Sedimentation beschreibt einen physikalischen Prozess, bei dem sich in Flüssigkeiten oder Gasen enthaltene Feststoffe aufgrund äußerer Kräfte wie der Schwerkraft oder Zentrifugalkraft absetzen. Im Verlauf dieses Vorgangs entstehen sogenannte Sedimente – Ablagerungen, die sich am Boden ansammeln oder, wenn ihre Dichte besonders gering ist, als Schwimmstoffe an der Oberfläche verbleiben. Das Resultat ist eine räumliche Trennung von Bestandteilen mit unterschiedlichen physikalischen Eigenschaften.
Während verfestigte Ablagerungen als Sedimentgesteine bezeichnet werden, spricht man bei nicht verfestigten Schichten von Lockersedimenten. Diese unterscheiden sich durch ihre lockere Struktur und ihre Rolle in gegenwärtigen geologischen Prozessen. Eine interessante Ausnahme bildet der sogenannte Paranuss-Effekt: Größere Objekte innerhalb eines körnigen Gemischs steigen unter Erschütterung nach oben, während kleinere Partikel in die Hohlräume zwischen den größeren einsickern. Dies ist etwa bei Müslimischungen oder lockeren Böden beobachtbar.
Dynamik der Ablagerung: Was Sedimentation steuert
Die Geschwindigkeit, mit der sich einzelne Partikel absetzen, hängt von einer Reihe physikalischer Größen ab. Entscheidend sind das Verhältnis der Dichte des Partikels zur Dichte des Trägermediums, der Durchmesser und die Form des Teilchens, der Strömungswiderstand, den es erzeugt, sowie die Viskosität des umgebenden Mediums. Auch die Schwerebeschleunigung spielt eine Rolle.
Teilchen mit großer Dichte und entsprechendem Durchmesser sinken schneller zu Boden als kleinere oder leichtere. Auf diese Weise entstehen innerhalb eines Gemischs geordnete Schichtungen. Dabei befinden sich schwere Partikel in tieferen Lagen, während sich feinere Bestandteile weiter oben ablagern. In bestimmten Fällen kann dieser Mechanismus umgekehrt wirken, etwa bei besonders porösen oder leichten Materialien wie vulkanischem Bims. Dort können kleinere Partikel eine höhere Sedimentationsgeschwindigkeit erreichen als größere, was zu einer invertierten Schichtung führt.
Entstehung natürlicher Sedimente: Prozesse und Typen
Sedimente bilden sich unter natürlichen Bedingungen durch den Transport und die Ablagerung fester Partikel. Ausgangspunkt ist häufig die Erosion, also der Abtrag von Gestein durch Wasser, Wind oder Eis. Die Verwitterung zerlegt Gesteine in kleinere Bestandteile, die anschließend durch fließendes Wasser weitertransportiert werden. Je weiter die Partikel vom Ursprungsort entfernt sind, desto kleiner ist in der Regel ihre Korngröße. Schwere Bestandteile lagern sich nahe der Quelle ab, während leichtere Partikel längere Strecken zurücklegen können.
Man unterscheidet drei Haupttypen von Sedimenten. Mechanisch geformte und transportierte Partikel werden als klastische Sedimente bezeichnet. Sie entstehen durch physikalische Kräfte und finden sich etwa in Sandbänken oder Schotterablagerungen. Chemische Sedimente hingegen entstehen durch Fällung gelöster Stoffe aus wässrigen Lösungen. Ein Beispiel dafür sind karbonathaltige Gesteine. Eine dritte Gruppe bilden biogene Sedimente, die aus organischem Material hervorgehen, wie etwa bei Korallenriffen oder Schalenresten mariner Organismen.
Auch die Umgebung, in der sich die Sedimente ablagern, spielt eine Rolle bei ihrer Klassifikation. Je nachdem, ob die Ablagerung in einem Flussbett, einem See, im Meer, durch Windverfrachtung oder durch Gletscherbewegungen erfolgt, spricht man von fluviatilen, limnischen, marinen, äolischen oder glazialen Sedimenten. Pyroklastische Sedimente entstehen durch vulkanische Prozesse.
