Geologische Blätter für NordostbayernGeoZentrum Nordbayern Das Karstgebiet von Streitberg (Nördliche Frankenalb) – Eine Untersuchung der Karsttektonik und der Grundwasserverhältnisse im "seichten Karst".

von Alfons Baier

BAIER, ALFONS (2013): Das Karstgebiet von Streitberg (Nördliche Frankenalb). Eine Untersuchung der Karsttektonik und der Grundwasserverhältnisse im seichten Karst.- Geol. Bl. NO-Bayern 63, 1-4: 13-53, 17 Abb., 2 Taf., Erlangen 2013.


Kurzfassung

Nach einem Abriss der geologischen, stratigraphischen und tektonischen Gegebenheiten im Karstgebirge von Streitberg (Nördliche Frankenalb) wird der Einfluss des tektonischen Bauplans auf die geomorphologischen Ausformung der (Trocken-) Talsysteme und die Morphogenese des subterranen Karstformenschatzes geprüft. Hierauf aufbauend wird eine Modellierung der Grundwasserbewegungen in diesem Gebiet des seichten Karstes vorgestellt, wobei ein besonderes Augenmerk auf die Entwässerung und die Versickerungsmöglichkeiten auf der Karsthochfläche gerichtet ist.

Hydrochemische Untersuchungen der Karstgrundwässer sowie der Quellaustritte erfolgten in den Sommermonaten der Jahre 2012 und 2013. Hierbei zeigte sich eine zunehmende Gefährdung der Grundwasservorkommen durch anthropogene Schadstoffeinträge, wobei offensichtlich vor allem der Eintrag von Nährstoffen und Pflanzenschutzmitteln aus der großflächig zum Anbau von Energiemais genutzten Albhochfläche ein neuartiges Problem darstellt.

1 Einleitung

Im nördlichen Teil der Frankenalb liegt das landschaftlich äußerst reizvolle Gebiet der “Fränkischen Schweiz”. Diese kleinräumige, durch hoch aufragende, oft burgengekrönte Felsbastionen und tief eingeschnittene Täler sowie zahlreiche Höhlen charakterisierte Landschaft war bereits Anfang des 19. Jahrhunderts das Ziel des beginnenden Tourismus in Deutschland und wurde später zum Zentrum der geowissenschaftlichen Erforschung des fränkischen Karstes.

Burgruine Neideck über dem Wiesenttal bei Streitberg/Ofr. Burgruine Neideck über dem Wiesenttal bei Streitberg/Ofr.

Ausgangspunkt dieser Entwicklung war das bis 1807 so benannte "Muggendorfer Gebürg" rund 30 km NNE’ Erlangen. Das namensgebende Dorf Muggendorf und die W’ gelegene Ortschaft Streitberg liegen im Tal der Wiesent. Auf den umgebenden, steil aufragenden Dolomitfelsen stehen die Ruinen zweier hochmittelalterlicher Adelsburgen, die um 1100 erbaute Streitburg sowie die um 1150 errichtete Neideck, welche aufgrund ihrer exponierten Lage zum romantischen Wahrzeichen der Fränkischen Schweiz wurde.

Die Burgruine Neideck um 1850. Umgezeichnet und korrigiert nach einer Skizze des Bamberger Stubenmalers Adam Friedrich Thomas Ostertag (1808 - 1872) in VOIGT & RÜFER (1984)

Der Ortsname des um 1109 erstmals als "Muchendorf" erwähnten Ortes wird als "Dorf des Muticho" gedeutet (V. REITZENSTEIN 2009), während die Benennung des wahrscheinlich im 12. Jhd. gegründeten "Stritperc" nach der ins Wiesenttal ragenden Streitburg erfolgte und einen im Mittelalter durchaus üblichen Schutz- und Trutznamen darstellt (MAAS 1995). Die beiden, ehemals selbstständigen Dörfer wurden 1972 zur Marktgemeinde Wiesenttal zusammengefasst und zählen heute – neben Pottenstein und Gößweinstein – zu den bekanntesten Orten der Fränkischen Schweiz.

Das "Muggendorfer Gebürg" war bereits Ende des 18. Jhd. aufgrund der Veröffentlichung des Uttenreuther Pfarrers Friedrich Esper (1774) über "neuentdeckte Zoolithen unbekannter vierfüsiger Thiere" in den Focus der damaligen wissenschaftlichen Welt gerückt. Darüber hinaus begeisterten die beiden Erlanger Studenten Ludwig Tieck und Wilhelm Heinrich Wackenroder mit ihrer 1793 erschienenen Reisebeschreibung, welche heute als Ursprung der Deutschen Romantik angesehen wird, das damalige Bürgertum für die Schönheiten dieser Landschaft. In den darauf folgenden Jahren besuchten zahlreiche Naturwissenschaftler dieses Karstgebirge und entdeckten – für den damaligen Wissenstand – spektakuläre paläontologische Funde in den hier zahlreich auftretenden Höhlen. Später durchstreiften prominente Forscher, Künstler und Schriftsteller wie J. W. von Goethe, G. A. Goldfuss, Ludwig Richter, Jean Paul und Ernst Moritz Arndt das "Muggendorfer Gebürg". Der Erlanger Historiker und Geograph Johann Christian Fick benannte in seinem 1807 erschienenen Reisebericht die pitorreske Alblandschaft erstmals als „Fränkische Schweiz". In der Folgezeit besuchten zahlreiche vornehme Kurgäste den romantischen Landstrich und begründeten damit den bis heute anhaltenden Tourismus.

