Rippelmarken

Der Strand von Borkum bei Ebbe

Rippelbildungen durch Wasser am Strand von Spiekeroog

Sand mit Rippelmarken auf Norderney

Rippelmarken (von eng.: ripple marks) sind von einem fließenden Medium (Flüssigkeit, Gas = Fluid) hervorgerufene annähernd parallele Strukturen an der Grenzfläche zu einem feinkörnigen Sediment wie einem Silt oder Sand (Düne). Bei der Rippelmusterbildung unterscheidet man zwei Prinzipien: Strömungsrippel und Oszillationsrippel.

Strömungsrippel

Aus einer ersten minimalen Erhöhung entsteht ein Hindernis in der Oberfläche des Sandbodens, an der sich von der Strömung mitgerissene Sandkörner anlagern können. Je größer das Hindernis, desto mehr Körner lagern sich an (Positive Rückkopplung). Das Ergebnis sind asymmetrische Strömungsrippel mit einer flachen Luv- und einer steilen Leeseite.

Aquatische Strömungsrippel entstehen in Sand, wenn die Strömungsgeschwindigkeit knapp über der kritischen Geschwindigkeit liegt. Strömungsrippel sind asymmetrisch, mit einer geringeren Hangneigung auf der strömungszugewandten Luvseite und einer steileren Hangneigung auf der strömungsabgewandten Leeseite. Die Höhe von Rippeln liegt im Durchschnitt bei 3–5 cm, ihre Wellenlänge bei 4–60 cm. Damit Rippel entstehen benötigt man eine Mindestwassertiefe von etwa 3-facher Rippelhöhe. Da die Rippelbildung von den Prozessen in der Grenzschichtlage bestimmt wird, ist die Maximaltiefe für die Rippelbildung nach oben hin nicht begrenzt. Der maximale Sandkorndurchmesser für die Entstehung von Rippeln liegt 0,6–0,7 mm. Bei größeren Korndurchmessern entstehen Großrippel und Riesenrippel. Rippeln und Großrippeln sind nicht stationär, sondern wandern in Richtung der Strömung.

Fossile Rippelmarken im Schilfsandstein der Haßberge aus der Keuperzeit

Ist die kritische Strömungsgeschwindigkeit für die Bewegung von Sandkörnern erreicht, beginnen sich die Körner zu bewegen und in kleinen Clustern zusammenzuballen. Dadurch bilden sich wenige Körner dicke Unregelmäßigkeiten auf der Sedimentoberfläche, die die Strömung in der Grenzschicht beeinflussen. Über den Unregelmäßigkeiten, die kleine Hügel bilden, liegen die Stromlininen näher zusammen und die Strömungsgeschwindigkeit nimmt zu. Sedimentkörner können dadurch rollend oder springend die Luvseite des kleinen Hügels hinauf transportiert werden und akkumulieren am Top. Werden zu viele Körner angehäuft wird die Lage instabil und die Körner rutschen den Leehang hinab und werden dort angelagert. Diese dünnen Kornlagen werden als Leeblätter (engl. foresets) bezeichnet und bilden den natürlichen Böschungswinkel von ungefähr 30–35° ab. Durch Wiederholung dieses Vorganges bildet sich Lage auf Lage, getrennt und laminiert durch Zwischenlagen feineren Sediments, das aus der Suspension ausfällt. Es entsteht allmählich eine Rippel. Am Top des Hügels (der Rippel) spaltet sich die Strömung auf. Ein Teil der Strömung fließt weiter über die Sedimentoberfläche hinweg. Der andere Teil bildet auf der Leeseite unregelmäßige Wirbel bzw. trifft auf der Sedimentoberfläche auf, wo erhöhte Turbulenz und Erosion die Tröge zwischen den Rippeln ausbilden. Ein Teil der erodierten Körner kann durch den Rückstromwirbel an den Fuß des Leehanges transportiert werden und dort als dünne Lage abgelagert werden. Der andere Teil wird entweder in das Fluid aufgenommen oder wieder über den Luvhang der Rippel transportiert. Wird ein Teil des Körner an der Luvseite abgelagert, dann bildet sich das sogenannte Luvblatt.

Oszillationsrippel

Oszillationsrippel im Watt

Diese auch Wellen- oder Gezeitenrippel genannten Strukturen entstehen wenn die Strömung über den Sand oszilliert, d. h., abwechselnd aus unterschiedlichen im Idealfall entgegengesetzten Richtungen kommt. Der Idealfall ist z. B. an einem flachen Strand gegeben, auf dem das Wasser im entgegengesetzten Sinn in die Richtung zurückläuft, aus der die antransportierende Welle hereinkam. Aber auch jede Oberflächenwelle erzeugt auf dem Boden Hin-und Herbewegung. Das Ergebnis dieser Pendelbewegungungen sind Rippelmarken mit einem symmetrischen Querschnitt.

Nach ihrer Größe werden Rippel in drei Gruppen unterteilt:

• Rippel, meist zwischen 3 und 5 cm hoch und mit einer Wellenlänge von 4–60 cm
• Großrippel, zwischen 6 cm und 1,5 m hoch und mit einer Wellenlänge zwischen 0,6 und 30 m
• Riesen- oder Megarippel, zwischen 1,0 und 8,0 m hoch, mit einer Wellenlänge größer als 30 m

Groß- und Riesenrippel entstehen bei Korngrößen von mehr als 0,6–0,7 mm. Nur die Riesenrippel sind stationär, die übrigen Rippel wandern mit der Strömung.

Rippelmarken sind – im Gegensatz zu Belastungsmarken – Strukturen an der Oberseite einer Sedimentschicht. Beide können somit zur Bestimmung der ursprünglichen Lagerung des Sedimentes dienen (Geopetalgefüge).

Siehe auch

• Wirbel (Strömungslehre)
• Geomorphologie
• Waschbrettmuster

Weblinks

• Kreativität des Wasserflusses
• 'sand ripples' PDF-Dokument (Englisch)