Einführung in die Geomorphologie (eBook)

Vorwort zur 5. Auflage12
1 Geomorphologie
1.1 Die Beziehung zwischen Größe und Existenzdauer von Landformen13
1.2 Methodische Komponenten15
1.2.1 Allgemeine und regionale Geomorphologie15
1.2.2 Forschungsstufen der allgemeinen und regionalen Geomorphologie15
1.3 Physikalische Zeit und historische Zeit17
1.4 Das Geomorphodynamische System20
2 Systemtheoretische Grundlagen
2.1 Das System23
2.2 Systemkomponenten23
2.3 Systemtypen24
2.3.1 Statische Systeme24
2.3.2 Prozesssysteme24
2.3.3 Prozessresponssysteme24
2.4 Dynamisches Gleichgewicht und stationärer Zustand in geomorphologischen Prozessresponssystemen25
3 Endogene Prozessresponssysteme
3.1 Hypsographische Kurve und Isostasie28
3.2 Plattentektonik31
3.3 Die morphostrukturellen Großeinheiten der Kontinente35
3.3.1 Schilde35
3.3.2 Sedimentäre Plateaus, Tafel- und Schichtstufenländer35
3.3.3 Vulkanische Plateaus36
3.3.4 Alte Faltengebirge36
3.3.5 Junge Faltengebirge37
3.3.6 Bruchschollengebirge38
3.3.7 Sedimentäre Ebenen38
3.3.8 Große Grabenzonen38
3.3.9 Große junge Vulkane und Vulkangebiete39
3.3.10 Morphostrukturtypen als Großformgenerationen39
4 Exogene Faktoren und Systeme
4.1 Eustatische Veränderungen des Meeresniveaus41
4.2 Morphoklima42
4.2.1 Größenfrequenzanalyse des Niederschlagsregimes42
4.2.2 Größenfrequenz des Temperaturregimes44
4.2.3 Größenfrequenz des Windregimes45
4.3 Exogene Prozessresponssysteme45
5 Gesteinsarten und ihre Eigenschaften
5.1 Element, Mineral und Gestein47
5.2 Magmatische Gesteine (Plutonite und Vulkanite)47
5.2.1 Typen47
5.2.2 Chemische und mineralogische Zusammensetzung49
5.3 Sedimentgesteine50
5.3.1 Sedimente50
5.3.2 Klastische Sedimentgesteine50
5.3.3 Kalkstein, Mergel und Dolomit53
5.3.4 Andere Sedimentgesteine55
5.4 Metamorphe Gesteine55
5.4.1 Geschieferte Metamorphite55
5.4.2 Ungeschieferte Metamorphite56
5.4.3 Wirkungen der Kontaktmetamorphose57
6 Das System der Verwitterung
6.1 Die Funktionen der Verwitterung59
6.1.1 Verwitterung als Einwirkung atmosphärischer Prozesse59
6.1.2 Verwitterung als Anpassung der Gesteine an die Umweltbedingungen der Erdoberfläche59
6.1.3 Verwitterung als Aufbereitung des Gesteins für die Abtragung60
6.2 Verwitterung als Prozessresponssystem60
6.2.1 Morphoklimatische Faktoren und ihre Effekte in der mechanischen Verwitterung60
6.3 Mechanische Verwitterung und ihre Produkte63
6.3.1 Körniger Zerfall63
6.3.2 Blockzerfall66
6.3.3 Die relative Intensität von körnigem Zerfall und Blockzerfall66
6.3.4 Schiefriger Zerfall67
6.3.5 Feinabschuppung (thermische Abschuppung)68
6.3.6 Grobabschuppung (Exfoliation durch Druckentlastung)69
6.4 Chemische Verwitterung 70
6.4.1 Morphoklimatische Faktoren und Effekte in der chemischen Verwitterung70
6.5 Chemische Verwitterungsreaktionen73
6.5.1 Lösung und Löslichkeit73
6.5.2 Hydration (Hydratisierung)73
6.5.3 Oxidation und Reduktion74
