AK-NERO: Arbeitskreis Nerochytische Speläogenese

Nerochytische Speläogenese als neues Konzept in der Verkarstungstheorie (AK Nero)

Die These

Der Arbeitskreis Nerochytische Speläogenese (kurz AK NERO) widmet sich der Erforschung einer Hypothese, der wir beimessen sehr relevant für das Verständnis von Verkarstung zu sein. Der Kern der These ist, dass CO2 im Karst nicht nur passiv vom Wasserkreislauf mitgeführt wird (Bögli, Dreybrodt, Klimtschuk), sondern darüber hinaus eine eigenständige Mobilität und Dynamik aufweist (NERO von nerochytis/Senke – griechisch). Diese eigenständige Mobilität ist in der vadosen Zone an die sommerliche, in die Tiefe gerichtete Bewetterung, gekoppelt. Am Karstwasserspiegel erfolgt das konvektiv verstärkte Einlösen von CO2 aus der Höhlenluft in das Wasser, wo es durch die Erhöhung der Dichte des Wassers einen eigenständigen Antrieb für eine Migration in die Tiefe entwickelt.

Solches mit zusätzlichem CO2 „geimpftes“ Karstwasser führt zur Neubildung unterirdischer Wasserwegsamkeiten mit ihren typischen runden, phreatischen Wand- und Deckenformen, wie sie in vielen fossilen Höhlen zu sehen sind.


Der Ort

Die Schwäbische Alb gehört dem Grünen Karst an. Eine Bodenschicht generiert CO2, die vadose Zone ist bis 200 m mächtig. Bekannt sind über 2.500 Höhlen. An den Rändern des Mittelgebirges entspringen Karstquellen aus Quellhöhlen. Die Verkarstung dauert bis heute an. Der Untergrund ist hauptsächlich ungebankter Massenkalk. Aus der Fluss- und Landschaftsgeschichte lässt sich die Verkarstungsgeschichte in groben Zügen ableiten.


Die Entstehung der These

Der Besuch von Höhlen und das Naturerlebnis eines Höhlenbesuches ist seit Ende des 18. Jahrhunderts populär. Die Mitglieder der Höhlenvereine sind höhlenkundlich, aber auch archäologisch, geologisch und hydrologisch interessierte Bürger.

Die Hasenmayer´sche Entdeckung großer Höhlenhallen in der Blautopf-Unterwasserhöhle 1985 offenbarte einen vermeintlichen oder tatsächlichen Widerspruch zwischen Verkarstungsprozessen und Höhlenalter. Diese Diskussion unter Wissenschaftlern und Bürgern wird seitdem auch von der Öffentlichkeit interessiert verfolgt. Argumente werden ausgetauscht, Beobachtungen werden geteilt oder abgelehnt.

Der Aspekt NERO mit mobilem CO2 entsprang einem Geistesblitz unter Höhlenforschern vom Oktober 2013 und wird seit 2017, bislang vorwiegend im Rahmen studentischer Arbeiten, gemeinsam mit dem Institut für Wasser- und Umweltsystemmodellierung untersucht.


Literatur

  • Class, H., Bürkle, P., Sauerborn, T., Trötschler, O., Strauch, B., & Zimmer, M. (2021). On the role of density‐driven dissolution of CO 2 in phreatic karst systems. In Water Resources Research. American Geophysical Union (AGU). https://doi.org/10.1029/2021wr030912

  • Class H.; Weishaupt K.; Trötschler, O.: Experimental and simulation study on validating a numerical model for CO2 density-driven dissolution in water, Water 2020, 12, 738
    https://doi.org/10.3390/w12030738

  • Scherzer, H.; Class, H.; Bürkle, P.: Nerochytische Speläogenese - Versenkung von CO2 aus der vadosen Zone in das Kastwasser der phreatischen Zone: Stand der Forschung 2020. Laichinger Höhlenfreund 2020, 55, 3-20.
    Weitere Informationen zu dieser Publikation.

  • Scherzer, H.; Class, H.; Weishaupt, K.; Sauerborn, T.; Trötschler, O.: Nerochytische Speläogenese: Konvektiver Vertikaltransport von gelöstem CO2 —Ein Antrieb für Verkarstung in der phreatischen Zone im Bedeckten Karst. Laichinger Höhlenfreund 2017, 52, 29–35.

  • Class, H., Keim, L., Schirmer, L., Strauch, B., Wendel, K., & Zimmer, M. (2023).
    Seasonal dynamics of gaseous CO2 concentrations in a karst cave correspond with aqueos concentrations in a stagnant water column, Geosciences 2023, 13 (2), 51.
    https://doi.org/10.3390/geosciences13020051 

sowie verschiedene von Holger Class, Joachim Gross, Rolf Stierle, Oliver Trötschler und Kilian Weishaupt betreute studentische Arbeiten an der Uni Stuttgart, die nicht in Publikationsorganen erschienen sind.


Tagungs- und Konferenzbeiträge

  • Class H.; Weishaupt K.; Trötschler O.; Scherzer H.: Density-induced CO2 dissolution – approaches to test a new hypothesis on a process relevant for epigenetic karstification, EGU General Assembly 2020, 4-8 May 2020.

  • Scherzer H.; Class H.: Nerochytische Speläogenese, Übergang von CO2 aus Höhlenluft (vadose Zone) in Karstwasser (phreatische Zone). Stand der Forschung 2019, 10. Symposium Verkarstung in Süddeutschland, 23. November 2019, Laichingen.

  • Scherzer H.; Class H.: Mobilität von CO2 in der phreatischen Zone des bedeckten Karstes – eine Abschätzung zur Bedeutung für die Höhlenentstehung. Inspiriert aus Beobachtungen in Höhlen der Schwäbischen Alb. Tagung des Verbands der deutschen Höhlen- und Karstforscher (VDHK), 15.-18. Juni 2017, Laichingen.

  • Scherzer, H., Class, H., Strauch, B., Zimmer, L., Länge, A.: Nerochytic speleogenesis, mobile CO2 as a drive for karstification, 18th International Congress of Speleology, UIS 2022, 24.-31. July, Savoie/France.


Kontakt

Dieses Bild zeigt Holger Class

Holger Class

apl. Prof. Dr.-Ing.

Stellvertreter des Lehrstuhlinhabers

Zum Seitenanfang