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Entstehung von Kalktuff
Die Ablagerung von Kalk als Kalktuff entsteht vornehmlich hinter kalten Schichtquellen (Kalktuffquellen) im Karst. Solche Ablagerungen gibt es in einigen Karstgebieten der humiden, gemäßigten Warmklimazone seit der letzten Warmzeit (siehe Würmeiszeit) und auch gegenwärtig noch. Ob es zu Ausfällung von Kalk aus Karstwasser kommen kann und in welchen Mengen, hängt allgemein von den klimatischen und geologischen Bedingungen ab, besonders von weiteren physikalischen und chemischen Bedingungskonstellationen, die regional oder lokal vorliegen müssen. Die günstigsten klimatischen Bedingungen bestanden während der rund zweitausend Jahre des postglaziären Atlantikums. In dieser Zeit (vor ca. 8000–6000 Jahren) lagen die durchschnittlichen Temperaturen in Mitteleuropa ca. 2 Grad höher als heute, und es war damals niederschlagsreicher. Liegen diese allgemeinen Voraussetzungen vor, gehören zu den notwendigen Bedingungen für das Ausfällen noch die folgenden Faktoren:
eine relativ geringe Schüttung der jeweiligen Quelle,
eine relativ große Verdunstungsoberfläche,
ein günstiger Korridor der Wassertemperaturen,
eine Veränderung der Druckverhältnisse und
bestimmte Ionenkonzentrationen.
Wenn Karstwasser über Moosteppiche, Algenteppiche oder Kolonien von Cyanobakterien fließt, kann eine größere Kalkmenge ausgefällt werden, wenn die Organismen für ihre Assimilation (Photosynthese) dem Karstwasser Kohlenstoffdioxid entziehen. Cyanobakterien, früher den Blaualgen zugerechnet, besitzen wie Moose und Algen die Fähigkeit zur Photosynthese, also zur Aufnahme von CO2.[3] Durch den Entzug von Kohlenstoffdioxid steigt der pH-Wert des Wassers und die Löslichkeit von Kalk sinkt, der Kalk fällt aus.[4] Die Kalksedimente können mit Raten von 0,01 mm/Jahr bei anorganischer und bis zu 20 mm/Jahr bei organisch mitinduzierter Ausfällung wachsen.[5]
Der ausgefällte Kalk legt sich als feinkristalline Kruste um alles relativ ruhende Kleinmaterial (Sand, Steinchen, Zweige, Blätter, Farne, Moose, Algenschleim). Es entstehen durch Übergussschichtung nach oben und vorne wachsende Gebilde oder Polster an kleinen Wasserfällen oder Stufen in Bachterrassen. Moose wachsen über ihren sich verkrustenden Teil frisch hinaus und wirken dabei wie kleine Reusen und bilden ein tragendes Gerüst. So können auch größere, fragile Gehänge („Nasen“) entstehen. Biotische Verunreinigungen aus Algen und Bakterien bilden relativ feine Strukturen. Die Strukturen sind poröser und leichter, wenn Moose der Fließenergie widerstehen konnten. Dieser Kalktuff ist oft noch feucht und von bröseliger Konsistenz. In den günstigsten Zeiten war er schon nach wenigen Jahrhunderten zu mächtigen Gebilden, so genannten „Kalktuffbarren“ (siehe unten: „Besondere Erscheinungsfaktoren“) herangewachsen.