Erosion (Geologie)

Der Grand Canyon in Arizona (aufgenommen vom Weltraum aus), ein Paradebeispiel für fluviatile Erosion.

Bachbett, eingeschnitten in triassische Silt- und Tonsteine der Tarporley-Formation. Lambley bei Nottingham, Vereinigtes Königreich.

Flusserosion (fluviatile Erosion), eine lineare Erosionsform, ist die Schaffung von Einschnitten in die Landoberfläche durch die Tätigkeit von Fließgewässern (Bäche, Flüsse).

Ausgangspunkt für jede fluviale Erosion ist ein Quellaustritt, von wo aus das Wasser, der Schwerkraft folgend, in tiefer liegendes Gelände fließt. Die Erosionswirkung ist speziell abhängig von:

• der Wassermenge des Fließgewässers (nicht zuletzt abhängig von den klimatischen Bedingungen)
• der Wasserturbulenz und mitgeführtem Material
• der lokalen Geländemorphologie (Gefälle) und, damit eng verknüpft, der Fließgeschwindigkeit
• dem Höhenunterschied zur Erosionsbasis (Höhenniveau, unterhalb dessen seine Erosionswirkung gleich Null ist, in der Regel ist dies der Meeresspiegel)

Je höher die Wasserführung, die Turbulenz, das lokale Gefälle bzw. die Fließgeschwindigkeit sowie der Höhenunterschied zur Erosionsbasis sind, desto stärker ist die Erosionswirkung. So wird ein Wasserlauf in einem Gebirge weit oberhalb der Erosionsbasis im Laufe von Jahrtausenden ein tiefes Tal einschneiden (typischerweise ein V-förmiges, sogenanntes Kerbtal), selbst wenn seine Wasserführung relativ gering ist. Die im Lauf der Zeit zwangsläufig erfolgende Eintiefung eines solchen Tales in Quellrichtung wird rückschreitende Erosion genannt (siehe dazu auch Wasserfall). Sie kann in besonderen Fällen zur Flussanzapfung führen. Hingegen kann ein Wasserlauf in ebenem Gelände nahe der Erosionsbasis sich selbst bei hoher Wasserführung nicht tief in den Untergrund einschneiden.

Die mit der Erosionswirkung eines Fließgewässers einhergehende Vertiefung des Flussbettes wird als Tiefenerosion (oder Sohlenerosion, da die Sohle, der tiefste Bereich der Fließrinne, bevorzugt erodiert wird), seine Verbreiterung nach der Seite als Seitenerosion bezeichnet. Bei schnell fließenden Gebirgsflüssen mit starkem Gefälle überwiegt die Tiefenerosion. Bei träge fließenden Flüssen mit geringem Gefälle überwiegt die Seitenerosion, was dann in der Regel zur Mäanderbildung führt.

Ein idealer Fluss entspringt im Hochgebirge, durchquert dann eine Tiefebene und mündet schließlich ins Meer. Dabei nimmt zur Mündung das lokale Gefälle tendenziell ab und damit die Fließgeschwindigkeit. Kann ein solcher Fluss anfangs noch Geröll und Kies bzw. Schotter mitführen, sind es im Mündungsbereich meist nur noch Ton­partikel (Schwebfracht). Alles Material, das aufgrund der Abnahme der Fließgeschwindigkeit nicht mehr weiter transportiert werden kann, wird auf dem Weg von der Quelle zur Mündung im Flussbett abgelagert (Sedimentation). Bei Hochwasser erfolgt Ablagerung auch außerhalb des eigentlichen Flussbettes. Vom Oberlauf durchquerte Senken können als lokale Erosionsbasen mit erhöhter Sedimentationsrate fungieren.

Über einen gegebenen geologischen Zeitraum hinweg kann es in einem Gebiet zu mehrfachem Wechsel zwischen Erosions- und Sedimentationsphasen kommen, verursacht entweder durch tektonische Hebungs- und Senkungsvorgänge der Erdkruste und deren Auswirkung auf das Flussgefälle oder durch die Anhebung oder Absenkung der absoluten Erosionsbasis durch Schwankungen des Meeresspiegels. Wird mehr sedimentiert als erodiert, sind diese periodischen Wechsel in der Sedimentabfolge des entsprechenden Gebietes durch das Auftreten von Erosionsdiskordanzen dokumentiert. Wird mehr erodiert als sedimentiert, existiert für den betrachteten Zeitraum keine Sedimentabfolge.

In relativ kurzen Zeiträumen kann die Erosionswirkung eines Flusses starken Schwankungen unterworfen sein. Dies gilt in erster Linie für Gebirgsflüsse, welche den Hauptteil ihrer Erosionsarbeit leisten, wenn sie durch starke oder anhaltende Regenfälle ein Vielfaches ihrer üblichen Wassermenge führen.

Kleinformen fluviatiler Erosion, die auf Turbulenzen im strömenden Wasser zurückgehen, sind Gumpen und Kolke.

