Mit dem Wort Tropfstein werden oft riesige Tropfsteinhöhlen assoziiert. Diese Tropfsteinhöhlen kommen unter anderem auch in Deutschland vor.
Anhand des Namens Tropfstein kann bereits vermutet werden, dass Tropfsteine durch das Tropfen von etwas entstehen. Tropfsteine haben also eine besondere Entstehungsweise und können anhand ihrer Entstehung in verschiedene Arten unterteilt werden.
Tropfstein – Bezeichnung
Tropfsteine gehören zu der Kategorie der Sinter. Sinter sind Gebilde, die sich durch Ablagerungen und Abspeisungen von Mineralien im Wasser bilden. Im Falle des Tropfsteins ist dieses abgelagerte Mineral Kalk. Ein anderer vorkommender Sinter ist etwa die Feuersteinknolle, die durch Kreideablagerungen entsteht.
Tropfsteine sind meist in Höhlen gebildete Kalkablagerungen, die durch tropfendes Wasser entstehen.
Tropfsteine können in ihrem Aussehen sehr unterschiedlich sein. Das liegt unter anderem an deren Größe, deren Art, aber auch an dem Material des Tropfsteins.
Wie Tropfsteine aussehen können, siehst Du in der Abbildung 1:
Abb. 1 - Tropfsteine
Tropfstein – Material
Tropfsteine bestehen grundsätzlich aus Kalk. Bei ihrer Entstehung könne sich aber auch weitere Metalle und Minerale ablagern, die den Tropfstein verfärben. Welche Farbe ein Tropfstein bei welchem abgelagerten Mineral oder Metall hat, zeigt Dir die Tabelle 1:
| Metall | Farbe Tropfstein |
| nur Kalk | durchsichtig/ weiß |
| Eisen | gelb |
| Mangan | rot |
| Kupfer | grün |
Tabelle 1 - Material Tropfstein
Je nach Menge des Minerals oder Metalls ist die Farbe eines Tropfsteins unterschiedlich intensiv.
Tropfstein – Arten
Tropfsteine werden in verschiedene Arten unterteilt. Diese Arten von Tropfstein sind:
- Stalaktiten
- Stalagmiten
- Stalagnate
Ein von der Decke wachsender Tropfstein wird Stalaktit genannt. Wächst der Tropfstein vom Boden in die Höhe, ist es ein Stalagmit. Wenn sich ein Stalagmit mit einem Stalaktiten verbindet, ergibt dies eine Tropfsteinsäule. Diese Tropfsteinsäule kann auch Stalagnat genannt werden.
Eine Sonderform des Tropfsteins ist ein sogenannter Sintervorhang. Das ist ein lappenartiges Gebilde, das an schrägen Flächen entsteht. Besonders an ihnen ist, dass das Wasser nicht punktuell auf den Boden tropft. Das Wasser läuft immer wieder auf derselben Bahn an der schrägen Felswand entlang, wodurch mit der Zeit ein "Vorhang" aus Tropfstein entsteht.
Auf der folgenden Abbildung siehst Du einen Sintervorhang:
Abb. 2 - Sintervorhang
Tropfstein – Eselsbrücke
Um sich die verschiedenen Arten von Tropfsteinen und ihre Bezeichnung zu merken, gibt es eine einfache Eselsbrücke, die Du Dir merken kannst:
Der Buchstabe T in StalagTit sieht aus wie ein Tropfstein, der von der Decke hängt.
Das M in StalagMit erinnert an zwei Tropfsteine, die vom Boden aus in die Höhe wachsen.
So kannst Du Dir etwas leichter merken, was ein Stalaktit und was ein Stalagmit ist.
Tropfstein – Entstehung
Oft findet man Tropfsteine innerhalb von Höhlen, die aus Gestein bestehen. Dort herrschen ideale Bedingungen für ihre Entstehung. Das Gestein, aus dem die Höhle besteht muss vor allem zwei Faktoren erfüllen, damit Tropfsteine entstehen können:
- Im Gestein muss Kalk enthalten sein.