6.5.4 Carbonatisierung74
6.5.5 Hydrolyse und Silikatverwitterung74
6.5.6 Chelatisierung76
6.5.7 Fungale Verwitterung76
6.6 Raten und Grad der chemischen Verwitterung76
6.7 Böden als Produkte der Verwitterung78
6.7.1 Saprolith, Regolith und Bodenhorizonte78
6.7.2 Körnungsklassen und Bodenarten79
6.7.3 Bodentypen80
6.7.4 Bodencatenen82
6.7.5 Krusten und Verwitterungsrinden83
6.7.6 Steinlagen85
6.8 Der relative Anteil der mechanischen und der chemischen Verwitterung in verschiedenen Morphoklimaten86
7 Denudation I: Prozessresponssysteme der Massenbewegungen
7.1 Denudation und Erosion89
7.2 Physikalische Grundlagen denudativer Massenbewegungen89
7.2.1 Hangneigung und Schwerkraftwirkung89
7.2.2 Plastisches Fließen und das Coulombsche Gesetz90
7.2.3 Veränderlichkeit von Kohäsion und Grenzscherspannung – Fließsand und Setzungsfließen91
7.2.4 Viskoses Fließen93
7.2.5 Die kritische Höhe von Böschungen94
7.3 Sturzdenudation und Rutschungen94
7.3.1 Blockabstürze, Steinschlag und Schuttlawinen95
7.3.2 Felsstürze95
7.3.3 Bergsturz und Bergrutsch96
7.3.4 Slump (Rotations-Blockrutschung)99
7.3.5 Seichte Bodenrutschungen, Schuttrutschungen und Schutttransport durch Schneelawinen100
7.3.6 Muren102
7.3.7 Erdfließen103
7.4 Kriechdenudation105
7.4.1 Kriechen105
7.4.2 Kontinuierliches Kriechen105
7.4.3 Kriechen durch Frostwechsel im Boden105
7.4.4 Kriechen durch Quellung und Schrumpfung106
7.4.5 Wirkung von Kammeis107
7.4.6 Splash-Kriechen und Splash107
7.4.7 Nachweise von Kriechvorgängen im Gelände107
7.4.8 Kriechbewegungen des Schutts auf dem Mond und dem Mars108
7.5 Periglaziale Denudationsprozesse108
7.5.1 Periglazialgebiete108
7.5.2 Gelifluktion (periglaziale Solifluktion)110
7.5.3 Nivationsnischen und Kryoplanationsterrassen113
7.5.4 Steinnetze und Steinstreifen113
7.5.5 Eiskeilnetze115
7.5.6 Pingos, Palsas und Thufurs117
7.5.7 Blockgletscher118
7.5.8 Blockströme119
8 Denudation II: Prozessresponssysteme der Spüldenudation
8.1 Hydrologische Voraussetzungen121
8.2 Fließgeschwindigkeit und Abflussrate122
8.3 Schleppkraft, Sedimenttransport und Abtragung123
8.4 Flächenspülung, Rillen und Runsen124
8.5 Interflow und Piping125
8.6 Badlands und Erdpfeiler125
8.7 Anthropogene Bodenerosion128
9 Denudation III: Äolische Prozessresponssysteme
9.1 Grundlagen132
9.2 Deflation und Windschliff133
9.3 Äolische Transport- und Akkumulationsformen134
9.3.1 Windrippeln, Decksande und Löss135
9.3.2 Dünen137
10 Die denudative Hangentwicklung
10.1 Hänge142
10.2 Die Massenbilanz der Hangentwicklung142
10.3 Hangform und verwitterungsbeschränkte und transportbeschränkte Denudation145
10.4 Vorgangsspezifische Hangformen147
10.4.1 Hangprofilform beim Vorherrschen langsamer Massenbewegungen148
10.4.2 Profilform von Spüldenudationshängen149
10.4.3 Profilform von Hängen mit Kombinationen von Massenbewegung und Spüldenudation152
11 Hydrologische und hydraulische Grundlagen des fluvialen Systems
