Geomorphologie
Eine Einführung
6. Auflage
Erschienen am 2. Januar 2014
Buch
Softcover
402 Seiten
978-3-8252-4030-1 (ISBN)
Beschreibung
Geomorphologie ist die Wissenschaft von den Oberflächenformen der Erde. Die Entstehung und Weiterbildung des Reliefs unseres Planeten ist Ausdruck geologischer Prozesse, der Verwitterung, schwerkraftbedingter Massenbewegungen sowie der Formung durch Wasser, Wind, Eis und menschliche Einwirkungen.
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Person
Prof. Dr. Harald Zepp lehrt an der Ruhr-Universität Bochum.
Inhalt
Vorwort 11
1 Gegenstand, Aufgabe und Gliederung der Geomorphologie 15
1.1 Gegenstand und Stellung der Geomorphologie 17
1.2 Gliederung der Geomorphologie: Reliefbildende und formbildende Prozesse 19
1.3 Vielfalt geomorphologischer Formen 24
1.4 Zur Bedeutung des Reliefs und der Geomorphologie 25
2 Die Entstehung von Kontinenten, Gebirgen und Ozeanen (Mega- und Makrorelief) 29
2.1 Hypsometrische Kurve 30
2.2 Plattentektonik 32
3 Material, Prozesse und Strukturen der kontinentalen Kruste 41
3.1 Tektonik 42
3.1.1 Tektonische Bewegungen 42
3.1.2 Lagerungsformen und einfache tektonische Strukturen 43
3.2 Geologische Zeitrechnung und erdgeschichtliche Entwicklung 49
3.3 Gesteine und ihre geomorphologische Bedeutung 53
3.3.1 Eigenschaften und Bedeutung von Gesteinen 53
3.3.2 Minerale 54
3.3.3 Kreislauf der Gesteine 56
3.3.4 Magmatite 57
3.3.5 Sedimente und Sedimentgesteine 61
3.3.6 Metamorphe Gesteine 65
4 Das Relief der Erde: Konzepte und Modellvorstellungen 73
4.1 Modellvorstellungen in der Geomorphologie 74
4.2 Der Abtragungs-Zyklus von W.M. DAVIS (1899) 75
4.3 Das exponentielle Abtragungsmodell nach STRAHLER/STRAHLER (1992) 77
4.4 Denudationsraten in Flusseinzugsgebieten 79
4.5 Klimagebundenheit exogener Formungsprozesse 81
4.6 Formen, korrelate Sedimente und Aktualismus 82
4.7 Bedeutung des Klimawandels 83
4.8 Relief als Ergebnis endogen-exogener Wechselwirkungen 83
5 Verwitterungsprozesse und Verwitterungsformen 85
5.1 Die Verwitterung als Teil der exogenen Dynamik 86
5.2 Physikalische Verwitterung 86
5.2.1 Druckentlastung und Abkühlung von Magmen 86
5.2.2 Desorption und Adsorption von Wasser 87
5.2.3 Temperaturwechsel 88
5.2.4 Frostsprengung und andere Verwitterungseffekte durch Volumenvergrößerung 88
5.3 Chemische Verwitterung 90
5.3.1 Allgemeine Charakteristik 90
5.3.2 Lösungsverwitterung 90
5.3.3 Kationenaustausch 90
5.3.4 Redox-Reaktionen (Oxidationsverwitterung) 91
5.3.5 Hydrolyse und Protolyse (Säureverwitterung) 93
5.4 Verwitterungsprodukte 94
5.4.1 Wirkung der physikalischen Verwitterung 94
5.4.2 Verwitterungsneubildungen und Prozesse der Bodenbildung 94
5.5 Klimazonalität der Verwitterung 99
5.5.1 Verwitterung in den feuchten Tropen 99
5.5.2 Verwitterung in Trockengebieten 101
5.6 Verwitterungsformen 101
6 Gravitative Massenbewegungen 103
6.1 Hangstabilität 104
6.2 Sturzdenudation 106
6.3 Versatzdenudation 108
6.4 Denudation durch Rutschen und Gleiten 110
6.5 Fließungen 110
6.6 Komplexe gravitative Massenbewegungen 112
6.7 Hangformung durch gravitative Massenbewegungen 112
7 Fluviale Formung 115
7.1 Hydrologische Grundlagen 116
7.1.1 Wasserkreislauf und Abflussbildung 116
7.1.2 Abflussganglinien und Abflussregime 118