Die Begradigung und Eindeichung von Bach- und Flussläufen, die Trockenlegung und Aufschüttung von Auengebieten, die zusätzliche Einleitung von Wasser in Fließgewässer (z. B. durch Klärwerke) oder, in einigen Fällen, die künstliche Veränderung der Ufervegetation führen bei zahlreichen Fließgewässern zumindest lokal zu einer Veränderung des Strömungsregimes, was sich in erster Linie in einer Erhöhung der Fließgeschwindigkeit äußert. Dies ruft eine Zunahme der Tiefen- bzw. Sohlenerosionsrate und damit eine beschleunigte Eintiefung der Fließrinne der betroffenen Gewässer hervor (in diesem Zusammenhang wird der Begriff Sohlenerosion auch speziell als anthropogen verursachte, beschleunigte Tiefenerosion definiert). Die Folgen sind Schäden in den mit den jeweiligen Gewässern verknüpften Ökosystemen, u. a. durch die Austrocknung der zunehmend über dem Gewässerniveau liegenden, verbliebenen natürlichen Auengebiete, sowie eine stärkere Hochwassergefährdung der Regionen an den Unterläufen durch das schneller abfließende Hochwasser der Oberläufe[1] (siehe dazu auch Anthropozän).

Spülrinnen (Bildmitte) am Hang eines Hügels in der Karoo. Typischerweise wird die Hügelspitze von relativ erosionsresistenten, harten Sandsteinen gebildet.

Wadi im Machtesch Ramon, Israel. Die großen Blöcke im Bild sind nicht zwangsläufig durch Wasser dorthin transportiert worden, sondern könnten auch aus der physikalischen Verwitterung der Gesteine in der unmittelbaren Umgebung stammen.

Rillenerosion ist eine in kleinem Maßstab lineare, in großem Maßstab flächenhafte Erosionsform, bei der Niederschlagswasser oberflächlich in kleinen, kurzlebigen Rinnsalen (Spülrinnen) hangabwärts fließt und dabei Material des Untergrundes mit sich führt. Dort, wo das Wasser sich sammelt, wäscht es meist Rinnen aus (siehe auch Runse). Oft fließt das abgeführte Material zusammen mit dem Wasser über die Rinnen in das nächstgelegene Gewässer. Rillenerosion spielt eine Rolle bei der Verbreiterung von Tälern und der Einebnung von Bergen. Die Abführung leicht erodierbaren Materials im Zusammenwirkung von Rillenerosion und fluvialer Erosion und die damit verbundene Bildung von Tälern in Gebirgsregionen wird als Ausräumung bezeichnet.

Rillenerosion ist zudem ein bedeutender Mechanismus bei der Bodenerosion.

Eine spezielle Erosionsrinne, die nur in Trockengebieten auftritt, ist das Wadi (Arroyo). Eine spezielle Erscheinungsform fortgeschrittener Rillenerosion in schwach verfestigten Sedimenten sind die Erdpyramiden.

Ebenfalls in schwach verfestigten Sedimenten und Böden tritt sogenanntes Piping auf. Dabei handelt es sich nicht um oberflächliche Erosion, sondern um innere, „unterirdische“ Erosion. Piping kann auch bei Erdbauwerken wie Dämmen und Deichen auftreten, was zur Schwächung und letztlich zum Bruch eines solchen Bauwerks führt.

Typisches, durch einen Gletscher geformtes Trogtal im indischen Teil des Himalaya

In Gebieten mit entsprechend kaltem Klima (Hochgebirge, Polargebiete) bilden sich Gletscher. Diese bewegen sich ebenso talwärts wie das Wasser der Flüsse, jedoch nur mit einigen Metern im Jahr, was aber zu ebenso deutlichen Erosionserscheinungen führt. Im Unterschied zu den meist V-förmigen Flusstälern (Kerbtäler) erzeugen die Gletscher U-förmige Talquerschnitte (Trogtäler), deren typische Form auch lange nach dem Abschmelzen noch auf ihre glaziale Entstehung schließen lässt.

Gletschererosion ist ebenfalls primär linear. Während Eiszeiten oder in den heutigen Polargebieten (Antarktis, Grönland) bedecken Gletscher, zu Eisschilden vereinigt, riesige Gebiete, sodass ihre Erosionswirkung dort flächig ist.

Von Küstenerosion gezeichnetes Kliff an der Westküste der Insel Poel

Diese Erosionsform greift das Festland auf breiter Front an und lässt sich besonders gut an Steilküsten beobachten. Dort führt die Arbeit der Brandung am Kliff zur Entstehung von Brandungshohlkehlen und anderen, ähnlichen Hohlräumen im Gestein, die mit der Zeit einstürzen. Dadurch wird die Küstenlinie ins Landesinnere zurückgedrängt und auf Meeresniveau entsteht eine immer breiter werdende Fläche, die Abrasionsplatte (auch: Brandungsplattform oder Felsschorre).

Abrasion ist linear bis flächig.

Etliche der Blöcke aus eozänem Kalkstein in den Außenmauern der Cheops-Pyramide sind deutlich von Winderosion (Korrasion) gezeichnet.

Wind wirkt vor allem dann erosiv, wenn er viel Material (Staub, Sand) mit sich führt (äolischer Transport), das dann ähnlich einem Sandstrahlgebläse am anstehenden Gestein des Untergrundes nagt (siehe z. B. Pilzfelsen). Dies tritt bevorzugt in ariden Gebieten (Wüste) bei geringer Vegetation und starker physikalischer Verwitterung auf. Winderosion ist vollflächig.

Bei der Winderosion wird unterschieden nach Deflation (bezeichnet das Wegblasen von Feinpartikeln, die bei der Verwitterung angefallen sind) und Korrasion (bezeichnet die aktive Erosion, also die abschleifende Wirkung auf Felsen und Steine durch mitgeführte Partikel).