- Im Gestein muss Wasser enthalten sein.
Wasser gelangt vorwiegend durch Niederschlag, der im Boden versickert, in das Gestein der Höhle. In diesem Wasser ist eine geringe Menge Kohlenstoffdioxid gelöst.
Durch das Kohlenstoffdioxid kann das Wasser eine kleine Menge Kalk lösen und aufnehmen. Dieses Wasser sickert jetzt langsam durch das Gestein und läuft in der Höhle aus dem Gestein heraus. Kommt das Wasser so wieder in Kontakt mit Luft, gibt es Kohlenstoffdioxid ab, um die Menge von dem Kohlenstoffdioxid im Wasser und in der Luft auszugleichen.
Das hat zur Folge, dass das Wasser auch wieder etwas Kalk abgibt, denn dass Wasser konnte den Kalk ja nur durch das Kohlenstoffdioxid aufnehmen. Mit weniger Kohlenstoffdioxid im Wasser kann auch weniger Kalk gespeichert werden.
Der abgegebene Kalk lagert sich dann punktuell am Gestein der Höhle ab und ähnelt deshalb optisch einem Wassertropfen. Dieser Vorgang wiederholt sich immer wieder. Mit der Zeit bilden sich so Stalaktiten aus abgelagertem Kalk.
Das Wasser, das diesen Stalaktiten entstehen lässt, verdunstet dann entweder oder tropft auf den Boden. Wenn das Wasser auf den Boden tropft, verliert der Wassertropfen noch mehr Kohlenstoffdioxid und somit wird erneut Kalk abgegeben, der sich am Boden der Höhle sammelt. So bilden sich nach langer Zeit Stalagmiten.
Tropfsteinbildung
Die Tropfsteine entstehen also durch tropfendes Wasser. Dadurch, dass das Wasser immer nur wenig Kalk ablagert, dauert es lange, bis ein großer Tropfstein entstanden ist.
Tropfsteine wachsen also sehr langsam. Durchschnittlich wachsen sie einen Millimeter in 10 Jahren1. Die genaue Wachstumsrate von Tropfsteinen variiert jedoch und hängt von gewissen Faktoren ab.
Tropfstein – Faktoren
Es gibt verschiedenen Faktoren, die das Wachstum von Tropfsteinen beeinflussen. Die folgenden Faktoren haben die größten Auswirkungen auf das Wachstum:
- Konzentration von Kalk im Wasser: Je höher die Kalkkonzentration im Wasser, desto mehr Kalk wird bei der Reaktion abgespalten und desto schneller wächst der Tropfstein.
- CO₂-Gehalt von Wasser und Höhle: Je mehr CO₂ vorhanden ist, desto mehr Kalk kann aufgenommen werden.
- Menge des Wassers: Je mehr Wasser in die Höhle sickert, desto mehr Kalk kann es dort abspeisen und desto schneller wächst der Tropfstein.
- Temperatur: Je wärmer es ist in der Höhle und außerhalb von der Höhle ist, desto mehr Wasser kann verdunsten und desto mehr Kalk bleibt zurück.
So beeinflussen Umweltbedingungen das Wachstum von Tropfsteinen maßgeblich. Die Wachstumsrate schwankt mit klimatischen Änderungen, da sich dabei die oben angegeben fünf Parameter ändern.
Tropfsteingebilde – Klima
Durch die veränderte Wachstumsrate bei schwankenden Klimabedingungen ist es teilweise möglich, durch Tropfsteine Rückschlüsse auf klimarelevante Daten von vor mehreren hundert Jahren zu ziehen.
Insbesondere die Wachstumsgeschwindigkeit kann Aufschluss über das vergangene Klima geben. Dafür werden Proben zur Altersbestimmung entnommen. Tropfsteine weisen ähnliche Altersringe auf wie Bäumen. Anhand dieser Ringe wird mit einer geophysikalischen Methode bestimmt, wie alt ein Tropfstein ist und wann er entstanden ist.
