imported>Pjt56: Straffung

2025-09-25T09:29:55Z

Straffung

Neue Seite

[[Datei:Lechuguilla Cave Pearlsian Gulf.jpg|mini|Tropfsteine in der [[Lechuguilla Cave]], [[New Mexico]], USA]]
'''Tropfsteine''' sind generell Steine, die als [[Sinter]] durch tropfendes Wasser entstehen.

== Begriffsklärungen ==
=== Tropfstein und Speläothem ===
Dabei wird in der Umgangssprache weder der Ort, an dem sie entstehen (Höhle, Bergwerk, Gebäude usw.), noch die chemische Zusammensetzung unterschieden. In den letzten Jahren hat sich jedoch zunehmend die Einschränkung auf Kalkablagerungen und die Entstehung in [[Höhle]]n durchgesetzt. Kohlensäurehaltiges, fließendes und insbesondere tropfendes [[Wasser]] mit in der Regel sehr geringem Wasserfluss ist dabei Ursache der langsamen Ablagerung von [[Calcit]]. Kohlendioxid-Gas entweicht und dabei fällt [[Calciumcarbonat]] aus. Tropfsteine sind daher mit dem [[Travertin]] verwandt.

In jüngster Zeit findet zunehmend der Begriff ''[[Speläothem]]'' Verwendung, der von dem englischen ''speleothem'' abgeleitet ist. Er bezeichnet jedoch alle Arten von sekundären Ablagerungen in Höhlen ([[Speläologie|speläologische (höhlenkundliche)]] Sedimentation) und umfasst damit neben Tropfsteinen auch andere Formen.

=== Systematik der Speläotheme ===
[[Datei:Tropfsteinanimation.gif|mini|hochkant=0.8|Modellversuch zur Tropfsteinbildung: Wachstum einer etwa sechs Zentimeter langen Tropfsteinsäule beim Eintropfen einer Lösung aus Zink- und Kupfersulfat in eine Ammoniakatmosphäre. Der Stalagmit sitzt auf einer hochkant gestellten Plexiglasplatte, deren oberer Rand sichtbar ist. Die Zeitspanne zwischen erstem und letztem Bild beträgt ungefähr 15 Minuten.<ref>Schmidkonz, Wittke 2006</ref>]]
* Tropfsteine
** Deckensinter (an der Höhlendecke)
*** Sinterröhrchen (Bildbereich '''B''' – Röhrchensinter, „Makkaroni“)
*** [[Stalaktit]]en (Bildbereich '''A''')
*** Deckensinterleisten
*** [[Sinterfahne]]n (Bildbereich '''F''')
*** Sintervorhänge (Bildbereich '''G''')
** Wandsinter (an der Höhlenwand)
*** Sinterkrusten
*** Sinterfälle
*** Baldachine
*** Knöpfchensinter (Perlsinter, Blumenkohlsinter)
** Solensinter (im Bodenbereich)
*** [[Stalagmit]]en
*** Sinterwälle
*** Sinterdecken
*** [[Sinterbecken]] (Bildbereich '''J''')
*** Wandsinterkränze
*** Sinterterrassen (Bildbereich '''L''')
** Lose Sinterformen (frei im Höhlenraum liegend)
*** [[Höhlenperle]]n
*** [[Speläothem#Kalkhäutchen|Kalkhäutchen]]
*** Wandsinterleisten
** Sonstige
*** [[Stalagnat]] (Bildbereich '''E''' – zusammengewachsener Stalaktit und Stalagmit, an Höhlendecke und -boden gleichzeitig vorkommend)
*** [[Excentrique]]s (Bildbereich '''H''' – an Höhlenwand und -decke vorkommend)
*** [[Mondmilch]] (Bildbereich '''I''')

<gallery mode="packed" heights=200>
Tropfsteine-hell.svg|Verschiedene Tropfsteinformen
TropfsteinEntstehung-hell.svg|Tropfsteinbildung
</gallery>

=== Stalaktit, Stalagmit oder Stalagnat ===
[[Datei:Gasselhoehle5.jpg|mini|Hängende [[Stalaktit]]en und stehende [[Stalagmit]]en in der [[Gasselhöhle]], Ebensee]]

Je nach Anordnung des Tropfsteins spricht man von ''Stalaktit'', ''Stalagmit'' oder ''Stalagnat'', wobei der letzte Begriff im allgemeinen Sprachgebrauch weniger verwendet wird, da die durchgehende Säulenform verhältnismäßig selten vorkommt.

