Geologische Blätter für NordostbayernGeoZentrum NordbayernKarstphänomene und Hydrogeologie im (Trocken-) Talgebiet

von Schirradorf/Azendorf N´ Hollfeld/Lkr. Bayreuth.

von Alfons Baier

BAIER, ALFONS (2010): Karstphänomene und Hydrogeologie im (Trocken-) Talgebiet von Schirradorf/Azendorf N´ Hollfeld/Lkr. Bayreuth (Nördliche Frankenalb). Eine Untersuchung der Grundwasserverhältnisse in einem reaktivierten fossilen Karströhrensystem.- Geol. Bl. NO-Bayern 60, 1-4: 107-175, 19 Abb., 2 Tab., 6 Tafeln im Text, Erlangen 2010.


Kurzfassung

Nach einem Abriss der geologischen, stratigraphischen und tektonischen Gegebenheiten im Karstgebirge von Schirradorf/Azendorf wird der Einfluss des tektonischen Bauplans auf die geomorphologischen Ausformung der (Trocken-) Talsysteme und die Entstehung des subterranen Karstformenschatzes wie geologisch alt angelegter und rezent wieder aktivierter Karströhrensysteme geprüft. Hierauf aufbauend werden Überlegungen zu den Grundwasserbewegungen im Karstgebirge und die hydraulischen Bedingungen bei spezifischen Typen von Hungerquellen, nämlich den Karströhrenquellen und "Prophetenbrunnen" angestellt. Schließlich wird der Einfluss der Versickerung von Autobahnwässern auf den Karstgrundwasserkörper dieses Gebiets geprüft.

1 Einleitung

Am NE-Rand der Frankenalb, rund 51 km NNE´ Erlangen, liegt inmitten der pittoresken Karstlandschaft des Nördlichen Frankenjura das reizvolle Trockentalgebiet von Azendorf und Schirradorf. Dieser Landstrich wird im Volksmund auch das "Geberch" genannt, wobei die Benennung wohl die Unterschiede der von rauen Klimabedingungen geprägten Jurahochfläche mit ihren tief eingeschnittenen Karsttälern zum N´ und NE´ gelegenen, rund 200 m tiefer liegenden Maintal und dem Kulmbacher Bruchschollenland mit ihren eher gemäßigten Klimate unterstreichen soll.

N' Ortseingang von Schirradorf im Trockental des Schwalbachs

Die Nördliche Frankenalb wird im W, N und NE vom Albtrauf mit dem vorgelagerten, von Keuper-, Lias- und Doggersedimenten aufgebauten Albvorland begrenzt; dieses erweist sich im Bereich der vielen in das Vorland einmündenden Täler als morphologisch stark zerlappt. Als Hauptvorfluter der kargen, durch steinige Böden und starke Wasserarmut auf den Hochflächen gekennzeichneten Karstlandschaft fungieren in der Nördliche Frankenalb nur wenige perennierende Fließgewässer in den meist "canyonartig" eingeschnittenen Haupttäler. Die Entwässerung erfolgt hier durch die Wiesent und ihre Nebenflüsse wie die Kainach, die Aufseß, den Ailsbach und die Püttlach sowie die Leinleiter nach S und SE. Lediglich im N-Teil des Karstgebirges fließen der Weismain und der Friesenbach dem Main zu, welcher im N die Frankenalb in einem weiten Bogen umströmt. Die Beziehungen der Taleinschnitte zu den großen tektonischen Bruchscharen sind im Gebiet der Frankenalb sehr deutlich ausgeprägt.

Hydrographisch/tektonische Karte der Nördlichen Frankenalb

Bedingt durch das Zusammenwirken der den Frankenjura aufbauenden Gesteine ist ein abwechslungsreiches Landschaftsbild entstanden: So werden im Karstgebiet von Schirradorf die kargen, steinigen Kalkböden der Albhochfläche zum größten Teil von Äckern bedeckt; hingegen sind die zwischen den ausgedehnten Verebnungsflächen aufragenden Dolomitkuppen sowie die steil abfallenden Talhänge von Föhrenwäldern bestanden. Die Karbonatgesteine zeigen auf der Albhochfläche und in den canyonartigen Tälern ausgeprägte Merkmale der Verkarstungsvorgänge wie Dolinen, Trockentalsysteme und Höhlenbildungen.

Topographisches Blockbild des Trochentalgebiets von Schirradorf/Ofr.

Die Siedlungen liegen in der Frankenalb überwiegend in der Nachbarschaft der wasserführenden Täler. Da jedoch vor allem die großen und breiten, meist ebenen Haupt-Karsttäler bis in die Neuzeit durch Altwässer und sumpfige Niederungen für die Besiedelung ungünstig waren, die Flusseinschnitte andererseits die Hauptdurchgangswege und wichtige Handelsstraßen bildeten, erfolgte die Gründung von Ortschaften wie Schirradorf vorzugsweise an den Talflanken sowie auf Hügeln über den Fließgewässern oder an der Einmündung von Nebentälern. Hingegen konnten auf der verkarsteten, weitgehend wasserlosen Albhochfläche Siedlungen wie das im Jahre 1286 erstmals erwähnte Azendorf nur in der Nähe der lokal verbreiteten wasserstauenden Schichten der kreidezeitliche Tone oder der ausgedehnten Vorkommen der Albüberdeckungslehme angelegt werden. Hierdurch war es möglich, so genannte Hüllen anzulegen, in denen das Oberflächenwasser in Tümpeln gespeichert wurde. Diese "Hüll-Weiher" dienten bis Anfang des 20. Jahrhunderts zur Minimaldeckung des Wasserbedarfs von Mensch und Tier: So konnte in Azendorf erst im Jahre 1910 durch den Bau der Wasserleitung die Brauch- und Trinkwassernot wesentlich gemildert werden.

Panorama des Trockentales N' Schirradorf/Ofr.

Den Hauptwirtschaftszweig für die Bevölkerung stellt seit Jahrhunderten die Landwirtschaft dar. Heute wird neben dem Getreideanbau auch Vieh- und Schweinezucht betrieben. Die Technisierung in der Landwirtschaft und die im letzten Drittel des 20. Jahrhunderts getätigten Flurbereinigungsmaßnahmen führten zu einer wesentlichen Erleichterung der ehemals sehr harten Arbeitsbedingungen in der Agrarbewirtschaftung dieses Gebiets. Daneben ist als überregional bedeutsames Wirtschaftsunternehmen das bereits 1908 gegründete Kalkwerk BERGMANN GmbH & Co. mit seinen großen Steinbruch in Azendorf zu nennen.

Viele Oberläufe der wasserführenden Karsttäler in der Frankenalb werden von "Hungerbrunnen" geprägt. Zu den prägnantesten, heute noch aktiven Vertretern dieser intermittierenden (nur zeitweise wasserführenden), periodischen (durch stark wechselnden Schüttungsmengen sowie häufiges Trockenfallen gekennzeichneten) und episodischen (nur nach langen, starken Niederschlagsperioden bzw. nach der Schneeschmelze gelegentlich aktiven) Quellaustritten zählen in der Nördlichen Frankenalb die "Tummler" bei Oberleinleiter (vgl. BAIER 2008), das "Schneiderloch" an der Muschelquelle in Streitberg (vgl. BAIER 2013), der "Aubach-Tummler" S´ Menchau und die "Prophetenbrunnen" N´ Schirradorf.

"Großer Tummler" im Leinleitertal bei Oberleinleiter/Ofr.

Tummler "Schneiderloch" in Streitberg/Ofr.

"Aubach-Tummler" S´ Menchau/Ofr.

Großer Tummler/Oberleinleiter

Schneiderloch/Streitberg

Aubach-Tummler/Menchau

Quellgrotte des "Prophetenbrunnen" N' Schirradorf/Ofr.

Prophetenbrunnen/Schirradorf

Der im Karsttal N´ Schirradorf heute noch aktive Prophetenbrunnen entspringt in einer kleinen Quellgrotte am S´ Fuße des hoch aufragenden "Schwalbenstein"-Felsens 550 m NNE´ Schirradorf. Er ist der letzte Vertreter einer ehemals größeren Anzahl von unregelmäßig schüttenden Hungerbrunnen in diesem Tal, welche im Verlauf der vergangenen fünfzig Jahre überwiegend im Zuge von Flurbereinungsmaßnahmen und beim Bau der N´ gelegenen Autobahn A 70 größtenteils zugeschüttet bzw. versiegelt wurden. NE´ des Quellbereiches des heutigen Prophetenbrunnens schließt ein NNE-SSW verlaufendes Trockental mit ausgeprägten Prall- und Gleithängen an, das sein – geomorphologischen noch heute sichtbares – ehemaliges Quellgebiet im Bereich des 3 km N´ Schirradorf gelegenen Azendorf hatte.

Der heute aktive Prophetenbrunnen verdankt seine Entstehung einer flachherzynisch verlaufenden Störungszone, welche von ESE her in den – von erzgebirgisch streichenden Großklüften durchzogenen – Talhang eintritt und auch die Anlage der 200 m NNW´ der Quellgrotte gelegenen Tropfsteinhöhle "Klingelloch" bedingt hat. Die rezent noch häufig aktive, rund 6 m breite Prophetenbrunnen-Quelle befindet sich auf einem Höhenniveau von 435 m NN, und speist den nach SW abströmenden Schwalbach. Dieses rund 2 m breite Fließgewässer strömt – unter Aufnahme der Wässer weiterer, allerdings perennierender Karstquellen im Ortsbereich von Schirradorf – in einem stark mäandrierenden Bachbett durch ein weitgehend naturnahes Karsttal nach S über die Ortschaft Wonsees der Kainach zu, die bei Hollfeld auf einem Höhenniveau von 378 m NN in die Wiesent – dem Hauptvorfluter der Fränkischen Schweiz – einmündet, welche wiederum im Stadtgebiet von Forchheim auf 253 m NN in die Regnitz entwässert. Auf ihrem 67.770 m langen Fließweg durch die Nördliche Frankenalb beträgt somit das Gesamtgefälle dieser drei Vorfluter 2,7 ‰.

Die in der lokalen mündlichen Überlieferung schon seit sehr langer Zeit bekannten und vom Beginn des 19. Jahrhunderts ab auch in zahlreichen Naturkundebüchern beschriebenen "Prophetenbrunnen" (vgl. RITTER 1801, HELLER 1829) gelten noch heute in dem unter Naturschutz stehenden Schirradorfer Trockental als hydrogeologische Besonderheit. Zurückzuführen ist das auf die – wohl bereits im Mittelalter getätigten – Beobachtungen, dass diese Karstquellen oft lange Zeit versiegt waren, nach langen Regenfällen jedoch periodisch stark schütteten und seit vielen Jahrhunderten als Anzeiger für drohende Missernten galten.

Nach Aussagen von alt eingesessenen Bewohnern Schirradorfs kann noch heute bei lang andauernden Niederschlägen – infolge hierdurch stark ansteigender Karstwasserspiegel im Gebirge – das ansonsten weitgehend wasserlose Schirradorfer Trockental bis in seine hoch liegenden Ursprungsbereiche von temporären Fließgewässern erfüllt werden. Dies ist ursächlich bedingt durch ein in diesem Trockental angeschnittenes fossiles und heute wieder weitgehend reaktiviertes Karstwasserentwässerungssystem, zu welchen auch die bereits Anfang des 19. Jahrhundert erwähnte Tropfsteinhöhle "Klingelloch" sowie eine Vielzahl geologisch alt angelegter Karstwasserröhren wie das "Gänsloch" gehören.

Bei der vorliegenden Untersuchung werden die Grundwasserverhältnisse im Bereich von Schirradorf/Azendorf dargelegt und der Einfluss einer seit rund zwei Jahrzehnten aktiven Abwasserversickerung der – das Trockental kreuzenden – Autobahn A 70 auf den Karstwasserkörper geprüft.

2 Hydrogeologischer und stratigraphischer Abriss des Karstgebirges von Schirradorf/Azendorf

Für die Alblandschaft zwischen Schirradorf und Azendorf geomorphologisch und hydrogeologisch bestimmend sind die vielfältigen Karstphänomene in den Malmgesteinen. Die auf der Karsthochfläche versinkenden Wässer strömen über offene Klüfte oder Schächte in die Tiefen des Gebirges, vereinigen sich dort mit anderen Karstwasserströmen und treten oft nach kurzer Zeit im Tal wieder über große Karstquellen zutage. Als Folge der relativ offenen Lösungshohlräume und den hohen Durchlässigkeiten erfolgt meist ein rascher Durchsatz des infiltrierten Niederschlagswassers; hieraus resultiert bei den aus diesen Hohlraumsystemen entspringenden Karstquellen eine stark schwankende Wasserführung, die nach Niederschlägen rasch zu einem Schüttungsmaximum ansteigen, aber bald danach wieder erheblich zurückgehen oder überhaupt nach längeren niederschlagsfreien Perioden vollständig versiegen kann.

Hauptkennzeichen der Karstlandschaft sind die Wasserarmut der Albhochfläche mit den Dolinen und Ponoren, das System der Trockentäler mit seinen Hungerquellen, angeschnittenen Karstwasserröhren und Höhlenbildungen und das Auftreten einer zwar nur relativ geringen Anzahl von perennierenden Karstquellen, welche jedoch aufgrund ihrer hohen Schüttung hauptsächlich die wasserreichen Fließgewässer in den engen Flusstälern speisen.

Tektonisch gesehen befindet sich das Schirradorfer Trockental an der NE-Flanke der herzynisch streichenden, insgesamt über 200 km langen und 6 bis 10 km breiten Frankenalbfurche, welche als weitgehend linear verlaufende Muldenstruktur im Bereich der Nördlichen Frankenalb die Bruch- und Verbiegungsstrukturen dieses Gebiets großräumig beeinflusst hat.

Die stark verkarsteten Malmschichten nehmen im Schirradorfer Gebiet weite Areale ein und bilden morphologisch markante Steilanstiege aus. In den (Trocken-) Tälern zwischen den Ortschaften Schirradorf und Azendorf streichen an den Hängen die Schichten des Mittleren und Oberen Malm aus, welche ihre heutige Position dem durch die Muldenstruktur der Frankenalbfurche bedingten Generaleinfallen der Schichten nach SW sowie einer intensiven Schollen- und Bruchtektonik verdanken. Überdeckt werden die mächtigen Malmsedimente von kretazischen und quartären, überwiegend geringmächtigen Schichten.

Geologisches, geomorphologisches und hydrographisches sowie tektonisches Blockbild des Karstgebiets von Schirradorf

Das Karstgebirge von Schirradorf/Azendorf wird von einer ausgeprägten Rumpffläche geprägt. Diese wird fächerförmig von den steil in die anstehenden Malm-Kalksteine und -Dolomite eingetieften Trockentalsystemen und dem ab Schirradorf wasserführenden Schwalbachtal zerschnitten. Vor allem die engen Trockentäler mit ihren schroff aufragenden hellen Felswänden bilden einen auffälligen Gegensatz zu der meist von Wäldern und Agrarflächen bedeckten Albhochfläche.

Während im Albvorland vor allem Burgsandstein und Doggersandstein ergiebige Aquifere darstellen, aus denen zahlreiche perennierende Quellen entspringen, stellt der Malm-Aquifer ein sehr mächtiges und ergiebiges Karstwasser-Reservoir dar, welches aber aufgrund der karstspezifischen Oberflächenentwässerung und dem damit verbundenen Eintrag von Schadstoffen zunehmend gefährdet ist. Der im Gebiet von Schirradorf mit einer Mächtigkeit von ca. 8 m nur relativ geringmächtig ausgebildete Ornatenton des Dogger Zeta bildet zusammen mit den Kalkmergeln des Malm alpha eine Aquiclude, die den Dogger-Grundwasserleiter vom überlagernden Malm- Karstaquifer hydrologisch trennt.

