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Einführung in die Geomorphologie

Frank Ahnert

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Beschreibung

Das Buch beschreibt und erklärt die Entstehung und Veränderung der Oberflächenformen der Erde in allen zeitlichen und räumlichen Größenordnungen, vom ephemeren, nur wenige Millimeter großen Einschlagskrater eines Regentropfens im Sandboden bis zum Milliarden Jahre alten Kontinentalschild als Resultate der Wirkung endogener und exogener Prozesse, die im geomorphodynamischen System in vielfältiger Weise miteinander verbunden und rückgekoppelt sind. Ergebnisse der empirischen Forschung im Gelände werden mit theoretischen Modellen der Formenentwicklung verknüpft.

Die 5. Auflage wurde vollständig überarbeitet, erweitert und aktualisiert, Qualität und Umfang der Abbildungen wurden erhöht.

Prof. Dr. phil. Frank Ahnert war Professor für Physische Geographie an der RWTH Aachen. Forschung und Lehre vorwiegend im Bereich der Geomorphologie, sowohl mit empirischen Feldforschungen in Deutschland, Nordamerika, Nordgrönland und Ostafrika, als auch mit der Entwicklung theoretischer Konzepte und Modelle.

Produktdetails

Einband gebundene Ausgabe
Seitenzahl 458
Erscheinungsdatum 25.11.2015
Sprache Deutsch
ISBN 978-3-8252-8627-9
Verlag Utb GmbH
Maße (L/B/H) 24,9/18,2/3,2 cm
Gewicht 1320 g
Abbildungen 302 Abbildungen, 25 Tabellen
Auflage 5. überarbeitete Auflage

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  • Vorwort zur 5. Auflage 12
    1 Geomorphologie
    1.1 Die Beziehung zwischen Größe und Existenzdauer von Landformen 13
    1.2 Methodische Komponenten 15
    1.2.1 Allgemeine und regionale Geomorphologie 15
    1.2.2 Forschungsstufen der allgemeinen und regionalen Geomorphologie 15
    1.3 Physikalische Zeit und historische Zeit 17
    1.4 Das Geomorphodynamische System 20
    2 Systemtheoretische Grundlagen
    2.1 Das System 23
    2.2 Systemkomponenten 23
    2.3 Systemtypen 24
    2.3.1 Statische Systeme 24
    2.3.2 Prozesssysteme 24
    2.3.3 Prozessresponssysteme 24
    2.4 Dynamisches Gleichgewicht und stationärer Zustand in geomorphologischen Prozessresponssystemen 25
    3 Endogene Prozessresponssysteme
    3.1 Hypsographische Kurve und Isostasie 28
    3.2 Plattentektonik 31
    3.3 Die morphostrukturellen Großeinheiten der Kontinente 35
    3.3.1 Schilde 35
    3.3.2 Sedimentäre Plateaus, Tafel- und Schichtstufenländer 35
    3.3.3 Vulkanische Plateaus 36
    3.3.4 Alte Faltengebirge 36
    3.3.5 Junge Faltengebirge 37
    3.3.6 Bruchschollengebirge 38
    3.3.7 Sedimentäre Ebenen 38
    3.3.8 Große Grabenzonen 38
    3.3.9 Große junge Vulkane und Vulkangebiete 39
    3.3.10 Morphostrukturtypen als Großformgenerationen 39
    4 Exogene Faktoren und Systeme
    4.1 Eustatische Veränderungen des Meeresniveaus 41
    4.2 Morphoklima 42
    4.2.1 Größenfrequenzanalyse des Niederschlagsregimes 42
    4.2.2 Größenfrequenz des Temperaturregimes 44
    4.2.3 Größenfrequenz des Windregimes 45
    4.3 Exogene Prozessresponssysteme 45
    5 Gesteinsarten und ihre Eigenschaften
    5.1 Element, Mineral und Gestein 47
    5.2 Magmatische Gesteine (Plutonite und Vulkanite) 47
    5.2.1 Typen 47
    5.2.2 Chemische und mineralogische Zusammensetzung 49
    5.3 Sedimentgesteine 50
    5.3.1 Sedimente 50
    5.3.2 Klastische Sedimentgesteine 50
    5.3.3 Kalkstein, Mergel und Dolomit 53
    5.3.4 Andere Sedimentgesteine 55
    5.4 Metamorphe Gesteine 55
    5.4.1 Geschieferte Metamorphite 55
