Speläomorphologie

Nach der ISU (Internationale Speläologiche Gemeinschaft) werden Höhlen als ein "natürlicher, mehr als menschengroßer unterirdischer Hohlraum" definiert, der ganz oder teilweise von Sedimenten, Wasser oder Eis erfüllt sein kann,. Diese Definition ist jedoch nicht absolut, da z.B. ein Kind viel kleiner als ein Erwachsener ist, und in engere Hohlräume kriechen kann.
In den Höhlenkatastern ist man übereingekommen solche Hohlräume zu registrieren, die mindestens eine Länge von 3m haben, oder aus einem sonstigen Grund von Interesse sind.

Primär- und Sekundärhöhlen

Primärhöhlen sind Höhlen, die gleichzeitig mit dem sie umgebenden Gestein entstanden sind. Vulkanische Röhren und Kalktuffhöhlen gehören zu diesem Typ. Sekundärhöhlen sind jünger als das sie umgebende Gestein und können durch Verkarstung, Erosion und oder Spaltenbildung entstanden sein.

Formen der unterirdischen Abtragung

Sinterformen und Sinterbildung

Bei der Umkehrung des System CaCO₃ + CO₂ + H₂O => Ca²⁺ + 2HCO₃ kommt es zur Ausfällung von Kalk. Die Sinterbildung wird hauptsächlich durch Druckunterschiede verursacht. Dabei führt ein CO₂-Druck von größer 400ppm zur Sinterbildung und ein CO₂-Druck von kleiner 340 ppm zu Korrosion. Tritt mit Kalk und CO₂ beladenes Wasser an der Decke der Höhle aus, führt der geringere Druck zu einer Entgasung und Kalkausscheidung.

Diese beginnt ringförmig und bildet langsam ein Sinterröhrchen, sogenannte Makkaroni. Wird der Makkaroni auch außen von Wasser überflossen bildet sich ein Stalaktit. Es gibt allerdings auch Stalaktiten, die nicht durch ein Sinterröhrchen gebildet wurden. Bei Sinterfahnen sind mehrere Stalaktiten zusammengewachsen. Tropft das Wasser weiter auf den Boden, wird durch den Aufprall und die dadurch nochmalige Druckänderung und Oberflächenvergrößerung weiterer Kalk abgeschieden. Es kommt zur Bildung von Stalagmiten. Sonderfälle sind die Excentriques, es handelt sich hierbei um Stalaktiten, die Aufgrund feiner Kapillarröhren in alle Richtungen wachsen können.

(Beim Überfahren mit der Maus werden die Namen der einzelnen Formen eingeblendet.)

10m hoher Stalagmit (Bodentropfstein) - Aven Marzal (F: Ardèche)

Stalaktit (Deckentropfstein) - Typ "Disque" - Aven Marzal (F: Ardèche)

Stalaktit (Typ Makkaroni)
Bei genauer Betrachtung ist die Innen verlaufende feine Wasserröhre zu erkennen.

Excentriques orientieren sich nicht an der Schwerkraft und wachsen in alle Richtungen des Raumes.
Die Entstehung ist bis heute nicht vollständig geklärt. Man vermutet unter anderem auch eine Bildung durch Kapilarkräfte.

Sinterbecken entstehen da, wo kalkreiches Wasser über eine Schwelle abfließt. Aufgrund der Entgasung an der Kante der Schwelle kommt es zur Kalkabscheidung, bis zur Bildung eines Beckens.
An der Wassseroberfläche der Becken diffundiert CO2 aus, so daß es zur Bildung von Kalzitkristallen kommt, die sogar teilweise durch die Oberflächenspannung auf dem Wasser schwimmen.

Bis zu über 10m große Becken in der Grotte de Saint Marcel (F: Ardèche)

Reiner Kalk ist normalerweise durchsichtig bis weiß. Gelb und rotbraune Sinter weisen auf Eisenminerale hin.
Schwarze Sinter auf Mangan oder Arsen. Grüne und blauegrüne Tropfsteine sind durch Kupfersalze gefärbt.

Früher glaubte man, aus den Sinterschichten wie aus den Ringen eines Baumes das Alter bestimmen zu können. Dies erwies sich jedoch als Irrtum, da teilweise während der Eiszeiten keine Sinterbildung erfolgte. Mit Methoden, wie der 14C-Datierung , der 230Th/234U-Datierung, der Thermolumineszenz und der Elektronenspinresonanz konnte das Alter der Höhlen in Deutschland auf mindestens 100.000 bis 115.000 Jahren bestimmt werden. Dies deutet auf eine Entstehung in der letzten Zwischeneiszeit hin. Es sind jedoch auch schon ältere Versinterungen gefunden worden. Forscher wie der Höhlentaucher Jochen Hasenmayer setzen das Alter mancher Höhlen sogar auf 25 Millionen Jahre, allerdings sind wissenschaftliche Beweise hierfür noch nicht erbracht worden.