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Hypogene Höhlengenese: Aufsteigendes Grundwasser und Erdwärme als Antrieb der Entstehung labyrinthischer Höhlen in der Nördlichen Frankenalb

Stefan Glaser1
1 Karstgruppe Mühlbach e.V.

P 2.3 in Hydrogeologie von Hardrock und Kluftgesteinen / Grundwasser und Karst

In Diskussionen zur Höhlengenese wird bisher meist davon ausgegangen, dass Verkarstung der Tieferlegung des Grundwasserspiegels folgt. Angetrieben wird der Prozess demnach hauptsächlich von der Schwerkraft. Für manche sehr labyrinthische Höhlen in der Nördlichen Frankenalb ist eine derartige Entstehung nicht plausibel, da sie weder in Raumformen noch in Sedimenten oder ihrer Gesamtanlage Spuren von ehemals fließendem Wasser zeigen.

 

Eine mögliche Erklärung bietet die hypogene Höhlenentstehung nach Klimchouk (2007). Entscheidend ist hier die hydrogeologische Position mit gespanntem Grundwasser innerhalb großer kontinentaler Becken. Bei entsprechendem hydraulischem Gradienten kann im Zentrum des Beckens Wasser nach oben aufsteigen – quer durch die verschiedenen Gesteinsschichten. In zwischengelagerten Kalk-, Dolomit- oder Gipsgesteinen, erhöht sich dadurch allmählich die Durchlässigkeit. Die Lösung beruht auf Unterschieden in Temperatur, Dichte oder Gas- und Lösungsinhalt in den aufsteigenden und den oberflächennahen Grundwässern. Sobald Hohlräume entstanden sind, ist die Wasserbewegung hierin hauptsächlich von Konvektion geprägt, angetrieben nicht durch die Schwerkraft sondern durch den Wärmestrom aus dem Erdinneren.

 

Hypogene Höhlen zeigen keine Beziehung zur Landschaft und Grundwasserneubildung in ihrer Umgebung. Typische Ganganlagen sind 2D- oder 3D-Netzwerke, unregelmäßige Räume, isolierte Gänge und wirre Gangknoten. Der Grund hierfür sind die unter- oder überlagernden, weniger Grundwasser-leitenden Schichten, die zu einem eher geringen Durchstrom führen. Dadurch kann die Lösungskraft alle ursprünglich vorhandenen Schwächezonen im Gestein (Klüfte, Poren, Schichtfugen usw.), die in ähnlicher Position zum von unten kommenden Zustrom liegen, gleichmäßig erweitern. Auch weisen hypogene Höhlen andere typische Raumformen auf als epigentische Höhlen. Bei den Höhlensedimenten dominieren autochthone Lösungsrückstände, während allochthone und vom fließenden Wasser abgelagerte Sedimente fehlen.

 

Manche große Höhlen der Frankenalb (z.B. Bismarckgrotte, Maximiliansgrotte, Höhle ohne Namen, Schönsteinhöhle) weisen viele Merkmale einer hypogenen Entstehung auf (Glaser 2013). Die Voraussetzungen hierfür waren wohl ab der jüngeren Oberkreide bis ins Alttertiär ca. 50 Ma lang gegeben, als die Region im Zentrum und Tiefsten eines großen Sedimentbeckens lag. Das Grundwasser konnte aus den hochliegenden Randbereichen des Beckens in Keuper- und Doggersandsteinen dem Zentrum zuströmen und dort durch die Malmkarbonate und die damals überlagernden Kreide-Sedimente zur Oberfläche aufsteigen.

 

Eine mögliche Konsequenz ergibt sich auch für die aktuelle hydrogeologische Situation: Aufgrund der heutigen Hochlage der Frankenalb könnten die ehemaligen Aufstiegswege von Tiefenwässern – durch vermeintlich „stauende“ Horizonte hindurch – jetzt abwärts durchflossen werden. Dies kann insbesondere Grundwasser in Dogger- und Keupersandsteinen betreffen.

 

Schnitt durch Nordbayern: oben heutige Situation (verändert nach BAYERISCHES GEOLOGISCHES LANDESAMT 2004); unten vermutete Situation zum Ende der Oberkreidezeit
Schnitt durch Nordbayern: oben heutige Situation (verändert nach BAYERISCHES GEOLOGISCHES LANDESAMT 2004); unten vermutete Situation zum Ende der Oberkreidezeit



Bayerisches Geologisches Landesamt [Hrsg.] (2004): GeoBavaria – 600 Millionen Jahre Bayern. – 92 S.; München.   Klimchouk, A. (2007): Hypogene Speleogenesis: Hydrogeological and Morphogenetic Perspective. – National Cave and Karst Research Institute, Special Paper, 1: 106 S.; Carlsbad.   Glaser, S. (2013): Hypogene Höhlengenese: Aufsteigendes Grundwasser und Erdwärme als Antrieb der Entstehung labyrinthischer Höhlen in der Nördlichen Frankenalb und in anderen Teilen Bayerns. – Laichinger Höhlenfreund, 48. Jg.: 39-68; Laichingen.  

Letzte Änderung 30.10.2013