7.1.3 Abfluss und Fließgeschwindigkeit 121
7.1.4 Fließzustände 124
7.2 Denudation durch fließendes Wasser 128
7.2.1 Prozessbetrachtung: Ablösung, Transport und Sedimentation 128
7.2.2 Natürliche Spüldenudation und Bodenerosion 131
7.2.3 Bodenerosionsformen 134
7.3 Fluviale Prozesse im Gerinnebett 138
7.3.1 Energieumsatz in fluvialen Systemen 139
7.3.2 Erosion und Sedimenttransport 140
7.3.3 Morphologische Gewässerstrukturen 146
7.3.4 Akkumulation und fluviale Akkumulationsformen 154
7.3.5 Gefälle und Längsprofil 157
7.3.6 Entwicklung und Stationarität fluvialer Systeme 158
7.4 Prozesse der Talbildung und Talformen 160
7.4.1 Modellüberlegungen zum Zusammenwirken von Hangdenudation und Flussarbeit 160
7.4.2 Einfache Talformen 163
7.4.3 Komplexe Talformen als Ergebnis diskontinuierlicher Reliefentwicklung 164
7.4.4 Sonderformen tektonisch ausgelöster Talentwicklung 167
8 Äolische Formung 171
8.1 Mechanische Grundlagen der Oberflächenformung durch Wind 172
8.2 Transportarten 173
8.3 Deflation und Deflationsformen 174
8.4 Korrasion 176
8.5 Transport und Akkumulation von Sand 177
8.5.1 Transport (Massenfluss) 177
8.5.2 Akkumulation und Akkumulationsformen 178
8.6 Staubsedimente und Löss 180
8.6.1 Transport und Sedimentation 180
8.6.2 Lösszusammensetzung und Lössverbreitung 181
9 Formung durch Gletscher und Schmelzwässer 187
9.1 Gletscherentstehung, Massenbilanz 188
9.2 Gletschertypen 189
9.3 Gletscherbewegung 190
9.4 Glaziale Erosion und Exaration 193
9.5 Glaziale Abtragungsformen 194
9.5.1 Glaziale Abtragungsformen im Gebirgsrelief 194
9.5.2 Weitere glaziale Erosionsformen 197
9.6 Glazialer und glazifluvialer Transport 197
9.7 Glaziale Akkumulation 198
9.7.1 Moränen und verwandte Ablagerungen 198
9.7.2 Glazifluviale Ablagerungen 202
9.7.3 Das Paraglazial 203
10 Periglaziale Formung 207
10.1 Der Periglazialbegriff 208
10.2 Kaltklimatische Sonderbedingungen für periglaziale Formungsprozesse 208
10.2.1 Permafrost 208
10.2.2 Grundlegende frostdynamische, physikalische Prozesse 209
10.3 Periglaziale Denudationsprozesse und Formen 211
10.3.1 Eiskeile und Eiskeilnetze 211
10.3.2 Thufur, Palsen, Pingos 212
10.3.3 Kryoturbation und Frostmusterstrukturen 213
10.3.4 Solifluktion 215
10.3.5 Thermokarst 216
10.3.6 Abluation 216
10.3.7 Nivation und Kryoplanation 216
10.4 Besonderheiten fluvialer Morphodynamik im Periglazialraum 217
11 Geomorphologische Prozesskombinationen und Formengefüge in Abhängigkeit vom Klima 222
11.1 Geomorphologische Prozesskombinationen und ihre klimazonal beeinflusste Anordnung 222
11.2 Morphodynamik und typische Formengefüge in den feuchten Tropen 226
11.2.1 Reliefcharakteristika und morphotektonische Situation 226
11.2.2 Klimatisch bestimmte Prozesskombinationen 227
11.3 Morphodynamik und typische Formengefüge in den Trockengebieten 231
11.3.1 Prozesskombinationen der Trockengebiete 231
11.3.2 Die arid-morphologische Catena 231
Struktur- und gesteinsbedingte Formen (Strukturformen) 235
12.1 Vulkanbauten und Vulkanformen 236
12.1.1 Vulkanische Vollformen 236
12.1.2 Vulkanische Hohlformen 237
12.1.3 Subvulkanismus 238
12.2 Karst 239
12.2.1 Petrographische und hydrologische Voraussetzungen 239
12.2.2 Grundlagen der Korrosion 241
12.2.3 Karstformen 243