Die exakte geowissenschaftliche Erforschung des Gebiets begann mit C. W. v. GÜMBEL, der 1891 ein umfassendes geognostisches Werk über die Fränkische Alb vorlegte. In dieser Arbeit werden auch die geologischen Verhältnisse um Muggendorf und Streitberg ausführlich gewürdigt. Die sorgfältigen Höhlenaufnahmen vor allem im Streitberger Raum durch NEISCHL (1904) begründeten die moderne Speläologie im fränkischen Karstgebirge. Heute präsentiert sich diese naturnahe Mittelgebirgslandschaft als ein überwiegend wohlhabendes, gut erschlossenes Urlaubs- und Erholungsgebiet mit einer Vielzahl von Freizeitangeboten.

Blick von der Muschelquelle nach SW zum Wiesenttal

Vom hydrogeologischen Standpunkt aus betrachtet ist ein Karstgebirge durch spezifische Charakteristika der Entwässerung gekennzeichnet. Hierzu zählen das weitgehende Fehlen eines Oberflächenabflusses, der rasche unterirdische Abfluss auf korrosiv erweiterten Wasserwegen, die häufig stark schwankende Wasserführung in Abhängigkeit von den Niederschlagsereignissen sowie das Auftreten von teils großen Karstquellen, die weite Teilgebiete des Karstsystems entwässern.

Karstwasservorkommen erschließen in der Regel Wässer bester Qualität, die häufig ohne weitere Aufbereitung direkt in das Trinkwassernetz eingespeist werden können. Dies setzt allerdings ein ökologisch intaktes, weitgehend ungestörtes natürliches Einzugsgebiet voraus. Flächige oder lineare Beeinflussungen wie dichte Besiedlung und Industrialisierung, Verkehrswege und Tourismus sowie vor allem intensive landwirtschaftliche Nutzung können zu einer quantitativen und qualitativen Gefährdung der Grundwasservorkommen führen. Karstgrundwasserleiter sind davon im besonderen Maße betroffen. Die durch Verkarstungsvorgänge erweiterten Wasserwege im Gebirge, die sich für die Einsickerung der Niederschlagswässer und für die rasche Verteilung des unterirdischen Abflusses als günstig erweisen, gereichen hier zum Nachteil.

Die Zielsetzung der – zusammen mit Studentinnen und Studenten des GeoZentrums Nordbayern der FAU Erlangen/Nürnberg durchgeführten – Untersuchungen im Großraum zwischen Unterleinleiter, Gasseldorf, Streitberg, Muggendorf, Wohlmannsgesees, Trainmeusel und Birkenreuth (summarisch als "Streitberger Gebiet" bezeichnet) war die Abschätzung der unterirdischen Wasserwegsamkeiten sowie die qualitative Erfassung und Beurteilung der Quell- und Grundwässer in diesem "klassischen fränkischen Karstgebiet".

 

2 Abriss der hydrogeologischen Verhältnisse im Karstgebirge um Streitberg

Im Gebiet der Fränkischen Alb bestehen mehrere hydrologisch voneinander unabhängige Grundwasserleiter. Vom Liegenden zum Hangenden zählen hierzu der Burgsandstein, der Rhätsandstein, der Doggersandstein, der Malmkarst sowie untergeordnet die quartären Talfüllungen. Das Karstgebirge des Streitberger Gebiets gehört dem hydrologischen Typus des seichten Karstes an, bei welchem die Karstwasseraquiclude (hier die wasserstauenden Tone des oberen Dogger Epsilon bis Zeta) über dem Höhenniveau der Vorfluter ausstreichen. Als Hauptflüsse entwässern die Wiesent von E nach W und die Leinleiter von N nach S das Gebiet.

Hydrographische Übersichtskarte der Nördlichen Frankenalb mit dem Wiesent-Einzugsgebiet und der Lage des Streitberger Gebiets.

Die aus N dem Streitberger Gebiet zuströmende Leinleiter entspringt in einem Karsttal 4 km NNW´ Heiligenstadt (Ldkr. Bamberg). Ab ihrem Quellbereich auf rund 410 m NN fließt die Leinleiter in einem stark mäandrierenden Bachbett nach S und mündet nach einer Fließstrecke von rund 16 Kilometern bei Gasseldorf auf einem Höhenniveau von 294 m NN in die Wiesent.

