Sedimentation und Erosion

Sedimentation und Erosion

Es gibt 2 verschiedene Kräfte, die zur Verformung der Erdoberfläche beitragen: endogene (erdinnere) und exogene (erdäußere) Kräfte. Die Innenkräfte sind z.B.: Erdbeben, Vulkane und Krustenbewegungen der Erde. Exogene Kräfte wirken von Außen auf Gebirge und Festland. Diese Kräfte sind zum Beispiel Wind, Sonne, Regen und Frost. Sie tragen 'Land ab', das bezeichnet man als Erosion, welches an einer anderen Stelle wieder abgelagert wird, dies bezeichnet man als Sedimentation. Es gibt verschiedene Arten von Erosionen, z.B.: Verfrachtung, Winderosion, Selektive Erosion, Küstenerosion, Flußtalerosion, Bildung von Wasserfällen, Frosterosion und andere.

Als Verfrachtung bezeichnet man den Vorgang, wenn es regnet und der Niederschlag nicht versickert und Grundwasser bildet. Dann sammelt sich das Wasser auf der Gesteins-oberfläche und reisst Verwitterungsprodukte, wie z. B. Sand mit sich und transportiert sie. Dieser Gesteinsschutt 'schleift' dann alles ab, woran das Wasser vorbei fließt. Das dadurch entstehende Abfallmaterial wird auch mittransportiert, bis es sich an einem anderen Ort ablagert, was man dann als Sedimentation bezeichnet. Es gibt verschiedene Arten von Gesteinsschutt. Man unterscheidet zwischen der festen Fracht, dem Schweb oder der Schwebfracht und der Geröllfracht.

Die Schwebfracht entsteht, wenn es regnet und der Niederschlag in einem kleinen, lehmigen Bach abfließt, wodurch besonders an den unbewachsenen Stellen kleine Lehmteilchen mit dem Wasser mitgespült werden. Diese bilden den Schweb. Deshalb haben lehmhaltige Gewässer einen höheren Schwebstoffanteil, als solche mit meist großkörnigen oder löslichen Gesteinen. Außerdem ist die Schwebfracht bei Hochwasser um ein Vielfaches größer als bei normaler Wasserführung. Man könnte meinen, die Schwebfracht der Flüsse spielt keine große Rolle bei der Erosion, doch die gesamte Schwebfracht aller Flüsse der Erde wird auf 5-10 Milliarden t pro Jahr geschätzt. So beträgt die Dauer für 1m Abtrag auf der ganzen Erdoberfläche im Durchschnitt etwa 20.000 Jahre.

Geröllfracht entsteht, wenn von steilen Ufern Gebirgsbrocken losbrechen oder von Hängen Steine abrutschen und in den Bach stürzen. Da die vom Wasser noch unbearbeiteten, meist kantigen Steine schwerer als Wasser sind, sinken sie auf den Boden des Baches. Sie wandern besonders bei Hochwasser sehr schnell durch Über-

schlagen den Bach entlang. Schon nach wenigen Kilometern sind sie kantengerundet.

Durch den Abrieb der Oberfläche werden die Steine ständig runder, bis sie zu Geröll werden. Dies kann sehr schnell erfolgen. Bei 2% Flußgefälle können Granitbrocken,

die 11km zurückgelegt haben, von 20cm auf 2cm Durchmesser abgerollt sein. Der prozentuale Anteil der auf dem Grund des Flußbettes transportierten festen Fracht ist gegen-über den Schwebstoffen gering (Alpenrhein 1% über 2mm Durchmesser).

Neben der Verfrachtung gibt es auch noch die Flußtalerosion. Flüsse können Erosionen durch Abscheuern (Abrasion) der Gesteine, über die sie hinwegfließen verursachen.Als Werkzeuge dienen der im Wasser mitgeführte Sand und die Gesteinstrümmer, was erklärt, warum Flüsse tiefe Täler graben können. Wenn das Gestein, über das der Fluß fließt überwiegend aus Granit und Kalk (aus härteren Materialien) besteht, entstehen oft steilwandige Schluchten, wie z. B. bei Samaria auf der Insel Kreta Griechenland). Ge-wöhnlich jedoch stürzen weichere Talflanken von Zeit zu Zeit nach.Wenn dieser Schutt weggespült wird, entsteht das typische V-Tal.