12.3 Schichttafel-, Schichtstufen- und Schichtkammrelief 249
12.3.1 Gesteinslagerung und Abtragungsresistenz 249
12.3.2 Schichttafeln 250
12.3.3 Schichtstufen und Schichtkämme 250
12.4 Bruchstufen und Reliefumkehr 257
Formungsprozesse an Küsten (Litorale Prozesse) 261
13.1 Formungsprozesse und Küstenformen 262
13.1.1 Übersicht 262
13.1.2 Wellen und Brandung 262
13.1.3 Flachküsten 268
13.1.4 Steilküsten 270
13.1.5 Strömungen, Gezeiten und ihr Einfluss auf Flachküsten 271
13.1.6 Seichtwasserküsten 274
13.2 Küstentypen 275
Weiterführende Modellvorstellungen, Konzepte u. Methoden 279
14.1 Germophologische Forschungsschwerpunkte im deutschsprachigen Raum 280
14.2 Modellvorstellungen und Konzepte 281
14.2.1. Häufigkeit und Intensität gemorphologischer Formungsprozesse
(Frequenz und Magnitude) 281
14.2.2 Gleichgewicht und Dynamik in geomorphologischen Systemen 283
14.2.3 Sedimentflüsse und Sedimentkaskaden 286
14.3 Ausgewählte Methoden 287
14.3.1 Geomorphometrie und digitale Reliefanalyse 287
14.3.2 Messung von Prozessen 291
14.3.3 Sedimentanalyse und Datierungen 292
14.4 Der Mensch als geomorphologischer Faktor 300
14.4.1 Reliefformung unter dem Einfluss des Menschen 300
14.4.2 Geoarchäologie und Sedimentkaskaden als Folge anthropogener
Eingriffe in den Landschaftshaushalt 304
Reliefentwicklung in Mitteleuropa 307
15.1 Übersicht 307
15.2 Norddeutsches Tiefland und Küsten 307
15.2.1 Alt- und Jungmoränenlandschaften 307
15.2.2 Moor, Marsch, Watt und Inseln 314
15.2.3 Ostseeküste 317
15.3 Mittelgebirge 317
15.3.1 Gemeinsamkeiten und Besonderheiten 317
15.3.2 Rumpfschollengebirge 321
15.3.3 Schichttafeln, Schichtstufen und Schichtkämme aus
Sedimentgesteinen des mesozoischen Deckgebirges 324
15.4 Oberrheingraben 327
15.5 Vulkangebiete und Ries 328
15.6 Alpen und Alpenvorland 328
15.7 Veränderung der Flusseinzugsgebiete 330
Literatur 335
Begriffsfelder 363
Sachregister 373
1 Gegenstand, Aufgabe und Gliederung der Geomorphologie 15
1.1 Gegenstand und Stellung der Geomorphologie 17
1.2 Gliederung der Geomorphologie: Reliefbildende und formbildende Prozesse 19
1.3 Vielfalt geomorphologischer Formen 24
1.4 Zur Bedeutung des Reliefs und der Geomorphologie 25
2 Die Entstehung von Kontinenten, Gebirgen und Ozeanen (Mega- und Makrorelief) 29
2.1 Hypsometrische Kurve 30
2.2 Plattentektonik 32
3 Material, Prozesse und Strukturen der kontinentalen Kruste 41
3.1 Tektonik 42
3.1.1 Tektonische Bewegungen 42
3.1.2 Lagerungsformen und einfache tektonische Strukturen 43
3.2 Geologische Zeitrechnung und erdgeschichtliche Entwicklung 49
3.3 Gesteine und ihre geomorphologische Bedeutung 53
3.3.1 Eigenschaften und Bedeutung von Gesteinen 53
3.3.2 Minerale 54
3.3.3 Kreislauf der Gesteine 56
3.3.4 Magmatite 57
3.3.5 Sedimente und Sedimentgesteine 61
3.3.6 Metamorphe Gesteine 65
4 Das Relief der Erde: Konzepte und Modellvorstellungen 73
4.1 Modellvorstellungen in der Geomorphologie 74
4.2 Der Abtragungs-Zyklus von W.M. DAVIS (1899) 75
4.3 Das exponentielle Abtragungsmodell nach STRAHLER/STRAHLER (1992) 77
4.4 Denudationsraten in Flusseinzugsgebieten 79
4.5 Klimagebundenheit exogener Formungsprozesse 81
4.6 Formen, korrelate Sedimente und Aktualismus 82
4.7 Bedeutung des Klimawandels 83