Möchtest Du erst mal mehr über das Klima allgemein lesen? Dann kannst Du die separate Erklärung dazu lesen.
Wenn das Entstehungsjahr des Tropfsteins bekannt ist, stellt der Zwischenraum zwischen den Altersringen die Wachstumsgeschwindigkeit dar, die auf einige Klimadaten hindeuten. Je größer der Abstand zwischen den Altersringen, desto schneller ist der Tropfstein in dieser Zeit gewachsen. Das bedeutet, dass es in dieser Zeit warm und niederschlagsreich war. Wenn ein Tropfstein nur wenig gewachsen ist, kann auf niederschlagsärmere, kältere Perioden geschlossen werden.
Das Wachstum von Tropfsteinen schwankt stark in Zeiten wechselnder Kalt- und Warmzeiten. In kalten Perioden kann das Tropfsteinwachstum durch Frostbildung des Bodens gestört werden, denn durch die dünne Eisschicht kann wenig bis gar kein Niederschlagswasser versickern. Tropfsteine wachsen daher langsamer, da weniger Wasser in die Höhle kommt.
Daraus kann geschlossen werden, dass sich die meisten Tropfsteine vor der letzten Eiszeit gebildet haben und erst nach der Endung der Kaltzeit vor ungefähr 8.000 Jahren weiterwuchsen.
Tropfsteinhöhle
In allen Regionen weltweit, die hohe Karstvorkommen und Kalkgehalte aufweisen, können Tropfsteine entstehen. Unter einem Karst werden unterirdische Gelände verstanden, die locker und wasserlöslich sind.
Regionen mit hohem Karstvorkommen und Kalkgehalt sind etwa der Süden und die Mitte Deutschlands. Dort herrschen nicht nur ideale Bedingungen für Tropfsteingebilde, sondern auch für die Höhlenbildung selbst.
Die größte Tropfsteinhöhle Deutschlands ist die Atta-Höhle im Sauerland, die 7 Kilometer lang ist.
In manchen Tropfsteinhöhlen werden Führungen angeboten, in denen man die Tropfsteinhöhle besichtigt. Wichtig hierbei ist es, die Tropfsteine nicht anzufassen. Durch das Berühren von Tropfsteinen bleiben kleine Mengen Fett und andere Substanzen der Haut an den Tropfsteinen hängen. Dies verhindert das natürlichen Wachstum der Steine an dieser Stelle.
Ausnahmen, wo Tropfsteine auch außerhalb von Tropfsteinhöhlen gebildet werden, sind alte Gebäude.Oft kommt es hier bei Beton oder Zement zu einem Austritt von Calciumhydroxid. Wenn dieses mit Kohlenstoffdioxid aus der Luft reagiert, können auch hier Tropfsteine zustande kommen.
Tropfstein – Das Wichtigste
Tropfsteine sind Steine, die aus Kalkablagerungen von Wasser entstehen.
Von der Decke wachsende Tropfsteine werden Stalaktiten und vom Boden herauf wachsende Tropfsteine Stalagmiten genannt.
Der Großteil der Tropfsteine weltweit befindet sich in Tropfsteinhöhlen.
Aus der Wachstumsrate von Tropfsteinen lassen sich Rückschlüsse auf vergangene Klimadaten schließen.
Nachweise
- Wissenstexte.de: Tropfstein. (15. 10.2022)
- Zamg.ac.at: Tropfsteine. (15.10.2022)
- Geohilfe.de: Karsthöhlen – Entstehung, Tropfsteine. (15.10.2022)
- www.planet-schule.de: Wie kommen Tropfsteine in eine Höhle?. (08.11.2022)
- Abb. 2 - Sintervorhang (https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Remouchamps_Sinter-Vorhang.jpg#/media/File:Remouchamps_Sinter-Vorhang.jpg) von Shi Anna unter der Lizenz von CC BY-SA 4.0
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