Karst

Unter Karst versteht man in der Geologie und Geomorphologie Landformen, die vorwiegend durch Lösungs- und Kohlensäureverwitterung von Kalksteinen und ähnlichen Gesteinen entstanden sind. Hauptmerkmal von Karstlandschaften ist die überwiegende unterirdische Hydrologie, die nicht auf einer primären Porosität des Gesteins beruht, sondern durch den in geologischer Zeit stattfindenden Prozess der Verkarstung bedingt wird. Hoch entwickelte Karstlandschaften können daher trotz reichlicher und teilweiser hoher Niederschlagsmengen absolut wasserlos sein. Unter den Karstlandschaften wird prinzipiel zwischen reinen Karstlandschaften (Holokarst) sowie solchen mit fluvialem Relief (Merokarst) unterschieden. Durch stärkere Korrosion unter tropischen Klimaverhältnissen unterscheidet man geomorphologisch auch noch zwischen tropischen und außertropischen Karstformen. Eine weitere Einteilung erfolgt zudem zwischen unterirdischen und oberirdischen Karstformen.

Entstehung und Merkmale

Verkarstung und Evolution von Karstlandschaften

Karst entsteht in Gebieten, die aus harten und durch im Wasser gelöste Kohlensäure korrodierbare Massengesteine wie Kalkstein aufgebaut sind. Grundsätzlich darf dabei das Ausgangsgestein jedoch keine hohe primäre Porösität aufweisen. Primär poröse Gesteine wie Gips und Kreide verhindern jede tiefe Verkarstung, die Grundzug hochentwickelter Karstgebiete ist. Die Verkarstung reicht in Gebieten, die aus einförmigen mächtigen Massenkalken aufgebeut sind, daher bis mehrere tausend Meter Tiefe unter die Erdoberfläche.

Da das Gestein durch Kohlensäure, die sich durch Lösung von Kohlendioxid in Wasser bildet (Kohlensäureverwitterung), gelöst wird, gibt es in Karstlandschaften großteils keine fluviale- Formung und Erosion. Karsterscheinungen sind daher ausnahmslos Folgen chemischer Vorgänge, die durch die klimatischen Bedingungen und der tektonischen Vorraussetzungen zu einer Vielzahl unterschiedlicher geomorphologischer Formen und spezieller Karstrelieftypen führt. Karstformen bilden sich dadurch morphologisch als geschlossene Formen im Relief zwischen Mikro- und Megaformen ab, was den offenen fluvialen Relieftypen als grundsätzlicher Gegenpol humider und außerpolarer Regionen entgegensteht. Zusätzlich sind aber auch physikalische Vorgänge, wie verschiedene Erosionsformen als Interferenz der geomorphologischen Entwicklung von Karstlandschaften beteiligt, die insbesondere durch glaziale Vorgänge (Glaziokarst, Karstgletscher) zu einer Modifikation von Karstformen führt.

Die chemische Reaktion zur Lösung von Kalziumkarbonat lautet:

-{H₂O + CO₂ → H₂CO₃}-
-{H₂CO₃ + CaCO₃ → Ca(HCO₃)₂}-
-{Ca(HCO₃)₂ → CO₂ + H₂O + CaCO₃}-

Da dieser Prozess reziprok ist und mit Kalziukarbonat gesättigtes Wasser durch Mischung zweier Karstwässer übersättigt werden kann, wird dieser dann auch wieder durch Wiederausfällung des Kalziumkarbonats als Travertin oder Tropfstein neu gebildet.

Tektonisch-klimamorphologische Voraussetzung und Entwicklung von Karsttypen und -landschaften

Voraussetzungen für Karstlandschaften sind für die Lösungsverwitterung anfälliges Gestein und Wasser im flüssigen Zustand. Typischerweise bilden sich Karstlandschaften, oder kurz Karst, auf anstehendem Kalkstein in humidem Klimazonen der Tropen bis kühlgemäßigten Breiten aus. 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 treten Karsterscheinung von der Küste bis ins Hochgebirge durch entsprechende Reliefformen auf.

Qualitativ ist die Bildung eines Karstreliefs aber vor allem niederschlagsabhängig und von der Reinheit sowie Mächtigkeit der Massenkalke bedingt. Reinheiten des 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 von ausgeprägten Karstlandschaften förderlich. Geringere Reinheiten des Kalziumkarbonats und Niederschläge unter 500 mm/m²a verhindern eine stärkere Verkarstung.

Klimageomorphologische Karsttypen

Klimageomorphologisch wird zwischen den Kartformen der temparaten, subtropischen und tropischen Regionen unterschieden. Da in den gemäßigten Breiten meist mächtige Massenkalke fehlen und die geologische Evolution des Karstreliefs hier durch die Eiszeiten besonders stark beinträchtigt wurde, das sich keine so ausgeprägten reinen Karstlandschaften (zumeist Fluviokarst) gebildet haben, sind diese geomorphologisch zusätzlich als Merokarst designiert. 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 Follformen die durch Kegel- (Mogotes, Cockpit, Honeycomb) oder Turmkarst (Fengcong und Fengling) mit seinen steil aufragenden Bergkuppen in Südostasien und der Karibik verbreitet ist. Im Mediterranen Raum ist durch die pleistozäne Kaltzeit die Bildung von Follformen unterbrochen, die durch die vereinzelten Humi genannten Karstkegel in den feuchteren und wärmeren Regionen des Dinarischen Karstes (Herzegowina, Montenegro) bezeugt ist. Karst-Follformen sind immer Ergebnis einer ununterbrochenen geologischen Evolution, die durch nur geringe klimatische Variation der Erdvergangenheit und der weit intensiveren Korrosion in den feuchtwarmen Tropen möglich ist.