Wasserfälle entstehen auch durch Erosion: Wenn ein Fluß über weiche Gesteins-

schichten, wie Tonschiefer fließt, denen härtere Lagen, z. B.aus Kalk, zwischengelagert sind, so werden die härteren Schichten der Erosion länger standhalten. wird dieser

Widerstandgebrochen, so wird das weichere Gestein bald ausgeschürft.Dadurch entsteht ein Wasserfall, wobei das härtere Gestein als 'Deckschicht' erscheint.

Auch der Wind spielt eine große Rolle: In Wüstengegenden tritt der Wind, beladen mit feinen Sandkörnern, als Erosionskraft auf. Er schleift dann Berge, soweit vorhanden ab. Aber auch der Mensch nutzt diese Technik des Sandstrahlens an, um Mauerwerk zu rei-nigen.

Auf Gebirge wirkt meist die Selektive Erosion: Gebirge bestehen gewöhnlich aus verschiedenen Schichten, welche folglich auch eine unterschiedliche Härte besitzen. Dadurch wird das weiche Gestein schneller erodiert als das harte, man kann z. B. kleine Sandsteinstücke leichter zerbröseln als Granitstücke. Ebenso enthalten sie Schwachstellen wie Risse, Klüfte oder Verwerfungen als Erosionszentren. Durch diesen Vorgang lassen sich die vielen kleinen Unebenheiten unserer Landschaft erklären.

Die Küstenerosion wirkt auf ähnliche Weise, hier ist das Wasser die Erosionskraft. Es ist für die Formung der Küste verantwortlich und nutzt ebenfalls anfällige Schwachstellen aus, wie es am Kreidefelsen von Sliddery Cove in der Grafschaft Antrim (Nordirland)zu sehen ist. Hier wurden Risse und Fugen vom Meer ausgewaschen, wodurch Höhlen entstanden. Auch an der Küste von Dorset (England) macht sich die Küstenerosion bemerkbar. Hier steigen die ursprünglich horizontalen Schichten der sehr harten Kalkschicht senkrecht auf, und hinter ihnen, landeinwärts erstrecken sich jüngere, viel weichere Schichten. Das Meer hat diese Kalkwand durchbrochen, indem es im Gestein Höhlen bildete, die später einstürzten. Als es an die weicheren Schichten gelang, schürfte es ein großes Loch aus. In der Nähe existiert noch ein Wall aus hartem Portlandkalk, der eine Landzunge aus weicherem Gestein abschirmt, obwohl er schon zum Teil unterspült worden ist und natürliche Gesteinsbögen bildet. Als Überbleibsel sind eine Reihe einzelner isolierter Felsnadeln übriggeblieben, welche hintereinander im Meer stehen.

Das Wasser kann auch auf andere Weise wirken, wie man bei der Frosterosion erkennen kann. Die Frosterosion ist vor allem im Hochgebirge und in polaren Regionen tätig. Während sich andere Flüssigkeiten bei Erstarren zusammenziehen, dehnt sich Wasser aus, wenn es zu Eis gefriert. Wenn Wasser in die Felsritzen eindringt und gefriert, dehnt es das Gestein und schafft neuen Raum für Wasser nach der Schmelze. Dadurch zersplittert die Felsoberfläche, in Gegenden in denen es oft niedrigere Temperaturen unter 0° hat und es bilden sich am Fuß der Felsen große Haufen von Bruchstücken.

Wasser kann auch in anderen Aggregatzuständen zur Erosion beitragen, was man anhand der Gletschererosion sieht. In vielen hochalpinen Gebirgen und polaren Regionen liegt eine immerwährende Schneedecke. Wenn es nun schneit, legt sich der Schnee auf die Schneedecke und in den tieferen Schneeschichten entsteht Druck (durch das Gewicht des Schnees) , welcher den Schnee zu blau schimmerndem Eis erstarren läßt. Dieses zähplastische Eis beginnt bergab zu fließen und bildet Gletscher. Durch das langsame Fließen der Gletscher reißen sie aus dem Gestein des Untergrundes Geschiebe los und scheuern und kolken so große Täler zur typischen U-Form aus. Diese U-Täler weisen auf dem Talboden und an den Flanken lange, tiefe Einschürfungen (Gletscherschliffe) auf.Im Gegensatz zu Flüssen können Gletscher auch unter der Meeresoberfläche erosiv wirken, und wenn sie ins Meer hinaus wachsen, brechen große Stücke ab und treiben als'Eisberge' davon.