4.8 Relief als Ergebnis endogen-exogener Wechselwirkungen 83
5 Verwitterungsprozesse und Verwitterungsformen 85
5.1 Die Verwitterung als Teil der exogenen Dynamik 86
5.2 Physikalische Verwitterung 86
5.2.1 Druckentlastung und Abkühlung von Magmen 86
5.2.2 Desorption und Adsorption von Wasser 87
5.2.3 Temperaturwechsel 88
5.2.4 Frostsprengung und andere Verwitterungseffekte durch Volumenvergrößerung 88
5.3 Chemische Verwitterung 90
5.3.1 Allgemeine Charakteristik 90
5.3.2 Lösungsverwitterung 90
5.3.3 Kationenaustausch 90
5.3.4 Redox-Reaktionen (Oxidationsverwitterung) 91
5.3.5 Hydrolyse und Protolyse (Säureverwitterung) 93
5.4 Verwitterungsprodukte 94
5.4.1 Wirkung der physikalischen Verwitterung 94
5.4.2 Verwitterungsneubildungen und Prozesse der Bodenbildung 94
5.5 Klimazonalität der Verwitterung 99
5.5.1 Verwitterung in den feuchten Tropen 99
5.5.2 Verwitterung in Trockengebieten 101
5.6 Verwitterungsformen 101
6 Gravitative Massenbewegungen 103
6.1 Hangstabilität 104
6.2 Sturzdenudation 106
6.3 Versatzdenudation 108
6.4 Denudation durch Rutschen und Gleiten 110
6.5 Fließungen 110
6.6 Komplexe gravitative Massenbewegungen 112
6.7 Hangformung durch gravitative Massenbewegungen 112
7 Fluviale Formung 115
7.1 Hydrologische Grundlagen 116
7.1.1 Wasserkreislauf und Abflussbildung 116
7.1.2 Abflussganglinien und Abflussregime 118
7.1.3 Abfluss und Fließgeschwindigkeit 121
7.1.4 Fließzustände 124
7.2 Denudation durch fließendes Wasser 128
7.2.1 Prozessbetrachtung: Ablösung, Transport und Sedimentation 128
7.2.2 Natürliche Spüldenudation und Bodenerosion 131
7.2.3 Bodenerosionsformen 134
7.3 Fluviale Prozesse im Gerinnebett 138
7.3.1 Energieumsatz in fluvialen Systemen 139
7.3.2 Erosion und Sedimenttransport 140
7.3.3 Morphologische Gewässerstrukturen 146
7.3.4 Akkumulation und fluviale Akkumulationsformen 154
7.3.5 Gefälle und Längsprofil 157
7.3.6 Entwicklung und Stationarität fluvialer Systeme 158
7.4 Prozesse der Talbildung und Talformen 160
7.4.1 Modellüberlegungen zum Zusammenwirken von Hangdenudation und Flussarbeit 160
7.4.2 Einfache Talformen 163
7.4.3 Komplexe Talformen als Ergebnis diskontinuierlicher Reliefentwicklung 164
7.4.4 Sonderformen tektonisch ausgelöster Talentwicklung 167
8 Äolische Formung 171
8.1 Mechanische Grundlagen der Oberflächenformung durch Wind 172
8.2 Transportarten 173
8.3 Deflation und Deflationsformen 174
8.4 Korrasion 176
8.5 Transport und Akkumulation von Sand 177
8.5.1 Transport (Massenfluss) 177
8.5.2 Akkumulation und Akkumulationsformen 178
8.6 Staubsedimente und Löss 180
8.6.1 Transport und Sedimentation 180
8.6.2 Lösszusammensetzung und Lössverbreitung 181
9 Formung durch Gletscher und Schmelzwässer 187
9.1 Gletscherentstehung, Massenbilanz 188
9.2 Gletschertypen 189
9.3 Gletscherbewegung 190
9.4 Glaziale Erosion und Exaration 193
9.5 Glaziale Abtragungsformen 194
9.5.1 Glaziale Abtragungsformen im Gebirgsrelief 194
9.5.2 Weitere glaziale Erosionsformen 197
9.6 Glazialer und glazifluvialer Transport 197
9.7 Glaziale Akkumulation 198
9.7.1 Moränen und verwandte Ablagerungen 198
9.7.2 Glazifluviale Ablagerungen 202
9.7.3 Das Paraglazial 203
10 Periglaziale Formung 207
10.1 Der Periglazialbegriff 208
10.2 Kaltklimatische Sonderbedingungen für periglaziale Formungsprozesse 208
