen bei hohen Niederschlägen (per-humides Klima) zum Polygonalen Karst und bei hohen Niederschlägen und gleichzeitig hohen Temperaturen (subtropisch (per)-humid) zum Cockpit-Karst.

Polygonaler Karst

An den Stellen, wo sehr viele Dolinen auf sehr engem Raum auftreten, und zum Teil nur schmale Rücken dazwischen stehen bleiben, spricht man von polygonalem Karst, die Durchmesser bis zu 400 Metern erreichen. Diese Form ist in Neuguinea, Neuseeland und den littoralen Dinariden verbreitet.

Cockpit-Karst

Cockpit-Karst leitet sich von einer Landschaft Jamaikas ab, die Cockpit country heißt. Das Cockpit-Country war eine der ersten bekannt gewordenen Karstlandschaften der Tropen.

Das eigentliche Cockpit-Country ist eine unzugängliche, wie mit Pockennarben übersäte Landschaft, das aus sehr steilen, zum Teil bis 120 Meter tiefen Vertiefungen, den so genannten Cockpits, und diese trennende Hügel und Grate aufgebaut ist. Cockpits finden sich in allen Karstregionen, die über sehr hohe Niederschläge verfügen, haben aber regional unterschiedliche Namen: Jamaica Cockpit, Neuguinea Polygonaler Karst, Dinarische Region Boginjavi krš. Der Boden der Cockpits ist meist flach und kann von eingeschwemmten Sedimenten bedeckt sein. Im Unterschied zur Doline ist der Boden deutlich ausgeweitet und die Hänge sind nicht Trichterförmig (nach innen konkav), sondern bestehen aus mehreren zum Inneren des Cockpits konvex vorgewölbten Segmenten. Deshalb ist der Boden der Cockpits auch nicht rund, sondern sternförmig.

Pinnacle Karst
Pinnacle Karst, Shinlin Süd-China

Zuerst als Karstform des Süd-Chinesischen Karstes beschrieben, ist der Pinnacle Karst eine Form der Großkarrenbildung tropischer Klimate.

Kegelkarst

Kegelkarst ist Typform des volltropischen Karstes, der durch Cockpits, Mogoten und Poljen und ohne starke fluviale Erosionsbasis entsteht. Verbreitung: Kuba, Jamaica, Indonesien, Philippinen.

Turmkarst

Turmkarst ist Typform des randtropisch-subtropischen und tropischen Karstes der mit Turmwald (peak forest, chin. fengling) und Turmcluster (peak cluster, chin. fengcong) durch aktive und starke fluviale Erosion entsteht und häufig in Verbindung zu wasserreichen Flüssen oder der Küste steht. Dieser Typ ist in Südwest-China, Vietnam, Indonesien, Malaysia und Thailand verbreitet.

Glaziokarst

Glazial umgestaltetes Trockental mit Grund-, Seiten- und Endmoräne sowie Erratrische Blöcke, Orjen