Die Wiesent stellt den Hauptvorfluter der Fränkischen Schweiz dar. Sie entspringt aus einer starken Karstquelle bei Stadelhofen auf 445 m NN. Auf ihrem rund 78 km langen Lauf fließt sie zunächst nach SE durch das Karstgebirge, nimmt bei Behringersmühle die von E zuströmende Püttlach auf und knickt hier nach W ab. Wenige hundert Meter flussabwärts erfährt sie von der Stempfermühlquelle, der mit durchschnittlich 550 L/s am stärksten schüttenden Karstquelle der Fränkischen Schweiz, eine beträchtliche Zunahme ihrer Wasserführung. Bei Muggendorf tritt die Wiesent in das Streitberger Gebiet ein, fließt in einem tektonisch vorgezeichneten Tal zunächst nach NW, biegt dann nahezu rechtwinklig nach SW ab und strömt über Gasseldorf und Ebermannstadt bis nach Forchheim, wo sie auf 240 m NN in die Regnitz einmündet.

Hydrologisches Hauptkennzeichen der Streitberger Karstlandschaft sind die Wasserarmut der Albhochfläche mit den oft "nestartig" angeordneten Dolinen und dem System der ausgedehnten, nur zur Schneeschmelze oder nach Starkniederschlägen wasserführenden Trockentäler, eine große Anzahl von Höhlenbildungen und das Auftreten von nur wenigen perennierenden Karstquellen, die jedoch aufgrund ihrer oft hohen Schüttung die wasserreichen Fließgewässer in den Haupttälern speisen.

Während im E’ Muggendorf gelegenen tiefen Karst nur wenige, tief eingeschnittene und teils canyonartig ausgebildete Haupttäler vorherrschen, haben sich die perennierenden Vorfluter Wiesent und Leinleiter im seichten Karst um Streitberg bereits in das nicht verkarstungsfähige Liegende der Malmkarbonate eingetieft. Die relativ verwitterungsanfälligen und teilweise als Wasserstauer wirkenden Doggerschichten waren erosiv leicht auszuräumen, so dass diese Täler morphologisch breit ausgelegt sind und zahlreiche kleine, wasserführende Nebentäler aufweisen.

Das auffälligste Merkmal der Karsthochfläche ist das weitgehende Fehlen von oberirdischen Fließgewässern. Die Entwässerung dieser Landschaften erfolgt seit Jahrmillionen unterirdisch. Die Niederschläge versinken in den Klüften und Spalten der Karbonatschichten, wobei sich diese Trennfugen im Gebirge ständig unter der Einwirkung des im Niederschlags- und Sickerwasser enthaltenen Kohlendioxids erweitern und zu teils beträchtlichen unterirdischen Hohlräumen anwachsen. Durch das Zusammenspiel von ober- und unterirdischer Auflösung und Entwässerung entstand auf den Kalk- und Dolomitgesteinen in Jahrmillionen die reizvolle und kleinräumige Karstlandschaft der Fränkischen Schweiz.

Im Malm ist häufig ein zusammenhängendes Grundwasserstockwerk ausgebildet. Lediglich im Malm Gamma sind den Schichtkarbonaten Mergellagen zwischengeschaltet, so dass hier regional "schwebende Grundwasserstockwerke" auftreten. In seiner Gesamtheit stellt der Malm-Aquifer ein ergiebiges Karstwasserreservoir dar, welches aber aufgrund der karstspezifischen Oberflächenentwässerung und dem damit verbundenen Eintrag von Schadstoffen zunehmend gefährdet ist.

Das Wiesent- und das Leinleitertal sind tief in das Karstgebirge eingeschnitten. Diese wasserreichen Haupttäler markieren das Vorfluterniveau, welchem die aus dem umliegenden Karstgebirge austretenden Wässer über teils starke Karstquellen zuströmen. Im Streitberger Gebiet sind – gemäß dem vorherrschenden Schichteinfallen nach NE – jeweils an den W’ Talhängen die am stärksten schüttenden Karstquellen zu beobachten; an den E’ Talhängen ist die jeweilige Quellschüttung merklich geringer (MÜLLER 1959). Die Karstquellwässer im Streitberger Raum erweisen sich als stark kalkabscheidend.

Im krassen Gegensatz zu den Flusstälern stehen die wasserlosen Albhochflächen. Hier existieren neben einigen "Hüllen" nur der schwach schüttende "Trainmeuseler Brunnen" und der 1796 erbaute "Tiefe Brunnen von Birkenreuth". Noch bis in die 1950-iger Jahre musste bei länger anhaltenden Trockenperioden das Trinkwasser mittels schwerer Fuhrwerke von den Flusstälern in einige hochgelegene Albdörfer gebracht werde. Erst der Bau einer Wasserversorgungs-Infrastruktur beendete diese Zustände.

Der Karstgrundwasserkörper des Unteren Malm war bis vor wenigen Jahrzehnten für die Trinkwasserversorgung des Streitberger Gebiets sehr bedeutend. Viele der über dem Ornatenton oder über den Mergeln des Unteren Malm Alpha austretende Karstquellen wurden gefasst und zur Wasserversorgung der Ortschaften genutzt.