10.2.1 Permafrost 208
10.2.2 Grundlegende frostdynamische, physikalische Prozesse 209
10.3 Periglaziale Denudationsprozesse und Formen 211
10.3.1 Eiskeile und Eiskeilnetze 211
10.3.2 Thufur, Palsen, Pingos 212
10.3.3 Kryoturbation und Frostmusterstrukturen 213
10.3.4 Solifluktion 215
10.3.5 Thermokarst 216
10.3.6 Abluation 216
10.3.7 Nivation und Kryoplanation 216
10.4 Besonderheiten fluvialer Morphodynamik im Periglazialraum 217
11 Geomorphologische Prozesskombinationen und Formengefüge in Abhängigkeit vom Klima 222
11.1 Geomorphologische Prozesskombinationen und ihre klimazonal beeinflusste Anordnung 222
11.2 Morphodynamik und typische Formengefüge in den feuchten Tropen 226
11.2.1 Reliefcharakteristika und morphotektonische Situation 226
11.2.2 Klimatisch bestimmte Prozesskombinationen 227
11.3 Morphodynamik und typische Formengefüge in den Trockengebieten 231
11.3.1 Prozesskombinationen der Trockengebiete 231
11.3.2 Die arid-morphologische Catena 231
Struktur- und gesteinsbedingte Formen (Strukturformen) 235
12.1 Vulkanbauten und Vulkanformen 236
12.1.1 Vulkanische Vollformen 236
12.1.2 Vulkanische Hohlformen 237
12.1.3 Subvulkanismus 238
12.2 Karst 239
12.2.1 Petrographische und hydrologische Voraussetzungen 239
12.2.2 Grundlagen der Korrosion 241
12.2.3 Karstformen 243
12.3 Schichttafel-, Schichtstufen- und Schichtkammrelief 249
12.3.1 Gesteinslagerung und Abtragungsresistenz 249
12.3.2 Schichttafeln 250
12.3.3 Schichtstufen und Schichtkämme 250
12.4 Bruchstufen und Reliefumkehr 257
Formungsprozesse an Küsten (Litorale Prozesse) 261
13.1 Formungsprozesse und Küstenformen 262
13.1.1 Übersicht 262
13.1.2 Wellen und Brandung 262
13.1.3 Flachküsten 268
13.1.4 Steilküsten 270
13.1.5 Strömungen, Gezeiten und ihr Einfluss auf Flachküsten 271
13.1.6 Seichtwasserküsten 274
13.2 Küstentypen 275
Weiterführende Modellvorstellungen, Konzepte u. Methoden 279
14.1 Germophologische Forschungsschwerpunkte im deutschsprachigen Raum 280
14.2 Modellvorstellungen und Konzepte 281
14.2.1. Häufigkeit und Intensität gemorphologischer Formungsprozesse
(Frequenz und Magnitude) 281
14.2.2 Gleichgewicht und Dynamik in geomorphologischen Systemen 283
14.2.3 Sedimentflüsse und Sedimentkaskaden 286
14.3 Ausgewählte Methoden 287
14.3.1 Geomorphometrie und digitale Reliefanalyse 287
14.3.2 Messung von Prozessen 291
14.3.3 Sedimentanalyse und Datierungen 292
14.4 Der Mensch als geomorphologischer Faktor 300
14.4.1 Reliefformung unter dem Einfluss des Menschen 300
14.4.2 Geoarchäologie und Sedimentkaskaden als Folge anthropogener
Eingriffe in den Landschaftshaushalt 304
Reliefentwicklung in Mitteleuropa 307
15.1 Übersicht 307
15.2 Norddeutsches Tiefland und Küsten 307
15.2.1 Alt- und Jungmoränenlandschaften 307
15.2.2 Moor, Marsch, Watt und Inseln 314
15.2.3 Ostseeküste 317
15.3 Mittelgebirge 317
15.3.1 Gemeinsamkeiten und Besonderheiten 317
15.3.2 Rumpfschollengebirge 321
15.3.3 Schichttafeln, Schichtstufen und Schichtkämme aus
Sedimentgesteinen des mesozoischen Deckgebirges 324
15.4 Oberrheingraben 327
15.5 Vulkangebiete und Ries 328
15.6 Alpen und Alpenvorland 328
15.7 Veränderung der Flusseinzugsgebiete 330
Literatur 335
Begriffsfelder 363
Sachregister 373