Geomorphologie

Vorwort . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

Gegenstand, Aufgabe und Gliederung der Geomorphologie . . . 15

1.1 Gegenstand und Stellung der Geomorphologie . . . . . . . . . . . . . . 15

1.2 Gliederung der Geomorphologie: Reliefbildende und formbildende Prozesse . . . . 19

1.3 Vielfalt geomorphologischer Formen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

1.4 Zur Bedeutung des Reliefs und der Geomorphologie . . . . . . . . . . 25

Die Entstehung von Kontinenten, Gebirgen und Ozeanen (Mega- und Makrorelief) . 28

2.1 Hypsometrische Kurve . . . .. . . . . . . . . . . . . . 28

2.2 Plattentektonik . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

Material, Prozesse und Strukturen der kontinentalen Kruste . . . 41

3.1 Tektonik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41

3.1.1 Tektonische Bewegungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41

3.1.2 Lagerungsformen und einfache tektonische Strukturen . . . . . . . . . . . . . 43

3.2 Geologische Zeitrechnung und erdgeschichtliche Entwicklung . .. . . 49

3.3 Gesteine und ihre geomorphologische Bedeutung . . . . . . . . . 53

3.3.1 Eigenschaften und Bedeutung von Gesteinen . . . .. . . . . . . . . . 53

3.3.2 Minerale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54

3.3.3 Kreislauf der Gesteine . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56

3.3.4 Magmatite . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57

3.3.5 Sedimente und Sedimentgesteine . .. . . . . . . . . . . . . 61

3.3.6 Metamorphe Gesteine . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . 65

Das Relief der Erde: Konzepte und Modellvorstellungen . . . . . . . 73

4.1 Modellvorstellungen in der Geomorphologie . . . . . . 73

4.2 Der Abtragungs-Zyklus von W.M. DAVIS (1899) . . . . . . . . 75

4.3 Das exponentielle Abtragungsmodell nach STRAHLER/STRAHLER (1992) . 77

4.4 Denudationsraten in Flußeinzugsgebieten . . . . . . . . . . . . . . 79

4.5 Klimagebundenheit exogener Formungsprozesse . . . . . . .. . . . . . . . 81

4.6 Formen, korrelate Sedimente und Aktualismus . . . . . . . . . 82

4.7 Bedeutung des Klimawandels . . . . . . .. . . . . . . . 82

4.8 Relief als Ergebnis endogen-exogener Wechselwirkungen . . . . . 83

Verwitterungsprozesse und Verwitterungsformen . . . . . . . 85

5.1 Die Verwitterung als Teil der exogenen Dynamik . . .. . . . . 85

5.2 Physikalische Verwitterung . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . 86

5.2.1 Druckentlastung und Abkühlung von Magmen . . . . . . . 86

5.2.2 Desorption und Adsorption von Wasser . . . . . . . . . 87

5.2.3 Temperaturwechsel . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . 88

5.2.4 Frostsprengung u.andere Verwitterungseffekte durch Volumenvergrößerung .. . 89

5.3 Chemische Verwitterung . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . 90

5.3.1 Allgemeine Charakteristik . . . . . .. . . . . . . . . . 90

5.3.2 Lösungsverwitterung . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . 90

5.3.3 Kationenaustausch . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . 91

5.3.4 Redox-Reaktionen (Oxidationsverwitterung) . . . . . . . . . . 92

5.3.5 Hydrolyse und Protolyse (Säureverwitterung) .. . . . . . . . . 92

5.4 Verwitterungsprodukte . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . 94

5.4.1 Wirkung der physikalischen Verwitterung . . . . . . . . . . . . . . . 94

5.4.2 Verwitterungsneubildungen und Prozesse der Bodenbildung . . . . . . . . 94

5.5 Klimazonalität der Verwitterung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99

5.5.1 Verwitterung in den feuchten Tropen . . . . . .. . . . . . . . . 99

5.5.2 Verwitterung in Trockengebieten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101

5.6 Verwitterungsformen . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . 101

Gravitative Massenbewegungen . . . . . . . . . . . . . . . . . 103

6.1 Typisierung von gravitativen Massenbewegungen . . . .. . . . . . . 103

6.2 Hangstabilität . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105

6.3 Sturzdenudation . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . 107

6.4 Versatzdenudation . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . 109

6.5 Denudation durch Rutschen und Gleiten . . . . . . . . . . . . . . . 110

6.6 Fließungen . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . 111

6.7 Komplexe gravitative Massenbewegungen . . . . . . . . . . 112

