Lexikon Geologie Geografie Geowissenschaften  
Suche :        
   A   B   C   D   E   F   G   H   I   J   K   L   M   N   O   P   Q   R   S   T   U   V   W   X   Y   Z   #   

 

 
 

Carbonat-Kohlendioxid-System

 
     
  in Wasser gelöstes Kohlendioxid (CO2-Löslichkeit in Wasser) bildet mit diesem Kohlensäure, schematisch:


CO2(g)CO2(aq)+H2OH2CO3 (1) oder vereinfachend:


CO2(g)+H2O→H2CO3* (2) *=
mit H2CO3 CO2(aq)+H2CO3 (3).


Gleichung (2) setzt die Konzentrationen der schwachen Säure Kohlensäure in Beziehung zum Kohlendioxid-Partialdruck der Gasphase. In Luft beträgt dieser ca. 35 Pa, kann aber im Untergrund bedingt durch Atmung von Organismen und Zersetzung organischen Materials bis zum Hundertfachen ansteigen. Die Kohlensäure dissoziiert in Hydrogencarbonat und Carbonat:


H2CO3*→H++HCO3-→2H++CO32- (4).


Die so gebildete Kohlensäure ist wichtiges Agenz für die Lösung von Carbonaten, deren Löslichkeit dann deutlich höher liegt als in reinem Wasser, schematisch:


CaCO3+H2CO3*→Ca2++2HCO3-(5).


Stärkster Ausdruck dieser Beziehung sind die Karstformen, insbesondere die grossen Karsthöhlensysteme. Im Untergrund versickernde Wässer erreichen allerdings bereits nach kurzem Fliessweg (Sättigungslänge) das thermodynamische Gleichgewicht für Reaktion (4), so dass keine weitere Carbonatlösung erfolgt. Die Entwicklung grosser Höhlensysteme beruht daher überwiegend auf dem Vorgang der Mischungskorrosion, d.h. das Mischwasser zweier im Kalk-Kohlensäure-Gleichgewicht befindlicher Wässer ist selbst carbonatuntersättigt und wirkt kalkaggressiv (Abb.). Dieser Zusammenhang wird auch durch die Tillmans-Gleichung beschrieben.


Ein Herabsetzen der CO2-Löslichkeit in Wasser durch Druckerniedrigung oder Temperaturerhöhung verringert auch die Carbonatlöslichkeit (Calcit-Löslichkeit in Wasser) und führt zur Abscheidung von Carbonat, z.B. in Form der Stalaktiten und Stalakmiten in Karsthöhlen oder der Quell- und Bachsinterkalke (Kalktuffe). An deren Bildung sind auch Photosynthese treibende Algen und Pflanzen beteiligt, die dem Wasser CO2 entziehen. Spektakulär ist diese Verschiebung des Kalk-Kohlensäure-Systems bei konstruktiven Wässerfällen, z.B. von Bad Urach, deren Fallinie durch Carbonatabscheidung vorverlegt wird.

Carbonat-Kohlendioxid-SystemCarbonat-Kohlendioxid-System: Löslichkeit von Calcit (ausgedrückt als Ca2+) in Abhängigkeit vom CO2-Partialdruck. Die Mischungslinie der Wässer A und B liegt im Bereich der Calcituntersättigung (Mischungskorrosion).gelöstes Kohlendioxid (CO2-Löslichkeit in Wasser) bildet mit diesem Kohlensäure, schematisch:


CO2(g)CO2(aq)+H2OH2CO3 (1) oder vereinfachend:


CO2(g)+H2O→H2CO3* (2) *=
mit H2CO3 CO2(aq)+H2CO3 (3).


Gleichung (2) setzt die Konzentrationen der schwachen Säure Kohlensäure in Beziehung zum Kohlendioxid-Partialdruck der Gasphase. In Luft beträgt dieser ca. 35 Pa, kann aber im Untergrund bedingt durch Atmung von Organismen und Zersetzung organischen Materials bis zum Hundertfachen ansteigen. Die Kohlensäure dissoziiert in Hydrogencarbonat und Carbonat:


H2CO3*→H++HCO3-→2H++CO32- (4).


Die so gebildete Kohlensäure ist wichtiges Agenz für die Lösung von Carbonaten, deren Löslichkeit dann deutlich höher liegt als in reinem Wasser, schematisch:


CaCO3+H2CO3*→Ca2++2HCO3-(5).


Stärkster Ausdruck dieser Beziehung sind die Karstformen, insbesondere die grossen Karsthöhlensysteme. Im Untergrund versickernde Wässer erreichen allerdings bereits nach kurzem Fliessweg (Sättigungslänge) das thermodynamische Gleichgewicht für Reaktion (4), so dass keine weitere Carbonatlösung erfolgt. Die Entwicklung grosser Höhlensysteme beruht daher überwiegend auf dem Vorgang der Mischungskorrosion, d.h. das Mischwasser zweier im Kalk-Kohlensäure-Gleichgewicht befindlicher Wässer ist selbst carbonatuntersättigt und wirkt kalkaggressiv (Abb.). Dieser Zusammenhang wird auch durch die Tillmans-Gleichung beschrieben.


Ein Herabsetzen der CO2-Löslichkeit in Wasser durch Druckerniedrigung oder Temperaturerhöhung verringert auch die Carbonatlöslichkeit (Calcit-Löslichkeit in Wasser) und führt zur Abscheidung von Carbonat, z.B. in Form der Stalaktiten und Stalakmiten in Karsthöhlen oder der Quell- und Bachsinterkalke (Kalktuffe). An deren Bildung sind auch Photosynthese treibende Algen und Pflanzen beteiligt, die dem Wasser CO2 entziehen. Spektakulär ist diese Verschiebung des Kalk-Kohlensäure-Systems bei konstruktiven Wässerfällen, z.B. von Bad Urach, deren Fallinie durch Carbonatabscheidung vorverlegt wird.

Carbonat-Kohlendioxid-SystemCarbonat-Kohlendioxid-System: Löslichkeit von Calcit (ausgedrückt als Ca2+) in Abhängigkeit vom CO2-Partialdruck. Die Mischungslinie der Wässer A und B liegt im Bereich der Calcituntersättigung (Mischungskorrosion).
 
 

 

 

 
 
Ein Bookmark auf diese Seite setzen:
 
 

 

 

 
 
<< vorheriger Begriff
 
nächster Begriff >>
Carbon Preference Index
 
Carbonat-Kompensationstiefe
 
     

Weitere Begriffe : Breccie Verschiebungskluft S

 

 
Startseite GeoDZ
Copyright © 2010 GeoDZ.com. All rights reserved.  Nutzungsbedingungen  |  Datenschutzbestimmungen  |  Impressum