Als Glaziokarst oder Alpiner Karst werden rezent aktive Karstlandschaften der Hochgebirge bezeichnet, die während der Eiszeiten vergletschert waren und reliktisch alpine Glazialformen aufweisen, jedoch meist keine rezente fluviale Dynamik mehr zeigen. Charakteristische Formen im Glaziokarst sind Karst-Hochplateaus, steile Karschwellen und Kartreppen, Schichttreppen und Rundhöcker, die durch glaziale Abrasion von Karstgebirgen gekennzeichnet sind und auf denen es nur langsam zu Bodenbildung kommt. Die rezente Verkarstung der ehemals vergletscherten Gebiete ist daher meist sehr jungen Datums und von geringer meist oberflächlicher Entwicklung, jedoch fehlen in den meisten der zum Glaziokarst gehörenden Gebirge üblicherweise Quellen und zumeist auch die sonst üblichen Karseen, da auch hier die unterirdische Karsthydrologie rasch nach dem Abschmelzen der Gletscher überwiegt. Dolinen sind klein und flach, Höhlen können aber schon während glazialer Phasen durch Schmelzwasser der Gletscher teilweise auch direkt unter den Gletscheroberfläche entstanden sein. Das präglaziale Relief spielte für die Bildung von Gletschern zum Teil eine entscheidende Rolle und ein besonderer Gletscher-Typus wird auch nach seiner geomorphologischen Begünstigung als Karstgletscher bezeichnet. Glaziokarst findet sich insbesondere in den Hochplateaus der nördlichen Kalkalpen und in einigen Hochgebirgen der Dinariden sowie weiteren eiszeitlich vergletscherten mediterranen Gebirgen. Die Umbildung von Karstformen zu glazialen Formen ist meist gut zu erkennen und zeigt überdies auch einen anderen glazialen Formenschatz, da die Karbildung in Karstgebirgen andere morphologische Vorbedingungen nutzte und insbesondere Karst-Hochplateaus als reliktische Tertiäre Landschaftsformen die Vereisungen modifiziert überstehen konnten. Ehemalige Karsttäler (Uvalas) sind meist als modifizierte Kare durch glaziale Ablagerungen gefüllt und durch fluvioglaziale Errosionsformen in Form enger Klammen (z. B. Partnachklamm und Reintal) auch meist offene Formen.

Sulfat- und Salzkarst

Auch in Sulfatgesteinen (Anhydrit und Gips) und Salzen, insbesondere Steinsalz, treten Karsterscheinungen auf. Eine der weltweit wertvollsten Sulfatkarstlandschaften befindet sich im Südharz im Dreiländereck Sachsen-Anhalt, Thüringen und Niedersachsen. Bekannte Salzkarstflächen befinden sich in Israel und Spanien.

Liste der Karstlandschaften

Geomorphologie der Karstformen

Oberirdischer Karstformenschatz

Die typischen Oberflächlichen Merkmale einer klassischen Karstlandschaft sind Karren, Dolinen, Cenote, Uvalas, Poljen.

  • Karre: Karren bilden sich an der Oberfläche von Kalksteinen. Es können Rinnen im Millimeter- bis Zentimeter-, Rillen im Zentimeter- bis Dezimeter- oder sogar Formen der Megakarren im Meterbereich gebildet werden. Karren sind in sehr unterschiedlichen Formen anzutreffen und Klassifikationen unterteilen diese nicht nur nach Form und Inklination des Felsens, sondern vor allem dem Bildungsort.
  • Doline: Dolinen sind regelmäßige zumeist flache, geschlossene Eintiefungen von überwiegend ovaler Formen im Meter bis Dekametermaßstab, seltener als Megadoline auch deutlich größer ausfallend. Überwiegend als Lösungsform dem Typ der Lösungsdoline zugehörend, kommen vereinzelt auch Einsturzdolinen vor, die auch mehrere hundert Meter Tiefe erreichen und übersteilte Seiten haben.
  • Uvala: Eine Uvala ist eine größere geschlossene Depression von Dekameter bis Hektometer Tiefe sowie Hektometer bis Kilometer Größe und unregelmäßiger Form. Der Grund ist häufig durch einen flachen und etwas unebenen Boden, der mit eluvialen, dünnen Sedimenten im dezimeter Maßstab bedeckt ist, gekennzeichnet. Eine Uvala entsteht durch zusammenfallen mehrerer Dolinen.
  • Polje: Ein Polje ist eine tiefe große Depression im Kilometermaßstab, die durch einen ebenen Grund und mächtige akumulierter Sedimente geprägt ist. Ein Polje bildet sich an tektonischen Strukturen durch seitliche Korrosion. Die Sedimente der Bodendecke behindern dabei gleichzeitig eine weitere vertikale Eintiefung. Karstpoljen haben eine besondere Stellung im Karsthydrologischen System, in dem sie hier hydrologische Knoten bilden. Im dinarischen Raum wie in benachbarten mediterranen Regionen existieren Poljen, die je nach Stellung im Karsthydrologischen System permanent, periodisch oder episodisch überflutet werden. Neben Ponoren können in einem Polje sowohl Estavellen als auch permanente Karstquellen und Karstflüsse existieren.
  • Hum: Ein Hum ist in den subtropen ein isolierter Hügel, der in einem Polje steht. Synonym ist der tropisch verbreitete Mogote (veraltet deutsch Karstinselberg).
  • Mogote: Tropischer Karstkegel. Ursprüngliche Bezeichnung von Karstkegeln in Kuba, wird der Begriff heute für alle tropischen Karstkegel genutzt.