2.1 Malm

Im Bereich der heutigen Frankenalb wurden zur Zeit des Oberen Jura am Grund des flachen und warmen fränkischen Schelfmeeres, das während des Malm (-159 Mio. bis -144 Mio. a) Süddeutschland bedeckte und welches im Süden mit der Tethys vollständig in Verbindung stand, mächtige Kalke und Kalkmergel abgelagert. Neben den geschichteten Kalken und Mergeln wuchsen auf Schwellen am Meeresboden Kalkschwämme, die im Lauf der Jahrmillionen ausgedehnte Schwammriffe mit Algenkrusten bildeten. Paläogeographisch machte sich hierdurch eine auffällige Gliederung des flachen Meeresbeckens in drei durch Riff-Schwellen voneinander getrennte Sedimentationsräume bemerkbar (MEYER et al. 1972).

Die heute vorherrschenden hellen bis weißen Gesteinsfarben des Malm sind bedingt durch das starke Vorherrschen von Karbonatgesteinen. Wechselnd starke Tonanteile in den Kalken bewirken eine Wechselfolge von Mergeln, Mergelkalken, Kalkmergeln und Kalken. So herrschen bei einem hohen Tonanteil graue Gesteinsfarben vor – je reiner jedoch der Kalk ist, umso mehr tendiert seine Farbe zu Weiß. Generell nimmt der Anteil an Nicht-Karbonaten (vorw. Tonfraktion) in den Karbonaten vom Unteren zum Oberen Malm ab: Die reinsten Kalke finden sich im obersten Malm.

Am Ende des Jura verflachte das fränkische Schelfmeer zunehmend. Zwischen den Riffzügen und den aus dem Lagunenmeer herausragenden flachen Inseln wurden feingeschichtete Plattenkalke sedimentiert. Wahrscheinlich schon während des obersten Jura wurden die hangenden Bereiche der Malmschichten – und hier vor allem die Riffkalke – submarin durch Zufuhr von Magnesium in Dolomit (den so genannten Frankendolomit) umgewandelt. Diese mächtigen Riffdolomite bauen zusammen mit den tafelbankigen Dolomiten die charakteristische Kuppenlandschaft des Albhochlandes auf. Die rezent weiträumig anstehenden Dolomitkuppen wurden bereits im subtropischen Klima der älteren Kreidezeit aus dem umgebenden Gestein herauspräpariert (BAIER et al. 1993). An Steilhängen zeigen sich die massigen Riffdolomite heute als weiße bis hellgraue, blockartig zerlegte Felstürme mit glatten Wänden.

Im Karstgebiet von Schirradorf/Azendorf erreichen die Sedimentpakete des Malm Alpha bis Epsilon eine Gesamtmächtigkeit von 165 m. Die nur am Albrand ausstreichenden "Unteren Mergelkalke" des Malm Alpha bestehen aus mürben, glaukonitischen, hellgrauen bis graugelben Kalk- und Mergelbänkchen, denen Mergellagen zwischengeschaltet sind (BAIER & BOROVYK o.J.). Die meisten Bänke führen Tuberoide, im Stillwasser zerfallene Reste von Kieselschwämmen und Kalkalgen. Die Mächtigkeit der Malm-Alpha-Schichten beträgt nach MEYER et al. (1972) 12,5 m bis 14 m.

Schematisches Schichtenprofil des Karstgebiets von Schirradorf

Die weißgrauen bis bräunlichgrauen Werkkalke des 11 m bis 14,5 m mächtigen Malm Beta weisen – gegenüber den Unteren Mergelkalken – ein Zurücktreten der Mergel und eine größere Härte der Kalke auf: Sie besitzen einen muscheligen, scherbigen Bruch mit scharfen Kanten. Pyriteinschlüsse sind häufig zu beobachten. Die Riffschuttführung tritt gegenüber den Malm-Alpha-Schichten stark zurück. Für die Werkkalke charakteristisch ist der gleichmäßige Verlauf der Schichtflächen. Im Obersten Malm Beta konnten MEYER et al. (1972) einen charakteristischen Doppelmergel beobachten, welcher zahlreiche Ammoniten, teilweise als Seifen, führt: Nachgewiesen wurden in diesen Schichten neben Glochiceras sp., Ringstaedia sp. und Perisphinctes sp. auch Tarameliceras falcula und Sutneria galar. Die Massenkalke des Malm Beta sind hingegen hart, splittrig brechend und hellgrau gefärbt mit dunklen Flecken (MEYER et al.1972).

Die "Oberen Mergelkalke" des Malm Gamma sind im Karstgebirge von Schirradorf/Azendorf in der mergelreichen, beckennahen Fazies ausgebildet. Im Malm Gamma treten bereits ausgedehnte kuppelförmige Schwammriffe auf, zwischen denen sich die muldenförmig gebankte Fazies erstreckt. Diese Bankfazies besteht aus dunkelbeigen Kalken und Mergelkalken, die von Riffschutt erfüllt sind. Die mergeligen Zwischenlagen erreichen Mächtigkeit bis 0,1 m. Weiterhin treten bis 0,5 m mächtige, fossilreiche Mergellagen mit Kalkknauern auf (Schwammrasen). In den Schwammriffen tritt der Mergelanteil stark zurück. Die Gesamtmächtigkeit des Malm Gamma beträgt rund 33 m.

An der Erdoberfläche des Schirradorfer Gebiets streichen großräumig die gleichförmig ausgebildeten Kalk- und Dolomitschichten des Malm Delta bis Epsilon aus: Hier herrschen Massenkalkfazies und dolomitisierte Massenkalkfazies vor (MEYER et al. 1972). Verkarstung und hiermit verbundene Höhlenbildung prägen in eindrucksvoller Form die Malm-Landschaft um Schirradorf und gestatten vor allem im Bereich der Karsttäler sehr gute Beobachtungs- und Aufnahmeverhältnisse; auf der Albhochfläche verhüllen allerdings känozoische Schuttdecken und Verwitterungslehme weiträumig die im Untergrund anstehenden Gesteine.

Petrographisch gesehen weisen die Karbonatgesteine des Mittleren und Oberen Malm große Ähnlichkeiten zueinander auf und sind deshalb im Gelände nur schwer voneinander unterscheidbar. Aufgrund der weitgehenden Leitfossilienarmut konnte die stratigraphische Gliederung der Schichten durch MEYER et al. (1972) großenteils nur faziell gezogen werden; auch die lithologische Ausbildung der Schichten bietet überwiegend keinerlei stratigraphische Hinweise.

2.1.1 Schwammkalke des Malm Delta

Die Schwammkalke des Mittleren und Oberen Malm sind auf der Albhochfläche N´ Schirradorf weiträumig verbreitet. Im kleinen Trockental 1100 m ENE´ Schirradorf stehen Schwammkalke vermutlich des Unteren Malm Delta unmittelbar unter Riffdolomiten an (MEYER et al. 1972).

Im bergfrischen Zustand erweisen sich die Schwammkalke des Malm Delta als sehr hart, und zeigen leicht blaugraue Färbung sowie signifikant muscheligen Bruch; im verwitterten Zustand sind sie hingegen gelblich-weiß bis gelblich-braun gefärbt. Im Vergleich zu den in der weiteren Umgebung untergeordnet auftretenden gebankten Kalken ist ihre rötliche Marmorierung auffällig.

2.1.2 Dolomite des Malm Delta

Die Malm-Delta-Dolomite treten im Gebiet um Schirradorf entweder als tafelbankige Dolomite mit Schichtflächen oder als massige Dolomite ohne horizontale Schichtfugen auf. Die schmutzig-grauen bis gelbgrauen, meist mürben Dolomite weisen oft relativ glatte Kluftflächen auf. Die Gesteine sind überwiegend grobkristallin ausgebildet und zeigen im frischen Bruch blaugraue bis braune Färbung; nur bei höherem Mergelanteil werden die Dolomite relativ feinkörnig und zeigen grünlichgraue Farbgebungen (MEYER et al. 1972).

Eingang zum "Harzenkeller" (C 219) in tafelbankigen Dolomiten des Malm Delta.
Felsturm aus massigen Dolomiten des Malm Delta im Trockental S' der BAB 70.

Aus den Gesteinsbänken der tafelbankigen Dolomite des Malm Delta im Schirradorfer Karsttal wurden zwei Sedimentproben entnommen und mit Hilfe der Röntgenfloureszenz analysiert. Die erste Probe stammt aus dem W´ Talfelsen des "Schinderanger" (Entnahmepunkt 2,2 m über dem Talgrund) 427 m NNE´ des Harzenkellers in Schirradorf, während die zweite Gesteinsproben aus dem Top des Höhleneingangs des "Klingellochs" (C 33) am NE-Hang des Trockentales 534 m NNE´ Schirradorf entnommen wurde.

Schinderanger im Trockental N' Schirradorf/Ofr.

 

Tafelbankiger Dolomit des Malm Delta aus dem W´ Talfelsen des "Schinderanger" 427 m NNE´ des Harzenkellers in Schirradorf. Tafelbankiger Dolomit des Malm Delta aus dem Top des Höhleneingangs des "Klingellochs" (C 33) am NE-Hang des Trockentales 534 m NNE´ Schirradorf.

Dolomit Schinderanger

Dolomit Klingelloch

   

Dolomit Schinderanger

Dolomit Klingelloch

SiO2 0,0 % 0,0 %   Ga 1 ppm 3 ppm
TiO2 0,01 % 0,01 %   Hf 2 ppm 1 ppm
Al2O3 0,24 % 0,30 %   La 7 ppm 7 ppm
Fe2O3 0,24 % 0,20 %   Mo 0 ppm 0 ppm
MnO 0,024 % 0,032 %   Nb 0 ppm 0 ppm
MgO 18,62 % 16,90 %   Ni 0 ppm 0 ppm
CaO 33,39 % 34,95 %   (Pb) 0 ppm 3 ppm
Na2O 0,00 % 0,00 %   Rb 0 ppm 0 ppm
K2O 0,01 % 0,02 %   Sr 81 ppm 91 ppm
P2O5 0,064 % 0,050 %   Ta 2 ppm 0 ppm
(SO3) 0,00 % 0,00 %   Th 5 ppm 4 ppm
(Cl) 0,06 % 0,06 %   U 6 ppm 2 ppm
(F) 0,04 % 0,03 %   V 0 ppm 6 ppm
  W 0 ppm 0 ppm
(As) 0 ppm 0 ppm   Y 10 ppm 9 ppm
Ba 12 ppm 9 ppm   Zn 10 ppm 9 ppm
Bi 2 ppm 2 ppm   Zr 8 ppm 9 ppm
Ce 8 ppm 15 ppm      
Co 2 ppm 2 ppm  
Cr 4 ppm 6 ppm   Glühverlust 46,52 % 46,23 %
Cu 2 ppm 2 ppm   Summe 99,1 % 98,9 %

RF-Analysen der Gehalte an Haupt- und Spurenelementen zweier Bankdolomit-Proben des Malm Delta aus dem Trockental NNE´ Schirradorf; Erläuterung siehe Text.

Die beiden Dolomitproben weisen zueinander nahezu identische Gehalte an Haupt- und Spuren-Elementen auf. Beide Gesteine liegen als sehr reine Dolomite vor, wobei allerdings der Dolomitisierungsgrad der Probe vom Schinderanger mit einem um 1,7 % höheren Magnesiumgehalt etwas stärker ausgeprägt ist als beim Dolomit des Klingellocheingangs. Bei den Spurenelementen fallen geringe Gehalte an Strontium auf: Da der Ionenradius des zweiwertigen Strontiums zwischen jenem des Calciums und dem des Bariums liegt, ersetzt es bisweilen diese Elemente.

Die Gesamtmächtigkeit der Malm-Delta-Sedimente beträgt im Gebiet von Schirradorf wahrscheinlich 50 m bis 80 m; auf dem benachbarten Kartenblatt Hollfeld wurden Gesamtmächtigkeiten von 80 m bis 100 m beobachtet (MEYER 1972).

2.1.3 Bankkalke des Malm Epsilon

Die Sedimentationsverhältnisse des Malm Epsilon unterschieden sich von jenen des Malm Delta grundlegend. Als besonders auffällig erscheinen in der Nördlichen Frankenalb reine Bankkalke unmittelbar im Hangenden der Delta-Dolomite. Paläogeographisch gesehen hörte zu Beginn des Malm Epsilon in diesem Gebiet an vielen Stellen das Riffwachstum auf, welches im Malm Delta noch fast den gesamten Raum erfasst hatte. Die Bankkalke des Malm Epsilon wurden in Sedimentwannen abgelagert, welche von den im Rückzug begriffenen Riffgürteln umgeben waren (MEYER et al. 1972). Die glatt bis muschelig brechenden Bankkalke sind sehr rein und feinkörnig ausgebildet und erweisen sich als sehr hart, leicht bituminös und in Riffnähe feingeschichtet; Mergelzwischenlagen treten nur sehr selten auf.

Die untersten Partien der Bankkalke sind -- von den Riffen her ausgehend -- oft dolomitisiert. Diese 0,4 m bis 0,5 m mächtigen Bänke bestehen aus dichten, feinkörnigen, graubraunen und bituminösen Dolomiten. Im Bereich dieser Übergangszone finden sich neben fossilfreien auch fossilführende, bituminöse Kieselknollen und Kieselplatten mit Pinna quadrata und Lima sp. (MEYER et al. 1972) Ein kleines Vorkommen der Bankkalke des Malm Epsilon steht am W-Hang des kleinen Trockentales 1450 m NNW´ Schirradorf an.

2.1.4 Massenkalke des Malm Epsilon

Während die Bankkalke des Malm Epsilon in der Sedimentwanne von Schirradorf eine nur geringe Verbreitung gefunden haben, treten auf der Albhochfläche NW´ Schirradorf die unregelmäßig dickbankigen, weißgelben bis gelbbraunen Massenkalke im wesentlich größerem Umfang auf.

Diese rau brechenden Kalke führen nur wenig Riffschutt. Stellenweise sind die Massenkalke mit der Bankfazies verzahnt. Im Liegenden werden sowohl die Massen- als auch die Bankkalke von den kieselknollenführenden, teilweise verschwammten Karbonaten des Mittleren Malm unterlagert (MEYER et al. 1972). So stehen 500 m NNW´ Schirradorf im Bereich der Malm Delta/Epsilon-Übergangszone an der Autobahn A 70 feingeschichtete, leicht dolomitisierte Bankkalke an, die Kieselknollen führen.

2.1.5 Riffdolomite des Malm Epsilon

Die harten, grauweisen und grobkristallinen Riffdolomite des oberen Malm nehmen in den Gebieten W´ und SW´ Azendorf sowie W´ Schirradorf ausgedehnte Areale auf der Albhochfläche ein. Sie lagern überwiegend dem schmutziggrauen Delta-Dolomit auf, wobei die Übergangsschichten zur Malm-Delta-Fazies mürbe, oft dünnbankig und lokal fossilreich sind.

In Aufschlüssen zeigen die Riffdolomite des Malm Epsilon eine markante senkrechte Klüftung; horizontale Fugen können nur selten beobachtet werden.

2.2 Kreide

Während der Kreidezeit herrschten in Europa subtropische Klimabedingungen vor, und weiträumige Überflutungen veränderten das Bild beinahe aller Kontinente. Im Bereich der Tethys setzte die alpidische Gebirgsbildung ein.

Das heutige Süddeutschland wurde in der Unterkreide (-144 Mio. a) tektonisch gehoben. Das Gebiet wurde Festland und es kam im Bereich der Malmtafel unter feucht-tropischem Klima zur Ausbildung des typischen Kegelkarstes. Hierbei wurden die weiträumig anstehenden Malm-Karbonate sehr stark verkarstet und abgetragen, und es entstanden in der Frankenalb große Poljen sowie ausgedehnte, tief in den Untergrund hinab reichende Höhlensysteme. Die meisten der heutigen Höhlen wurden bereits in dieser Zeit angelegt.

