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Sedimentation

Sedimentation bzw. Sedimentierung (von lat. sedimentum = Bodensatz) ist das Ablagern von Teilchen aus Flüssigkeiten oder Gasen unter dem Einfluss der Gewichtskraft oder der Zentrifugalkraft. Die sich bildende Schicht von Schwebstoffen heißt Sediment, Bodensatz, oder Lockersediment. Im Gegensatz zu Sedimentgestein ist Lockersediment ein Lockergestein.

Inhaltsverzeichnis

Grundlagen


Bei der Sedimentation schichten sich die abgelagerten Teilchen aufgrund ihrer unterschiedlichen Sedimentationsgeschwindigkeiten (Absinkgeschwindigkeiten) nach ihrer Dichte und ihrer Größe. Die Teilchen mit größter Sedimentationsgeschwindigkeit lagern sich zuerst ab, liegen also zuunterst. Da die Sedimentationsgeschwindigkeit wesentlich von der Dichte bestimmt wird, können sich verschiedene Stoffe schichtweise getrennt ablagern, was auch dazu benutzt werden kann, die verschiedenen Stoffe eines Gemisches zu trennen (siehe Dekantieren). Wird nur ein Material abgelagert oder Materialien ähnlicher Dichte, lagern große Partikel schneller ab und liegen zuerst unten, während kleine Partikel oben liegen. Je größer also die Dichte ist, desto schneller sinkt der Stoff zu Boden. Bei aufgeschäumtem Material, beispielsweise eruptiven Bimssteinen, kann eine inverse Gradierung auftreten, kleinere Teilchen weisen dann eine höhere Sedimentationsgeschwindigkeit auf und lagern unten, während größere oben lagern.

Sedimente werden, im Falle von Strömungen, hauptsächlich durch die Erosion des Querschnittes eingetragen. Ein weiterer Effekt ist der Sedimenteintrag. Hier werden Sedimente (und andere Feststoffe) aus dem Einzugsgebiet eingetragen.

Natürliche Sedimente


Natürliche Sedimente lassen sich nach ihrer Entstehung in drei Hauptgruppen unterteilen:

Der Ablagerungsort ist eine weitere Einteilungsmöglichkeit. Hier lassen sich fluviatile, limnische, marine, äolische, glaziale und pyroklastische Sedimente voneinander abgrenzen.

Herangeführt werden die Schwebstoffe im Falle einer natürlichen Sedimentation in der Regel durch Erosionsprozesse und hierbei vor allem durch fluviatilen Transport, wobei in der Regel eine Verwitterung des Ausgangsgesteins vorausgegangen ist. Je nach Entfernung zum Abtragungsort und der Strömungsgeschwindigkeit weist die Korngrößenverteilung der im Wasser mitgeführten Partikel deutliche Unterschiede auf. Hierbei gilt, dass die Korngröße der Partikel mit der Entfernung und einer absinkenden Strömungsgeschwindigkeit abnimmt, da die größten bzw. schwersten Partikel (Geschiebe) zuerst sedimentieren und die Strömung oft nicht mehr in der Lage ist, diese vom Gewässergrund aufzuwirbeln.

Besonders in stehenden Gewässern bilden diese Schwebstoffe durch gravitative Ablagerung Sedimentschichten aus, die zum Teil zur Altersbestimmung (Stratigraphie) verwendet werden. Dies liegt vor allem daran, dass hier im Gegensatz zu Fließgewässern keine Strömung mehr vorliegt und sich daher auch sehr kleine Partikel ablagern können. Zusätzlich zeigt die Sedimentation je nach Klimasystem oft ein unterschiedliches Muster im Jahresgang, da sich beispielsweise im Winter bei einem zugefrorenen Gewässer die feineren Teilchen absetzen. Somit entstehen, ähnlich den Jahresringen bei Bäumen, gröbere und feinere Schichten pro Jahr, welche als Warven bezeichnet werden. Diese schließen oft Lebewesen oder deren Spuren mit ein, welche sich im Zuge der Fossilisation zu Fossilien entwickeln können. Auch die Entstehungsbedingungen (Paläoklima) der einzelnen Schichten sind in diesen oft dokumentiert, weshalb Sedimente wichtige Klimaarchive darstellen. Besonders marine, flachmarine und seeische Ablagerungen haben dabei eine hohe Aussagekraft, weshalb sie auch das Hauptziel von klimatologischen Forschungsbohrungen darstellen.

Während durch fortschreitende Sedimentation die Mächtigkeit der Sedimente steigt, kann vor allem der steigende Druck in den tiefer liegenden Schichten weitere geologische Vorgänge auslösen. Die Diagenese bildet aus den Lockersedimenten die Sedimentgesteine. Einen Sonderfall stellt hierbei der Schnee dar, welcher ebenfalls geschichtet und unter Druckeinfluss zu Eis verdichtet werden kann. Hält dieser Effekt über mehrere Jahre an, so kann dies zur Ausbildung eines Gletschers führen.

Anwendung


Das Prinzip der Sedimentation findet in Bereichen der Naturwissenschaft, aber auch im alltäglichen Leben Anwendung:

Bei der Herstellung, Lagerung und Verarbeitung von Suspensionen wie z. B. Lacken, Gießharzen, Beton oder auch manchen Lebensmitteln stellt die Sedimentation oft aber auch einen störenden Effekt dar.

Siehe auch


Literatur


Weblinks


WiktionaryWiktionary: Sedimentation – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen

Einzelnachweise


  1. Die biogenen Sedimente werden auch als Untergruppe der chemischen Sedimente klassifiziert.
  2. Skoog, D. A.; Holler, F. J.; Crouch, S. R.: Instrumentelle Analytik., 6. Auflage, Springer-Verlag, Berlin/Heidelberg, 2013, ISBN 978-3-642-38169-0, S. 931–934.
  3. Chwan Bor Fuh: Split-flow Thin Fractionation. In: Analytical Chemistry. Bd. 72, Nr. 7, April 2000, ISSN 0003-2700 , S. 266 A–271 A, doi:10.1021/ac0027688.



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