=== Eselsbrücken ===
* Die Form der Großbuchstaben «M» und «T» kann als Eselsbrücke dienen. So genügt die Form des T als Erinnerung, dass die Stalak'''T'''iten von der Decke herunterhängen.
* Eine bekannte Eselsbrücke ist: „Die Mi(e)ten steigen und die Tit(t)en hängen“.
* Im [[Englische Sprache|Englischen]] hilft der folgende Spruch: „Stala'''g'''mites '''g'''row from the '''g'''round, stala'''c'''tites '''c'''ome from the '''c'''eiling“, im [[französische Sprache|Französischen]] „La Stalag'''m'''ite '''m'''onte, la stalac'''t'''ite '''t'''ombe“ (''monter'' „steigen“ und ''tomber'' „fallen“).

== Entstehung ==
[[Datei:Stalagmite hg.jpg|mini|Schnitt durch einen Stalagmiten mit Wachstumsstreifen, links]]
Der Niederschlag nimmt aus der Atmosphäre Kohlenstoffdioxid auf, versickert im Boden und nimmt dort organische Säuren auf. Dadurch wird aus dem Kalkstein Calciumcarbonat (Kalk) im Wasser bis zur [[Kalksättigung]] gelöst. Wenn es auf einen Hohlraum trifft, fließt das Sickerwasser an der Decke entlang, verliert an Fließgeschwindigkeit und bildet [[Tropfen]]. Dabei gibt es beim Zutritt von Luft [[Kohlenstoffdioxid|CO2]] ab, was zur Ausfällung von kristallinem [[Calciumcarbonat|CaCO3]] führt. Dieser [[Sinter]]-Kalk bildet den [[Stalaktit]]en. Der auf den Boden auftreffende Tropfen enthält noch etwas Kalk. Beim Aufprall wird nochmals CO2 freigesetzt und Kalk fällt aus. Entsprechend wächst ein weiterer Tropfstein vom Boden in die Höhe und bildet einen [[Stalagmit]]en. Die [[Verdunstung]] des Wassers spielt nur in wenigen Höhlen bzw. Höhlenteilen, z. B. an Höhleneingängen eine Rolle. Durch im Wasser gelöste [[Mineral]]ien können Tropfsteine unterschiedliche Färbungen aufweisen.

=== Dissoziationsgleichungen ===
: Ca2+ + 2 HCO3−  ⇌  CaCO3 + H2O + CO2
oder auch
: Ca2+ + 2 HCO3−  ⇌  CaCO3 + H2CO3

''Siehe auch:'' [[Wasserhärte#Kalk-Kohlensäure-Gleichgewicht]] und [[Carbonat-Silicat-Zyklus]] zum Chemismus der Sinterbildung.

=== Tropfsteine aus anderen Materialien ===
[[Datei:Diadochit-Stalaktiten.jpg|mini|Etwa 40 cm lange Diadochit-Stalaktiten im Alaunwerk Mühlwand]]
Tropfsteine entstehen nicht nur aus Kalk. In den Besucherbergwerken [[Feengrotten]] in Saalfeld, [[Morassina]] in Schmiedefeld (beide in Thüringen) und [[Alaunwerk]] Mühlwand in [[Reichenbach im Vogtland|Reichenbach]] (Sachsen) kann man zum Teil farbenprächtige Exemplare aus [[Diadochit]] bestaunen. Diadochit-Tropfsteine wachsen erheblich schneller als Tropfsteine aus Kalk, allerdings sind sie mechanisch weniger stabil.