Außer den vielen verschiedenen Erosionen (Abtragungen) , gibt es auch noch verschiedene Sedimentationen (Ablagerungen). Es gibt ,z. B.: Gletschereissedimentation, Windakkumulation und Meeres oder Flußsedimentation.

Gletschereis (ensteht durch Erosion einer Schneedecke) führt viele Gesteinstrümmer mit sich. An den Seiten bildet sich aufgrund von Spaltenfrost Gehängeschutt, der als 'Seitenmoräne' mitgetragen wird. Wenn sich zwei Gletscher verbinden, vermengen sich die zusammenkommenden Seitenmoränen zu einer 'Mittelmoräne'. Außerdem gelangt im Eis gefrorener Schutt an den Gletscherboden und zermahlt das Gestein über das der

Gletscher hinwegzieht.Dieses Gesteinsmehl wird vom Gletscherfluß weggespült und

an der Gletscherzunge abgelagert (dort schmilzt auch das Eis). Diese Ablagerung

bildet einen sichelförmigen Wall, der als Endmoräne oder Stirnmoräne bezeichnet

wird. Wenn der Gletscher vollständig schmilzt, bleibt der Schutt als unsortierte

Mischung von allen möglichen Korngrößen, vom Lehm bis zu riesigen kantigen

Brocken liegen. Diese Ablagerung nennt man Grundmoräne.Manchmal wird dieses

Material bei späterem erneuten Vordringen des Eises zu 'Drumlins', d. h. zu strom-

linienförmigen Hügeln geformt. Im Frühling und im Sommer sind Gletscher oft von Spalten durchsetzt, durch die Schmelzwasser fließt. Diese Spalten werden oft vom

Geschiebe verstopft und wenn der Gletscher schmilzt, kommen lange Sand- und

Kiesrücken oder 'Esker' zum Vor schein. Da es unterschiedliche Sedimente gibt,

haben diese auch unterschiedliche Größen und Namen. Wenn Gesteine chemisch

und mechanisch erodiert wurden, bezeichnet man sie als Ablagerungs- und Sediment-

gesteine; wenn sie nur mechanisch erodiert wurden, nennt man sie klastische Sedi-

mente (Trümmergesteine) , wie z. B. Flußkies und -sand(fluviale Sedimente) . Man unterscheidet auch nach Größen (DIN 4020) :

unter 0,002 mm                        Ton

          0,002-0,063 mm              Sand

0,063-2,0 mm Kies

2,0-6,3 mm Steine

Andere Korngrößen sind die Pelite 0,02 mm (pelòs; griech. Ton, Schlamm) ,

Psammite0,02-2,0 mm (psàmmos; griech. Sand) , Psephite 2,0-200 mm (psèphos;

griech. Steinchen) und Blöcke 200 mm. Steine werden auch durch ihre Härte und

Bestandteile unterschieden. Kalksandstein besteht z. B. aus Kalk als Bindemittel und

Sandstein. Sind im Sandstein untergeordnet noch weitere Bestandteile, die Neben-

gemengteile, vertreten, sprechen wir von Arkrosen (wenig verfestigter, meist bunt-

farbiger Feldspatstein, bzw.von Grauwacken (verfestigter, grauer Feldspatstein).

Verfestigten grobklastischen Gesteinsschutt nennt man Brekzie.Die Verfestigung von

Erosionsprodukten nennt man Diagnese (dia; griech. durch, hindurch; gènesis; griech. Entstehung).

Während des Hochwassers führt ein Fluß Kies und gröbere Schotter mit sich. Wenn sich der Wasserstand nun normalisiert, bleibt das Geröll auf dem Flußboden liegen. In gebirgigen Gebieten werden dadurch die Vertiefungen im Flußboden gefüllt.

Wenn ein Fluß eine Biegung beschreibt, ist die Strömung an der Außenseite schneller als

an der Innenseite, dadurch erodiert die Außenseite, versteilt (Prallhang) und an der In-

nenseite lagern sich Gesteine ab (Gleithang). Dadurch entstehen immer mehr Fluß-

schleifen, die fast immer dort auftreten, wo Flüsse mit geringerem Gefälle ihre Schwemmebene durchqueren. Werden die Schlingen zu groß, durchbricht der Fluß zwei Schlingen (2 Schlingen verbinden sich) und bildet ein halbmondförmiges 'Altwasser', auch 'toter Arm' genannt (Umlaufberg).

