Untersuchungen zu den Gehalten stabiler Isotope im Karst-Aquifer-System des Muschelkalks in Nord-Württemberg

Lukas Bauer1, Johann Karl Holler1, Nils Michelsen1, Christoph Schüth1, Randolf Rausch1
1 TU Darmstadt

11.1 in Isotopenmethoden zur Analyse von Stoffumsatz und Fließprozessen

Im Rahmen des Forschungsprojektes „Genese des Karst-Aquifer-Systems des Muschelkalks in Nord-Württemberg“ wurde die isotopische Wasserzusammensetzung von Grundwasser und Niederschlag erhoben. Grundlegende Motivation der Untersuchung ist die weitere Erkundung des Karst-Aquifer-Systems, die bereits seit den 70er Jahren andauert. Während eine stimmige Vorstellung der räumlichen und zeitlichen Entwicklung des Karst-Aquifer-Systems bereits besteht, wurde noch keine großräumige Studie zur Verteilung der stabilen Isotope 18O und 2H im Wasser durchgeführt. Diese ist zur Klärung der Wasserherkunft und zur Beschreibung der Aquifer Dynamik jedoch eine notwendige Ergänzung.  Untersuchungen der Isotopenverhältnisse im Jagsttal zwischen Crailsheim und Kirchberg an der Jagst zeigten, dass Quellwässer des Oberen Muschelkalkes und Unteren Keupers, die während des heißen und trockenen Sommers 2018 entnommen wurden, nicht auf der „local meteoric water line“ liegen, sondern eine eigene Evaporationslinie bilden. In diesem Zusammenhang wurde ein größeres Gebiet in Hohenlohe gewählt, dass sich westlich von Jagsthausen bis östlich nach Rot am See, sowie von nördlich bei Bad Mergentheim bis südlich nach Künzelsau erstreckt, um eine großräumige Untersuchung durchzuführen. Neben dem Oberen, Mittleren und Unteren Muschelkalk wurden auch Quellwässer des Unteren Keupers untersucht.

Die regionale Karstentwicklung im Muschelkalk ist abhängig der Subrosion von Kalkstein, Dolomitstein, Halit und Gips, sowie der oberflächlichen Erosion von auflagernden Gesteinen des Keupers in verschiedene Stadien eingeteilt (Simon, 1987, Rausch & Simon, 1998, 2004). Im Rahmen dieser Arbeit wurden Bereiche der Stadien zwei und drei beprobt. Während sich das zweite Stadium durch eine intensive Verkarstung des Oberen Muschelkalkes und der Auslaugung des Halits im Mittleren Muschelkalk auszeichnet, liegt im dritten Stadium der Obere Muschelkalk plombiert vor. Stattdessen unterliegt der Untere Muschelkalk weiterer Verkarstung, außerdem ist zusätzlich der Gips im Mittleren Muschelkalk ausgelaugt.

Die Untersuchung der Wässer erfolgte zu drei verschiedenen Zeitpunkten während den Jahreszeiten Sommer, Herbst und Winter. Neben der Messung der hydrochemischen Vor-Ort Parameter sind Wasserproben entnommen und Schüttungen ermittelt worden. Im Rahmen von Laboruntersuchungen wurden neben den Hauptionengehalten mithilfe von Ionenchromatographie auch die Isotopenverhältnisse mithilfe von Cravity-Ring-down-Spektroskopie für 2H und 18O gemessen.



Simon, T. (1987): Zur Entstehung der Schichtstufenlandschaft im nördlichen Baden-Württemberg.- Jh. Geol. Landesamt Baden-Württemberg, 29: 145-167, 10 Abb.; Freiburg i. Br.

Rausch, R. & Simon, T. (1998): Hydrogeologie des Oberen Muschelkalks im Bereich hoher Keuperüberdeckung - Modell Schwäbisch-Fränkische Waldberge (Süddeutschland). – Grundwasser, 98/1, S. 22 - 28, 9 Abb.; Hannover.

Rausch, R. & Simon, T. (2004): Beziehung Landschaftsgeschichte – Hydrogeologie am Beispiel Muschelkalk. – In: Hydrogeologie regionaler Aquifersysteme, Schriftenreihe der Deutschen Geol. Gesellschaft, Heft 32, S. 116; Hannover.