Kalkgebirge mit unterirdischer Höhlenlandschaft
Tropfsteine finden sich ausschließlich in Höhlen der Karstlandschaften. Der Begriff „Karst“ leitet sich von der Landschaftsform des Karst-Gebirges ab, welches sich von Slowenien über Italien, Kroatien bis zu den Dinarischen Alpen erstreckt. Ebenso wie zum Beispiel die Kalkalpen, die Schwäbische und Fränkisch Alp, besteht eine Karstlandschaft aus Kalkstein. Es handelt sich bei Kalkstein um ein Sedimentgestein, welches sich aus den sterblichen Überresten von beispielsweise Schalentieren und Korallenriffen bildet.
Höhlenbildung im Karst
In reinem Wasser ist Kalk fast unlöslich. Regenwasser enthält jedoch das Gas Kohlenstoffdioxid, wodurch es zu einer schwachen Säure wird. Fällt Regen auch den Boden und sickert ein, so nimmt das Wasser zusätzliches Kohlenstoffdioxid auf. Denn auch bei der Zersetzung von Pflanzenresten im Boden entsteht dieses Gas. Die Kohlensäure im Regenwasser greift nun Kalkstein an: Zehn Liter Regenwasser läsen etwa neuen Gramm Kalk auf. Der gelöste Kalk wird in Form von Calciumhydrogencarbonat fortgeschwemmt. In dem Kalkgebirge schneiden sich Bäche und Flüsse so immer tiefer ein und das Wasser versickert stetig im Boden. Karstlandschaften sind deshalb meist wasserarm. In einigen Regionen existieren Seen nur während der Schneeschmelze für eine begrenzte Zeit.
Das versickerte Niederschlagswasser sammelt sich zu unterirdischen Bächen und Flüssen und höhlt damit das Gebirge aus. Zum Teil entstehen dabei gigantische Hohlräume. Der Wasserfluss kann sich über viele Kilometer erstrecken, bevor er als Quelle an einer anderen Stelle zu Tage tritt. In dieser Landschaftsform finden sich häufig kraterförmige Einsenkungen, die durch Einstürze von unterirdischen Höhlen entstanden sind.
Bildung von Tropfsteinen in Karsthöhlen
Die chemische Reaktion, welche den Kalk wie einen Schweizer Käse durchlöchert, kann aber auch in die Gegenrichtung ablaufen. Dabei wird der im Wasser gelöste Kalk ausgeschieden und abgelagert. Erfolgt die Ablagerung unter Wasser, so entstehen wunderschöne Kristalle. Tropft das kalkhaltige Wasser in einen Hohlraum, also eine unterirdische Höhle, so bilden sich Tropfsteine. Der an der Decke hängende Wassertropfen gibt Kohlendioxid an die Höhlenluft ab und scheidet den Kalk als Kaltsinter aus. Durch ständiges Nachtropfen bildet sich so ein dünner Kalkfilm, der mit der zu einem Kalkzapfen wird. Der Deckentropfstein wird Stalagtit genannt. Dort wo der Topfen von der Decke zum Boden fällt, entsteht analog ein stehender Zapfen, den man Stalagmit nennt. Irgendwann – vorausgesetzt der Wasserzufluss hält an – wachsen beide Tropfsteinzapfen in der Mitte des Raumes zusammen. Man spricht dann von einer Kalksäule, manchmal auch als Stalagnat bezeichent. Sie kann rein weiß oder durch die im Regenwasser mitgeführten Mineralien rot, gelb, grün oder braun gefärbt sein. In Tropfsteinhöhlen finden sich neben Stalagtiten und Stalgmiten, Sintervorhänge, Höhlenperlen und vielfach obskure und phantastische Gebilde aus Kalk. Die Gesamtheit als dieser sekundären Ablagerungen bezeichnet man als Speläotherme.
Wachstumsgeschwindigkeit von Tropfsteinen
Die Wachstumsgeschwindigkeiten von Tropfsteinen variieren sehr stark. In einigen Höhlen wachsen sie fünf Millimeter pro Jahr; in anderen Gebieten erfordert dieser Zuwachs rund 5000 Jahre. Das Wachstum ist von mehreren Faktoren abhängig:
- Kalk-Konzentration im Niederschlagswasser
- Kohlenstoffdioxidgehalt im Sickerwasser und in der Höhle
- Menge des herabtropfenden Wassers
- Temperatur
Weitere Infos:
Universität Wuppertal, Chemiedidaktik: Trickfilm zur Entstehung von Tropfsteinhöhlen (Flash)