11.1 Das fluviale System153
11.2 Globale Wasserbilanz und Wasserhaushalt153
11.3 Komponenten des lokalen Wasserhaushalts154
11.4 Grundwasser und Quellen155
11.4.1 Grundwasserbewegung155
11.4.2 Quellen156
11.5 Abflussgang, Abflussregime und fluviales Morphoklima160
11.5.1 Die Abflussganglinie und ihre Komponenten160
11.5.2 Abflussregime und fluviales Morphoklima161
11.6 Fluviale Hydraulik164
11.6.1 Laminare und turbulente Wasserbewegung165
11.6.2 Arten des turbulenten Fließens165
11.6.3 Hydraulische Geometrie des Flussbetts166
12 Flusserosion und Flusstransport
12.1 Flussfracht169
12.2 Erosion und Transport170
12.2.1 Flussmechanische Grundlagen170
12.2.2 Erosion verschiedener Korngrößen173
12.2.3 Seitenerosion175
12.3 Abfluss und Transportrate176
12.3.1 Transportrate der Lösungsfracht176
12.3.2 Transportrate der Schwebfracht176
12.3.3 Transportrate der Geröllfracht177
13 Lokale Formengestaltung des Flussbetts
13.1 Das Verhältnis von Breite zu Tiefe179
13.2 Felsbett und Lockermaterialbett, Resistenzstrecke und Auslastungsstrecke180
13.3 Schotterbänke im Flussbett180
13.4 Rippeln, Dünen und Antidünen auf sandiger Flussbettsohle181
13.5 Riffles und Pools182
13.6 Talböden, Flussdämme und Auelehme184
13.7 Die Tendenz zum lokalen Gleichgewicht im Flussbett187
14 Grundrissformen des Flussbetts
14.1 Talform und Flussbettgrundriss189
14.2 Flussverzweigungen189
14.2.1 Erosionsverzweigungen im Felsbett189
14.2.2 Breitenverzweigung190
14.2.3 Dammflussverzweigung192
14.3 Flussmäander193
14.3.1 Freie Mäander193
14.3.2 Talmäander197
14.4 Asymmetrie an Flussmündungen: Mündungswinkel und Mündungsverschleppung199
15 Das Flusslängsprofil und seine Formung
15.1 Das Flusslängsprofil201
15.2 Erosionsbasis und Profilentwicklung202
15.2.1 Erosionsbasis202
15.2.2 Veränderungen der Erosionsbasis und rückschreitende Erosion, Denudation und Sedimentation203
15.3 Gleichgewichtstendenz der Profilentwicklung204
15.4 Ursachen von Knickpunkten im Längsprofil206
15.5 Wasserfälle207
15.5.1 Niagaratyp207
15.5.2 Kaskadentyp208
15.5.3 Hängetaltyp209
16 Flussterrassen
16.1 Arten von Terrassen211
16.2 Felssohlenterrassen212
16.3 Aufschüttungsterrassen212
16.5 Ursachen der Terrassenbildung214
16.6 Diagnostische Bedeutung der Terrassen217
17 Systeme der Ablagerung
17.1 Schwemmfächer219
17.1.1 Form und Entstehung220
17.1.2 Größe, Gefälle und Wachstum221
17.1.3 Zerschneidung und Terrassierung222
17.1.4 Die geomorphologische Funktion von Schwemmfächern, Murkegeln und Schuttkegeln223
17.2 Deltas223
17.2.1 Deltaschichtung223
17.2.2 Entwicklung des Deltagrundrisses224
17.2.3 Spitzdelta225
17.2.4 Flügeldelta226
17.2.5 Fingerdelta226
17.2.6 Bogendelta226
17.2.7 Ästuardelta227
17.2.8 Alter und Verbreitung der Deltas227
17.3 Ablagerung in langzeitlichen Senkungsgebieten229
18 Fluss- und Talnetze
18.1 Die Änderung und Integration von Flusssystemen231