Diese ausgeprägte Karstlandschaft wurde mit dem Beginn der Oberkreide von mächtigen Sand- und Tonsedimenten überdeckt: Es setzten Meereseinbrüche aus dem Ostalpen - Karpathenraum ein, wobei der erste Meeresvorstoß im Untercenoman (-99 Mio. a) über die Gebiete der heutigen Mittleren und Nördlichen Oberfalz bis in den Raum von Hollfeld/Ofr. vor drang. Vom Ober-Cenoman bis Mittel-Turon (-95 bis -91 Mio. a) war die Meeresausbreitung durch eine im heutigen Donaugebiet weit nach Westen ausgreifende Ausbuchtung gekennzeichnet. Im Ober-Turon (-90 Mio. a) fand eine Meeresregression statt. Erst in der Coniac- bis zur Campan-Zeit (-89 bis -84 Mio. a) erfolgten immer wieder erneute Vorstöße nach Norden. Vom Santon ab (-86 Mio. a) begann allmählich, von Norden ausgehend, das Trockenfallen des Meeres.

Die obercretazischen Sedimente in der Frankenalb setzen sich im Allgemeinen aus marinen, limnischen, fluviatilen und terrestrische Ablagerungen zusammen (vgl. BAIER & FREITAG 2003). Von diesem petrographisch sehr abwechslungsreich ausgebildeten Sedimentinventar sind im Gebiet von Schirradorf lediglich Rudimente der Untercenomansedimente erhalten geblieben.

2.2.1 Erzhorizont des Unteren Cenomans

Auf der Albhochfläche W´ des Trockentales zwischen Azendorf und Schirradorf konnten MEYER et al. (1972) an drei Lokalitäten die ältesten Oberkreideablagerungen der Hollfelder Mulde beobachten, welche hier in Dolinen und Hohlformen der Dolomite erhalten geblieben sind. Im Bereich der Nördlichen Frankenalb setzen diese obercretazischen Schichten im Liegenden mit der untercenomanen Erzformation ein, die in stark schwankenden Mächtigkeiten von 0,1 m bis über 60 m vor allem in den großen Erztrögen von Auerbach/Opf. und Sulzbach-Rosenberg/Amberg erhalten geblieben ist (vgl. BAIER & FREITAG 2003).

Die Erzformation selbst erweist sich in ihrer petrographischen Zusammensetzung sowohl in horizontaler als auch vertikaler Erstreckung als sehr heterogen. Neben den Ockererzen und mulmigen Brauneisenerzen wird sie aus Tonen und feinkörnigen Sanden, Malmkalk- und Malmdolomit-Bruchstücken sowie lokal aus Hornsteingeröll-Lagen aufgebaut. MEYER et al. (1972) beobachteten 500 m S´ Azendorf eine kleine Halde von mulmigen Brauneisenerz, die wohl von einem Probeabbauversuch stammte.

2.3 Tertiär

Das Tertiär (-65 Mio. a) war ebenfalls durch ein wärmeres als das heutige Klima gekennzeichnet: Die globale Durchschnittstemperatur betrug bis +20°C. Unter den tropischen Klimabedingungen des Alttertiärs setzte im Gebiet des heutigen Franken weitere flächenhafte Erosion und in den Malmkarbonaten erneute Verkarstung ein. Unter den ausgedehnten Waldgebieten entstanden tiefgründige Verwitterungslehme.

Die verschiedenen Haupt-Gebirgsbildungsphasen der alpidischen Orogenese verursachten ein großflächiges Zerbrechen der Erdkruste in Mitteleuropa. So fanden in der nördlich angrenzenden Süddeutschen Großscholle weitreichende tektonische Bewegungen und die Herausbildung tiefreichender Trennflächen statt; verbunden mit dieser Heraushebung der Alpen war auch die zeitgleiche Steigerung vulkanischer Aktivitäten und Hebungsprozesse. Vom jüngeren Tertiär ab begann sich das Gebiet zwischen der Nördlichen Frankenalb und den nordböhmischen Mittelgebirgen aufzuwölben, wobei diese Bewegungen bis in die heutige Zeit andauern.

Im jüngeren Tertiär machte sich eine allmähliche Abkühlung bemerkbar. Unter weiterhin noch subtropischen Klimabedingungen schritt jedoch die Abtragung der Landschaft weiter fort. Die erste Anlage der heutigen (Trocken-) Talsysteme im Karstgebirge der Frankenalb begann ab dem Miozän (-24 Mio. a). Die nahezu vollständige Ausräumung der Kreidesedimente und somit die Wiederaufdeckung der unterkretazischen Malmkarstoberfläche erfolgte mit Beginn des Pliozäns (-5 Mio. a). An der Wende Pliozän/Pleistozän entstanden die groben Züge der heutigen Landschaft, und der heutige Albrand sowie die rezente Albhochfläche wurden im Wesentlichen heraus modelliert. Sedimentüberreste dieser Zeit treten jedoch nur sehr spärlich auf und Fossilbeweise fehlen bislang in der Nördlichen Frankenalb; als gesichert darf aber angenommen werden, dass ein Teil der lehmigen Albüberdeckung im Tertiär gebildet wurde.

Die unterschiedlich mächtigen Alblehme entstanden hauptsächlich infolge der Verkarstung der Karbonatgesteine. Bei diesen Vorgängen blieben die unlöslichen Bestandteile der Karbonate als Rückstände übrig und wurden an der Albhochfläche allmählich akkumuliert sowie stellenweise mit Kreidesanden vermischt. In den Senken der Albtafel zwischen den Dolomitkuppen können die lokal stark sandig ausgebildeten rotbraunen und graugrünen Lehme beträchtliche Mächtigkeiten erreichen und überdecken ein kleinräumig sehr unruhiges Malmrelief.

Diese sandig-lehmigen Verwitterungsschichten wirken lokal als wasserstauende Horizonte, auf denen sich das Niederschlagswasser in Tümpeln sammelt. Diese kleinen Stillgewässer ("Hüllen") dienten früher den Bewohnern der Albhochfläche als dürftige, hygienisch sehr problematische Wasserversorgung, waren für die Menschen in der Vergangenheit aber derart überlebensnotwendig, dass mehrere Dörfer auf der Karsthochfläche die Bezeichnung "Hüll" in ihren Ortsnamen führen, so die Ortschaften Großenhül und Kleinhül rund 4 km SE´ Schirradorf .

Darüber hinaus liefern auf der Jurahochfläche die wasserstauenden Alblehme die hydrogeologischen Voraussetzungen für die Ausbildung einer Vielzahl kleiner oberflächlicher Wassereinzugsgebiete, in welchen sich das Niederschlagswasser sammelt und – der Schwerkraft folgend – schon bei geringen Hangneigungen einem Netz zunächst unscheinbarer, sich aber rasch eintiefenden Trockentälern zuströmt, welche schließlich in das tief eingeschnittene, teils "canyonartige" Haupttal mit dem perennierenden Fließgewässer einmünden.

2.4 Quartär

Das heutige Franken lag in der über 2 Mio. a andauernden Zeitspanne des Pleistozäns im gletscherfreien Gebiet zwischen dem nordischen Inlandeis und den Alpengletschern. Es glich einer spärlich bewachsenen Kältesteppe; Frostböden und Solifluktion im Auftaubereich (Bergrutsche), Abblasung und Sedimentation von äolischen Sedimenten (Löß, Flugsand) sowie starke Tiefenerosion im fluviatilen Bereich mit Bildung der heutigen engen Albtäler, der Höhlen und Flussterrassen kennzeichnen das Wechselspiel der Kräfte im Periglazial.

Unter den kaltzeitlichen Klimabedingungen des Pleistozäns entstanden die Lößlehme. Durch starke Winde wurde das schluffige Feinmaterial aus den zeitweise trocken liegenden Kies- und Schotterflächen in den Flusstälern ausgeweht und an windgeschützten Stellen wieder abgelagert, wobei die damalige Tundrenvegetation als Sedimentfänger wirkte. Die meisten der nur locker gebundenen Lößdecken dürften jedoch rasch wieder erodiert und weggeführt worden sein; Lößflächen, welche jedoch über einen längeren Zeitraum in geschützter Lage erhalten blieben, verwitterten unter den klimatischen Bedingungen der folgenden Warmzeiten zu Lößlehmen.

Die endgültige Ausformung der weit verzweigten Trockentalsysteme auf der Hochfläche der Frankenalb ist auf die Glazialzeiten des Pleistozäns zurückzuführen. In ihrer ursprünglichen Anlage gehen die Trockentäler zwar auf ein wesentlich älteres, vor der jüngsten Talbildung bereits bestehendes und zur Wiesent hin ausgerichtetes Karstwasserentwässerungssystem zurück. Ihre Haupt-Entstehungszeit dürfte jedoch mit großer Wahrscheinlichkeit in die Weichsel-Kaltzeit (-117.000 bis -13.650 a) fallen. Vor allem während des Ebersdorf-Stadials (-55.450 bis -53.450 a) bildete sich im nicht von Gletschern oder dem mächtigen Inlandeis bedeckten Mitteleuropa mächtiger Permafrost aus, welcher bis 140 m tief in den Untergrund eindrang. In dieser Kaltzeit erfolgte in der Frankenalb die hauptsächliche morphologische Ausformung der heutigen Trockentalsysteme durch die fluviale Erosion mächtiger oberflächlich abfließender Schmelzwassermassen über den – durch Permafrost zur Aquiclude gewordenen – Karstuntergrund.

Im Karstgebirge von Schirradorf wird die polygenetische Talfüllung der Trockentäler vorwiegend aus lehmig-klastischen Sedimenten aufgebaut. Diese setzen sich aus überwiegend verschwemmtem Lößlehmen, teilweise auch Kalkverwitterungslehmen, sowie im oberen Bereich der Trockentäler aus grobem Kalk- und Dolomitschutt zusammen. Über die Mächtigkeiten der Trockentalfüllungen fehlen bislang weitgehend Angaben; lediglich in der Grundwasserbohrung "A 1" S´ der Autobahn A 70 (890 m NNE´ Schirradorf) sind 4 m mächtige feinsandige Tone der quartären Talfüllung durchteuft worden. Bemerkenswert ist jedoch, dass selbst bei der heute geringen Erosionswirkung in den Trockentälern noch ein Materialtransport stattfindet. Auch die Talauensedimente des Schwalbaches bestehen überwiegend aus relativ groben Malm-Schuttmassen in einer feinkörnigen Grundmasse aus umgelagerten Verwitterungslehmen.

Unter den während Jahrtausenden allmählich wärmer werdenden Klimabedingungen des Holozän (-11.700 a bis heute) breiteten sich im heutigen Franken erst Flechten und Moose, später Birken, Hasel und Kiefern aus, welche in Perioden mit höheren Temperaturen durch Eichenmischwälder abgelöst wurden. Damit war auch die Möglichkeit zur Besiedelung und zur Veränderung dieser Landschaft durch die Menschen gegeben. Hierzu zählen als jüngste Ablagerungen in dieser Gegend die anthropogene Auffüllungen. Vor allem im Zuge der Flurbereinigungsmaßnahmen sowie des Verkehrswegebaues kam es im Gebiet von Schirradorf zu Geländeveränderungen, welche das morphologische Erscheinungsbild und die natürlichen hydrogeologischen Gegebenheiten modifiziert haben. Neben den umfassenden Planierungs- und Terrassierungsmaßnahmen für den Bau der Bundesautobahn 70, deren Straßendamm das Trockental N´ Schirradorf regelrecht durchschneidet, sind vor allem im Trockental S´ der Autobahn Verfüllungen von Quellen und Ponoren sowie die Tonabdichtungen unter dem großen Absatzbecken 850 m NNE´ Schirradorf zu nennen; dieses wurde zur Ableitung der Straßenabwässer der BAB 70 errichtet.

Absetzbecken südlich der BAB 70 sowie verfüllte Karströhre im Trockentalgebiet von Schirradorf/Ofr.

 

3 Gebirgsbau und Lagerungsverhältnisse

Das Karstgebirge von Schirradorf liegt am NE-Rand der Frankenalbfurche, welche hier durch das Senkungsgebiet der Hollfelder Mulde und der von ihr nach ENE abzweigenden Ziegenfelder Bucht eine besondere tektonische Ausprägung erfahren hat. Im NE schließt das Oberfränkische Bruchschollenland an.

Nach ihrer Sedimentation hatten die Trias- und Juraschichten Oberfrankens noch eine weitgehend zusammenhängende, geschlossene Decke über dem variszisch konsolidierten Grundgebirge gebildet. Im ausgehenden Mesozoikum begann sich jedoch die Erdkruste im Gebiet des heutigen „Alten Gebirges" allmählich herauszuheben, während die Grundgebirgsscholle W´ des Frankenjura in einem tieferen Niveau verblieb. Im Zuge dieser tektonischen Vorgänge rissen im tieferen Untergrund lange, herzynisch verlaufende Bruchlinien auf. Diese Verschiebungen im paläozoischen Unterbau erzeugten im überlagernden Deckgebirge Verbiegungen und Flexuren, die mit zunehmenden Versatzbeträgen durchrissen und in Störungszonen übergingen. Die durch Ausweitungsvorgänge charakterisierte Bruchschollentektonik stand ursächlich mit der alpidischen Gebirgsbildung in der Kreide sowie im Tertiär in Verbindung und zerlegte das mesozoische Schichtenpaket des Oberfränkischen Raumes in langgestreckte, herzynisch verlaufende Schollenleisten, die heute von SW nach NE treppenartig ansteigen.

Die herzynisch streichende Hollfelder Mulde ist als eines der für das Gebiet der Nördlichen Frankenalb dominierendes Haupt-Senkungsgebiete der insgesamt über 200 km langen und etwa 5 km bis 8 km breiten, im SW´ Vorland der Fränkischen Linie verlaufenden Frankenalbfurche anzusehen. Die auch als "Frankenalbmulde" bezeichnete Synklinalstruktur im Deckgebirge gehört zu den frühesten Anlagen im Gebirgsbau des Frankenjura und war wahrscheinlich bereits am Ende des Mittleren Keupers embryonal vorhanden (VIOHL 1969), nachgewiesen paläogeographisch wirksam war sie ab dem Oberen Jura (V. FREYBERG 1969). Sie stellt ein nahezu linear verlaufendes tektonisches Senkungsgebiet dar und trennt zwei verschiedene großtektonische Einheiten: Im W grenzt die Frankenalbfurche an den Ostabfall der Südwestdeutschen Großscholle und im E an die Westgrenze des Moldanubikums.

Die Frankenalbfurche beginnt am SE-Rand der Rhön und verläuft in herzynischer Richtung durch das Grabfeld und weiter nach SE durch die gesamte Fränkische Alb. Die große Muldenstruktur wird durch leichte Queraufwölbungen untergliedert: Ausgehend von der Grabfeldmulde im NW folgen in SE´ Richtungen der bruchtektonisch geprägte Staffelsteingraben und die Hollfelder Mulde, die sich nach NE in die "Ziegenfelder Bucht" verbreitert. Der Ailsbachsattel trennt im SE´ Fortstreichen die Hollfelder Mulde von der Veldensteiner Mulde, beides äußerst wichtige Grundwasservorratsgebiete. Von der Veldensteiner Mulde zweigt nach ESE der Auerbacher Furchenast ab. Weiter nach SE zieht die Frankenalbfurche über die Regenstaufer Mulde bis in das Gebiet von Regensburg, wo sie in die große Senkungszone der außeralpinen Molasse einlenkt.

Der Muldenzug der Frankenalbfurche wird durch Flexuren und Großabschiebungen begrenzt und beiderseits von fiedrig angeordneten Bruchsystemen begleitet: So verläuft am NE-Rand der Frankenalb die herzynisch streichende Weismainer Verwerfung. Zwischen dem oberen Weismaintal und der Stadt Pegnitz tritt die Hollfelder Störung auf. Im SW befinden sich die Staffelberg-Störung und das Bruchsystem von Staffelstein, die Stübinger und die Burglesauer Störung ENE´ Schesslitz sowie die Störungssysteme parallel zum Aufseßtal.

