Karsthöhlen

Entstehung von Karsthöhlen

Die Bildung von Karsthöhlen ist ein komplexer geologischer Prozess, der bis heute intensiv erforscht wird. Einige grundlegende Prinzipien sind jedoch gut verstanden: Entscheidend ist die Löslichkeit von Kalkstein in Wasser, das mit Kohlendioxid (CO₂) gesättigt ist.

1. Rolle von Kohlendioxid

Im Gegensatz zu Gips oder Salz ist Wasser allein nicht in der Lage, Kalkstein zu lösen. Die Schlüsselhilfe liefert CO₂, das in Wasser die Bildung einer schwachen Kohlensäure ermöglicht. Kohlendioxid ist ein weit verbreitetes Gas, bekannt aus Mineralwasser, Limonade oder Bier, wo es für Sprudel sorgt. Natürliches Wasser enthält ebenfalls CO₂, allerdings in geringeren Mengen.

Wenn Regenwasser auf die Erdoberfläche trifft, absorbiert es zunächst etwas CO₂ aus der Atmosphäre (etwa 0,03 % Anteil). Durch das Versickern in den Boden nimmt es zusätzlich biologisch erzeugtes CO₂ auf, das von Mikroorganismen, Pflanzenwurzeln und der Zersetzung organischer Stoffe stammt.

2. Chemische Reaktion

Im Wasser reagiert CO₂ zu Kohlensäure:

CO2+H2O↔H2CO3↔H++HCO3−CO2​+H2​O↔H2​CO3​↔H++HCO3−​

Diese schwache Säure greift den Kalkstein an:

CaCO3+H2CO3↔Ca2++2HCO3−CaCO3​+H2​CO3​↔Ca2++2HCO3−​

Das Wasser löst dabei den Kalkstein an der Grenze zwischen Boden und Gestein. Risse und Schichtfugen, die häufig durch tektonische Kräfte entstanden sind, ermöglichen es dem Wasser, in das Gestein einzudringen und die Hohlräume langsam zu erweitern.

3. Langsamer Prozess

Die Menge an CO₂ im Wasser ist relativ gering, daher erfolgt die Kalksteinlösung nur langsam. Es dauert oft mehrere zehntausend Jahre oder länger, bis sich eine Höhle entwickelt.

Im Alltag bemerken Menschen die kalkhaltigen Mineralstoffe im Wasser als hartes Wasser. Beim Erwärmen des Wassers, beispielsweise beim Kochen oder in der Waschmaschine, entweicht CO₂, und der Kalk fällt wieder aus. Ein ähnlicher Prozess führt in Höhlen zur Bildung von Speläothemen, wie Tropfsteinen, Stalaktiten und Stalagmiten.