18.1.1 Anzapfung durch seitliche Verschiebung der Wasserscheide231
18.1.2 Anzapfung durch rückschreitende Erosion des Talanfangs232
18.2 Durchbruchstäler233
18.3 Fluss- und Talordnungssysteme236
18.4 Grundrissmuster von Fluss- und Talnetzen239
19 Zusammenwirken von Flussarbeit und Hangentwicklung im fluvialen System
19.1 Das fluviale Prozessresponssystem242
19.1.1 Eksystemische Energiezufuhren242
19.1.2 Formkomponenten243
19.1.3 Materialkomponenten244
19.1.4 Prozesskomponenten244
19.2 Verknüpfung von Prozessen mit unterschiedlichen Größenfrequenzen245
19.3 Talquerschnittsformen als Ausdruck des Prozessgefüges247
19.3.1 Talquerschnitte nach dem Ende fluvialer Tiefenerosion248
19.3.2 Asymmetrische Talquerprofile249
19.4 Talanfänge249
19.5 Vergleich der Hangentwicklung im Tal der Kall (Nordeifel) mit dem theoretischen Modell251
19.6 Allgemeine Funktionalbeziehungen zwischen Relief und Denudation255
19.7 Denudationsraten an Hängen und Gipfelabtragung von Gebirgen257
19.8 Modelle der Reliefentwicklung mit konstanten und mit variablen Hebungsraten258
19.9 Die maximal möglichen Gipfelhöhen der Gebirge260
19.10 Fluviale Landformen auf dem Mars261
20 Rumpfflächen, Pedimente und Inselberge
20.1 Rumpfflächen263
20.1.1 Flächenbildung durch marine Abrasion263
20.1.2 Rumpfflächen als Endstadium des Davisschen Zyklus264
20.1.3 Flächenbildung durch „doppelte“Einebnung265
20.2 Inselberge266
20.3 Pedimentation267
20.4 Rumpftreppen, zonale und azonale Inselberge269
20.5 Kriterien für Rumpfflächen271
20.6 Pseudo-Rumpfflächen: Obere Denudationsniveaus und Gipfelfluren272
21 Strukturbedingte Formen
21.1 Struktur274
21.2 Kluftbestimmte Formen274
21.2.1 Kluftsysteme274
21.2.2 Klüfte als Faktoren der Formengestaltung275
21.3 Von Bruchstrukturen bestimmte Formen277
21.3.1 Bruchstrukturen277
21.3.2 Bruchstufen, Bruchlinienstufen und Bruchschollengebirge278
21.4 Vom Schichtenbau bestimmte Formen280
21.4.1 Lagerungsstrukturen und Formtypen280
21.4.2 Schichttafeln283
21.4.3 Formelemente des Schichtstufenprofils283
21.4.4 Entstehungsbedingungen von Schichtstufen283
21.4.5 Formung des Stufenhangs285
21.4.6 Frontstufe und Achterstufe286
21.4.7 Zurückverlegung der Schichtstufe und Entstehung von Zeugenbergen286
21.4.8 Schichtstufenländer in Europa und Nordamerika287
21.4.9 Denudationsterrassen292
21.4.10 Antiklinalrücken und Schichtkämme295
21.4.11 Geometrische und morphometrische Eigenschaften von Schichtstufen und Schichtkämmen297
21.4.12 Entwicklung von Schichtstufen im theoretischen Modell298
22 Vulkanische Landformen
22.1 Vulkanismus301
22.2 Oberflächenformen302
22.2.1 Maare302
22.2.2 Schlackenvulkane303
22.2.3 Stratovulkane304
22.2.4 Schildvulkane307
22.2.5 Calderen307
22.2.6 Subvulkanische Strukturen308
22.2.7 Plutone310
22.2.8 Vulkaninseln, Seamounts und Guyots310
22.3 Abtragungsvorgänge an Vulkanen311
23 Karstformen
23.1 Voraussetzungen312
23.2 Karst-Oberflächenformen312
