Entstehung von Stalagmiten und Stalaktiten

Unter Stalagmiten versteht man auf dem Boden aufsteigende Tropfsteine, Stalaktiten hingegen sind Tropfsteine, die von der Decke herabwachsen. Bei der Bildung von Stalagmiten und Stalaktiten spielen Wasser (H2O) und Kohlenstoffdioxid (CO2) eine wesentliche Rolle.

Um diesen Vorgang erklären zu können, muß man den Weg des Wassers von der Außenwelt bis in die Höhle verfolgen. Bereits in der Luft nimmt Niederschlagswasser CO2 auf und reagiert zu einer schwachen Kohlensäure (H2C03). Da die Luftkonzentration des CO2 viel geringer ist als dessen Bodenkonzentration, entsteht nur eine schwache Kohlensäure. Durch CO2-Ausstoß der Pflanzenatmung durch die Wurzeln, Zersetzung der pflanzlichen Vegetationsreste und Verwesung von tierischen Kadavern steigt die Bodenkonzentration bis auf das Hundertfache der Luftkonzentration. Versickert das Wasser an einer Stelle ohne Bodenbedeckung, wird das CO2 aus dem Wasser schon auf dem Weg zur Höhle durch die Kluft zum Lösen des Kalks (CaCO3) verbraucht. Daraus ergibt sich, dass das in die Höhle eintretende Wasser (siehe Grafik linker Teil) untersättigt gegenüber der Höhlenluft ist. Daher gibt H2CO3 kein CO2 ab, somit wird auch kein Kalk ausgefällt. => Es entstehen keine Stalagmiten und Stalaktiten, sondern Höhlenbäche!

Erst wenn das Regenwasser durch belebten Boden fließt (rechte Seite der Grafik), nimmt es soviel CO2 auf, dass der Abfall des CO2-Drucks durch die Kalklösung in der Kluft unkritisch ist. Tritt das Wasser in die Höhlenluft ein, gibt es soviel CO2 ab, bis ein Druckgleichgewicht mit der Höhlenluft erreicht ist. Da der CO2-Gehalt im Wasser nach dem Eintreten in die Höhle geringer wurde, kann das Wasser nicht mehr dieselbe Menge Kalk lösen. Somit kommt es zur Ausfällung und Ablagerung des Kalks => Entstehung von Stalgmiten und Stalaktiten.





Das Wachstum der Stalaktiten
Tritt ein kalkbeladenes Tröpfchen nach oft tagelangem Lauf durch die Kluft (senkrechte und waagrechte Fugen im Gestein) in die Höhle ein, so entgast es (Vorgang oben schon beschrieben) und hinterläßt einen winziger Ring aus Kalk.Im Laufe der Zeit entsteht aus diesen aufeinandergesetzten Ringen eine hohle Röhre von vier bis sechs Millimeter, sogenannte Makkaroni. Beginnt außen an den Makkaroni Wasser abzulaufen, kommt es zum sekundären Dickewachstum.

Das Wachstum der Stalagmiten
Der Tropfen trifft auf den Boden, durch die größere Oberfläche und die längere Verweildauer kommt es zu einem weiteren CO2-Verlust und einer erneuten Kalkablagerung. Trifft der Tropfen gleichmäßig auf eine Stelle, so entstehen Kerzenstalagmiten, kommt das Wasser in Fäden herab, bilden sich keglige unregelmäßige Formen.

Die Wachstumsgeschwindigkeit hängt von mehreren Faktoren wie z.B. Tropfgeschwindigkeit, Temperatur, CO2-Druck-Differenz etc. ab. Deshalb ist die Wachstumsgeschwindigkeit an jeder Tropfstelle verschieden. Bei einer Temperatur von zehn Grad geht man bei langsamer Tropfgeschwindigkeit von 50 bis 100 cm Wachstum in 1000 Jahren aus. Bei einer Temperatur von 25 Grad wäre das Wachstum bereits doppelt so groß. Bei schneller Tropffolge wird der CO2-Druck nicht schnell genug verringert und das Wachstum verzögert sich somit auf 5 cm in 1000 Jahren.