Bruchmechanisch gesehen bestehen zwischen den Flexuren und den Störungen enge genetische Beziehungen. Die Flexuren mit ihren Biegungsklüften und die Großabschiebungen sind an die gleichen Schollenkanten des konsolidierten Untergrundes gebunden (V. FREYBERG 1969) und haben meistens das gleiche herzynische Generalstreichen. Beim Einsinken des konsolidierten Basements bildete sich ein treppenartiger Schollenbau aus, wobei das auflagernde Deckgebirge zunächst durch Verbiegungen reagierte. Durch die hierbei auftretenden Zugkräfte entstanden in Richtung zur abgesenkten Scholle hin zunächst Flexuren; sekundär bildeten sich in den Flexurzonen Längs-, Quer- und (untergeordnet) Diagonalklüfte, Scherflächen und schließlich kluftparallele Abschiebungen aus.

Die tiefsten Absenkungsbereiche der Frankenalbfurche befinden sich im S bei Regensburg und inmitten der Frankenalb bei Hollfeld: Die Hollfelder Mulde ist tektonisch gegenüber Erlangen um 300 m und gegenüber Bayreuth bis 600 m eingetieft.

Rund 4 km W´ Schirradorf durchzieht die herzynisch streichende Hollfelder Mulde das Karstgebirge; in ihrem Muldenzentrum verläuft ein Ausläufer der Hollfelder Störungszone, welcher den Hauptteil der Muldenstruktur von der WSW-ENE verlaufenden Ziegenfelder Bucht abtrennt. Durch diese lokale Senkungsstruktur erfuhr die Hollfelder Mulde im Raum Schirradorf eine beträchtliche Raumerweiterung.

Die Kasendorf-Thurnauer Störungszone setzt sich in NW´ Richtung in der herzynisch verlaufenden Weismainer Störungszone fort, welche 6 km NE´ Schirradorf den NE-Rand der Frankenalbfurche nachzeichnet. Diese Störung mit einer Sprunghöhe von rund 50 m zeigt eindeutigen Abschiebungscharakter.

Die Verläufe dieser beiden großen Störungszonen weisen zwar herzynisches Generalstreichen auf, sind jedoch flacher ausgebildet als jene der Sattel- und Muldenachsen. Die meisten Verbiegungen setzen sich jenseits der Verwerfungen fort. Hieraus folgt, dass die Bruchtektonik jünger ist als der Bauplan der Verbiegungstektonik. Für die Hollfelder Störung wird postoberturones Alter angenommen (MEYER 1972).

Die im Karstgebirge von Schirradorf dominierenden, herzynisch und erzgebirgisch verlaufenden Störungssysteme sowie deren parallel streichende Kluftscharen sind geologisch sehr alt gebildet worden und gehören tektogenetisch zur Anlage der Frankenalbfurche. Dieses – wohl bereits im Verbund mit dem Einsinken der Frankenalbfurche sehr alt angelegte und in jüngerer geologischer Vergangenheit wieder reaktivierte – Störungs- und Kluftsystem wird überlagert von einem zweiten orthonalen, rheinisch bis eggisch sowie E-W verlaufenden Bruch- und Kluftsystem, welches wesentlich jünger ist und durch die horizontalen Kompressions- und Schervorgänge im Vorland der Kollisionsfront des alpidischen Orogens verursacht wurde. So konnten im Gebiet des E´ angrenzenden Kartenblattes Thurnau rheinisch verlaufende Störungsscharen mit (untergeordnet) W-E streichenden Querstörungen beobachtet werden, wobei vor allem an den N-S verlaufenden Brüchen oftmals nahezu horizontal abgelaufende Seitenverschiebungen stattgefunden haben (BAIER & BOROVYK o.J.).

Mit der Verbiegungstektonik der Frankenalbfurche im Zusammenhang stehen die Klüfte und ein Großteil der Kleinverwerfungen, welche fast alle als Abschiebungen ausgebildet sind. So konnten MEYER et al. (1972) im Beobachtungsgebiet in fünf Aufschlüssen flach- bis steilherzynische streichende Brüche mit Einfallswinkeln von 58° bis 65° beobachten.

4 Tektonik und Morphogenese im Karstgebiet von Schirradorf

Der tektonische Bau beeinflusste in sehr starkem Maße die geomorphologische Entwicklung des Karstgebirges von Schirradorf. Vor allem im Känozoikum griffen die fluviatilen Erosionsvorgänge bevorzugt an den durch die tektonischen Beanspruchungen verursachten Trennflächengefügen an, so dass im Gebiet von Schirradorf vor allem eine signifikante Korrelation zwischen den Talverläufen und der Bruchtektonik zu beobachten ist.

4.1 Das System der Trockentäler

Die Anlage der Karsttäler im "Schirradorfer Gebirge" ist überwiegend tektonisch bedingt. So kann hier neben der Ausrichtung der Talstreichrichtungen an der tektonischen Muldenstruktur der Frankenalbfurche eine gute Übereinstimmung der in den Malmschichten beobachteten Hauptkluftrichtungen mit den Talverläufen festgestellt werden. Die überwiegende Anzahl der Täler folgt ausgeprägten Kluftscharen sowie Störungszonen und ist zum heutigen Gewässernetz hin ausgerichtet. Ihre Anbindung an viele kleine, durch die Albbedeckung verursachte Wassereinzugsgebiete bedingte, dass sie sich als wesentlich engmaschiger erweisen als die rezenten Talnetze benachbarter, nichtverkarsteter Gebiete.

Geomorphologisch betrachtet zeigen die Trockentäler des Fränkischen Karstes alle Formen fluviatiler Erosion wie Prall- und Gleithänge. Ihre starke Ausformung erfuhren diese Trockentalsysteme unter kaltzeitlichen Bedingungen durch die oberflächlich abfließenden Schmelzwässer über die durch Permafrost verschlossenen Karsthohlräume.

Die Trockentäler gehen in ihrer ursprünglichen Anlage auf ein wesentlich älteres, vor der jüngsten Talbildung bereits bestehendes Karstwasser-Entwässerungssystem zurück. Viele Trockentäler münden heute "hängend" in das Vorflutertal (HABBE 1989). Sie verdanken ihr postglaziäres Trockenfallen den Verkarstungsvorgängen: Ihre Gerinne konnten der weiteren Einschneidung des Vorfluters nicht folgen und sind heute in den Untergrund versunken. Der oberirdische Abfluss aus den Trockentälern fand im Gebirge ein älteres Karstwasserentwässerungssystem vor, das nur reaktiviert zu werden brauchte; hierdurch lässt sich das "schlagartige" Trockenfallen dieser Talsysteme (das sich in den hängenden Talmündungen manifestierte) sowie die in den Tälern zu beobachtenden, oftmals "in Reihe auftretenden" Ponore und Hungerquellen erklären.

Bezüglich der Einordnung der zeitlichen Entstehung der Trockentäler des Karstgebirges der Hollfelder Mulde konnte MEYER (1972) zwei Systeme verschiedener Altersstellungen beobachten:

Im N-Teil des Karstgebirge von Schirradorf/Azendorf folgen die Hauptstreichrichtungen der Trockentäler den Quer- und Diagonalklüften der Ziegenfelder Bucht als NE´ Erweiterung der Hollfelder Mulde; der Einfluss der Längsklüfte kommt nur schwach zur Geltung. Daneben treten untergeordnet aber auch rheinisch verlaufende Talstreichrichtungen auf, welche die generell von N nach S verlaufende Entwässerungsrichtung dieses Trockentalsystems aufzeigen.

Streichlinien der Trockentäler im Vergleich zum tektonischen Bauplan im Karstgebiet von Schirradorf

Im S-Teil dieses Gebiets biegt bei Schirradorf das Streichen des Bezugshorizontes der Dogger-Malm-Grenze vom herzynischen Streichen in erzgebirgische Streichwerte um. Hier treten auch – überwiegend herzynisch verlaufende – Abschiebungen auf. Der Einfluss der starken tektonischen Dehnungskräfte in diesem Bereich äußert sich signifikant in den – der Trockentalbildung zugrunde liegenden – Trennflächengefügen: Die Talverläufe folgen hier hauptsächlich den störungsparallelen Kluftscharen.

Streichrosen der Trockentalverläufe im Vergleich zum tektonischen Bauplan im Karstgebiet von Schirradorf

Diese Störungslinien verlaufen im Schirradorfer Karstgebirge überwiegend herzynisch; erzgebirgisch streichende Verwerfungen treten nur untergeordnet auf. Überprägt werden diese Strukturen von jüngeren, rheinisch und eggisch streichenden Trennflächen, welche die herzynisch verlaufenden Störungen kreuzen. Tektogenetisch betrachtet sind die dominierenden, herzynisch und erzgebirgisch verlaufenden Störungssysteme sowie deren parallel streichende Kluftscharen geologisch sehr alt gebildet worden. Sie gehören großtektonisch zur Anlage der bis 20 km breite Störungszone der "Fränkischen Linie" E´ der Frankenalb sowie der Frankenalbfurche in deren Vorland. Überlagert wird dieses Bruch- und Kluftsystem von einem zweiten orthonalen, rheinisch bis eggisch sowie E-W verlaufenden Bruch- und Kluftsystem, das erdgeschichtlich wesentlich jünger ist.

4.2 Tektonik und Genese der Karströhren und Höhlen

Im (Trocken-) Talsystem zwischen Schirradorf und Azendorf befinden sich auf relativ engem Raum mehrere, für die Tektonik dieses Gebietes signifikante Karsterscheinungen. Hier stehen im unteren Talbereich die beiden bekannten Hungerbrunnen -- das "Gänsloch" und der letzte, heute noch aktive "Prophetenbrunnen" (C 391) -- sowie die an einer herzynisch verlaufenden Abschiebung angelegte Tropfsteinhöhle "Klingelloch" (C 33) an. Daneben können weitere kleine, visuell zunächst eher unauffällige Hungerquellen, Karströhren, Höhlen und Abris (Halbhöhlen) beobachtet werden.

Vermessungskarte des Trockentales nördlich Schirradorf/Ofr.

Dieses Karstinventar soll im Folgenden zunächst kurz aufgelistet werden:

  • In der Ortsmitte von Schirradorf befindet sich am S´ Talhang der durch eine Holztür verschlossene Beckensteinkeller (C 218). Hierbei handelt es sich um eine 6,5 m lange, künstlich erweiterte Felsengrotte mit flachherzynischem Verlauf in den tafelbankigen Dolomiten des Malm Delta.
Beckensteinkeller am S-Ausgang von Schirradorf/Ofr.
  • Am N´ Ortsausgang von Schirradorf schließt das rund 80 m breite, rheinisch, erzgebirgisch und herzynischen Richtungen folgende Trockental mit seinen ausgeprägten Prall- und Gleithängen an. Hier öffnet sich am W´ Talfelsen in den tafelbankigen Dolomiten des Malm Delta der Eingang zum Harzenkeller (C 219), einer künstlich erweiterten, W-E verlaufenden Felsengrotte. Rund 7 m SSW´ des Grotteneingangs entspringt aus einer fossilen, flachherzynisch verlaufenden Karstwasserröhre die Ochsentränke: Hierbei handelt es sich um einen künstlich reaktivierten Wasseraustritt, wobei während der Tagesstunden der Sommermonate das Karstwasser aus einer nahe gelegenen Quelle mittels Elektropumpe und Rohrleitung in die natürlich entstandene Felsenröhre eingespeist wird.
Die "Ochsentränke" und der "Schwalbachstein" mit dem "Prophetenbrunnen" im Karstgebiet von Schirradorf/Ofr.
  • 140 m NNE´ des Harzenkellers (C 219) steht am gegenüberliegenden E-Hang des Schwalbachtales, 10 m über dem Talboden, das Flieh- oder Wannenloch (C 220) an. Diese herzynisch verlaufende, 5,5 m lange Felsenkammer wurde in den tafelbankigen Dolomiten des Malm Delta angelegt und stellt zusammen mit den in ihrer näheren Umgebung anstehenden Dolinen das speläologische Rudiment eines ehemals wohl sehr großen und ausgedehnten Höhlensystems dar.
  • Am westlichen Hangfuß des Schwalbachtales, ca. 300 m N´ Schirradorf, befindet sich das 27 m breite, 8 m tiefe und 1,5 m hohe Abri „Kirche" (C 147). Diese Halbhöhle wurde in den tafelbankigen Dolomiten des Malm Delta angelegt, erweist sich jedoch heute durch den im Rahmen der Flurbereinigung durchgeführten Straßenneubau als weitgehend verschüttet.
Nordteil des Abri "Kirche" im Trockental N' Schirradorf/Ofr.
  • Das "Gänsloch" (C 148) im W´ Dolomitfelsen des Schwalbachtales 335 m N´ Schirradorf stellt eine typische Karstwasserröhre ("Anastomose") dar. Es handelt sich um eine 6,95 m weit einsehbare, wegen ihrer Enge aber nicht befahrbare Felsenröhre mit gut ausgebildeten Karstwasser-Druckleitungsformen.
Das "Gänsloch" im Karstgebiet von Schirradorf/Ofr.
  • Das Abri „Schinderbrunnen" (C 149) 375 m NNE´ Schirradorf ist ein aufgrund seiner beachtlichen Dimensionen eindrucksvoller Felsüberhang; hier tritt in rund 3 m Höhe über den Talgrund an einer Schichtfläche der tafelbankigen Dolomiten des Malm Delta die zwar nur schwach schüttende, jedoch perennierende namensgebende Quelle aus.
Abri Schinderbrunnen im Trockental N' Schirradorf/Ofr. Detailaufnahme des Schinderbrunnen im Trockental N' Schirradorf/Ofr.
  • Als heute aktiver "Prophetenbrunnen" am E-Hang des Schirradorfer Karsttals ist die Schwalbach-Quellhöhle (C 391) am S´ Fuß der eindrucksvollen, überhängenden Felswand des Schwalbensteins 560 m NNE´ Schirradorf aktiv.
Der "Prophetenbrunnen" (inaktiv/aktiv) im Karstgebiet von Schirradorf/Ofr.
  • Die ehemals 9 m lange, 1,8 m breite und 3,4 m hohe Spaltenhöhle des Schinderskeller (C 150) öffnete sich in einer auffälligen, hohen Felsenbildung der tafelbankigen Dolomiten des Malm Delta an der Wegabzweigung 410 m NNE´ Schirradorf. Diese Felsnase samt der Schinderskellerhöhle wurde im Zuge der Flurbereinigungsmaßnahmen mittels Sprengung beseitigt.
Der "Schinderkeller" (C 150) im Karstgebiet von Schirradorf/Ofr. vor und nach seiner Zerstörung
  • Der im Jahre 1913 künstlich geschaffene Eingang zum Klingelloch (C 33) befindet sich in einer herzynisch verlaufenden Felswand am NE-Hang des Schirradorfer Trockentales 595 m NNE´ Schirradorf. Das stellenweise in 2 Etagen ausgebildete, insgesamt 70 m lange Kammer- und Spaltenhöhlensystem des Klingelloches weist noch heute beeindruckende Tropfstein- und Kalksinterbildungen auf .
Der Eingang zur "Klingellochhöhle" (C 33) und ihr Höhleninneres.
  • Die Fuchsteichtalhöhle (C 381) 1190 m NNE´ Schirradorf wurde im Jahre 1992 beim Um- und Ausbau der Bundesstraße B 505 zur Autobahn A 70 angefahren. Diese Spaltenhöhle ist im massigen Malm-Delta-Dolomit angelegt. Der durch die Bauarbeiten geschaffene Höhleneingang befand sich auf 445 m NN und somit um nur 5 m über dem 580 m SE´ gelegenen Eingang zum Klingelloch (C 33). Die im Zuge des weiteren Autobahnbaues völlig verfüllte Höhle wies nach FÜRTIG (1992) bei einem hauptsächlich herzynisch gerichteten Verlauf eine Gesamt-Ganglänge von 21,3 m auf. Auffällig waren die in den anstehenden Dolomiten zahlreich auftretenden Hornsteinknollen sowie ein im Höhleninneren zu beobachtender Deckenkolk von 1,5 m Durchmesser, der sich senkrecht in die Tiefe fortsetzte und die ehemals vorherrschende vertikale Karstwasserentwässerung in diesem Gebiet verdeutlichte (FÜRTIG 1992).
  • Die Halbhöhle (C 221) am E-Hang des Trockentales 1050 m S´ Azendorf ist eine im massigem Dolomit des Malm Delta ausgebildete 3,5 m tiefe, 6 m breite und bis 3 m hohe Felsengrotte.
Halbhöhle (C 221) im Trockental S' Azendorf/Ofr.