23.2.1 Trockentäler312
23.2.2 Karren313
23.2.3 Dolinen und Uvalas315
23.2.4 Poljen317
23.2.5 Polygonaler Karst, Cockpits, Kegel- und Turmkarst318
23.3 Karstentwicklung im Prozessresponsmodell322
23.4 Silikatkarst325
23.5 Karsthöhlen326
24 Das glaziale System
24.1 Entstehung und Eigenschaften von Gletschereis330
24.2 Massenbilanz von Gletschern331
24.3 Gletschertypen333
24.4 Glazialerosion340
24.4.1 Detersion und Detraktion340
24.4.2 Rundhöcker und Felsbecken340
24.4.3 Kare341
24.4.4 Gletschertröge342
24.5 Material, Prozesse und Formen der glazialen Ablagerung345
24.5.1 Moränen345
24.5.2 Moränen im und auf dem Gletscher345
24.5.3 Abgelagertes Moränenmaterial346
24.5.4 Moränen als Landformen347
24.5.5 Drumlins349
24.5.6 Paraglaziale Landformen351
24.6 Glaziofluviale Prozesse, Ablagerungen und Formen351
24.6.1 Die Arbeit glazialer Schmelzwässer351
24.6.2 Kames, Kameterrassen und Oser352
24.6.3 Sander und Bändertone353
24.7 Die glaziale Serie354
24.8 Die pleistozänen Eiszeiten354
24.8.1 Zeitliche Gliederung und mögliche Ursachen der Eiszeiten354
24.8.2 Verbreitung und räumliche Anordnung der pleistozänen Glazialformen356
24.8.3 Die geomorphologischen Wirkungen der Eiszeiten außerhalb der vergletscherten Gebiete359
25 Das litorale System
25.1 Küste und Ufer362
25.2 Eustatische und tektonische Veränderungen des Meeresniveaus362
25.3 Die Gezeiten und ihre geomorphologische Wirkung363
25.3.1 Physikalische Grundlagen363
25.3.2 Tidenhub, Tidenströmung und Resonanz365
25.3.3 Ästuare und Ästuarmäander368
25.3.4 Gezeitenwirkungen im Watt und in den Marschen370
25.4 Brandung und ihre geomorphologische Wirkung371
25.4.1 Physikalische Grundlagen der Wellenbewegung371
25.4.2 Refraktion und Diffraktion372
25.4.3 Brandung373
25.4.4 Tsunamis376
25.4.5 Barren, Strandversetzung und Strandformen378
25.4.6 Felsschorre und Kliff380
25.5 Formassoziationen von Lockermaterial-und Ausgleichsküsten385
25.5.1 Nehrungen und Haken385
25.5.2 Ausgleichsküsten387
25.6 Küstenklassifikationen387
25.6.1 Valentins Schema387
25.6.2 Strukturbedingte Küsten388
25.6.3 Klimatisch beeinflusste Küsten389
25.6.4 Glazigene Küsten389
25.6.5 Korallenküsten390
25.7 Schelf-Formen und submarine Canyons394
26 Gelände-Arbeitsmethoden in der Geomorphologie395
26.1 Traditionelle Gelände-Arbeitsmethoden396
26.1.1 Geomorphologische Kartierung396
26.1.2 Die Arbeit am Aufschluss, Bohrungen und Probennahme398
26.2 Neuere Gelände-Arbeitsmethoden399
26.2.1 Digitale Reliefanalyse401
26.2.2 Optische Fernerkundungstechniken: Luftgestütztes und terrestrisches Laserscanning401
26.2.3 Globales Positionsbestimmungssystem (Global Positioning System GPS)403
26.3 Geophysikalische Methoden404
26.3.1 Refraktionsseismik405
26.3.2 Geoelektrik407
26.3.3 Georadar409
26.3.4 Anwendungen für den Einsatz geophysikalischer Methoden410
Glossar englischer Begriffe414
Literaturverzeichnis417
Quellennachweis446
Register447