    5.4.2 Ungeschieferte Metamorphite 56
    5.4.3 Wirkungen der Kontaktmetamorphose 57
    6 Das System der Verwitterung
    6.1 Die Funktionen der Verwitterung 59
    6.1.1 Verwitterung als Einwirkung atmosphärischer Prozesse 59
    6.1.2 Verwitterung als Anpassung der Gesteine an die Umweltbedingungen der Erdoberfläche 59
    6.1.3 Verwitterung als Aufbereitung des Gesteins für die Abtragung 60
    6.2 Verwitterung als Prozessresponssystem 60
    6.2.1 Morphoklimatische Faktoren und ihre Effekte in der mechanischen Verwitterung 60
    6.3 Mechanische Verwitterung und ihre Produkte 63
    6.3.1 Körniger Zerfall 63
    6.3.2 Blockzerfall 66
    6.3.3 Die relative Intensität von körnigem Zerfall und Blockzerfall 66
    6.3.4 Schiefriger Zerfall 67
    6.3.5 Feinabschuppung (thermische Abschuppung) 68
    6.3.6 Grobabschuppung (Exfoliation durch Druckentlastung) 69
    6.4 Chemische Verwitterung 70
    6.4.1 Morphoklimatische Faktoren und Effekte in der chemischen Verwitterung 70
    6.5 Chemische Verwitterungsreaktionen 73
    6.5.1 Lösung und Löslichkeit 73
    6.5.2 Hydration (Hydratisierung) 73
    6.5.3 Oxidation und Reduktion 74
    6.5.4 Carbonatisierung 74
    6.5.5 Hydrolyse und Silikatverwitterung 74
    6.5.6 Chelatisierung 76
    6.5.7 Fungale Verwitterung 76
    6.6 Raten und Grad der chemischen Verwitterung 76
    6.7 Böden als Produkte der Verwitterung 78
    6.7.1 Saprolith, Regolith und Bodenhorizonte 78
    6.7.2 Körnungsklassen und Bodenarten 79
    6.7.3 Bodentypen 80
    6.7.4 Bodencatenen 82
    6.7.5 Krusten und Verwitterungsrinden 83
    6.7.6 Steinlagen 85
    6.8 Der relative Anteil der mechanischen und der chemischen Verwitterung in verschiedenen Morphoklimaten 86
    7 Denudation I: Prozessresponssysteme der Massenbewegungen
    7.1 Denudation und Erosion 89
    7.2 Physikalische Grundlagen denudativer Massenbewegungen 89
    7.2.1 Hangneigung und Schwerkraftwirkung 89
    7.2.2 Plastisches Fließen und das Coulombsche Gesetz 90
    7.2.3 Veränderlichkeit von Kohäsion und Grenzscherspannung – Fließsand und Setzungsfließen 91
    7.2.4 Viskoses Fließen 93
    7.2.5 Die kritische Höhe von Böschungen 94
    7.3 Sturzdenudation und Rutschungen 94
    7.3.1 Blockabstürze, Steinschlag und Schuttlawinen 95
    7.3.2 Felsstürze 95
    7.3.3 Bergsturz und Bergrutsch 96
    7.3.4 Slump (Rotations-Blockrutschung) 99
    7.3.5 Seichte Bodenrutschungen, Schuttrutschungen und Schutttransport durch Schneelawinen 100
    7.3.6 Muren 102
    7.3.7 Erdfließen 103
    7.4 Kriechdenudation 105
    7.4.1 Kriechen 105
    7.4.2 Kontinuierliches Kriechen 105
    7.4.3 Kriechen durch Frostwechsel im Boden 105
    7.4.4 Kriechen durch Quellung und Schrumpfung 106
    7.4.5 Wirkung von Kammeis 107
    7.4.6 Splash-Kriechen und Splash 107
    7.4.7 Nachweise von Kriechvorgängen im Gelände 107
    7.4.8 Kriechbewegungen des Schutts auf dem Mond und dem Mars 108
    7.5 Periglaziale Denudationsprozesse 108
    7.5.1 Periglazialgebiete 108
    7.5.2 Gelifluktion (periglaziale Solifluktion) 110
    7.5.3 Nivationsnischen und Kryoplanationsterrassen 113
    7.5.4 Steinnetze und Steinstreifen 113
    7.5.5 Eiskeilnetze 115
    7.5.6 Pingos, Palsas und Thufurs 117
    7.5.7 Blockgletscher 118
    7.5.8 Blockströme 119
    8 Denudation II: Prozessresponssysteme der Spüldenudation
    8.1 Hydrologische Voraussetzungen 121
    8.2 Fließgeschwindigkeit und Abflussrate 122
    8.3 Schleppkraft, Sedimenttransport und Abtragung 123
    8.4 Flächenspülung, Rillen und Runsen 124