[[Eiszapfen]] entstehen ähnlich wie Tropfsteine und können daher vergleichbare Formen ausbilden.

Aus SiO2 bestehen die kleinen, unscheinbaren Sinterwarzen im Sandsteinkarst, die man weltweit beobachten kann.

== Wachstumsgeschwindigkeit und Tropfsteinalter ==
Tropfsteine entstehen und wachsen im menschlichen Maßstab gesehen nur sehr langsam. Die genaue Geschwindigkeit des Tropfsteinwachstums variiert jedoch und hängt von mehreren Faktoren ab:

* Kalk-Konzentration im Wasser
* CO2-Gehalt im Wasser und in der Höhle
* Menge des herabtropfenden Wassers
* Temperatur

Sehr beliebt bei [[Höhlenführer]]n sind Angaben über die Wachstumsgeschwindigkeiten von Tropfsteinen. Dabei werden durchaus realistische Messungen von 8 bis 15 Millimeter pro 100 Jahre zugrunde gelegt. Nicht legitim ist jedoch die Verallgemeinerung auf die gesamte Höhle sowie das lineare Hochrechnen auf die Tropfsteingröße. Ein Stalaktit mit einem Meter Länge ist also höchstwahrscheinlich nicht genau 10.000 Jahre alt.

In der [[Charlottenhöhle]] kann man einen drei Zentimeter großen Tropfstein<ref>[https://www.showcaves.com/images/Big/272-021.jpg Abbildung] (Fotografie von Jochen Duckeck), Showcaves.com</ref> sehen, der auf den Leitungen der historischen elektrischen Beleuchtung gewachsen ist. Damit ist das Alter bekannt (seit Installation der Leitung, etwa 110 Jahre) und es ist möglich, die Wachstumsgeschwindigkeit auszurechnen. Das Ergebnis kann nicht verallgemeinert werden, auch benachbarte Tropfsteine können sehr unterschiedliche Wachstumsgeschwindigkeiten besitzen. Der erwähnte Tropfstein befindet sich unter einer [[Doline]] mit [[Humus]]füllung und sehr hoher CO2- und [[Huminsäure]]nproduktion. Dadurch ist die Wachstumsgeschwindigkeit räumlich sehr eng begrenzt ca. verfünffacht.

[[Datei:Tropfsteine als Indikatoren für den Klimawandel.webm|mini|Tropfsteine als Klimawandelindikatoren, ZDF Terra-X, Laufzeit 1:03 Minuten]]
Maßgeblich beeinflussen auch die Umweltbedingungen das Wachstum. Die Wachstumsraten schwanken mit klimatischen Änderungen, da sich dabei die oben angegebenen vier Parameter ändern. Im Wechsel von [[Eiszeitalter|Kaltzeiten]] und [[Warmzeit]]en schwankt das Wachstum sehr stark. Während einer Kaltzeit kann es, durch die [[Flächenversiegelung|Versiegelung]] des Bodens aufgrund der Bildung von [[Permafrostboden|Permafrost]], zu einer Unterbrechung des Wachstums kommen. In der letzten Warmzeit war es wärmer und feuchter als heute, so dass die Wachstumsgeschwindigkeit höher gewesen sein kann. Vermutlich entstand bei oben genanntem Beispiel ein erheblicher Teil des Tropfsteins vor der letzten Kaltzeit. Das Wachstum wurde unterbrochen und erst nach dem Ende der Kaltzeit vor etwa 8.000 Jahren fortgesetzt. Generell meint man deshalb heute mit dem ''Alter eines Tropfsteins'' die Warmzeit, während deren der größte Teil des Tropfsteins gebildet wurde.