Karsthydrologischer Formenschatz

Karstquelle Sopot, Bucht von Kotor

Zu den Karsthydrologischen Formen zählen Ponore (Schluckloch, Schwinde), Estavellen, Karstquelle, Sickerflüsse und Höhlen.

Für Karstlandschaften typische Flussformen sind die Ponornica (Versickerung), das Trockental, der Canyon und die Klamm.

Karstebenen und -plateaus

Landschaftsprägende Karstebenen und -plateaus finden sich teils als stufenförmig angeordnet Poljentreppe wie im mitteldalmatisch-herzegowinischen Gebiet, als Karstbecken wie in Griechenland in der Stymfalia oder als Karstplateau der Causse in Südfrankreich in allen Karstgebieten der Erde.

Unterirdischer Karstformenschatz

Zum unterirdischen Karstformenschatz gehören die Höhle und der durch Ausfällen von Kalk entstandene Höhlenschmuck, die allgemein Tropfstein oder Speläothem genannt werden und speziell durch Formen der Stalaktiten, Stalagmiten und Stalagnaten sowie Sinterbecken gekennzeichnet ist.

Internationale Fachtermini für Karstformen

Obwohl die Geowissenschaften eine Fachterminologie entwickelt haben und auf einheitliche, oder konsistente Bezeichnungen Einfluss nehmen, sind die Namen je nach Kultursprache und Geographie recht unterschiedlich. Der international genutzte Begriff der Doline für geomorphologische Formen des Karstes stammt zwar aus dem Slowenischen, Kroatischen und Serbischen, wird in den Ursprungsländern aber nicht für die Karstform genutzt, sondern steht hier allgemein für ein Flusstal. Als genauere Bezeichnung wurde hier versucht, den Zusatz Karst-Doline einzuführen, ebenso wie für den Begriff des Poljes Karst-Polje, da dieser Begriff übersetzt nur allgemein ein Feld bezeichnet. Synonymie von Begriffen ist damit eines der Probleme der Fachsprache und hat schon seit den 1970ern zu umfangreichen Werken geführt, die sich nur mit dem Karst-Glossar beschäftigen.

Deutsch Englisch (differenziert) Französisch Italienisch Spanisch (differenziert) Serbisch Kroatisch Polnisch Russisch Slowenisch Slowakisch
Karre Grykes lapiaz lapies Lapiaz
(Dente del perro,
Kuba)
Шкрапа Škrape карры Škraplja škrapy
Doline Sinkhole
(Cockpit,
Jamaika)
doline dolina Dolina
(Cenote, Mexiko)
Вртача Ponikva долины Vrtača závrt
Uvala Uvala ouvala uvala Увала Uvala увала Uvala Uvala
Polje Polje poljé polje Poljé Крашко поље Polje полья Polje polje
Karstschlot Jama cheminée karstique camino carsico Sima Јама Jama шахты Jama komín krasový
Hum Hum butte karstique / houm hum Mogote Хум Hum карстовый останец Hum hum
Mogote Mogote mogote mogote Mogote Хум Hum могот Hum mogot
Cockpit karst cockpit karst karst cockpit campo carsico a doline karst esponja богињави крас boginjavi krš boginjavi krš
Kegelkarst Cone karst karst à pitones carso a coni Karst de conos Stožasti krš конический карст Stožčasti kras kras kuželový
Turmkarst Tower karst karst à tourelles carso a torri, campo Karst de torres boginjavi krš башенный карст kras věžový
Glaziokarst glaciokarst glaciokarst carso glaciale carso glacial глациокарст glaciokarst kras glacjalny Гляциокарст