Ungefähr ab der Mitte der 1970-iger Jahre – dem Zeitpunkt der Flurbereinigung und der hierdurch hervorgerufenen Intensivierung der Landwirtschaft – erwies sich jedoch die für den seichten Karst typische schlechte Filterung des Karstwassers als zunehmend problematisch. Die durch Niederschlagswässer aus den Böden der Albhochfläche ausgewaschenen Schadstoffe – wie Nitrate als Folge intensiver Felddüngung oder ausgebrachte Pestizide – werden schnell und ohne wirksame Filterung in den Grundwasserkörper eingebracht. In diesem herrschen nicht wie bei Porenaquiferen wohldefinierte Wasserwegsamkeiten. Es besteht also keine langsame Durchwanderung, sondern der unterirdische Abfluss findet in offenen Klüften, Gängen und Schlotten sehr rasch statt. Das Karstgrundwasser tritt daher häufig nach nur kurzer Untergrundpassage an den Quellen ungefiltert wieder aus. Hieraus resultiert auch eine überwiegend stark schwankende Wasserführung der Karstquellen, welche nach Niederschlägen rasch zu einem Maximum ansteigt, aber bald danach wieder erheblich zurückgeht. Vor allem in trockenen Perioden macht sich der „Leerlauf-Effekt" im Karstgebirge deutlich bemerkbar.

 

3 Geologischer Überblick des Streitberger Gebiets

Die geologische Schichtenabfolge im Streitberger Raum erstreckt sich weitgehend lückenlos von den Doggerschichten als Liegendes des Karstgebirges bis zu den großräumig anstehenden Schwammkalken und Dolomiten des Malm Delta, wobei der Frankendolomit im Sinne von GOTTWALD (1959) wahrscheinlich sogar bis in den Malm Epsilon reicht.

Geologisches Blockbild (oben), geomorphologisches und hydrographisches Blockbild (Mitte) sowie Blockbild des tektonischen Bezugshorizontes der Dogger-Malm-Grenze mit Verbiegungs- und Bruchtektonik (unten) im Karstgebirge von Streitberg (Nördliche Frankenalb); 2,5-fache Überhöhungen.

Das Karstgebirge selbst umfasst einen Teil der von überwiegend massigen Kalk- und Dolomitgesteinen aufgebauten und morphologisch durch häufig pittoreske Felsbastionen charakterisierten "Nordbayerischen Kuppenalb". Im Streitberger Gebiet ist die Kuppenalb im Bereich der Dolomite auf der Albhochfläche ausgebildet: Hier werden die hauptsächlich während der Unterkreidezeit tiefgründig verkarsteten und damals eine Kegelkarstlandschaft bildenden Malmschichten diskordant von Oberkreidesedimenten und Alblehmen überdeckt. Im W geht die Kuppenalb in die periphere, aus den Bankkalken des Unteren Malm hervorgegangene "Schichtkalklandschaft" (KRUMBECK 1956) über.

 

3.1 Dogger

Der aus graublauen bis nahezu schwarzen Schiefertonen und sandigen Zwischenlagen aufgebaute Opalinuston (Dogger Alpha) erreicht im Streitberger Gebiet bis 45 m Mächtigkeit (MÜLLER 1959). Im Bereich zum überlagernden Doggersandstein ist ein signifikanter Quellhorizont ausgebildet. Großflächig streicht der Opalinuston am W-Hang des Leinleitertales bei Gasseldorf aus. An der gegenüberliegenden E’ Talflanke stehen die grauen Opalinustone, bedingt durch das ENE-Einfallen der Schichten, nicht mehr über der Talsohle an.

Die "Eisensandsteine" des Dogger Beta bilden morphologisch einen deutlichen Steilanstieg aus. Petrographisch setzen sie sich aus fein- bis mittelkörnigen, gelben bis hellbrauen, meist bankig ausgebildeten Sandsteinen, sandigen Tonlagen, Kalksandsteinbänkchen und geringmächtigen oolithischen Eisenerzen zusammen. Die in verschiedenen Schichtenniveaus auftretenden rotvioletten "Eisenerzhorizonte" bestehen aus eisenooidführenden Quarzsandsteinen mit Fe-Gehalten von 20 % bis 35 % (V. FREYBERG 1951). Der Doggersandstein streicht in seiner Gesamtmächtigkeit von 55 m an der W-Seite des Leinleitertales bei Gasseldorf aus (GOTTWALD 1959, MÜLLER 1959). Die bankig ausgebildeten Eisensandsteine stellen einen gut wasserdurchlässigen Aquifer dar und werden heute zur Trinkwasserversorgung von Gemeinden wie Streitberg genutzt.

Die insgesamt 15 m bis 17 m mächtigen, im Liegenden sandig und kalkig, im Hangenden mergelig und tonig aufgebauten "Eisenoolithkalke" des Dogger Gamma bis Epsilon bilden mit dem im Streitberger Gebiet nur wenige Dezimeter mächtigen Ornatenton des Dogger Zeta die morphologisch markante, jedoch häufig mit ausgedehnten Malmschuttmassen überdeckte Verebnung der so genannten Ornatentonterrasse aus.

Das Liegende des Dogger Gamma wird von dem graugelben, sandigen, rund 3 m mächtigen Disciteston aufgebaut, welcher – trotz fehlender Leitfossilien – von MEYER & SCHMIDT-KALER (1992) bereits dem unteren Dogger Gamma zugeordnet wird. Im Hangenden folgen die rund 1 m mächtigen Mergelkalk- und Kalksandsteinbänke der Sowerbyi-Geröllbank. Die darüber anstehenden Schichten des Dogger Delta bestehen aus geringmächtigen gelbgrauen, ooidführenden Mergelkalken sowie Kalkbänken.