6.8 Hangformung durch gravitative Massenbewegungen . . . . . 113

Fluviale Formung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116

7.1 Hydrologische Grundlagen . . . . . . . . .. . . . . . . . . 117

7.1.1 Wasserkreislauf und Abflußbildung . . . . . . . . . . . . . 117

7.1.2 Abflußganglinien und Abflußregime . . . . . . . . . . . . . 119

7.1.3 Abfluß und Fließgeschwindigkeit . . . . . . . . . . 122

7.1.4 Fließzustände . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126

7.2 Denudation durch fließendes Wasser . . . . . . . . . . . . . 130

7.2.1 Prozeßbetrachtung: Ablösung, Transport und Sedimentation . .. . . . 130

7.2.2 Natürliche Spüldenudation und Bodenerosion . . . . . . . . . . . . 133

7.2.3 Bodenerosionsformen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136

7.3 Fluviale Prozesse im Gerinnebett . . . . . . ... . . . . . . 141

7.3.1 Energieumsatz in fluvialen Systemen . . . . . . . . . . . . 141

7.3.2 Erosion und Sedimenttransport . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142

7.3.3 Morphologische Gewässerstrukturen . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . 148

7.3.4 Akkumulation und fluviale Akkumulationsformen . . .. . . . . . 156

7.3.5 Gefälle und Längsprofil . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . 159

7.3.6 Entwicklung und Stationarität fluvialer Systeme . . . .. . . . . . . 161

7.4 Prozesse der Talbildung und Talformen . . . . . . . .. . . . . . . 162

7.4.1 Modellüberlegungen zum Zus.wirken von Hangdenudation u. Flußarbeit ...... 162

7.4.2 Einfache Talformen . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165

7.4.3 Komplexe Talformen als Ergebnis diskontinuierlicher Reliefentwicklung . . 167

7.4.4 Sonderformen tektonisch ausgelöster Talentwicklung . . . . . . . 170

Äolische Formung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173

8.1 Besonderheiten u. mechan. Grundlagen der Oberflächenformung durch Wind ....173

8.2 Transportarten . . . . . .. . . . . . 175

8.3 Deflation und Deflationsformen . . . . . . . . . . . . . . 177

8.4 Korrasion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179

8.5 Transport und Akkumulation von Sand . . . . . . . . . 180

8.5.1 Transport (Massenfluß) . . . . . . . . .. . . . . . . . . . 180

8.5.2 Akkumulation und Akkumulationsformen . . . . . . . 181

8.6 Staubsedimente und Löß . . . . . . . . . . . . . . . . . . 183

8.6.1 Transport und Sedimentation . . . . . . . . . . . . . . . . . 183

8.6.2 Lößzusammensetzung und Lößverbreitung . . . . . . . . . . . . . 184

Formung durch Gletscher und Schmelzwässer . . . . . . . . . . 189

9.1 Gletscherentstehung, Massenbilanz . . . .. . . . . . . . . . 190

9.2 Gletschertypen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 191

9.3 Gletscherbewegung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 192

9.4 Glaziale Erosion und Exaration . . . . . . . . . . . . . . . 194

9.5 Glaziale Abtragungsformen . . . . . . .. . . . . . . . . . . 196

9.5.1 Glaziale Abtragungsformen im Gebirgsrelief . . .. . . . . . . 196

9.5.2 Weitere glaziale Erosionsformen . .. . . . . . . . . . . 199

9.6 Glazialer und glazifluvialer Transport .. . . . . . . . . . . . . . 199

9.7 Glaziale Akkumulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 200

9.7.1 Moränen und verwandte Ablagerungen . . . . . . . . . . 200

9.7.2 Glazifluviale Ablagerungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 204

9.7.3 Das Paraglazial . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 205

Periglaziale Formung . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . 208

10.1 Der Periglazialbegriff . . .. .. . . . . . . . . . . 208

10.2 Kaltklimatische Sonderbedingungen für periglaziale Formungsprozesse .... 209

10.2.1 Permafrost . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 209

10.2.2 Grundlegende frostdynamische, physikalische Prozesse . . . . . 211

10.3 Periglaziale Denudationsprozesse und Formen . . . . . . . . . . . . . 212

10.3.1 Eiskeile und Eiskeilnetze . . . . . . . . . . . . . . 212

10.3.2 Thufur, Palsen, Pingos . . . . . . . . . . . . . . . . . 215

10.3.3 Kryoturbation und Frostmusterstrukturen . . . . .. . . . . . 215

10.3.4 Solifluktion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 217

10.3.5 Thermokarst . . . . . . . . . . . . . . . 218

10.3.6 Abluation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 218

10.3.7 Nivation und Kryoplanation . . . . . . . . . . . . . . . . . 219