Karst und Umwelt

Endemische Karstfauna. Bockkäfer, Sandotter und Mosoreidechse

Der Mensch und Karst

Durch Wasserarmut und dem im außertropischen Bereich Fehlen von tiefgründigen großflächigen Ackerböden gehören viele Karstgebiete zur Anökumene. Traditionell ist im mediterranen Karst eine extensive Bewirtschaftung kleiner fruchtbarer Dolinenböden und gegebenenfalls in intensiver Form in Poljen möglich, was durch den Maisanbau erst neuzeitlich zu agrarökonomischer Veränderung geführt hat. Fernweidewirtschaft und Nomadismus waren bis dahin an die spezielle Naturraumausstattung auch die jahrhundertelang angepassteste Form der Naturraumnutzung im mediterranen Holokarst. Tropische Karstregionen bieten demgegenüber oft ertragreiche und großflächigere Ackerflächen für den Reisanbau und kennen keine Beweidung von Karsthochflächen.

Da insbesondere die Karstlandschaften des klassischen dinarischen Karstes durch die ökologischen Grundvoraussetzungen (häufige winterliche Bora Orkanstürme teilweise völlig Vegetationslos sind, wird hier auch vom: „Nackten Karst" (Karst ohne Humusdecke und Vegetationslos) gesprochen. Die Wald- und Vegetationslosigkeit des Dinarischen Karstes erfolgt aber nicht primär durch die Verkarstung, sondern ist insbesondere durch die Bora-Winde indiziert.

Eine völlig andere Nutzung von Karstformationen ist der Abbau geeigneter Kalksteine darin. Die bekanntesten Regionen sind die Karstgebiete bei Triest und den angrenzenden slowenischen Landesteilen sowie das südlich davon gelegene Istrien. Auf Grund ihrer hervorragenden Eigenschaften haben diese Kalksteine eine überregionale Bedeutung erlangt. Obwohl sie unter vielen Eigennamen seit der römischen Epoche gehandelt werden, sind sie seit dem 19. Jahrhundert allgemein auch als Karstmarmore bezeichnet worden.

Fernweidewirtschaft als differenzierte Raumausnutzung im Karst

Als klassisches europäische Region der Fernweidewirtschaft gelten die mediterranen Karstregionen. Die natürlichen Gegebenheiten ausnützend, prägte das auf Viehzucht bezogene kulturelle Verhalten soziale und kulturelle Entwicklung. Ein Nebeneinander, zum Teil in unmittelbarer Nachbarschaft, und enge Verflechtung der verschiedenen weidewirtschaftlichen Formen hat eine differenzierte Raumausnutzung geschaffen, die auch auf ethnischen Besonderheiten fußte. In Regionen, deren Agrarwirtschaft aufgrund der Naturraumausstattung für kaum eine andere Wirtschaftsform geeignet scheint, konnte sich diese Lebensfom bis heute halten.

In den extremsten Regionen des Dinarischen Karst sind durch die Wasserarmut des Holokarstes nur kleinräumige Wanderungsbewegungen möglich. Die traditionelle Wirtschaftsform ist in Wetmontenegro daher die Kolibawirtschaft.[5]

Vegetation im Karst

Lithophyten auf Karstfelsen (Dalmatinische Schwertlilie Iris pallida ssp. pseudopallida) mit Petteria ramentacea am Naturstandort im Hochkarst Montenegros
Nadelwälder wie der Karst-Blockhalden-Tannenwald finden sich in allen mediterranen Karstgebirgen