Die im Streitberger Raum nur wenige Dezimeter mächtigen, graublauen, ooidreichen Kalkbänke und braunen, ooidführenden Tone des unteren und mittleren Dogger Epsilon (Dogger Epsilon 1 und 2) konnte DORN (1922) in einem Bauaufschluss an der Bahnstrecke unterhalb der Burgruine Neideck nachweisen. Die Macrocephalen-Schichten des oberen Dogger Epsilon und der Ornatenton des Dogger Zeta liegen in nahezu identischer fazieller Ausbildung vor (SCHMIDT 1988). Dieser Schichtenkomplex baut den Hauptteil der Verebnung zwischen den Steilhängen des Doggersandsteins und des unteren Malm auf. Hydrogeologisch bedeutsam sind die bis 12 m mächtigen, dunkelblauen Tone der Macrocephalen-Schichten (Dogger Epsilon 3) und der darüber folgende, im Streitberger Gebiet nur rund 0,2 m mächtige Ornatenton (Dogger Zeta) als Hauptaquiclude des im Hangenden ausgebildeten, mächtigen Karstgrundwasserkörpers.

Schematisches Profil der Dogger- und der Malmschichten im Gebiet von Streitberg (Nördliche Frankenalb); nach Angaben von GOTTWALD (1959), MÜLLER (1959) und MEYER & SCHMIDT-KALER (1992) sowie eigenen Beobachtungen.

3.2 Malm

Die stark verkarsteten Schichten des Malm nehmen im Streitberger Karstgebirge weite Areale ein und bilden morphologisch markante Steilanstiege aus. Vor allem an den Talhängen des Wiesent- und Leinleitertales sowie in den Trockentälern um Streitberg und W’ Birkenreuth sind die Malmkarbonate gut aufgeschlossen. Die mächtige Malmfolge wird von oberkretazischen und quartären, geringmächtigen Schichten überdeckt.

Die Schichten des Unteren Malm steht über der Verebnung der Ornatentonterrasse in einem 40 m bis 50 m hohen Steilanstieg an. Im Raum um Streitberg wurde der Meeresboden bereits im Malm Alpha stellenweise von Schwämmen besiedelt, deren kuppelförmige Riffbauten die Bankfazies ersetzen. So ist an der Muschelquelle in Streitberg Schwammfazies mit Riffschuttkalken aufgeschlossen. Auch der 700 m E’ der Muschelquelle gelegene Müllersfelsen wird von einer mächtigen Riffentwicklung des Malm Alpha/Beta aufgebaut (GOTTWALD, 1959; FLÜGEL & STEIGER 1981). Die massigen Riffkalke des Unteren Malm dienten im Mittelalter als Baugrund für die Befestigungsanlagen der Neideck und der Streitburg.

Massenkalkfelsen im Schauertal in Streitberg/Ofr.

Die "Unteren Mergelkalke" des Malm Alpha in Schichtfazies werden von einer Wechselfolge aus weißgrauen Mergeltonlagen und meist geringmächtigen, gelblich-weißen Mergelkalkbänkchen aufgebaut. Die Gesamtmächtigkeit der Malm Alpha-Schichtfazies erreicht am N’ Wiesent-Talhang bei Muggendorf bis 30 m (GOTTWALD 1959, MÜLLER 1959). W’ des Müllersfelsen bei Streitberg wurden die Malm-Alpha-Bankkalke in einer kleinen Wanne zwischen Riffen des unteren Malm abgelagert, wobei in den Bodenbereichen der damaligen Wanne bereits embryonales Riffwachstum zu beobachten ist (SCHMIDT 1988).

Den wohlgebankten, hellgrauen bis elfenbeinfarbenen, harten und splitterig brechenden Malm-Beta-Werkkalke sind nur wenige millimeterdicke Mergellagen zwischengeschaltet. Die Gesamtmächtigkeit der Werkkalkstufe beträgt bei Streitberg bis 15 m (Müller 1959). Im aufgelassenen Steinbruch 100 m E’ der Streitburg sind weißgraue Werkkalkbänke aufgeschlossen; die Streitburg selbst steht auf Massenkalk (GOTTWALD 1959).

Im Hangenden der harten Werkkalke folgen mit abruptem Fazieswechsel die grauen Mergel und Kalkmergel des Unteren Malm Gamma. Dieses rund 12 m mächtige Schichtenpaket bildet morphologisch eine Verebnung aus. Darüber folgen mit einem Steilanstieg die 29 m mächtigen, harten Kalkbänke des Mittleren Malm Gamma, welche von den – eine weitere Verebnung ergebenden – rund 10 m mächtigen Mergelkalken und Mergeln des Oberen Malm Gamma überdeckt werden. Die Gesamtmächtigkeit der "Oberen Mergelkalke" beträgt bei Niederfellendorf S’ Streitberg 52 m (GOTTWALD 1959).