    8.5 Interflow und Piping 125
    8.6 Badlands und Erdpfeiler 125
    8.7 Anthropogene Bodenerosion 128
    9 Denudation III: Äolische Prozessresponssysteme
    9.1 Grundlagen 132
    9.2 Deflation und Windschliff 133
    9.3 Äolische Transport- und Akkumulationsformen 134
    9.3.1 Windrippeln, Decksande und Löss 135
    9.3.2 Dünen 137
    10 Die denudative Hangentwicklung
    10.1 Hänge 142
    10.2 Die Massenbilanz der Hangentwicklung 142
    10.3 Hangform und verwitterungsbeschränkte und transportbeschränkte Denudation 145
    10.4 Vorgangsspezifische Hangformen 147
    10.4.1 Hangprofilform beim Vorherrschen langsamer Massenbewegungen 148
    10.4.2 Profilform von Spüldenudationshängen 149
    10.4.3 Profilform von Hängen mit Kombinationen von Massenbewegung und Spüldenudation 152
    11 Hydrologische und hydraulische Grundlagen des fluvialen Systems
    11.1 Das fluviale System 153
    11.2 Globale Wasserbilanz und Wasserhaushalt 153
    11.3 Komponenten des lokalen Wasserhaushalts 154
    11.4 Grundwasser und Quellen 155
    11.4.1 Grundwasserbewegung 155
    11.4.2 Quellen 156
    11.5 Abflussgang, Abflussregime und fluviales Morphoklima 160
    11.5.1 Die Abflussganglinie und ihre Komponenten 160
    11.5.2 Abflussregime und fluviales Morphoklima 161
    11.6 Fluviale Hydraulik 164
    11.6.1 Laminare und turbulente Wasserbewegung 165
    11.6.2 Arten des turbulenten Fließens 165
    11.6.3 Hydraulische Geometrie des Flussbetts 166
    12 Flusserosion und Flusstransport
    12.1 Flussfracht 169
    12.2 Erosion und Transport 170
    12.2.1 Flussmechanische Grundlagen 170
    12.2.2 Erosion verschiedener Korngrößen 173
    12.2.3 Seitenerosion 175
    12.3 Abfluss und Transportrate 176
    12.3.1 Transportrate der Lösungsfracht 176
    12.3.2 Transportrate der Schwebfracht 176
    12.3.3 Transportrate der Geröllfracht 177
    13 Lokale Formengestaltung des Flussbetts
    13.1 Das Verhältnis von Breite zu Tiefe 179
    13.2 Felsbett und Lockermaterialbett, Resistenzstrecke und Auslastungsstrecke 180
    13.3 Schotterbänke im Flussbett 180
    13.4 Rippeln, Dünen und Antidünen auf sandiger Flussbettsohle 181
    13.5 Riffles und Pools 182
    13.6 Talböden, Flussdämme und Auelehme 184
    13.7 Die Tendenz zum lokalen Gleichgewicht im Flussbett 187
    14 Grundrissformen des Flussbetts
    14.1 Talform und Flussbettgrundriss 189
    14.2 Flussverzweigungen 189
    14.2.1 Erosionsverzweigungen im Felsbett 189
    14.2.2 Breitenverzweigung 190
    14.2.3 Dammflussverzweigung 192
    14.3 Flussmäander 193
    14.3.1 Freie Mäander 193
    14.3.2 Talmäander 197
    14.4 Asymmetrie an Flussmündungen: Mündungswinkel und Mündungsverschleppung 199
    15 Das Flusslängsprofil und seine Formung
    15.1 Das Flusslängsprofil 201
    15.2 Erosionsbasis und Profilentwicklung 202
    15.2.1 Erosionsbasis 202
    15.2.2 Veränderungen der Erosionsbasis und rückschreitende Erosion, Denudation und Sedimentation 203
    15.3 Gleichgewichtstendenz der Profilentwicklung 204
    15.4 Ursachen von Knickpunkten im Längsprofil 206
    15.5 Wasserfälle 207
    15.5.1 Niagaratyp 207
    15.5.2 Kaskadentyp 208
    15.5.3 Hängetaltyp 209
    16 Flussterrassen
    16.1 Arten von Terrassen 211
    16.2 Felssohlenterrassen 212
    16.3 Aufschüttungsterrassen 212
    16.5 Ursachen der Terrassenbildung 214
    16.6 Diagnostische Bedeutung der Terrassen 217
    17 Systeme der Ablagerung
    17.1 Schwemmfächer 219
    17.1.1 Form und Entstehung 220
    17.1.2 Größe, Gefälle und Wachstum 221