5 Karsthydrogeologische Spezialaufnahmen im (Trocken-) Tal zwischen Schirradorf und der Autobahn A 70

Der untere, S´ Teil des Schirradorfer-/Azendorfer Trockentalsystems (zwischen Schirradorf und der Autobahn A 70) wurde im Zuge einer Spezialkartierung aufgenommen und die in diesem Talabschnitt vorkommenden Karsterscheinungen einer genaueren Betrachtung unterworfen. Die hier anstehenden, bis 20 m über den Talgrund aufragenden Felsformationen werden von tafelbankigen Dolomiten des Malm Delta aufgebaut; in diesen Schichten hat sich der Hauptteil der heute noch aktiven Karstwasserwegsamkeiten ausgebildet.

So sollen im Folgenden neben den dort aufgeschlossenen Höhlen auch die markanten, für das Verständnis der Karstentwässerung wichtigen "Hungerquellen" und Karströhren vorgestellt werden. Die Grundlage dieser Arbeiten war die geodätische Neuvermessung der wichtigsten Partien dieses S´ Abschnitts des Schirradorfer-/Azendorfer (Trocken-) Talsystems, da sich einige Höhlenaufnahmen, Kartenangaben und hydrographische Höhenbestimmungen als entweder zu ungenau oder als noch nicht getätigt erwiesen.

5.1 Harzenkeller und Ochsentränke

Der von tafelbankigen Dolomiten des Malm Delta aufgebaute Felsen des Harzensteins beinhaltet die künstlich erweiterte, W-E verlaufende Felsengrotte des Harzenkellers (C 219). Rund 7 m SSW´ der Felsengrotte entspringt aus einer fossilen, flachherzynisch verlaufenden Karstwasserröhre die heute künstlich mit Quellwasser versorgte Ochsentränke. Die Auswertung der Trennflächengefüge zeigte das tektogenetisch alte orthogonale Kluftsystem mit erzgebirgisch und herzynisch verlaufenden Trennflächen, welches von einem jüngeren Trennflächengefüge mit rheinischen bis eggischen sowie W-E-verlaufenden Streichwerten überlagert wird. Auffällig ist die strenge Orientierung der Karströhre der Ochsentränke am Kreuzungspunkt einer Schichtfläche mit einer herzynisch verlaufenden, wohl störungsparallelen Kluftfläche; diese Beobachtung konnte im Trockental N´ Schirradorf wiederholt getätigt werden.

Grundlinienplan des "Harzenkeller" (C 219) nördlich Schirradorf/Ofr. nebst tektonischen Elementen.

5.2 Gänsloch

Die sehr prägnant ausgebildete Karstwasserröhre des Gänsloch (C 148) in den tafelbankigen Dolomitfelsen des Malm Delta am W´ Talhang des Schwalbachtales hat sich am Kreuzungspunkt einer erzgebirgisch streichenden und sanft nach NW einfallenden Schichtfläche mit einer herzynisch verlaufenden und steil nach SW einfallenden Störung ausgebildet. Das Trennflächengefüge in der Felswand weist ein dominantes Vorherrschen des alten orthogonale Kluftsystem mit erzgebirgisch und herzynisch verlaufenden Klüften sowie herzynisch streichenden Störungen auf; das jüngere Kluftsystem mit N-S sowie W-E-verlaufenden Streichwerten ist nur stark untergeordnet vertreten.

Grundlinienplan des "Gänsloch" (C 148) nördlich Schirradorf/Ofr. nebst tektonischen Elementen.

Die auf einer Länge von 6,95 m einsehbare Karstwasser-Felsenröhre mit ihren ausgeprägten Druckleitungsformen fällt mit der Schichtneigung in das Gebirge ein und endet an einem steil in das Gebirge einfallenden Höhlengang. Der heutige, nunmehr fossile Quellaustritt des Gänsloch befindet sich auf 437 m NN, rund 2 m über dem heutigen Talboden.

Diese heute lediglich sporadisch aktive Hungerquelle hat sich aus einem sehr alt angelegten Karstwasserröhre entwickelt, welche bei der Eintiefung des Schirradorfer Karsttales angeschnitten wurde und hierdurch zur damals perennierenden Karstquelle wurde. Aufgrund der späteren Tieferlegung des Vorfluterniveaus entstand somit ein Quelltyp, welcher heute nur bei Karsthochwasser schüttet. Das Karstwasser wurde zu einem neuen, unteren Quellaustritt abgeleitet, und die ursprüngliche, höher gelegene Quelle des heutigen Gänsbrunnen fiel trocken. Der aufsteigende Ast dieser einstigen, nunmehr fossilen Quelle wirkt – physikalisch gesehen – wie ein Piezometerrohr. Je größer heute der Grundwasserzustrom aus dem Karstgebirge ist, umso höher ist auch der notwendige Druck, um die erforderliche höhere Ausflussgeschwindigkeit aus der neuen, tiefer gelegenen Quelle zu erzielen; hierdurch bedingt steigt daher das Wasser im Piezometerrohr. Übersteigt nun die Druckhöhe den früheren Quellrand, dann fließt das Wasser wieder aus der höher gelegenen, alten "Gänsloch-Quelle".

5.3 Prophetenbrunnen

Der heute aktive Prophetenbrunnen entspringt – auf einem Höhenniveau von 434,94 m NN – aus einer kleinen Höhle in der S´ Felswand des Schwalbensteins, welche von tafelbankigen Malm-Delta-Dolomiten aufgebaut wird. Die nahezu lineare Ausrichtung seiner heute mit Verbruch weitgehend verfüllten Quellhöhle deutet auf ihre Anlage am Kreuzungspunkt einer Schichtfläche mit einer tektonischen Trennfläche, wohl einer Störung, hin.

Schwalbenstein und Prophetenbrunnen im Trockental N' Schirradord

In der Frankenalb existiert noch heute eine große Anzahl kleiner und kleinster, oftmals völlig unscheinbarer und in der Regel auch namensloser Hungerbrunnen. Derartige intermittierende Quellen wirken im Frühjahr bei Ansteigen des Karstwasserspiegels als Überlauf; sie entspringen entweder mitten in der Talfüllung oder am Rande eines Trockentales aus den Klüften oder Karströhren einer Felswand. Wenn Hungerbrunnen wie die Prophetenbrunnen episodisch schütten, war dies in der Vergangenheit wie auch in der Gegenwart die Folge von niederschlagsreichen Perioden, extremen Wolkenbrüchen oder der Schneeschmelze nach sehr harten Wintern, welche vor allem für den Zeitraum der sogenannten "Kleinen Eiszeit" vom 14. Jhd. bis in das 19. Jhd. belegt sind.

Historisch belegt ist dies in der Frankenalb durch die lokalen Namensgebungen für viele derartiger Quellaustritte: So deuten Bezeichnungen wie "Prophetenbrunnen" für die Karstquellen bei Schirradorf, "Bettelbrunnen" bei Haselbrunn, "Heiligenbrunnen" bei Stublang, die "Wilden Brunnen" bei Oberailsfeld sowie der "Wilde Hörschel" in Kotzendorf an der Aufseß auf die Zusammenhänge zwischen den Quellschüttungs-Beobachtungen und den Ernte- und Ernährungsprognosen für die einheimische Bevölkerung hin. Die schlagartig einsetzende, oftmals starke Schüttung dieser intermittierenden Karstquellen bedingte noch im 19. Jhd., dass meistens viele Agrarflächen überflutet wurden, die Feldfrüchte verdarben oder zumindest aufgrund der vom Niederschlagswasser aufgeweichten und über lange Zeit zu kalten Böden eine ausreichende Ernte erschwert oder gar verunmöglicht wurde. Vor allem im Mittelalter und auch in der beginnenden Neuzeit bedeutete dies für die bäuerliche Bevölkerung stark ansteigende Preise für Grundnahrungsmittel oder das Auftreten von Hungersnöten (KROPF 2007). Somit konnte das Einsetzen der Schüttung von Hungerquellen tatsächlich als Indikator für zukünftigen Nahrungsmangel der ohnehin nicht wohlhabenden ländlichen Bevölkerung in der Frankenalb angesehen werden.

Die bislang als erste bekannte Erwähnung der Schirradorfer Hungerquellen findet sich bei HEINRITZ (1819):

"Unten am Schwalbenstein ist der durchs Land berüchtigte Prophetenbrunnen, ein Quell, der oft Jahre lang keinen Tropfen Wasser liefert, und dann wieder plötzlich armsdick aus der Erde hervorspringt, und die Wiesen überschwemmt. Sobald er in Thätigkeit ist, eröffnen sich zugleich hundert andre verborgene Quellen auf der Wiese umher und von den Felsen gegenüber rinnt Wasser herab. Man hat hier im Lande den Glauben, dass er Krieg und theure Zeit andeute, wenn er fließt. Man beobachtet ihn deswegen sorgfältig".

In der geowissenschaftlichen Literatur griff HELLER (1829) in seinem Handbuch über die Fränkische Schweiz das Phänomen der Prophetenbrunnen auf:

"Schirradorf liegt im Ldkr. Hollfeld und hat 136 Einwohner. In der Nähe des Dorfes abwärts entspringt das Flüsschen Kainach. Prophetenbrunnen werden mehrere Quellen in der Nähe von Schirradorf beim Schwalbenstein genannt, welche nur bei lange anhaltender nasser Witterung plötzlich armsdick aus der Erde hervorspringen. Der Landsmann glaubt alsdann, dass es Krieg oder Theuerung bedeute".

Unter einem wohl etwas sarkastischen Blickwinkel berichtete ZIMMERMANN (1843) über dieses hydrologische Phänomen:

"Nicht weit davon (Anm.: von Schirradorf) ist der Prophetenbrunnen, der, wie mancher Dichtergenius, oft Jahre lang versiegt ist, und dann auf einmal wieder und mächtig hervorströmt; mit ihm eröffnen sich auch die anderen Quellen auf der Wiese umher. Wenn er überfließt, soll es nicht Überfluß, sondern Theurung und Krieg bedeuten".

Anfang des 20. Jahrhunderts beschrieb PFISTER (1928) Ursache und Auswirkung der temporären Quellschüttungen bereits unter naturwissenschaftlichen Aspekten:

"Die Hungerbrunnen nennt das Volk auch "Prophetenbrunnen" und zwar deshalb, weil ihr Fließen schlechte Ernte und Teuerung ankündigen sollen. In gewissem Sinne trifft das auch zu, denn sie fließen nur in besonders nassen Jahren, und dass übermäßiger Regen der Ernte schweren Abbruch tut, ist klar".

5.4 Klingelloch

Das Klingelloch (C 33) 595 m NNE´ Schirradorf ist ein stellenweise in 2 Etagen ausgebildetes, insgesamt etwa 70 m lange Kammer- und Spaltenhöhlensystem in den tafelbankigen Malm-Delta-Dolomiten. Sein erst Anfang des 20. Jahrhunderts künstlich geschaffener Eingang befindet sich in einer herzynisch verlaufenden Felswand am NE-Hang des Schirradorfer Trockentales.

Die Späleogenese dieser Tropfsteinhöhle ist ursächlich verbunden mit einer an dieser Stelle verlaufenden, herzynisch streichenden Störungsschar, deren mäßig steile Einfallswinkel sowohl nach SW als auch nach NE die Raumerweiterung durch Ausweitungstektonik verdeutlichen. An dieser Bruchtektonik orientieren sich auch die störungsparallelen, herzynisch verlaufenden Kluftscharen, und so konnten sich an den die Verwerfung begleitenden Trennflächen ausgeprägte Wasserwegsamkeiten und später Karsthohlräume herausbilden. Erzgebirgisch streichende Querklüfte sowie das orthogonale, N-S und W-E verlaufende jüngere Kluftsystem treten nur sehr stark untergeordnet in Erscheinung.

Grundlinienplan des "Klingelloch" (C 33) nördlich Schirradorf/Ofr. nebst tektonischen Elementen.

In der historischen Literatur wird darauf hingewiesen, dass sich eine der Höhlenverzweigungen zu einer rund 25 m langen, sehr hohen, mit prächtigen Tropfsteinen geschmückten Halle erweitern soll. Die erste Literaturerwähnung über "die Hölen des Schwalbensteins im Fürstenthum Baireuth in Franken" findet sich bei RITTER (1801):

"Ein junger freundlicher Bauer, sagt der Wanderer, nahm willig das Geschäft über sich, mich in die Hölen dieses Felsens zu führen. Wir setzten unsere Leiter in die Öffnung oben auf den Schwalbenstein und stiegen 4 bis 5 Klafter (Anm.: in Bayern entsprach 1 Klafter rund 1,75 m) tief hinunter, wo wir eine geräumige Höle antrafen, welche ihre Erleuchtung von oben herab sehr matt empfing. Die Hölen hier sind wenig in der Nachbarschaft gekannt, selten besucht – ungeachtet sie nicht gefährlich zu bewandern sind – und im Auslande weiß man von ihnen gar nichts. Das unterirdische Gemach, in welchen wir uns befanden, senkte sich gerade aus abwärts, wo wir zu drei verschiedenen Hölen, drei besondere Eingänge sahen. Wir ließen keine unbesichtigt.

Ein starkes Grausen umfing mich, als ich unter diesen unterirdischen Ruinen umher kroch, welche in chaotischer Verwirrung umher lagen. Ungeheuere Felsenklumpen waren dem oberen Gewölbe entstürzt und ruhten nun hier seit Jahrhunderten in colossalischer Pracht über einander, selten von Sterblichen gesehen und besucht. Wo mein irrender Fuß einen Stein anstieß, rollte er mit dumpfem Getöße in den Zwischenklüften hinunter und verursachte einen fürchterlichen Nachhall in den Gewölben.

Ich konnte mich unmöglich des schrecklichen Gedankens erwehren, dass leicht eine neue Felsmasse hier oder da sich ablösen, niederstürzen und mich entweder zerschmettern oder auf ewig in dieses schaudervolle Grab einschließen könnte; denn wohin mein Auge sich warf, erblickte es allenthalben, in den zerrissenen Trümmern neben und unter mir, die entsetzliche Möglichkeit.

Aber auch in diesen öden Tempeln, welche die Natur unter der Erde wölbte, ist sie schön und anbetungswürdig. Es läßt sich nicht beschreiben, welch einen grauerlichen-angenehmen Eindruck beim röthlichen Schein des Kiens der Anblick der weißen gigantischen Kalkfelsen macht, die von oben herabfließen, durch die Finsternis; der Anblick jener zerrissenen Massen mit ihren dunklen Klüften, und des täuschenden Hintergrundes mit seinen regellosen Gestalten.

Das leise einförmige Tröpfeln des Wassers an den Felsen, macht die Stille dieser Gegenden, wenn ich so sagen darf, erst hörbar. So wie in den meisten unterirdischen Hölen, setzt auch hier das träufelnde Steinwasser allerlei Figuren an, die bald Säulen, bald einer Reihe Eiszapfen, bald krausen Gehängen ähnlich sehen. Jetzt mussten wir uns von neuem der Leiter bedienen, um einen noch tiefer liegenden Abgrund zu bewandern. Wir gingen von den drei Hölen zurück und zogen uns links ab.

Hier wölbte sich von mehreren kleineren und geräumigen Kabinetten umgeben, die größte und schönste von allen Hölen. Sie ist 12 bis 16 Schritte lang (Anm.: 1 Schritt entspricht 0,71 m bis 0,75 m), sehr hoch und mit glänzendweißen Schwippdgen versehen. Die Einbildungskraft muß bei allen dergleichen Spielen der Natur, in welcher uns eine gewisse Zweckmäßigkeit ohne einen erkennbaren Zweck vorschwebt, das meiste für letzteren thun, und so kann man auch dies weite Felsengemach für einen unterirdischen Tempel halten, mit Pilastern und Chören versehen. Aus dem weißschimmernden Tropfstein haben sich an den Wänden umher Zierrathen in Basrelief gebildet, und im Hintergrund gränzt eine kleine Kapelle an, welche mit dem Tempel oberwärts durch eine weite Oeffnung verbunden ist.