Im Streitberger Raum gehen oftmals bereits innerhalb des Malm Gamma die geschichteten Kalke in Schwammkalke oder Dolomite über, so dass die Karbonatsedimente des Malm Delta hier ausschließlich in Massenkalkfazies vorliegen. Diese Schwammfazies des Malm Gamma und Delta erreicht hier eine Gesamtmächtigkeit über 120 m. Die Schwammbauten vor allem des Malm Delta erweisen sich als weitgespannte, mehrere Hektometer bis ein Kilometer im Durchmesser erreichende Gewölbe, die an Felsbastionen häufig eine deutliche Dickbankigkeit erkennen lassen (MÜLLER 1959). Den markantesten Aufschluss in den Malm-Delta-Schwammkalken bildet die weithin sichtbare Felsbastion des Hummerstein N’ Gasseldorf. Die Gesamtmächtigkeit des Malm Delta gibt GOTTWALD (1959) für das Gebiet E’ Muggendorf mit 90 m bis 100 m an.

Den flächenmäßig bedeutendsten Anteil nimmt im Streitberger Karstgebirge der Frankendolomit ein, wobei dessen Verbreitung generell von W nach E zunimmt. Bei diesem sehr harten und verwitterungsresistenten Gestein handelt es sich überwiegend um dolomitisierte Schwammkalke. GOTTWALD (1959) unterscheidet helle, grobkörnige Dolomite, die aus kalkreichen Massenkalken entstanden sind, von dunkelgrüngrauen, dichten und sehr harten Dolomiten, welche aus mergelreichen Schichtkalken hervorgingen. Während im Malm Delta der Dolomit gegenüber den verschwammten Faziesbereichen eindeutig dominiert, herrscht in den liegenden Malmschichten meist kalkige Fazies vor. Stellenweise konnte die Dolomitisierung jedoch bis in den Malm Alpha vordringen. So wurden am Müllersfelsen E’ Streitberg – 45 m über der Dogger-/Malm-Grenze – noch die obersten Malm Alpha-Schwammbänke von der Dolomitisierung erfasst (MÜLLER 1959).

 

3.3 Kreide

In der Unterkreide wurde Süddeutschland tektonisch gehoben. Während der nun folgenden Festlandlandsperiode kam es im Bereich der Malmtafel unter feuchttropischen Klimaverhältnissen zur Ausbildung des typischen Kegelkarstes. So entstand im Bereich des heutigen Streitberger Raumes bis zum Oberturon ein ausgeprägtes Karstrelief mit Kesseltälern und Dolinen sowie großen, tief in den Untergrund hinabreichenden Höhlensystemen (MÜLLER 1959). Die meisten Hohlraumsysteme, denen die heutigen Karstwässer folgen und welche sowohl die Trockental- als auch die Dolinenbildung steuern, gehen auf die unterkreidezeitliche Verkarstungsphase zurück.

Mit dem Beginn der Oberkreide setzten Meereseinbrüche aus dem Ostalpen-/Karpathenraum nach Ostbayern ein. Hierdurch bedingt wurde das unterkreidezeitliche Karstrelief vollständig mit mächtigen Sand- und Tonsedimenten zugedeckt. Relikte dieser oberkretazischen Ablagerungen sind heute jedoch nur noch in der NE´ gelegenen Hollfelder Mulde in flächenhafter Ausdehnung erhalten. Im Streitberger Gebiet kommen Bruchstücke von Brauneisenerzen des Unteren Cenomans in lehmerfüllten Karstschlotten vor. Auf der Albhochfläche treten sie sowohl vereinzelt wie auch gehäuft als faust- bis kindskopfgroße Erzklumpen auf (MÜLLER 1959).

 

3.4 Tertiär

Im Tertiär schritt unter weiterhin noch subtropischen Klimabedingungen die Abtragung der Landschaft weiter fort. An der Wende Pliozän/Pleistozän erfolgte die vollständige Freilegung des alten, unterkretazischen Reliefs und weitere Abtragung (MÜLLER 1959). Ab dieser Zeit entstanden die unterschiedlich mächtigen Alblehme infolge der Verkarstung der Karbonatgesteine: Bei diesen Korrosionsvorgängen blieben die unlöslichen Bestandteile der Karbonate als Rückstände übrig und wurden an der Albhochfläche allmählich akkumuliert sowie mit Kreidesanden vermischt. Die sandig-lehmigen Verwitterungsschichten wirken heute 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.

 

3.5 Quartär

Während des – durch eine markante Klimaabkühlung charakterisierten – Pleistozäns lag Franken im gletscherfreien Gebiet zwischen dem nordischen Inlandeis und den Alpengletschern. Die Landschaft glich einer spärlich bewachsenen Kältesteppe. Frostböden und Solifluktion im Auftaubereich der Berghänge sowie starke Tiefenerosion im Bereich der Karsttäler und deren anschließende Verfüllung mit Lockergesteinen kennzeichnen das Wechselspiel der Kräfte im Periglazial.