    17.1.3 Zerschneidung und Terrassierung 222
    17.1.4 Die geomorphologische Funktion von Schwemmfächern, Murkegeln und Schuttkegeln 223
    17.2 Deltas 223
    17.2.1 Deltaschichtung 223
    17.2.2 Entwicklung des Deltagrundrisses 224
    17.2.3 Spitzdelta 225
    17.2.4 Flügeldelta 226
    17.2.5 Fingerdelta 226
    17.2.6 Bogendelta 226
    17.2.7 Ästuardelta 227
    17.2.8 Alter und Verbreitung der Deltas 227
    17.3 Ablagerung in langzeitlichen Senkungsgebieten 229
    18 Fluss- und Talnetze
    18.1 Die Änderung und Integration von Flusssystemen 231
    18.1.1 Anzapfung durch seitliche Verschiebung der Wasserscheide 231
    18.1.2 Anzapfung durch rückschreitende Erosion des Talanfangs 232
    18.2 Durchbruchstäler 233
    18.3 Fluss- und Talordnungssysteme 236
    18.4 Grundrissmuster von Fluss- und Talnetzen 239
    19 Zusammenwirken von Flussarbeit und Hangentwicklung im fluvialen System
    19.1 Das fluviale Prozessresponssystem 242
    19.1.1 Eksystemische Energiezufuhren 242
    19.1.2 Formkomponenten 243
    19.1.3 Materialkomponenten 244
    19.1.4 Prozesskomponenten 244
    19.2 Verknüpfung von Prozessen mit unterschiedlichen Größenfrequenzen 245
    19.3 Talquerschnittsformen als Ausdruck des Prozessgefüges 247
    19.3.1 Talquerschnitte nach dem Ende fluvialer Tiefenerosion 248
    19.3.2 Asymmetrische Talquerprofile 249
    19.4 Talanfänge 249
    19.5 Vergleich der Hangentwicklung im Tal der Kall (Nordeifel) mit dem theoretischen Modell 251
    19.6 Allgemeine Funktionalbeziehungen zwischen Relief und Denudation 255
    19.7 Denudationsraten an Hängen und Gipfelabtragung von Gebirgen 257
    19.8 Modelle der Reliefentwicklung mit konstanten und mit variablen Hebungsraten 258
    19.9 Die maximal möglichen Gipfelhöhen der Gebirge 260
    19.10 Fluviale Landformen auf dem Mars 261
    20 Rumpfflächen, Pedimente und Inselberge
    20.1 Rumpfflächen 263
    20.1.1 Flächenbildung durch marine Abrasion 263
    20.1.2 Rumpfflächen als Endstadium des Davisschen Zyklus 264
    20.1.3 Flächenbildung durch „doppelte“Einebnung 265
    20.2 Inselberge 266
    20.3 Pedimentation 267
    20.4 Rumpftreppen, zonale und azonale Inselberge 269
    20.5 Kriterien für Rumpfflächen 271
    20.6 Pseudo-Rumpfflächen: Obere Denudationsniveaus und Gipfelfluren 272
    21 Strukturbedingte Formen
    21.1 Struktur 274
    21.2 Kluftbestimmte Formen 274
    21.2.1 Kluftsysteme 274
    21.2.2 Klüfte als Faktoren der Formengestaltung 275
    21.3 Von Bruchstrukturen bestimmte Formen 277
    21.3.1 Bruchstrukturen 277
    21.3.2 Bruchstufen, Bruchlinienstufen und Bruchschollengebirge 278
    21.4 Vom Schichtenbau bestimmte Formen 280
    21.4.1 Lagerungsstrukturen und Formtypen 280
    21.4.2 Schichttafeln 283
    21.4.3 Formelemente des Schichtstufenprofils 283
    21.4.4 Entstehungsbedingungen von Schichtstufen 283
    21.4.5 Formung des Stufenhangs 285
    21.4.6 Frontstufe und Achterstufe 286
    21.4.7 Zurückverlegung der Schichtstufe und Entstehung von Zeugenbergen 286
    21.4.8 Schichtstufenländer in Europa und Nordamerika 287
    21.4.9 Denudationsterrassen 292
    21.4.10 Antiklinalrücken und Schichtkämme 295
    21.4.11 Geometrische und morphometrische Eigenschaften von Schichtstufen und Schichtkämmen 297
    21.4.12 Entwicklung von Schichtstufen im theoretischen Modell 298
    22 Vulkanische Landformen
    22.1 Vulkanismus 301
    22.2 Oberflächenformen 302
    22.2.1 Maare 302
    22.2.2 Schlackenvulkane 303
    22.2.3 Stratovulkane 304
    22.2.4 Schildvulkane 307