Es machte einen sonderbaren Lichtwurf über die Winkel und Ecken dieses gothischen Felsenzimmers, als der Führer, meinem Wunsche gemäß, mit der Kienfackel in die Kapelle trat, ich im Finstern stehen blieb und nun oben der rosenfarbne Schein aus der Oeffnung der Kapelle über die kreideweißen Wölbungen und Wände meines Aufenthaltes floß.

Die übrigen Grotten sind dieser in Ansehung des Raumes und der Höhe nicht gleich. Ich zählte auf meiner Wanderung 11 Hölen und zweifle nicht, dass hin und wieder der verdeckte Eingang mancher anderen seyn mag, welcher mir aber meines Forschens ungeachtet verborgen blieb.

In neueren Zeiten haben Wenige die Fahrt in diese Hölen gemacht. Und doch verdient die wilde Pracht im Bache des Schwalbensteins die Achtsamkeit der Naturfreunde."

Auch HELLER (1829) berichtete über diese Tropfsteinhöhle offenbar nach eigner Befahrung der unterirdischen Hohlräume:

"Schwalbenstein, von den Landleuten gewöhnlich das Klingloch genannt. Diese Höhle liegt bei Schirradorf, 1/2 Stunde von Sanspareil. Den Eingang bildet eine runde Öffnung, welche beiläufig 2 1/2 Schuh im Durchmesser hat. Hier muss man eine Leiter von ungefähr 5 Klafter einsetzen, um in die geräumige Höhle zu gelangen. Daselbst öffnen sich wieder zu 3 verschiedenen Höhlen Eingänge. Dann zieht sich noch ein Gang links hin, welcher zu der größten und schönsten Höhle führt; diese ist 12 - 16 Schritte lang, sehr hoch und mit den glänzend weißesten Tropfsteinen versehen. Außer diesen finden sich noch verschiedene Eingänge zu anderen Abtheilungen. Diese Höhlen haben sehr schöne Tropfsteinbildungen, welche die sonderbarsten Figuren darstellen; bei nasser Witterung tropfen sie stark. In der Nähe dieser Höhle ist der sogenannte Prophetenbrunnen und Wonseeß, der Geburtsort Taubmanns."

rundes Deckenloch als ursprünglicher Einstieg in das "Klingelloch" N' Schirradorf/Ofr.

Hingegen scheint V. GÜMBEL (1891) das Klingelloch lediglich aufgrund von Schilderungen aus fremden Munde in seine geognostische Beschreibung der Fränkischen Alb aufgenommen zu haben:

"Ganz unbedeutend sind die Höhlen bei Schloss Greifenstein und bei Heiligenstadt, sowie jene bei Hollfeld und Sanspareil (Schwalbenstein, Bärenloch, Hühnerhöhle). Bedeutender scheint das sog. Klingloch bei Schirradorf NW von Sanspareil zu sein. Von derselben wird angegeben, dass eine der verschiedenen Verzweigungen sich zu einer gegen 25 m langen, sehr hohen Halle erweitere, welche mit prächtigen Tropfsteinen geschmückt sei".

Im Januar 1909 erfolgte eine Anfrage des Königlichen Bezirksamtes Kulmbach an die Gemeinde Bayreuth, in dem die Absicht mitgeteilt wurde, die Klingellochhöhle "mit ihren wertvollen Versteinerungen" zu erschließen, ... da ja die Entdeckung und eventuelle Besichtigung einer solchen Höhle viele Besucher nach Schirradorf bringen würde, wodurch insbesondere für die Wirte eine neue Einnahmequelle erschlossen würde" (Akt. Staatsarchiv Bamberg, Bestand K13/7400).

Aus dem Schreiben an das Bezirksamt vom 08.02.1909 bezüglich der Befahrung der Klingellochhöhle durch den Schirradorfer Bürgermeister HOFMANN geht hervor, dass "ein großer Teil der Höhle – vielleicht der schönste – jetzt nicht mehr zugänglich ist. (...) Nach den Erzählungen war die Höhle reich an schönen Tropfsteingebilden – es sind auch solche noch vorhanden, die meisten sind wahrscheinlich im nicht zugänglichen hinteren Teil –, leider wurden aber im Laufe der Zeit manche schöne Stücke von den Besuchern mit Hammer und Meisel herunter geschlagen und mitfortgeschleppt."

Am 14.11.1909 "beehrte sich ... Dr. phil. Adalbert NEISCHL, K.B. Major a.D. (handschriftlicher Zusatz: Erforscher der fränkischen Jura-Höhlen) ... dem K. Bezirksamt (...) ganz ergebenst mitzuteilen, dass (er) vom K. Konservatorium der geologischen und paläontologischen Sammlung des Staates (Direktor: Herr Universitätsprofessor Dr. Rothpletz München) mit einer "Legitimation" ausgestattet wurde zur sachgemäßen Untersuchung und Berichterstattung der Höhle "Klingelloch" bei Schirradorf nördlich Hollfeld im Bezirksamte Kulmbach".

Vom 2. bis 4. Dezember 1909 erfolgte die erste vermessungstechnische Aufnahme der Klingellochhöhle durch NEISCHL, welcher im Juli 1910 seine Arbeiten auch in einem kurzen, der Gemeinde Schirradorf gewidmeten Skript darlegte:

"Die in der Gümbel´schen geologischen Karte von Bayern in 1:100 000 auf Blatt No. XIII "Bamberg" mit "Klingelloch" bezeichnete Höhle liegt 1/2 km nördl. des Ostausganges von Schirradorf in den östlichen Dolomit-Talhängen des 150 m breiten Schwalbbach-Tales.

Der Zugang zur Höhle – 12 m über Tal – ist z. Z. nur mit einer Leiter möglich, welche durch eine enge, noch schlupfbare Öffnung in die Höhle hinabgelassen wird. Die Dorfbewohner versprachen mir, baldigst für eine bequeme Erweiterung des Abstiegloches, und später für einen zur Höhlensohle rampenartig hinabführenden Zugang mit verschließbarer Türe zu sorgen.

Die Höhle liegt im Frankendolomit, der hier kaum mehr als 60 m über Talsohle sich erhebt; sie macht bei der ersten Begehung den Eindruck einer Einsturzhöhle durch die zahllosen, in allen Höhlenteilen am Boden liegenden und an die Höhlenwände sich lehnenden Dolomitblöcke in allen Größen. Bei genauerer Betrachtung der Decken und der vielfach zerklüfteten Wände erkennt man jedoch, daß ihre Teile, – die Haupthöhle und die beiden folgenden Höhlen – sowie die kleineren Nebenhöhlen aus Deckenspalten hervorgegangen sind, deren typischer Ausdruck in der Bismarck-Grotte bei Forsthaus Rinnenbrunn – 3 km südöstlich Neuhaus a/d. Pegnitz – am interessantesten in die Erscheinung tritt (Siehe Plan 24 meines Werkes: "Die Höhlen der Fränkischen Schweiz").

Nach Abstieg auf der 4 1/2 m langen Leiter in eine trichterförmig nach unten sich erweiternde Dolomitdoline (echte Karsterscheinung) gelangt man in die geräumige, kammerartige Höhle (...).

Eine 6 m lange, 25 cm klaffende Deckenspalte, welche der für die Kompaßaufnahmen ausgesteckten Längsachse (...) linksseitig folgt, greift stellenweise noch bis 5 m Höhe in die gespaltene Dolomitdecke hinauf

Auch die gelockerten Wände dieses Höhlenteiles sind vorherrschend dickbankig abgesondert und in gewaltige Blöcke gespalten, eine Erscheinung, die in fränkischen Dolomithöhlen selten beobachtet wird, und sich wohl nur als eine Folge von Erderschütterungen erklären läßt, von denen der nördl. Teil des fränkischen Juragebirges öfters betroffen wurde.

Die 2 schmäleren Spaltenhöhlen - die erste, an die Kammerhöhle (...) anschließende Spaltenhöhle (...) und die zweite Spaltenhöhle (...) stoßen (...) unter so kleinem Winkel zusammen, daß die inneren, dünnen Wände beider Höhlen mehrere Durchbrüche in verschiedenen Niveaus erlitten haben, deren zeichnerische Aufnahme sehr erschwert war. Schöne, muschelförmige und palmenblattähnliche Tropfsteinbildungen sind in drei kleinen Nischen der Nebenhöhlen zu sehen, auch die meist waagrechten Trennungsrisse und Spalten der Dolomitblöcke, wie die zerklüfteten, gewölbartig verkeilten Trümmer mancher Teile der Höhlendecken sind reichlich mit Kalksinter ausgefüllt.

erhalten gebliebener Wandsinter im "Klingelloch" N' Schirradorf/Ofr.

Mühsame, oft schwierige Arbeit bei der Vermessung und Zeichnung verursachte in den niederen Teilen der Höhle das Ausstecken der Achspunkte, das Legen der Maßbänder zwischen ihnen, sowie das Ablesen der Winkel mit dem Höhlendoppelspiegel-Kompass, den ich, oft auf dem Boden liegend, in der Hand halten mußte, da eine Aufstellung des Stativs für das Instrument auf dem von zahllosen Dolomittrümmern bedeckten Höhlenboden häufig unmöglich war.

Viel Nachdenken erforderte auch die zeichnerische Darstellung des Grundrisses und seiner stellenweise notwendig gewordenen Begrenzung bis in nicht mehr (durch Hinabkriechen) erreichbare Tiefen.

Auch die scharfen Umrißzeichnungen der Profile in den Grundrissen, sowie in den Längs- und Querschnitten des Höhlensystems beanspruchten viel Unverdrossenheit, Sorgfalt und Genauigkeit der Arbeiten (...).

Es dürfte zum Schluß noch zu erwähnen sein, daß viele der im Dolomit gelegenen Höhlen des nördlichen fränkischen Juragebirges in ihren Längsrichtungen den Daupree´schen Lithoklasen folgen, die von N-NW nach S-SO, und senkrecht darauf – das ist in der Richtung O-NO nach WSW – das fränkische Juragebirge durchziehen.

Den gleichen Richtungen folgen die zerklüfteten und gespaltenen Dolomitfelsen an den Steilhängen und Ufern der Juratäler, wie viele der auf der Jurahochfläche isoliert stehenden erodierten zerklüfteten Kalkmassen in Dolomit (W.J. Epsilon) Schwammkalk (W.J. Delta) und Werkkalk (W.J. Beta). In letzterem Gestein die Binghöhle bei Streitberg.

Nach meinen 3-tägigen Beobachtungen und Aufnahmen in der Klingelloch-Höhle möchte ich sie als vorherrschende Bruch-Spaltenhöhle zu den geologisch-speläologisch interessanteren Dolomithöhlen im fränkischen Juragebirge zählen."

Nachdem über ein Jahr ein heftiger Diskurs zwischen dem Bezirksamt Kulmbach, der neu hinzugezogenen Gewerkschaft "Wittelsbach" und der Gemeinde Schirradorf bezüglich der Kostenübernahme von rund 180 Reichsmark geführt worden war, wurde im November 1913 mittels Dynamitsprengungen der noch heute existierende, ca. 12 m lange künstliche Eingang zum Klingelloch geschaffen.

Der von NEISCHL angefertigte, zunächst sehr detailliert erscheinende Höhlenplan erwies sich jedoch – vielleicht bedingt durch Fehlmessungen der bei den winterlichen Temperaturverhältnissen nur eingeschränkt arbeitenden Vermessungsinstrumente – als sehr ungenau: So differiert die Abweichung dieser Messzüge von dem wirklichen Hohlraumverläufen um rund 255°.

Aus diesem Grunde erfolgte Ende September 1913 eine Neuaufnahme des Klingellochs durch Hauptmann FRANK (Gewerkschaft Wittelsbach). Die hierbei erstellte Übersichtsskizze verdeutlicht die wahren Verhältnisse des Höhlenverlaufes bereits relativ exakt und weist auch auf die vermuteten, schon damals verschütteten Zugänge zu der hinteren Tropfsteinhalle hin, enthält aber keine karsttektonisch verwertbaren Einzelheiten. Aus diesem Grund erfolgte Ende September 2010 eine Neuvermessung der wichtigsten, heute noch zugänglichen Höhlenpartien sowie der Außenbereiche der Klingellochhöhle.

Als professionell geführte Tropfstein-Schauhöhle wurde das Klingelloch in der Folgezeit wohl nie betrieben. Aufgrund des stets freien Zugangs waren jedoch die befahrbaren Höhlenteile bereits beim Bau der alten Bundesstraße B 505 von einigen Bauarbeitern geplündert und ihrer Tropfsteine beraubt worden (FÜRTIG 1992); weitere Tropfstein- und Wandsinter-Verluste traten durch Besuche von Touristen, Naturfreunden und im Zuge des Autobahn-Neubaus um 1989 auf. Heute bedingen die kalkreichen Karstwässer im Schirradorfer Karstgebiet ein vielerorts im Höhleninneren zu beobachtendes Neuwachstum dünner Stalaktitenröhrchen.

Stumpf eines abgeschlagenen Tropfsteins im "Klingelloch" N' Schirradorf/Ofr.

In einer Entfernung von 92 m SSW´ des Klingelloch-Höhleneingangs befindet sich im N-Teil des "Schinderanger-Felsens" am W´ Trockentalhang eine namenlose, trockengefallene Quellgrotte. Diese heute mit Bauschutt und Müll verschüttete Karströhre weist rheinisches Streichen auf und dürfte bis zu ihrer Verfüllung ein weiterer aktiver Vertreter der historisch beschriebenen Prophetenbrunnen gewesen sein.

6 Tektonische Lage der Karstwasserröhren und des Prophetenbrunnen

Die im (Trocken-) Tal zwischen Schirradorf und der Autobahn A 70 beobachteten Kluftscharen weisen ein eindeutiges Maximum bei den herzynisch streichenden, störungsparallelen Querklüften auf. Ein zweites, etwas schwächer ausgebildetes Maximum zeigt die erzgebirgisch verlaufenden Längsklüfte an. Überlagert wird dieses alte Hauptkluftsystem von einem jüngeren Kluftsystem mit rheinischen bis eggischen sowie W-E verlaufenden Streichwerten. Während das erste, orthogonal ausgebildete Störungssystem die alt angelegten Langs- und Querstörungen zum großtektonischen Bau der Frankenalbfurche darstellen, ist die zweite Störungsschar an die wesentlich jüngeren tektonischen Bewegungen im Tertiär gebunden.

Polpunkte und Streichrosen der Karströhren und des "Prophetenbrunnen" im Trockentalgebiet nördlich Schirradorf/Ofr.

Störungstektonisch zeigt sich für den engeren Bereich des Schirradorfer (Trocken-) Tales das Bild einer Vielzahl von herzynisch streichenden Störungen, welche zum überwiegenden Teil Kleinabschiebungen darstellen und somit auf Raumerweiterung hindeuten. Dieses wohl bereits im Verbund mit dem Einsinken der Frankenalbfurche sehr alt angelegte Störungssystem mit seinen parallel verlaufenden Kluftscharen war die Voraussetzung von einem wahrscheinlich bereits in der Kreidezeit gebildeten System von Karstwasserröhren ("Anastomosen") wie der heutigen "Ochsentränke", des "Schinderbrunnen" und des "Gänsbrunnen", welche nach der Eintiefung des Karsttales im Känozoikum als rezente Karstquellen wieder reaktiviert wurden. Überlagert wird dieses alte, herzynisch streichende Karstwasser-Entwässerungssystem von einem rheinisch verlaufenden Trennflächengefüge, welches karsthydrogeologisch die Ausbildung der unterirdischen Wasserwegsamkeiten der "Prophetenbrunnen" und der heute trockengefallenen Quellgrotte im N-Teil des "Schinderanger-Felsens" ermöglicht hat.