Klimageomorphologische Evolution des Karstes

In den zahlreichen Karstgebieten, die es auf allen Kontinenten gibt, haben sich jeweils einige einer ganzen Reihe unterschiedlicher Karsterscheinungen besonders herausgebildet. In den nicht-tropischen Karsten werden in unterschiedlicher Zusammensetzung des Auftretens beobachtet:

„Grüner Karst" (Karst unter Humus oder Sedimentschichten).
Dünn bedeckte oder blanke Karstgesteine mit Formen wie Riss, Karren, Schotter, Schluckloch, Versickerung von stehenden oder fließenden Gewässern. An Wasseraustrittsstellen kann sich das im Wasser gelöste Calzium bei bestimmten Voraussetzungen auch wieder niederschlagen (Steinerne Rinne, Sinter).

Da die Verkarstung in erdgeschichtlichen Zeit-Dimensionen 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.

Siehe auch: Liste der Karstlandschaften

Geomorphologie der Karstformen

Gottesackerplateau (Allgäuer Alpen) - Blick vom Gipfel des Hohen Ifen

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. Die typischen Merkmale einer klassischen Karstlandschaft sind Karren, Dolinen, Uvalas, Poljen, Ponore (Schluckloch, Schwinde), Estavellen, Karstquelle, Sickerflüsse (Ponornica Versickerung) Trockental und Höhlen. Weitere vor allem unterirdisch Formen und Ausfällformen sind: Steinerne Rinne, Sinter, Kalktuff, Travertin, Sinterterrasse, Cenote. Für Karstlandschaften typische Flußformen sind der Canyon und die Klamm. Karstebenen und -plateaus gehören zu den stärker besiedelten Gebieten in den sonst unwirschen Karstregionen. Diese finden sich Stufenförmig angeordnet inder Mitteldalmatisch- herzegowinischen Karststufeland sowie ind Griechenland Stymfalia, und der Causse in Südfrankreich.

Wissenschaftlice Konzepte und Geschichte der Karstologie

Geomorphologische und hydrologische Phänomene machten die Dinariden zum klassischen Untersuchungsgebiet des Karstes. Karstforschung beherrschte, auch ökonomisch begründet, naturwissenschaftlich-geographische Untersuchungen vor allem in Slowenien, Kroatien und Montenegro. Die Pionierarbeiten der Karstforschung nach Roglić: „rich in general ideas and poor in real analysis“ entwickelte Jovan Cvijić (1893, 1924, 1961) aus den Betrachtungen der Formen die er in den Dinariden fand und deren Terminologie er auf weltweite Phänomene des Karstes ausweitete (z. B. in China, Kuba, Vietnam, Philippinen)

Jovan Cvijićs Idee einer geologisch-morphologisch determinierten Klassifizierung in Mero- und Holokarst führte zu einer klimatypologischen Differenzierung. Typuslokalität des Holokarstes sind Herzegowina und West-Montenegro. Hierzu gehört der Orjen mit der Bucht von Kotor. Der Ausdruck Holokarst basiert auf dem Fehlen fluvialer Formen, geologisch sind mächtige Massenkalke Voraussetzung. Das Begriffspaar Holokarst-Merokarst (fluvialer Karst) hat auch ein Fundament für klimatische Variationen der Karstphänomene gelegt. Um regionale Zusammenhänge der Karstevolution zu verdeutlichen wurden der südchinesische (Guilin) und der montenegrinische Karst (Orjen, Bucht von Kotor) als extreme tropische und mediterrane Typen von Sweeting (1995) einander gegenübergestellt.

Damit sind grundsätzliche Unterschiede in der Ausprägung der extremen Karstformen Hyperkarst (Montenegro) und Turmkarst (Südchina) durch Unterschiede in der Tektonik, Mächtigkeit und Alter der Karbonat-Plattformen, sowie klimatischen und edaphischen Gründen beschrieben. All dies macht die Erklärung der unterschiedlichen Karstevolution äußerst schwierig.

Etymologie der Begriffe

Der Name Karst stammt von der Landschaft Kras in Slowenien. Es handelt sich dabei um ein ausgedehntes Karstgebiet mit typischem Erscheinungsbild. Das slowenische Wort Kras (kroatisch Krš) bedeutet „dünner Boden“.

Der deutsche Name Karst für diese Region hat sich als allgemeine Bezeichnung für solche Landschaftsformen international etabliert. Für die besonderen Merkmale des Karstes haben sich jedoch die slowenischen und kroatischen Bezeichnungen durchgesetzt (dolina, polje, ponor).