    22.2.5 Calderen 307
    22.2.6 Subvulkanische Strukturen 308
    22.2.7 Plutone 310
    22.2.8 Vulkaninseln, Seamounts und Guyots 310
    22.3 Abtragungsvorgänge an Vulkanen 311
    23 Karstformen
    23.1 Voraussetzungen 312
    23.2 Karst-Oberflächenformen 312
    23.2.1 Trockentäler 312
    23.2.2 Karren 313
    23.2.3 Dolinen und Uvalas 315
    23.2.4 Poljen 317
    23.2.5 Polygonaler Karst, Cockpits, Kegel- und Turmkarst 318
    23.3 Karstentwicklung im Prozessresponsmodell 322
    23.4 Silikatkarst 325
    23.5 Karsthöhlen 326
    24 Das glaziale System
    24.1 Entstehung und Eigenschaften von Gletschereis 330
    24.2 Massenbilanz von Gletschern 331
    24.3 Gletschertypen 333
    24.4 Glazialerosion 340
    24.4.1 Detersion und Detraktion 340
    24.4.2 Rundhöcker und Felsbecken 340
    24.4.3 Kare 341
    24.4.4 Gletschertröge 342
    24.5 Material, Prozesse und Formen der glazialen Ablagerung 345
    24.5.1 Moränen 345
    24.5.2 Moränen im und auf dem Gletscher 345
    24.5.3 Abgelagertes Moränenmaterial 346
    24.5.4 Moränen als Landformen 347
    24.5.5 Drumlins 349
    24.5.6 Paraglaziale Landformen 351
    24.6 Glaziofluviale Prozesse, Ablagerungen und Formen 351
    24.6.1 Die Arbeit glazialer Schmelzwässer 351
    24.6.2 Kames, Kameterrassen und Oser 352
    24.6.3 Sander und Bändertone 353
    24.7 Die glaziale Serie 354
    24.8 Die pleistozänen Eiszeiten 354
    24.8.1 Zeitliche Gliederung und mögliche Ursachen der Eiszeiten 354
    24.8.2 Verbreitung und räumliche Anordnung der pleistozänen Glazialformen 356
    24.8.3 Die geomorphologischen Wirkungen der Eiszeiten außerhalb der vergletscherten Gebiete 359
    25 Das litorale System
    25.1 Küste und Ufer 362
    25.2 Eustatische und tektonische Veränderungen des Meeresniveaus 362
    25.3 Die Gezeiten und ihre geomorphologische Wirkung 363
    25.3.1 Physikalische Grundlagen 363
    25.3.2 Tidenhub, Tidenströmung und Resonanz 365
    25.3.3 Ästuare und Ästuarmäander 368
    25.3.4 Gezeitenwirkungen im Watt und in den Marschen 370
    25.4 Brandung und ihre geomorphologische Wirkung 371
    25.4.1 Physikalische Grundlagen der Wellenbewegung 371
    25.4.2 Refraktion und Diffraktion 372
    25.4.3 Brandung 373
    25.4.4 Tsunamis 376
    25.4.5 Barren, Strandversetzung und Strandformen 378
    25.4.6 Felsschorre und Kliff 380
    25.5 Formassoziationen von Lockermaterial-und Ausgleichsküsten 385
    25.5.1 Nehrungen und Haken 385
    25.5.2 Ausgleichsküsten 387
    25.6 Küstenklassifikationen 387
    25.6.1 Valentins Schema 387
    25.6.2 Strukturbedingte Küsten 388
    25.6.3 Klimatisch beeinflusste Küsten 389
    25.6.4 Glazigene Küsten 389
    25.6.5 Korallenküsten 390
    25.7 Schelf-Formen und submarine Canyons 394
    26 Gelände-Arbeitsmethoden in der Geomorphologie 395
    26.1 Traditionelle Gelände-Arbeitsmethoden 396
    26.1.1 Geomorphologische Kartierung 396
    26.1.2 Die Arbeit am Aufschluss, Bohrungen und Probennahme 398
    26.2 Neuere Gelände-Arbeitsmethoden 399
    26.2.1 Digitale Reliefanalyse 401
    26.2.2 Optische Fernerkundungstechniken: Luftgestütztes und terrestrisches Laserscanning 401
    26.2.3 Globales Positionsbestimmungssystem (Global Positioning System GPS) 403
    26.3 Geophysikalische Methoden 404
    26.3.1 Refraktionsseismik 405
    26.3.2 Geoelektrik 407
    26.3.3 Georadar 409
    26.3.4 Anwendungen für den Einsatz geophysikalischer Methoden 410
    Glossar englischer Begriffe 414
    Literaturverzeichnis 417
    Quellennachweis 446
    Register 447