Schließlich sei noch darauf hingewiesen, dass häufig nur von der Wachstumsgeschwindigkeit von ''„Tropfsteinen“'' geredet wird. Dabei wird vernachlässigt, dass die Geschwindigkeit auch von der Form abhängt. Sinterröhrchen können sehr schnell wachsen, nach dem Übergang zum Stalaktit wird die Geschwindigkeit jedoch deutlich geringer, da nun die gleiche Menge Material auf einer größeren Fläche abgelagert wird. Die Wachstumsgeschwindigkeit der zugehörigen Stalagmiten unterscheidet sich wiederum drastisch. Jegliche Angabe, die diese Unterschiede nicht berücksichtigt, hat keinerlei wissenschaftlichen Wert.

Die Wachstumsgeschwindigkeit ist jedoch eine wichtige Kennzahl, wenn sie aus sinnvollen Messungen abgeleitet wird. Dazu wird das Alter entnommener Proben mit einer geeigneten geophysikalischen Methode (14C, U/Th oder O; siehe [[Geochronologie]]) bestimmt. Nun kann zwischen Messpunkten mit erkennbar homogenem Wachstum dazwischen eine aussagekräftige Wachstumsgeschwindigkeit errechnet werden. Diese lässt dann durchaus Rückschlüsse auf die klimatischen Bedingungen während der Entstehung des Tropfsteins zu.

<gallery mode="packed" heights="190">
Grottes de Reclere.JPG|Riesiger Stalagmit in den Grotten von Réclère (Schweizer Jura)
Grotta di ispinigoli.jpg|Der [[Stalagnat]] in der Mitte der [[Grotta di Ispinigoli]] ist mit 38 m Höhe der größte Tropfstein Europas
Dripstone column in Biserujka Cave, Dobrinj, Island of Krk.jpg|Doppelter [[Stalagnat]] in der [[Tropfsteinhöhle]] [[Biserujka]]
Kubach crystal cave2.JPG|Durch Berührung abgestorbener Stalagmit in der [[Kubacher Kristallhöhle]]
</gallery>

Das Wachstum der Tropfsteine kann durch Höhlenbesucher gestört werden. Berührt man einen Tropfstein, so setzt sich Fett von der Haut ab und verhindert an dieser Stelle zukünftige Kalkablagerungen.

== Tropfstein-Vorkommen ==
[[Datei:Stalactites on Concrete.JPG|mini|Tropfsteine an Beton]]
Grundsätzlich befinden sich in allen [[Höhle]]n weltweit, die in Karst- und Kalkgesteinsregionen liegen, Tropfsteine. Diese Höhlen werden als [[Tropfsteinhöhle]]n bezeichnet.

Tropfsteine können sich auch an älteren Bauwerken bilden, wenn Calciumhydroxid aus Zement oder Beton gelöst wird und dann mit dem Kohlendioxid der Luft reagiert.

== Einzelnachweise ==
<references />

== Literatur ==
* B. Schmidkonz, G. Wittke: ''Tropfsteine im Zeitraffer''. In: ''Chem. Unserer Zeit''. 40/2006, S. 246 {{DOI|10.1002/ciuz.200600370}}.
* B. Schmidkonz: ''Watch a dripstone grow''. In: ''J. Chem. Educ.'' 94/2017, S. 1492–1497 {{DOI|10.1021/acs.jchemed.7b00215}}. (Link auf den unveröffentlichten Text (unedited Authors copy), der aber nahezu gleich ist mit dem veröffentlichten: https://www.researchgate.net/publication/320123945_Geochemistry_in_Action_Watch_a_Dripstone_Grow)

== Weblinks ==
{{Commonscat|Speleothems|Tropfstein}}
* [[Mineralienatlas:Tropfsteine]]

{{Normdaten|TYP=s|GND=4186314-8}}

[[Kategorie:Chemisches Sedimentgestein]]
[[Kategorie:Speläologie]]
[[Kategorie:Wikipedia:Artikel mit Video]]

Tropfstein - Versionsgeschichte

imported>Pjt56: Straffung