 

7 Die hydrogeologischen Verhältnisse im Karstgebirge von Schirradorf

Generell bestehen im Gebiet der Nördlichen Frankenalb mehrere hydrologisch voneinander unabhängige, wasserwirtschaftlich genutzte Grundwasserleiter. Dieser charakteristische Grundwasserstockwerksbau ist bedingt durch die für das Schichtstufenland typische Abfolge von grundwasserleitenden Gesteinsfolgen (Aquiferen) und relativ grundwasserundurchlässigen Gesteinsschichten (Aquicluden). Als Aquifere sind – vom Liegenden zum Hangenden – die Burgsandsteine, die Rhätlias-Sandsteine, die Doggersandsteine, der Malmkarst sowie – untergeordnet – die quartären Talfüllungen wirksam; letztere vermitteln hauptsächlich zwischen den Grundwasserleitern im Untergrund und der Vorflut.

In seiner Gesamtheit stellt der Malm-Aquifer der Frankenalb ein mächtiges, ergiebiges Karstwasser-Reservoir dar, welches aber aufgrund der karstspezifischen Oberflächenentwässerung und dem damit verbundenen Eintrag von Schadstoffen zunehmend gefährdet ist. Generell entstehen Karsthohlräume durch die chemischen und mechanischen Lösungstätigkeiten von an der Karstoberfläche versinkenden Wässern, welche im Gebirge entlang von sedimentären oder tektonischen Trennflächen in Richtung des Vorfluters strömen. Diese in die Trennfugen einsickernden Wässer reagieren mit den Karbonaten und lösen diese unter Erweiterung des Eingangsbereiches der Trennflächen. Mit dem Eintritt eines 90 %-igen Sättigungszustandes verlangsamt sich die Reaktionsgeschwindigkeit und die sich langsam laminar in der Trennfuge bewegenden Wässer lösen – ohne die Sättigung zu erreichen – geringe Kalkmengen auf dem gesamten weiteren Sickerungsweg (PFEFFER 2010).

Im weiteren Ablauf werden die Trennfugen von der Eintrittsstelle her zunehmend stärker, im gesamten Verlauf zwar gering, jedoch stetig erweitert. An den Schnittpunkten von Trennflächensystemen bildet sich vor allem in massigen, harten Karbonatgesteinen ein Netz von wasserführenden Röhren aus. Günstige Voraussetzungen für die Entstehung einer für die Höhlenbildung notwendigen "Ur-Röhre" bieten Schichtflächen und Kluft- bzw. Störungsflächen, wobei hierzu besonders gut die Schnittlinien zwischen diesen Trennflächen geeignet sind. Hierbei entsteht vor allem in kompakten Karbonatgesteinskörpern ein Netz von Karströhren mit Durchmessern vom Zentimeter- bis Dezimeterbereich. Sind diese Karströhren groß genug, dass sie von Menschen befahren werden können, werden sie als Höhlen bezeichnet. Vereinfacht betrachtet kann eine Karströhre oder -höhle als Entwässerungskanal betrachtet werden, welcher die an der Karstoberfläche versinkenden Wässer durch das Gebirge bis zum Quellaustritt im Vorfluterbereich ableitet.

Karströhren in der W' Felswand des Trockentales nördlich Schirradorf/Ofr.

Bei Karstaquiferen werden deren hydraulische Durchlässigkeits-Eigenschaften im Wesentlichen durch Anzahl und Größe der Lösungshohlräume im Gebirge bestimmt. Hydraulisch gesehen besitzt ein Karbonatgrundwasserleiter ein duales Transport- und Strömungssystem, bestehend aus Röhren- und Matrixsystem. Die Gesteinsmatrix bildet aufgrund ihres großen Volumens und ihrer geringeren Durchlässigkeit den Wasserspeicher des Karstsystems. Die Karströhren hingegen weisen sehr hohe hydraulische Durchlässigkeiten auf und liefern somit, trotz ihres geringen Volumenanteils, den entscheidenden Beitrag zur Entwässerung eines Karsteinzugsgebietes.

Karstgrundwasserleiter zeichnen sich überwiegend durch hohe Transmissivitäten sowie einen raschen Abfluss entlang der bevorzugten Wasserwegsamkeiten ab. Die im Gebirge vorherrschenden relativ hohen Abflussgeschwindigkeiten sowie die weiten Öffnungsquerschnitte der Karstkanäle und der Karströhren haben eine nur geringe Selbstreinigungswirkung während der Untergrundpassage zur Folge. Aus diesem Grund reagieren Karstgrundwässer und der Karstaquifer selbst sehr schnell und äußerst empfindlich gegenüber dem Eintrag von Schadstoffen.

Geradezu lehrbuchartig sind im Karstgebirge von Azendorf/Schirradorf einzelne Kluftscharen, welche den jeweiligen Haupt-Trennflächengefügen folgen, durch die Verkarstungsvorgänge zu teils beträchtlichen Gerinnen erweitert worden, durch die das Grundwasser – dem hydraulischen Gefälle folgend – unterschiedlich schnell den Quellen zuströmt.

Während die Quellen des Seichten Karstes am N´ und E´ gelegenen Albtrauf meist vergleichsweise geringe Schüttungsmengen aufweisen, verfügen die Quellen des Tiefen Karstes von Azendorf/Schirradorf über relativ große Einzugsgebiete und entsprechende Wasserspenden. So gilt beispielsweise die 4,5 km NE´ Schirradorf gelegene "Friesenquelle" bei Kasendorf mit eines maximalen Schüttung von 400 L/s als eine der stärksten Karstquelle der Nördlichen Frankenalb.

Oberirdisch entwässert wird das Karstgebirge im Großraum Weismain - Schirradorf - Kasendorf hauptsächlich durch die geologisch jungen, nach N zum Main hin gerichteten Vorfluternetze der Krassach und des Weismain. Im Gegensatz hierzu fließt der bei Schirradorf entspringende Schwalbach nach SW in die Kainach, welche bei Hollfeld in die Wiesent mündet, welche ihrerseits ihren Weg über die Regnitz zum Main nimmt.

Im Karstgebirge selbst liegt – vor allem in den höheren Malm-Einheiten – ein weit reichendes, überwiegend zusammenhängendes Karstgrundwasser-Stockwerk vor. Aufgrund von Wasserpegelmessungen in den Bohrungen, den Quellaustritten und in den Vorflutern konnte für die beiden Beobachtungstermine die Strömungsverhältnisse des Karstgrundwassers im Gebirge zwischen Schirradorf und der Autobahn A 70 bestimmt werden.

Grundwasser-Gleichenplan des (Trocken-) Talgebiets nördlich Schirradorf/Ofr. am 30. Sept. 2009. Grundwasser-Gleichenplan des (Trocken-) Talgebiets nördlich Schirradorf/Ofr. am 30. Sept. 2010.

Am 03.09.2009 lag die Grundwasseroberfläche des Malm-Karstwasserkörpers im W-Teil des Schirradorfer (Trocken-) Tales auf 434,6 m NN und fiel bis zum Bereich des – zu diesem Zeitpunkt weitgehend versiegten – Prophetenbrunnens und des Schwalbaches auf 434,5 m NN ab; die Grundwasserfließrichtung war somit von W nach E gerichtet. Im Prophetenbrunnen stand nur im hinteren Höhlenteil Karstwasser ohne erkennbare Strömung an; ebenso waren die kleinen Karströhren und Hungerquellen – wie der "Schinderbrunnen – in der der Felswand am W-Hang des Schwalbachtales versiegt. Der Schwalbach selbst führte erst kurz vor Schirradorf Wasser, welches wohl aus kleinen aufsteigenden Quellen im Bachbett geschüttet wurde. Die Autobahnbohrung "A 1" lag im Abstrombereich des Karstwassers, so dass offenbar keine direkte hydraulische Verbindung zwischen diesem Versickerungsbereich von Autobahnabwässern und dem Prophetenbrunnen bestand.

Am 03.09.2010 befand sich die Grundwasseroberfläche der Malmwässer W-Teil des Schirradorfer (Trocken-) Tales auf 434,95 m NN und reichte bis zum stark schüttenden Prophetenbrunnen; hier war also ein gerichteter Karstgrundwasserabstrom zu dieser Quelle hin festzustellen. Die Quelle stellt somit einen – wohl durch tiefreichende Trennflächen bedingten – Haupt-Grundwasseraustritt in diesem Gebiet dar. Wie es sich bereits im Grundwasser-Strömungsmodell des Vorjahres undeutlich abgezeichnet hatte, bildete sich im September 2010 eine scharf ausgeprägte, herzynisch verlaufende Karstwasserscheide aus, deren Hydraulik wohl von einer stark wasserdurchlässigen und eine hohe Wasserführung aufweisenden Störungszone gesteuert war. An ihrer W-Flanke bedingte sie eine – allerdings unregelmäßig auftretende – Schüttung der Hungerbrunnen und an ihrer NE-Flanke den Grundwasserabstrom in Richtung der Autobahnbohrung "A 1".

8 Die hydrochemischen Verhältnisse im Schirradorfer Karstgebiet

Zur hydrochemischen Untersuchung der Grund- und Quellwässer im Schirradorfer Karstgebiet wurden am 03. September 2009 und am 03. September 2010 mit tatkräftiger Unterstützung engagierter Studentinnen und Studenten des GeoZentrums Nordbayern der FAU Erlangen an sechs Messpunkten aus dem Karstgrundwasser und aus den Quellen Wasserproben entnommen.

Karte der Wasserproben-Entnahmepunkte im Trockentalgebiet nördlich Schirradorf/Ofr.
Messpunkt Lokalität Geländeoberkante [m NN] Wasserspiegel [m NN]
A 1 Autobahnpegel 436,31 432,50 bzw. 433, 52
P 1 Prophetenbrunnen 434,94 434,34 bzw. 434,94
Q 1 Michel-Quelle 434,00 434,00
Q 2 Ochsentränke 437,00 433,00
Q 3 Quelle Q 3 435,00 435,00
Q 4 Quelle neben Brücke 432,00 432,00

Messpunkte der hydrochemischen Untersuchungen der Grund- und Quellwässer im Karstgebirge von Schirradorf.

Die das (Trocken-) Tal N´ Schirradorf durchquerende Autobahn A 70 entstand 1981 aus den aufgestuften Bundesstraßen B 26/neu und B 505. Im Zuge des Autobahnneubaus wurden neben der Fahrbahn der A 70 mehrere große Regenrückhalte- und Absetzbecken für die in der Autobahn-Kanalisation aufgefangenen Straßenabwässer gebaut, so auch Trockental N´ Schirradorf. Die in den Becken enthaltenen Wässer sollen teilweise verdunsten, bei größeren Abwasseranfall erfolgt ihre Ableitung über ein Überfallwehr in einen im Trockental zunächst nach SW und dann nach SE zum „Prophetenbrunnen" (Schwalbachquelle) hin führenden Graben, um in den angrenzenden Wiesen großflächig versickern zu können.

"Autobahn-Versickerungsbecken" im Trockental N' Schirradorf/Ofr.

Im Jahre 2008 wurde wenige Meter S´ des Absetzbeckens für die Abwässer der Autobahn A 70 (820 m NNE´ Schirradorf) die Grundwasser-Beobachtungsbohrung "Autobahnpegel A 1" abgeteuft. Sie erschließt unter 4 m feinsandigen Schluff 36,5 m Kalksteine. Die im amtlichen Bohrprofil angegebene Geländehöhe des Bohransatzes wurde seinerzeit mit 445 m NN leider falsch aus der topografischen Karte entnommen; sie konnte nunmehr mittels trigonometrischer Höhenmessung auf einem Geländeniveau von 436,31 m NN bestimmt werden.

"Autobahnpegel" im Trockental N' Schirradorf/Ofr.

400 m SW´ des "Autobahnpegels A 1" wurde im Jahre 1951 die Brunnenbohrung "Wasserhäuschen" der ehemaligen kommunalen Wasserversorgung Schirradorf abgeteuft. Diese in einem – nach W vom Schirradorfer Trockental abzweigenden – Nebentälchen niedergebrachte Trinkwasserbohrung erschloss unter 1,1 m mächtigen, quartären Lockergesteinsablagerungen bis zu einer Bohrteufe von 16 m Kalkstein-Wechsellagerungen. Darunter folgten 0,5 m mächtige schluffig/sandige Tone und bis -43,0 m Teufe Kalkstein-/Ton-Wechsellagerungen; bis zur Endteufe von 45,0 m u. GOK standen blaugraue schluffig/sandige Tonsteine an. Dieser Karstbrunnen des "Zweckverbandes Schirradorf" diente mit einer Ergiebigkeit von 8,4 L/s zur Wasserversorgung der Gemeinden Schirradorf und Zedersitz (MEYER et al. 1972). Im Zuge des Autobahnbaus musste die weitere Trinkwassergewinnung 1989 eingestellt werden.

Brunnenhäuschen der ehemaligen kommunalen Wasserversorgung im Trockental N' Schirradorf/Ofr.

Der heute aktive "Prophetenbrunnen P 1" (Schwalbachquelle) schüttete nach Angaben von Schirradorfer Einwohnern vor dem Abteufen der Trinkwasserbohrung "Wasserhäuschen" nahezu permanent; weitere – als "Prophetenbrunnen" wirkende – Hungerquellen sollen sich (bis zum Bau der Autobahn) im Geländeabschnitt unter dem heutigen Regenrückhalte- und Absetzbecken der A 70 im Schirradorfer Trockental befunden haben. Während der Trinkwasserförderung aus der Brunnenbohrung 1951 bis 1989 schüttete der heutige Prophetenbrunnen sehr unregelmäßig; erst mit der Einstellung der Wasserförderung konnte – bis auf längere Trockenperioden – eine wieder überwiegend konstante Quellschüttung beobachtet werden, welche aber nicht mehr die Dimensionen des ursprünglichen Zustandes erreichte.

"Prophetenbrunnen" im Trockental N' Schirradorf/Ofr.

Diese Prophetenbrunnen-Quelle war zum ersten Beobachtungstermin am 03.09.2009 weitgehend versiegt: Im Grotteninneren befand sich auf einem Höhenniveau von 434,5 m NN fast stehendes Karstgrundwasser, welches äußerst langsam aus der Höhlenwand in das vorgelagerte Talauensediment sickerte. Hingegen lag am 03.09.2010 die Quellwasseroberfläche des – an diesem Tag stark schüttenden – Prophetenbrunnens auf 434,95 m NN.

Die Karstquellen Q 1 bis Q 4 in Schirradorf sind perennierende Quellen des tiefen Karstes. Die "Michelquelle Q 1" (benannt nach dem Vornamen des Grundstückseigentümers) entspringt auf einem Höhenniveau von 434 m NN aus den tafelbankigen Malm-Delta-Dolomiten und speist ein kleines Fischbecken. Das Wasser der "Ochsentränke Q 2" entstammt einer auf 433 m NN den tafelbankigen Malm-Delta-Dolomiten entspringenden Karstquelle und wird mittels einer Pumpe in die 4 m höher gelegene, fossile Karstwasserröhre im Harzensteinfelsen gefördert. Auch die Quelle "Q 3" und die S´ einer Straßenbrücke direkt in den Schwalbach schüttende Quelle "Q 4" entspringen den tafelbankigen Dolomiten des Malm Delta. Angemerkt werden muss, dass im September 2010 die "Ochsentränke" und die Quelle "Q 3" kein fließendes Wasser führten und somit für diesen Termin keine diesbezüglichen Messwerte gewonnen werden konnten.

An diesen sechs Messpunkten wurden zunächst die Bestimmungen der "Vor-Ort-Parameter" durchgeführt. Diese umfassen die Beobachtungen von:

  • Wassertemperatur [°C],
  • Sauerstoffgehalt [mg/L O2] und Sauerstoffsättigung [% bei Wassertemp.],
  • spezifische elektrische Leitfähigkeit [µS/cm] und des
  • pH-Wertes.