10.4 Besonderheiten fluvialer Morphodynamik im Periglazialraum . . . 219

Geomorphologische Prozeßkombinationen und Formengefüge

in Abhängigkeit vom Klima . . . . . . .. . . . . . . 222

11.1 Geomorph. Prozeßkombinationen u. ihre klimazonal beeinflußte Anordnung .... 222

11.2 Morphodynamik und typische Formengefüge in den feuchten Tropen.... 227

11.2.1 Reliefcharakteristika und morphotektonische Situation . . .. . 227

11.2.2 Klimatisch bestimmte Prozeßkombinationen . . . . . . . . . . 228

11.3 Morphodynamik und typische Formengefüge in den Trockengebieten ....232

11.3.1 Prozeßkombinationen der Trockengebiete . . . . . . . . . . . 232

11.3.2 Die arid-morphologische Catena . . . . . . . .. . . . . . . . . . 232

Struktur- und gesteinsbedingte Formen (Strukturformen) . . . . . 236

12.1 Vulkanbauten und Vulkanformen . . . . .. . . . . . . . . . 236

12.1.1 Vulkanische Vollformen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 236

12.1.2 Vulkanische Hohlformen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 238

12.1.3 Subvulkanismus . . . . . . . . . . . . . . . . 239

12.2 Karst . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 240

12.2.1 Petrographische und hydrologische Voraussetzungen . . .. . . . . 240

12.2.2 Grundlagen der Korrosion . . . . . . . . . . . . . . . . . . 241

12.2.3 Karstformen . . . . . . . . . . .. . . . . . . . .. . . . . . 245

12.3 Schichttafel-, Schichtstufen- und Schichtkammrelief . . . . . . . 251

12.3.1 Gesteinslagerung und Abtragungsresistenz . . . . . . . . . . . 251

12.3.2 Schichttafeln . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 251

12.3.3 Schichtstufen und Schichtkämme . . . . . . . . . . . . . . . . 251

12.4 Bruchstufen und Reliefumkehr . . . . . . . . . . .. . . . . . . 259

Formungsprozesse an Küsten (Litorale Prozesse) . . . . . . . . . . 262

13.1 Küste, Uferlinie und litorale Prozesse . . . . . . . . . . . . . . . 262

13.2 Formungsprozesse und Küstenformen . . . .. . . . . . . 263

13.2.1 Übersicht . . . . . . . . . . . . . . . . . . 263

13.2.2 Wellen und Brandung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 263

13.2.3 Flachküsten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 269

13.2.4 Steilküsten . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 271

13.2.5 Strömungen, Gezeiten und ihr Einfluß auf Flachküsten . . . . . . . 272

13.2.6 Seichtwasserküsten . . . . . . . . . . . . . . 275

13.3 Küstentypen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 277

Weiterführende Modellvorstellungen, Konzepte u. Methoden . .... 280

14.1 Modellvorstellungen und Konzepte . . . . .. . . . . 282

14.1.1. Häufigkeit und Intensität gemorph. Formungsprozesse ... . . 282

14.1.2 Gleichgewicht und Dynamik in geomorphologischen Systemen . . . . 284

14.1.3 Sedimentflüsse und Sedimentkaskaden . . . . . . . . . . . . . . 287

14.2 Ausgewählte Methoden . . . . . . . . . . . . . . . . 288

14.2.1 Geomorphometrie und digitale Reliefanalyse . . . . . . . . 288

14.2.2 Messung von Prozessen . . . . . . . . . . . . 292

14.2.3 Sedimentanalyse und Datierungen . . . . . . . . . . . . 293

14.3 Der Mensch als geomorphologischer Faktor . . . . . . . . . 301

14.3.1 Reliefformung unter dem Einfluss des Menschen . . . . . . . . . 301

14.3.2 Geoarchäologie u.Sedimentkaskaden als Folge anthrop. Eingr. .. . . 305

Reliefentwicklung in Mitteleuropa . . . . . . . . . . 308

15.1 Übersicht . . . . . . . . . . . . . . 308

15.2 Norddeutsches Tiefland und Küsten . . . . . . . . . . . 310

15.2.1 Alt- und Jungmoränenlandschaften . . . . . . . . . . . . . . . . 310

15.2.2 Moor, Marsch, Watt und Inseln . . . . . . . . . . . . . . . 315

15.2.3 Ostseeküste . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 318

15.3 Mittelgebirge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 318

15.3.1 Gemeinsamkeiten und Besonderheiten . . . . . . . . . . . . . . 318

15.3.2 Rumpfschollengebirge . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . 323

15.3.3 Schichttafeln,Schichtstufen u.Schichtkämme aus Sedimentgesteinen ... . 325

15.4 Oberrheingraben . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 328

15.5 Vulkangebiete und Ries . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 329

15.6 Alpen und Alpenvorland . . . . . . . . . . . . . . . 330

15.7 Veränderung der Flußeinzugsgebiete . . . .. . . . . . . . . . 331

Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 336

Sachregister . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 359