Im Untergrund des Wiesenttals und des Leinleiterhales verlaufen pleistozäne – auf ein damals tiefer gelegenes Erosionsniveau eingestellte – Talrinnen. An der Erdoberfläche sind die heute mit Lockersedimenten verschütteten Paläotäler nicht mehr sichtbar. Die Basis des Wiesent-Paläotales liegt in Muggendorf auf 310 m NN und jene der Leinleiter-Talrinne N’ Gasseldorf auf 312 m NN. Nach der Vereinigung der beiden Flüsse SW’ Gasseldorf steht die Paläotalbasis bereits auf 292 m NN an und zeigt hierdurch das starke hydraulische Gefälle zur Zeit der Talbildungen an. Als Schema der Talfüllungen zeichnet sich folgendes Bild ab: Über den anstehenden Doggersandsteinen und -tonen stehen bis 10 m mächtige Kalkschotter an, mit denen im älteren Weichsel-Glazial (KRUMBECK 1956) die Paläorinnen verschüttet wurden. Darüber folgen die heute noch bei Hochwässern überspülten holozänen Talsedimente, welche vorwiegend aus braunen, sandigen, bis 4 m mächtigen Auelehmen aufgebaut werden.

An der Peripherie des Streitberger Karbonatgebirges treten stark kalkabscheidende Karstquellen auf. Die von den Quellwässern abgesetzten Kalktufflager stellen eine Leitform des seichten Karstes dar. Die Genese dieser Quell- und Bachtufflager ist an eine relativ konstante Schüttung der jeweiligen Quelle gebunden, weiterhin an eine große Verdunstungsoberfläche und an phytogene Kalkfällung vorwiegend durch Moose und Süßwasseralgen (vgl. BAIER 2002, 2007). Zeitlich gesehen erfolgte die Bildung der Kalktuffe hauptsächlich während der pleistozänen Warmzeiten, dauert aber bis zum heutigen Tage unverändert an. Die Kalktufflager des Streitberger Gebiets wurden bis in die 1960-iger Jahre abgebaut und ergaben – nach vollständiger Durchtrocknung – leichte, aber sehr feste Bausteine.

Kleinere Kalktufflager treten an den Karstquellen S´ Unterleinleiter am E´ Talhang, an der Wolfsgrabenquelle W’ Streitberg sowie an der kleinen Karstquelle am S’ Wiesenttalhang E’ Haag auf. Große, an stark schüttende Quellen gebundene Kalktuffvorkommen befinden sich in Streitberg an der Wedenbachquelle im Schauertal und an der Muschelquelle bei der "Klararuh" sowie am Ausgang des "Langen Tales" E´ Streitberg.

pleistozäner bis rezenter Kalktuff an der Muschelquelle in Streitberg/Ofr.

PETZOLDT (1955) postuliert bei den mächtigen Kalktuffvorkommen im Schauertal sowie beim – bis 10 m über der Dogger-/Malm-Grenze liegenden – Kalktufflager an der Muschelquelle jungpleistozänes bis rezentes Alter. Am genauesten untersucht wurde das Kalktufflager im Mündungsbereich des "Langen Tales" in das Wiesenttal 1400 m ENE’ Streitberg. Diese Kalktuffe liegen – 15 m über der Dogger-/Malm-Grenze – Sedimenten des Unteren Malm auf und befinden sich rund 8 m über dem heutigen Vorfluterniveau der Wiesent (GOTTWALD 1959). Ihre Genese datiert HELLER (1951) anhand aufgefundener Säugetierresten in das Riß-Würm-Interglazial. Die stratigraphische Einstufung konnte SCHMIDT (1988) durch einen Fund von Helicigona banatica bestätigen. Die Verbreitung dieser interglazialen Leitart erstreckte sich während der pleistozänen Warmzeiten über die Westkarpaten und die Böhmische Masse bis ins Harzvorland.

Zwei weitere kleinere Tufflager stehen am N’ Wiesenttalhang in Muggendorf beim BRK-Pflegeheim und beim Freibad an (GOTTWALD 1959). In diesen rund 2,7 m mächtigen, gering verfestigten Kalktuffen beobachtete HELLER (1953) eine Abwurfstange von Cervus elaphus; die Genese der Quellkalke stellt HELER in das Postglazial.

 

4 Gebirgsbau und Lagerungsverhältnisse

Tektonisch gesehen befindet sich das Streitberger Gebiet an der SW-Flanke der herzynisch streichenden, über 200 km langen und 6 km bis 10 km breiten Frankenalbfurche, welche als weitgehend linear verlaufende Muldenstruktur im Bereich der Nördlichen Frankenalb die Bruch- und Verbiegungsstrukturen im Karstgebirge großräumig beeinflusst hat.

Das Sedimentpaket fällt im Streitberger Raum generell nach NE zum tektonisch dominierenden Senkungsgebiet der Frankenalbfurche hin ein. Hierdurch bedingt streichen im W bei Ebermannstadt die ältesten Schichten des Dogger Alpha an den Flanken des Wiesent- und des Leinleitertales aus. Im E treten im Wiesenttal SE’ Muggendorf bereits Malm-Gamma-Sedimente zutage (MÜLLER 1959).

Im Gebirge um Streitberg herrscht Ausweitungstektonik vor. Die hier beobachten Störungen stellen Abschiebungen mit Sprunghöhen von wenigen Zentimetern bis zu einigen Dekametern dar. Die Richtungsverläufe der überwiegend mittelsteil einfallenden Brüche weisen Maxima bei erzgebirgischen und herzynischen Streichwerten auf. Untergeordnet treten rheinisch sowie eggisch verlaufende Seitenverschiebungen mit E-W verlaufenden Querbrüchen auf.