Wenn ein Fluß ins Meer eintritt, verliert seine Strömung an Kraft. Dadurch setzen sichdir schweren Gerölle als erstes ab (z. B. Kies) und bilden eine Zone entlang der Uferlinie. Später setzt sich der Sand ab. Zuletzt lagern sich im Wasser Schlamm und Schluff ab.Normalerweise formen die Wellen dieses Muster noch um, nämlich in drei Uferstreifen von Ablagerungen. Diese Streifen bestehen aus: einem Kiesstreifen (Strand), einem Seichtwasserstreifen mit Sand und einem Streifen von Schlamm und Schluff in tieferemWasser. Die Kies- und Sandbänder sind bei Ebbe deutlich zu unterscheiden.

Wenn ein Fluß große Geschiebemengen im Wasser ablagert, kann es das Meer oft

nicht schnell genug umlagern und es bildet sich ein Delta (Sedimentkeil). Indem sich

das Delta ins Meer hinaus ablagert, bildet sich neues Land und die Deltafläche er-

weitert die Schwemmlandebene. Als Beispiel dient das Nildelte, welches 150.000

km² groß ist und aus fruchtbarem Boden besteht, der deshalb intensiv genutzt wird

(hier lagern sich jährlich viele Tonnen von Schlamm ab).

Wie schon bei der Erosion beschrieben, schleift der Wind mit seinen Sandkörnern Gebirge ab (durch Erosion entstanden im Sandstein des Heidelberger Schlosses innerhalb von 200 Jahren bis zu 15 cm tiefe Löcher). Wenn sich die Windgeschwin-

digkeit nun vermindert, lagert der Wind das transportierte Material ab. Ahnlich wie

bei der Ablagerung in Flüssen nennt man dies Akkumulation (accumulare, lat. an-

häufen, aufhäufen) durch den Wind. Die Ablagerung geschieht meist durch Hinder-

nisse, welche zum Beispiel Pflanzen oder Schneezäune sind. Dort sammelt sich ein

kleiner Sandberg an. Dies geschieht dadurch, daß der Wind einem Hindernis aus-

weicht und die Körner nicht heben kann, welche dann abfallen. Die Lage von Ausbla-

sungsgebieten ändert sich mangels Pflanzenbewuchs nur wenig (dieses Problem

herrscht auch in weiten Teilen der USA, dort pflanzt man Bäume an, sogenannte

Windschutzstreifen, um Gemüse und Obst anbauen zu können, da der Wind ohne

diese Streifen das Land abträgt). Da die Winde meist aus gleicher Richtung wehen,

sind die Formen der Windaufschüttungen regelmäßig angeordnet. So haben West-

winde am Oberrhein in den pflanzenarmen Kaltzeiten des Eiszeitalters Sand und

Schluff aus der Talaue geblasen. Dieser Sand lagerte sich dicht daneben ab, wodurch

die heute fossilen (fossilis, lateinisch ausgegraben), nicht mehr in Bewegung befind-

lichen 'Binnendünen' beziehungsweise Flugsanddecken enstanden. Feines Material,

wie Löß und Staub (Korngröße 0,006-0, mm), wird noch weiter transportiert.

Wenn sich diese, hier aufgeführten Ablagerungen verfestigen, was man als Diagnese bezeichnet (Verfestigung siehe oben), entstehen Sedimente. Einige Se-

dimente (Ablagerungsgesteine, die durch Akkumulation/Sedimentation und darauf-

folgende Diagnese entstehen) heißen: Schluff, Ton, Sand, Kies, Granit und Sandstein.

Das Zusammenwirken von Erosion und Sedimentation nennt man auch den 'Kreislauf

der Gesteine' (eigentlich können sich auch Gebirge vortbewegen, es dauert nur um

Vielfaches länger). Die Begründung liegt darin, daß Gebirge durch Erosion abgetra-

gen werden, weggeführt werden und an einem anderen Ort wieder durch Sedimen-

tation abgelagert werden und sich langsam neue 'Gebirge' bilden.

Quellen: 'Einführung in die Geologie' von Rüdiger German, erschienen im Ernst Klett

Verlag, 1992 (S. 32,33, 74,75); 'Grundwissen in Geologie von Martin Stirrup und Hans Heierli, erschienen im Otto Verlag Thun; 1984 (S.49-61) und Terra Erdkunde 9, er-schienen im Ernst Klett Verlag; 1996 (S.100, 101).