Auslaugung ( Korrosion ) |
Als "Korrosion" bezeichnet man die chemische Gesteinsauflösung mit Hilfe von aggressivem Kohlendioxid (CO2) und Wasser. Reines Wasser ist normalerweise neutral und kann deshalb nur sehr wenig Kalk lösen (bei 16° C ca. 13 mg CaCo3 pro Liter Wasser. Wenn Wasser mit CO2 angereichert wird, erhöht sich dadurch stark die Lösungsfähigkeit (400mg pro Liter Wasser) Kohlendioxid ist in der Luft (ca. 0,03%) und stärker konzentriert auch in der Bodenluft (ca. 25%) enthalten. Im Boden kommt es vor allem, wegen der dort ablaufenden mikrobiellen Zersetzung, der Wurzelatmung der Pflanzen und der Stoffwechselprozesse der Mikroorganismen, vermehrt vor. Das Sickerwasser, das sich seinen Weg durch die Bodenschichten bahnt, nimmt dabei Kohlendioxid auf. Je stärker die Bodenvegetation vorhanden ist, desto stärker kommt es zur Verkarstung, da mehr CO2 gebildet wird. Auch die Luftschicht unmittelbar über dem Boden und dem Gestein weist einen erhöhten CO2-Anteil auf, der auf die Atmungskohlensäure (biogene Kohlensäure) der Mikroorganismen zurück zu führen ist. Das Wasser bindet Teile dieses Kohlendioxides. Es entsteht dabei eine aggressive Säure. Je höher der CO2-Partialdruck, d.h. je mehr CO2-Gehalt da ist, und je niedriger die Temperatur im Boden ist, desto größer ist die Aggressivität des Wassers. Ein Teil des im Wasser gelösten CO2 reagiert mit Wasser zu "aggressiver Kohlensäure" (ca. 0,7% bei 4° C) CO2 + H2O = H2 CO3. Diese Kohlensäure dringt nun in die tektonischen oder sedimentären Inhomogenitäten ein. Der Kalkstein wird dadurch gelöst. Die Lösungsreaktion im Kalk bewirkt eine Umwandlung des festen CaCO3 in zehnfach leichter lösbares Ca- Bikarbonat: CaCO3 + H2O + CO2 = Ca (HCO3)2. Bei diesem Lösungsvorgang handelt es sich um eine Ionenreaktion, die phasenhaft abläuft.Die Wassermoleküle lagern sich an die Ionenkristalle des Calcit an. Diese Kristalle werden in Kalcium- und Karbonat- Ionen aufgespalten. Die Ionen gelangen anschließend in die aggressive Lösung. Durch die resultierende, erhöhte Konzentration von Karbonat- Ionen in der Lösung, ist das Gleichgewicht der Kohlensäure gestört. Also werden die Karbonat- Ionen, durch die Anlagerung von Hydronium- Ionen, aus der aggressiven Kohlensäure entfernt. Die Spalten, Fugen und Verwerfungen im Gestein erweitern sich durch diesen Lösungsvorgang immer mehr. Es entsteht allmählich ein großes Kluftsystem, wodurch die Aufnahmefähigkeit des Untergrundes für größere Wassermengen zunimmt. An die Stelle von Oberflächenentwässerung tritt nun eine ausgedehnte, unterirdische Entwässerung. Im Laufe von vielen tausend Jahren bilden sich so ausgedehnte Systeme von Hohlräumen unter der Erde. |
