Naturwunder Geologen klären Entstehung der Sandsteinbögen

Sie gehören zu den imposantesten Kreationen der Natur: Riesige Tore, Pfeiler und Bögen aus Sandstein. Ein erstaunlich simpler Effekt lässt die Wunder entstehen.

REUTERS

Ausladende Steinbögen, pilzförmige Felspfeiler, Säulen in Höhlen: Auf der ganzen Welt bestaunen Menschen kuriose Naturwunder aus Sandstein. Forscher aus Tschechien und den USA haben nun in Laborversuchen einen einfachen Mechanismus entdeckt, der diese Formen ermöglicht.

Wie die Geologen in der Zeitschrift "Nature Geoscience" schreiben, steigert die Last des Gesteins ab einem bestimmten Schwellenwert den Zusammenhalt der einzelnen Sandkörner - Naturwunder werden geboren.

Um bizarre Gesteinsformen - etwa die Felsbögen im Arches National Park im US-Staat Utah oder im Elbsandsteingebirge - zu erklären, zogen Forscher etliche Faktoren heran, etwa Wärme, Frost, Salz, Wasser, Wind, Risse oder biologische Prozesse. Bisher sei aber nicht detailliert erklärt worden, was die Bögen oder ähnliche frei stehende Steinformationen stabilisiere, schreiben die Forscher um Jiri Bruthans von der Universität Prag.

In Laborversuchen prüften sie die Eigenschaften von zementierten und unzementierten Sandsteinarten. Als zementiert werden verfestigte Gesteine bezeichnet: Minerale im Wasser verkitten die Körner des Sediments. Der Analyse nach waren unzementierte Sandsteinwürfel aus Tschechien zwar zunächst stabil, lösten sich aber beim Eintauchen in Wasser rasch auf.

"Herrlicher Mechanismus"

Wurden solche Sandsteinwürfel jedoch unter vertikalem Druck in Wasser getaucht, lösten sie sich nur bis zu einem bestimmten Grad auf und blieben dann stabil. "Anfangs ist der vertikale Druck auf das Relief relativ gering, wegen der großen Verteilung der vertikalen Last auf die Fläche", schreiben sie. Das Ausdünnen des Würfels erhöhe aber den Druck auf die verbleibende Form. Ohne Druck erodiere das Material dagegen sehr schnell.

In weiteren Versuchen bestätigten die Forscher, dass Sandsteinwürfel, die nur einem Druck von oben ausgesetzt sind, typischerweise zu dünnen Sanduhr-Säulen erodierten, wie sie auch in der Natur vorkommen. Einzige Bedingung für die Bildung von Bögen war demnach ein Bruch oder ein Einschluss fremden Materials wie beispielsweise Ton.

"Niedriger Druck erlaubt die Auflösung des Materials in einzelne Körner, wogegen hoher Druck das Verschränken des Gefüges aktiviert und das Material der Erosion widersteht." Dies gelte nicht nur für Naturwunder, sondern auch für Gebäude aus Sandstein.

In einem Kommentar im gleichen Fachblatt schreibt Chris Paola von der University of Minnesota in Minneapolis von "Selbstorganisation vom Feinsten": "Bruthans und seine Kollegen präsentieren nicht mehr und nicht weniger als einen herrlichen und eleganten gestalterischen Mechanismus für eine herrliche und elegante Landschaftsform."

boj/dpa



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insgesamt 5 Beiträge
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Seite 1
Immanuel_Goldstein 21.07.2014
1.
Zitat von sysopREUTERSSie gehören zu den imposantesten Kreationen der Natur: Riesige Tore, Pfeiler und Bögen aus Sandstein. Ein erstaunlich simpler Effekt lässt die Wunder entstehen. http://www.spiegel.de/wissenschaft/natur/wie-entstehen-sandsteinboegen-druck-und-erosion-ursache-der-entstehung-a-982124.html
Schon irgendwie interessant, wie die Welt immer wieder neu erfunden werden muss, weil kein Amerikaner mehr in der Lage ist, die klassische geomorphologische Literatur Europas zu lesen, geschweige denn zu verstehen. Die silikatische Bindung von Sandsteinen, genau wie Verkieselung wurde bereits vor über 100 Jahren von einer ganzen Reihe von Autoren beschrieben - auf Deutsch.
rechtschreibreformreform 21.07.2014
2. vertikaler Druck - oh Wunder
.. kann man am Strand auch gut bei steifem Wind bewundern. ... Geldmünzen, Holzstückchen, Muscheln liegen zuweilen auf kleinen Sandtürmchen ....
Indigo76 21.07.2014
3.
Zitat von sysopREUTERSSie gehören zu den imposantesten Kreationen der Natur: Riesige Tore, Pfeiler und Bögen aus Sandstein. Ein erstaunlich simpler Effekt lässt die Wunder entstehen. http://www.spiegel.de/wissenschaft/natur/wie-entstehen-sandsteinboegen-druck-und-erosion-ursache-der-entstehung-a-982124.html
Dass vertikaler Druck Festigkeit erzeugt weiß jeder, der in der Schule mal das berühmte Maisstärke-Experiment gemacht hat. Habei wird Maisstärke mit Wasser verrührt. Es kommt ein halbflüssiger Brei heraus. Wenn man die Hand langsam hineintaucht, gibt es kaum Widerstand. Wenn man aber fest mit der Faust auf die Oberfläche schlägt, ist es, als ob man auf eine feste Fläche aufkommt.
7eggert 21.07.2014
4.
Zitat von Indigo76Dass vertikaler Druck Festigkeit erzeugt weiß jeder, der in der Schule mal das berühmte Maisstärke-Experiment gemacht hat. Habei wird Maisstärke mit Wasser verrührt. Es kommt ein halbflüssiger Brei heraus. Wenn man die Hand langsam hineintaucht, gibt es kaum Widerstand. Wenn man aber fest mit der Faust auf die Oberfläche schlägt, ist es, als ob man auf eine feste Fläche aufkommt.
Das ist so weit ich vermute ein anderer Effekt, wenn auch sehr ähnlich. Wenn Sie nämlich nach dem Draufschlagen den Druck halten, dann sinken Sie ein, nur die Plötzlichkeit des Drucks gibt Festigkeit. Bei den Bögen hingegen sorgen die statische Belastungen im Boden für ein dauerhafteren Untergrund. Allerdings ist es schon durchaus oft so, daß wissenschaftliche Artikel wie dieser genau das als sensationelle Ursache enthüllen, was sich der normale Leser beim Lesen der Überschrift als mögliche Ursache denkt.
daphnis 22.07.2014
5.
Zitat von Immanuel_GoldsteinSchon irgendwie interessant, wie die Welt immer wieder neu erfunden werden muss, weil kein Amerikaner mehr in der Lage ist, die klassische geomorphologische Literatur Europas zu lesen, geschweige denn zu verstehen. Die silikatische Bindung von Sandsteinen, genau wie Verkieselung wurde bereits vor über 100 Jahren von einer ganzen Reihe von Autoren beschrieben - auf Deutsch.
Wie genau funktioniert eigentlich Versteinerung?
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