Die Kalksteine im Karst liefern allgemein basengesättigte flache kalkhaltige Böden (hoher Boden-pH) die Kalkstete Arten fördern. Ökologisch sind Kalkstandorte überwiegend trocken und haben hohe Sonneneinstrahlung. Physilogische Anpassung an Karststandorte können im Extremfall bis zu Lithophytie (z.B. Iris pallida) und Poikilohydrie (z.B. Milzfarn (Asplenium ceterach), Ramonda (Ramonda serbica) oder Winter-Bohnenkraut (Satureja montana)) reichen. Anpassungen an die Trockenheit erfolgen aber überwiegend physiognomisch durch Überdauerungsorgane wie Zwiebel und Rhizom; Blattreduktion und -xeromorphie (z.B.Sklerophyllie und Mikromerie) und Sukkulenz (z.B. Flaschenbäume, Blattsukkulenten). Je nach floristischer Region sind in den einzelnen Karstregionen insbesondere Lamiaceaen, Iridaceaen, Agavengewächseund Koniferen artenreich vertreten.

Typische Pflanzenarten und Vegetationsformationen der Karstregionen sind:

Mediterrane Region

Dinariden: Iris pallida, Schlangenhaut-Kiefer, Petteria ramentacea, Amphoricarpos neumayerii, Felsenmoltkie Moltkia petraea, Dinarischer Karst-Blockhalden-Tannenwald

Taurusgebirge: Abies cilicica, Libanon-Zeder Cedrus libani

Rif-Atlas: Spanische Tanne Abies pinsapo var. marocana, Cedrus atlantica

Pindos: Abies cephalonica, Viola chelmea

Karibische Region

Mogoten (Kuba): Gaussia princeps (endemische Palme mit Stammsukkulenz), Ekmanianthe actinophylla (Kubanisch „roble caimán“), Bursera schaferi, Agave tubulata, Microcycas calocoma [6]

Ein besonderes Rätsel der europäischen Flora ist zudem der Calcareous riddle, da fast ein Drittel aller Pflanzenarten in Mitteleuropa als kalkliebend gilt und auffallend viele Pflanzen der höheren Breiten auf Kalkstandorte spezialisiert sind. [7]

Geschichte der wissenschaftlichen Karstforschung

Karstologie

Geomorphologische und hydrologische Phänomene machten die Dinariden zum klassischen Untersuchungsgebiet der Karstforschung, die durch die in den österreichischen Karstregionen im Triester Karst im Rahmen allgemeiner geologischer Aufnahmearbeiten der k.k. geologischen Reichsanstalt durch Guido Stache ihre Anfänge in der phänomenologischen und geologischen Beschreibung nahmen. Staches erste Publikation dazu stammt aus dem Jahr 1864, doch erst durch die unter Albrecht Penck in Wien initiierte Etablierung eines Lehrstuhls für Geomorphologie wird die Karstforschung zu einem eigenen Wissenszweig, an dem zahlreiche Geologen und Geographen der K.u.K.-Monarchie Interesse zeigen.

Pencks Schüler Jovan Cvijić erarbeitete 1893 ein Standardwerk der Karstgeomorphologie, dessen Tragweite bis heute andauert. Diese ersten grundsätzlich rein deskriptiven Arbeiten stellten schon bald generelle Fragen nach der Art der Karsthydrologie und der zeitlichen Genese und Entwicklung von Karstformen, die als erstes von Penck und William Morris Davis (1901) auf einer gemeinsamen Exkursion in Bosnien gewonnen wurden. Zum Problem der Karsthydrographie gab es bald zwei Lager, die mit Penck und Alfred Grund die Theorie eines Karstgrundwassers und aus dem Lager der Geologen und Speläologen unter Führung von Friedrich Katzer (1909) eine Theorie der Karstflüsse vertreten.

Mit der von Jirí Daneš (1910) beginnenden Erforschung tropischer Karstregionen, die 1936 von Lehmann weitergeführt und systematisiert wird, ergeben sich in der Karstforschung schnell Theorien die klimageomorphologische Ursachen für die Unterschiede der Geomorphologie verantwortlich machen, aber nie die Cvijće Grundidee der alleinigen Dominanz der Lösungsprozesse in Zweifel ziehen, was seit Sweeting jedoch nicht mehr gültige wissenschaftliche Anschauung ist.