Weiterhin erfolgten analytische Untersuchungen der Wasserinhaltsstoffe; sie umfassten die Bestimmungen der:

  • Nitrat- und Ammonium-Gehalte [mg/L],
  • Sulfat-Gehalte [mg/L],
  • Phosphat-Gehalte [mg/L],
  • Chlorid-Gehalte [mg/L] sowie der
  • Karbonathärte [°dH] und der
  • Gesamthärte [°dH].

Neben den "Vor-Ort-Parametern" sollen im Folgenden die Ergebnisse der – für das Untersuchungsgebiet aussagekräftigsten – Bestimmungen der titrimetrisch und kolorimetrisch durchgeführten Analysen kurz vorgestellt werden.

Die Messungen der Wassertemperaturen in den Autobahnbohrungen sowie in den Quellwässern des Untersuchungsgebietes erbrachten an den beiden Beobachtungsterminen unterschiedlich erscheinende Ergebnisse.

Das Grundwasser in der Autobahnbohrung "A 1" entsprach mit Wassertemperaturen von +9,9° C (2009) bzw. +11,5° C (2010) in etwa dem Jahresmittel der Lufttemperatur in diesem Gebiet und somit den normalen Temperaturverhältnissen im Karstgrundwasser. Hingegen zeigte das im Sept. 2009 in der Quellgrotte des Prophetenbrunnen stehende Karstwasser mit +12,2° C deutlich den Einfluss der Lufttemperatur, wies aber während seiner starken Schüttung im Sept. 2010 mit +9,2° C die für einen Karstaquifer normalen Temperaturverhältnisse auf; dieselbe niedrige Grundwassertemperatur konnten an beiden Messterminen in der Quelle "Q 1" beobachtet werden.

Während in der Quelle "Q 4" das Quellwasser mit Temperaturen von +9,9° C bis +10,8°C für aus dem Tiefen Karst zuströmende Grundwässer zwar für diese Jahreszeit erhöhte, aber noch natürlich erscheinende Werte aufwies, deuteten die bis 2 K höheren Wassertemperaturen der Quellen "Q 2" und "Q 3" auf Zuflüsse von auf der Albhochfläche versinkenden Oberflächenwässer hin.

Messwerte der Wassertemeraturen im Untersuchungsgebiet nördlich Schirradorf/Ofr.

Der Sauerstoffgehalt der Wässer ist u.a. von den biochemischen Umsetzungsprozessen abhängig: Während es in Grundwässern oft als Folge von chemischen und physikalischen Prozessen zu einem Aufzehren des Sauerstoffs kommt, führt bei Quell- und Oberflächengewässern v.a. der mikrobiologische Abbau von eingetragenen Wasserinhaltsstoffen zu einem Sauerstoffschwund.

Die Sauerstoffsättigung des Wassers ist physikalisch von der Wassertemperatur abhängig. Kaltes Wasser kann in einer exponentiellen Funktionsweise mehr Sauerstoff aufnehmen als warmes Wasser. In der Praxis entscheidend ist somit die Sauerstoffsättigung (% bei Wassertemp.); diese sollte in Oberflächenwässern hoch (>70%) sein, in Quellwässern kann infolge des Wassertemperaturanstieges sogar eine Sauerstoffübersättigung beobachtet werden. In Grundwässern aus tiefen Aquiferen treten hingegen häufig niedrige Sauerstoffgehalte (<50%) auf. Höhere Sauerstoffsättigungen bei Grundwässern weisen auf einen Zufluss von wenig filtrierten Oberflächenwässern hin.

Das Grundwasser in der Autobahnbohrung "A 1" wies an den beiden Beobachtungsterminen mit O2-Gehalten um 7,8 mg/L sowie O2-Sättigungsgraden von 73 % bis 75 % auf seine Herkunft aus dem Wasserkörper des Tiefen Karstes hin. Ein nahezu identischer Wert konnte im Sept. 2010 im stark schüttenden Prophetenbrunnen registriert werden. Überraschend war jedoch der 2009 mit 9,2 mg/L sehr hohe Sauerstoffgehalt im nahezu stehenden Karstwasser in der Prophetenbrunnen-Quellgrotte; die hieraus resultierende Sauerstoffsättigung des Wassers von 94 % muss auf die O2-Produktion der Algen im eutrophierten Quellwasser zurückgeführt werden. Der Sauerstoffgehalte der restlichen Quellen "Q 1" bis "Q 4" betrugen an den beiden Beobachtungsterminen von 7,6 mg/L bis 10,2 mg/L und entsprachen mit O2-Sättigungsgraden von 80 % bis 98 % normalen, weitgehend unbelasteten Karstwässern aus der phreatisch/vadosen Zone.

Messwerte der Sauerstoffgehalte und -sättigungsgrade im Untersuchungsgebiet nördlich Schirradorf/Ofr.

Die spezifische elektrische Leitfähigkeit gilt als ein Maß für die Gesamtheit der in einer Probe gelösten Elektrolyte. In fränkischen Karstgrundwässern sind geogen bedingte Leitfähigkeiten zwischen 300 µS/cm und 600 µS/cm bekannt. Höhere Werte >750 µS/cm deuten auf anthropogene Einflüsse hin. Die Trinkwassergrenze liegt bei 2000 µS/cm.

Die Leitfähigkeitsmesswerte in der Autobahnbohrung "A 1" waren an beiden Beobachtungsterminen mit 1086 µS/cm bzw. 1074 µS/cm sehr hoch und zeigten ein mit Wasserinhaltsstoffen stark behaftetes Wasser an; auch der Prophetenbrunnen wies während seiner Schüttung im Sept. 2010 mit 919 µS/cm einen vergleichbar hohen Wert auf. Dieses ist zurückzuführen auf die stark erhöhten Chloridgehalte bis 160 mg/L, welche zu diesen Messterminen in den Grund- und Quellwässern beobachtet werden konnten (s. u.). Hingegen wiesen die übrigen Karstquellen unauffällige, für calciumhydrogencarbonat-gesättigte Wässer normale Werte um 750 µS/cm auf.

Messwerte der spez. elektr. Leitfähigkeiten und der pH-Werte im Untersuchungsgebiet nördlich Schirradorf/Ofr.

Der pH-Wert von unbelastetem Grundwasser sollte im neutralen bzw. sehr schwach sauren oder alkalischen Bereich liegen. Je nach Art der eingebrachten Stoffe können sich die pH-Werte der Wässer deutlich verändern. In natürlichen Wässern wird der pH-Wert meist bedingt durch das Verhältnis zwischen gebundener und freier Kohlensäure. Vor allem die Flora und Fauna eines Gewässers ist abhängig vom pH-Wert, da viele Organismen saures oder alkalisches Milieu bevorzugen. So bevorzugen Süßwasserfische pH-Werte zwischen 6,0 und 7,5 (KLEE 1998); schon geringe Normabweichungen können für die biologischen Vorgänge im Wasser von ausschlaggebender Bedeutung sein. Der pH-Wert wirkt sich außerdem auf die Wasserlöslichkeit vieler Elemente aus. Die Trinkwassergrenzen liegen im Bereich pH >6,5 bis pH <9,5.

Die pH-Werte der Karstwässer im Schirradorfer Gebiet bewegten sich an beiden Beobachtungsterminen in neutralen bis leicht basischen Bereichen und zeigten keine Auffälligkeiten. Lediglich der im September 2009 im Wasser der Ochsentränke ("Q 2") leicht erhöhte Wert von pH = 8,0 dürfte auf den Temperaturanstieg des Quellwassers und die hierdurch bedingten Vorgänge der starken CO2-Ausgasung und Calcit-Ausscheidung zurückzuführen sein.

Der Nitrat-Gehalt ist ein Maß für die Stickstoffbelastung eines natürlichen Wassers. Nitrat-Gehalte <10 mg/L sind i.a. durch geogenen Ursprung bedingt. Ein Teil des Nitratgehaltes stammt aus dem Abbau pflanzlicher Eiweiße, wobei zunächst Ammonium entsteht, welches kurzfristig zu Nitrat oxidiert wird und dann in das Grund- und Oberflächenwasser gelangt. Nitrat-Gehalte von 15 mg/L bis 50 mg/L deuten bereits auf anthropogene Beeinflussung hin. Als Nitrat-Haupteinträge gelten organische und anorganische Stickstoffdünger (Gülle, Ammoniumnitrat), Deponiesickerwässer sowie die Abwasserversickerung.

An beiden Messterminen konnten in den Grund- und Quellwässern des Schirradorfer Karsttales Nitrat-Gehalte von 15 mg/L bis 26 mg/L bestimmt werden. Wenn auch die beobachteten Nitratwerte weit unter der Trinkwassergrenze von 50 mg/L NO3- liegen, weisen sie jedoch deutlich auf die Beeinflussung der Karstwässer durch die Landwirtschaft hin und sind auch verantwortlich für das starke Algenwachstum im Quellwasser des Prophetenbrunnens. Ammonium konnte an den beiden Messterminen in keinem der Grund- und Quellwässer nachgewiesen werden.

Geogen bedingte Sulfat-Erhöhung können z.B. durch Gipslinsen in den Schichten verursacht sein. In Franken sind Sulfat-Gehalte um 20 mg/L meist geogenen Ursprungs. Höhere Gehalte (um 70 mg/L) deuten auf anthropogene Beeinflussung hin, vor allem, wenn in den Wässern auch erhöhte Chlorid, Nitrat und Phosphatgehalte beobachtet werden; ein weiterer Eintrag kann aus sulfathaltigen Düngern und Spritzmitteln erfolgen. Weiterhin hat Sulfat seine Bedeutung als Leitparameter für eingelagerten Bauschutt, wobei z.B. das im Putz oder Gips enthaltene Calciumsulfat als Quelle gilt. Der Trinkwassergrenzwert für Sulfat liegt bei 240 mg/L SO42-.

Messwerte der Nitrat-, Sulfat- und Chloridgehalte im Untersuchungsgebiet nördlich Schirradorf/Ofr.

Phosphat-Gehalte von <0,05 mg/L sind in Franken meist geogenen Ursprungs. Höhere Werte deuten meist auf anthropogene Beeinflussungen hin, wobei die Ursachen hierfür in landwirtschaftlichem Gülle- sowie Kunstdüngeraustrag begründet sein können. Die Trinkwassergrenze für Phosphat lag bis 2003 bei 6,7 mg/L; in der EG-TwR erscheint dieser Wasserparameter nicht mehr.

Die nur im September 2009 bestimmten Sulfat-Konzentrationen betrugen in den Karstwässern des Schirradorfer Gebiets 25 mg/L bis 63 mg/L. Der höchste beobachtete Wert trat in der Autobahnbohrung "A 1" auf und zeigte die anthropogene Beeinflussung dieses Karstgrundwassers deutlich an. Der Prophetenbrunnen und die Quellen "Q 1" bis "Q 4" wiesen in ihren Wässern eine Sulfatfracht von 25 mg/L bis 40 mg/L auf, welche auf den Eintrag durch Düngung und die Auswaschung von Bauschutt in Karsthohlräumen (wie beispielsweise verfüllten Dolinen) hindeutet. Die beobachteten Konzentrationen dieser beiden Wasserinhaltsstoffe liegen allerdings weit unterhalb der Trinkwassergrenzwerte und deuten auf nur relativ geringe anthropogene Beeinflussungen der Quellwässer an diesen beiden Beobachtungsterminen hin. Phosphat konnte an den beiden Messtagen nicht nachgewiesen werden.

Chloride zeigen hohe Salzbelastungen u.a. durch landwirtschaftliche Düngung und der winterlichen Salzstreuung von Straßen an. Generell ist zu berücksichtigen, dass hohe Chloridkonzentrationen im Grundwasser auch geogen verursacht sein können wie bei einigen natürlichen Mineralwässern. Generell sind Chloridgehalte <10 mg/L in Franken meist durch "geogenen Background" bedingt. Gehalte von 15 mg/L bis 50 mg/L deuten auf anthropogene Beeinflussung hin. Die Trinkwassergrenze für Chlorid liegt bei 250 mg/L.

Die Chlorid-Gehalte in den Quellwässern "Q 1" bis "Q 4" im Gemeindegebiet von Schirradorf zeigten bereits gegenüber dem geogenen Background deutlich erhöhte Werte von 34 mg/L bis 54 mg/L. Die um das zwei- bis dreifache überhöhten Gehalte im der Autobahnbohrung "A 1" und im Quellwasser des im Sept. 2010 stark schüttenden Prophetenbrunnens weisen eindeutig auf anthropogene Beeinflussungen durch den winterlichen Streusalzaustrag der Autobahn bzw. die Ableitung und Versickerung dieser Wässer in der Wiese S´ des Fahrbahnkörpers hin: Dies wird besonders deutlich im Grundwasser des Autobahnbohrung, welches – aufgrund der unmittelbaren Nähe zur Autobahn A 70 – einen Cl--Gehalt bis 160 mg/L aufwies. Beim Quellaustritt des Prophetenbrunnens scheint ein vom Versickerungspunkt entlang von herzynisch verlaufenden Karströhren erfolgter Wasserzustrom wahrscheinlich.

Die Wasserhärten Gesamthärte und Karbonathärte sind in Karstwässern meist sehr hoch. Die Gesamthärte ist definiert als die Summe aller Erdalkali-Ionen, hier v.a. Kalzium und Magnesium. In Lösung sind diese "gepaart" mit Chloriden, Sulfaten, Karbonaten und anderen Anionen. Die Karbonathärte umfasst hingegen nur die Karbonate dieser Ionen, in der Regel ist sie also niedriger als die Gesamthärte.

Messwerte der Carbonathärte- und der Gesamthärtegrade im Untersuchungsgebiet nördlich Schirradorf/Ofr.

Die Gesamthärten waren an beiden Beobachtungsterminen in den Grund- und Quellwässern des Schirradorfer Gebiets mit Werten von 21° dH bis 27° dH sehr hoch. Ein vergleichbares Bild ergab sich bei den Werten der Karbonathärte, welche im Grundwasser und in den Quellen mit Härtegraden von 10° dH bis 20° dH jedoch deutlich unter den Messwerten der Gesamthärte lagen. Da jedoch in den umgebenden Malmgesteinen chlorid- und sulfathaltige Sedimente wohl nur stark untergeordnet vorkommen mögen, muss die Ionenfracht an Ca- und Mg-Sulfaten und -Chloriden in den Karstwässern zumindest teilweise auf anthropogenen Eintrag z.B. durch die Dammschüttung der Autobahn zurückzuführen sein.

9 Danksagung

Mein herzlicher Dank gilt Herrn ERLMANN und Herrn Hans FICK (Schirradorf) für ihre freundliche und entgegenkommende Auskunftbereitschaft über die historischen Gegebenheiten und Geschehnisse im dortigen Karstgebirge. Die Herren Dr. Timo SPÖRLEIN und Thomas PÜRNER (LfU Hof/Marktredwitz) halfen verlässlich bei der Recherche und der Bereitstellung von (hydro-) geologischen Daten des Untersuchungsgebietes.

Für die freundliche Überlassung von historischer Literatur und Photos möchte ich Frau Renate ILLMANN (Erlangen) sehr herzlich danken. Herr Dieter PREU (Forschergruppe Höhle u. Karst Franken e.V.) half im bewährten, äußerst zeitnahen Entgegenkommen bei der Recherche und Bereitstellung der Höhlenpläne.

Weiterhin möchte sich der Verfasser herzlich bei Herrn Yuriy BOROVYK (Nürnberg) für seine verlässlichen, sehr tatkräftigen Unterstützungsarbeiten bei der Geländeaufnahme bedanken.

Schließlich danke ich Frau Laborantin Melanie HERTEL und den interessierten und engagierten Studentinnen und Studenten des GeoZentrums Nordbayern der FAU Erlangen/Nürnberg für die Durchführung der titrimetrischen und kolorimetrischen Wasseranalysen sowie für die Mithilfe bei den Vermessungsarbeiten.

Herrn Prof. Dr. R. ROSSNER (+) und einem ungenannten Gutachter danke ich für die Durchsicht des Manuskriptes.


 

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* Dr. Alfons Baier, last Update: Freitag, 19. September 2014 22:34

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