Schichtung, Klimaarchive und Warven
In stehenden Gewässern, wo die Strömung fehlt, können sich selbst feinste Partikel über längere Zeiträume am Boden absetzen. Dadurch entstehen sehr feinkörnige, regelmäßig geschichtete Sedimentlagen. Diese zeigen oft eine jahreszeitliche Differenzierung: Während im Sommer eher gröbere Materialien abgelagert werden, setzen sich im Winter feinere Partikel unter der Eisdecke ab. Das führt zu jährlich wiederkehrenden Lagen aus grobem und feinem Material, die man als Warven bezeichnet.
Diese jahreszeitlichen Schichtungen lassen sich ähnlich wie Baumringe interpretieren und geben Aufschluss über klimatische Bedingungen vergangener Epochen. Warven können darüber hinaus Spuren von Organismen oder deren Überreste enthalten. Diese werden im Laufe der Zeit durch den Prozess der Fossilisation erhalten und liefern wertvolle Informationen zur Paläoökologie und Klimaforschung. Besonders marine und limnische Sedimentfolgen gelten als wichtige Archive zur Rekonstruktion vergangener Umweltverhältnisse.
Diagenese: Vom Sediment zum Gestein
Im Laufe der Zeit wächst die Dicke der Sedimentschichten durch kontinuierliche Ablagerung. Dadurch erhöht sich der Druck auf die unteren Lagen, was weitere geologische Prozesse in Gang setzt. Dieser Übergang von losem zu festem Material wird als Diagenese bezeichnet. Dabei kommt es zu physikalischen und chemischen Veränderungen, die letztlich zur Bildung von Sedimentgestein führen.
Ein besonderer Fall ist der Schnee, der sich ebenfalls in Schichten ablagert. Bleibt er über Jahre erhalten, so verdichtet er sich unter seinem eigenen Gewicht allmählich zu Firn und schließlich zu Eis. Hält dieser Prozess über längere Zeiträume an, kann daraus ein Gletscher entstehen.
Technische Nutzung der Sedimentation
Das Prinzip der Sedimentation wird in zahlreichen technischen Bereichen genutzt. In Kläranlagen sorgt es dafür, dass sich Feststoffe aus dem Abwasser im sogenannten Absetzbecken ablagern. Dabei bleiben ungelöste Stoffe zurück, während das gereinigte Wasser weitergeleitet wird.
Auch bei der Verarbeitung von Pflanzenöl spielt Sedimentation eine Rolle. In dezentralen Ölmühlen etwa wird das bei der Pressung entstehende Truböl in Ruhe gelagert, sodass sich schwerere Bestandteile am Boden absetzen können. Anschließend wird das klare Öl vorsichtig entnommen. In modernen Verfahren erfolgt dieser Prozess kontinuierlich: Das Öl durchläuft mehrere hintereinandergeschaltete Behältnisse, in denen sich die Trubstoffe schrittweise absetzen.
In der Bodenkunde dient die Sedimentation zur Analyse der Korngrößenverteilung eines Bodens. Auch im Mühlenlabor kommt dieses Prinzip zum Einsatz, um die Quellfähigkeit von Mehlproteinen zu bestimmen. Hierbei wird das Volumen des abgesetzten Sediments gemessen. In der pharmazeutischen Forschung ermöglichen Sedimentationsanalysen Rückschlüsse auf die Qualität medizinischer Pulver, insbesondere deren Partikelgröße und -verteilung. Ein verbreitetes Verfahren in diesem Bereich ist die Photosedimentation.
Darüber hinaus nutzt man in biologischen Split-Systemen die unterschiedliche Sedimentationsgeschwindigkeit zur Trennung von Proteinen oder Zellen. Wird der Prozess durch Zentrifugalkraft beschleunigt, spricht man von Zentrifugation. In anderen Kontexten, etwa bei Farben, Beton oder Gießharzen, stellt Sedimentation hingegen einen unerwünschten Effekt dar, da sich die Mischung unkontrolliert entmischt.
Der vorliegende Text stellt eine vollständig überarbeitete und neu strukturierte Fassung des Wikipedia-Artikels “Sedimentation” dar. Er unterliegt der Lizenz CC BY-SA 3.0 und enthält keine inhaltlichen Ergänzungen über die Originalquelle hinaus. Stand: 09.05.2025
[…] mit niedrigerer Dichte, die hierdurch zur Mitte gelangen. Dieser Prozess ist viel schneller als die Sedimentation durch Schwerkraft und ist sogar möglich – unter Überwindung von Gegenkräften wie Adhäsion, […]