Beispiele

Einzelnachweise

  1. Jovan Cvijić: La Géographie des Terrains Calcaires. Monographie der Serbischen Akademie der Wissenschaften und Künste, v. 341, no. 26, 212 p. Belgrad 1960
  2. Jovan Cvijić: Hydrographie Souterraine et Évolution Morphologiyue du Karst. Recueil des travaux de l'Institur de Géogr. Alpine, Grenoble 1918
  3. Jovan Cvijić: Hydrographie Souterraine et Évolution Morphologiyue du Karst. Recueil des travaux de l'Institur de Géogr. Alpine, Grenoble 1918
  4. H. Lehmann (1954), Der Tropische Kegel-Karst auf den Grossen Antillen. Erdkunde, 8, 2, p. 130. 1954
  5. Kurt Kayser: Westmontenegro - eine kulturgeographische Darstellung.- Geographische Abhandlungen. 4. Stuttgart. 1931
  6. http://kubabot.ku.funpic.de/FeldbeobachtungenMogoten.htm
  7. Ewald, J. (2003): The calcareous riddle: why are there so many calciphilous species in the Central European flora? - Folia Gebotanica 38: 357-366

Weblinks

Bibliographie

  • Alfred Bögli: Karsthydrographie und physische Speläologie. Springer Verlag, Berlin-Heidelberg-New York 1978, ISBN 3-540-09015-0, (ISBN 0-387-09015-0)
  • Jovan Cvijić: Das Karstphänomen. Geographische Abhandlungen herausgegeben von A. Penck, V, 3, Wien 1893
  • Jovan Cvijić: Hydrographie Souterraine et Évolution Morphologiyue du Karst. Recueil des travaux de l'Institur de Géogr. Alpine, Grenoble 1918
  • Jovan Cvijić: La Géographie des Terrains Calcaires. Monographie der Serbischen Akademie der Wissenschaften und Künste, v. 341, no. 26, 212 p. Belgrad 1960
  • William M. Davis: Origin of limestone caverns. Bulletin of the Geological Society of America, v. 41, p. 475–625. 1930
  • Alfred Grund: Die Karsthydrographie. Studien aus Westbosnien. Geogr. Abhandl. herausgegeben von A. Penck, VII, 3. Leipzig 1903
  • Alfred Grund: Der geographische Zyklus im Karst. Ges. Erdkunde 52, 621-640. Berlin 1914
  • Friedrich Katzer: Karst und Karsthydrographie. Zur Kunde der Balkanhalbinsel. Sarajevo 1909
  • Hermann Lehmann: Der Tropische Kegel-Karst auf den Grossen Antillen. Erdkunde, 8, 2, p. 130, 1954
  • Herbert Louis: Die Entstehung der Poljen und ihre Stellung in der Karstabtragung, auf Grund von Beobachtungen im Taurus. Erdkunde, X, 33-53. 1956
  • Vladimír Panoš: Karsologická a speleologická terminologie. Žilina (Knižné centrum) 2001 ISBN 80-8064-115-3
  • Albrecht Penck: Das Karstphänomen. Schr. d. Ver. z. Verbr. naturw. Kenntn. 44, 1. Wien 1904
  • Carl Rathjens: Beobachtungen an hochgelegenen Poljen im südlichen Dinarischen Karst. Z. Geomorph., 4, 141-151, 1960
  • Josip Roglić: Les poljés du Karst dinarique et les modifications climatiques du quaternaire. Revue Belge de Géogr. 88, 105-123. 1964
  • E. M. Sanders: The Cycle of Erosion in a Karst Region (After Cvijić). Geographical Review, Vol. 11, No. 4 (Oct., 1921), 593-604. New York 1921
  • M.M. Sweeting: Reflections on the development of Karst Geomorphology in Europe and a comparison with its development in China. Zeitschrift für Geomorphologie, 93, 1227-136, 1993 ISBN 978-3-443-21093-9 127
  • M.M. Sweeting: Karst in China, Its Geomorphology and Environment. Springer-Verlag, 265 pp., Berlin 1995


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