Die von GOTTWALD (1958) und von MÜLLER (1958) getätigten kleintektonischen Aufnahmen deuten auf vertikale Beanspruchung der Schichten und hierdurch bedingten tektonischen Aufbeulungs-Charakter hin. Großabschiebungen mit Sprunghöhe von 20 m bis 30 m weisen vorwiegend herzynische und erzgebirgische Streichrichtungen auf.

Im Karstgebirge N’ des Wiesenttales beobachtete GOTTWALD (1959) im Steinbruch am Hotel "Haus Franken" in Unterleinleiter eine mit 110° streichende und mit 45° nach NE einfallende Abschiebung. Hier ist der N-Flügel um 8 m abgesunken, so dass an der Störungsfläche Malm-Gamma-Mergel gegen Malm-Beta-Kalke abstoßen. Vom Hunnenstein N’ Gasseldorf beschreibt er eine mit 120° streichende Abschiebung, wobei deren NE’ Flügel um rund 7 m abgesunken ist. Den W-Teil des aus Malm Alpha und Beta-Riffkalken aufgebauten Müllersfelsens E’ Streitberg durchzieht eine mit 170° streichende und mit 60° nach W einfallende Abschiebung.

Im Karstgebirge S’ des Wiesenttales stellte MÜLLER (1958) deutliche Maxima der rheinisch bis eggisch streichenden Klüfte fest; untergeordnet treten W-E verlaufende Querklüfte auf. Dieses Kluftsystem ist jünger als die erzgebirgisch und herzynisch verlaufenden Störungen, welche ausschließlich Abschiebungscharakter aufweisen. Im Bereich des "Druidenhain" SE’ Wohlmannsgesees konnten BAIER & HOCHSIEDER (1990) nachweisen, dass hier die Mehrzahl der Klüfte parallel zur herzynisch streichenden Frankenalb-Furche verläuft, wobei ausgeprägte Maxima bei 120° und 135° auftreten. Senkrecht hierzu steht eine Kluftschar mit etwas weniger deutlich ausgeprägten Maxima bei Streichwerten um 30°. Überlagert wird dieses Hauptkluftsystem von einem schwach ausgebildeten zweiten Trennflächensystem mit Streichwerten von 90° und 175° bzw. 20°. Die meist steile Lagerung der Kluftflächen im "Druidenhain" kommt deutlich zum Ausdruck.

 

5 Tektonik und Morphogenese im Streitberger Karstgebirge

Der Zusammenhang zwischen der Verbiegungs- und Bruchtektonik in den Festgesteinen und den hydrogeologischen Wasserwegsamkeiten ist im Streitberger Gebiet signifikant ausgeprägt. Bereits NEISCHL (1904) postuliert für die Nördliche Frankenalb eine starke tektonische Beanspruchung und erkannte im Wiesentgebiet zahlreiche "Lithoklasen", welche die geomorphologische Entwicklung der dortigen Talsysteme entscheidend gesteuert haben. Die eigenartigen Talverläufe stehen in enger genetischer Verbindung mit Kluft- und Störungssystemen, welche NEISCHL auch außerhalb der tief eingeschnittenen Karsttäler in Trockentälern und Dolinenreihen auf der Albhochfläche sowie in tektonisch geprägten Höhlensystemen weiterverfolgen konnte. DORN (1928) weist darauf hin, dass die Beziehungen zwischen Störungen und Talverläufen stellenweise sehr scharf ausgeprägt sind und führt das wenige Kilometer NE’ Muggendorf gelegene Aufseßtal als signifikantes Beispiel für ein "Verwerfungstal" an. Auch POLL (1972) beobachtet für die NE-Ecke des Kartenblattes Ebermannstadt eine gute Übereinstimmung zwischen den im Malm eingemessenen Hauptkluftrichtungen (so in der Zoolithenhöhle bei Burggaillenreuth) und den in diesem Gebiet auftretenden Talverläufen.

Die Anlage der Karsttäler im "Muggendorfer Gebürg" 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 Kluft- und Störungsrichtungen 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 (HABBE 1989).

Streichrosen der (Trocken-) Talsysteme im Karstgebiet von Streitberg (Nördliche Frankenalb).

Die geomorphologische Feinstruktur des Streitberger Karstgebiets lässt die starke Beziehungen zwischen dem bruchtektonischen Bauplan und der Entwicklung der (Trocken-) Talsysteme deutlich erkennen. Das Gebirge ist von einem System erzgebirgisch und herzynisch streichender Bruchlinien durchzogen, welchem auch die rechtwinkelige Eintiefung des Wiesenttales zugrunde liegt. Dieses orthogonale Trennflächengefüge wird – vor allem im Bereich von Birkenreuth über die Ruine Neideck bis zur Muschelquelle – überlagert von rheinisch bis eggisch streichenden Störungsflächen. Am E-Hang des Leinleitertales sowie am S-Ausgang des "Langen Tales" treten Trennflächen mit Streichwerten um 90° auf: Diese scheinen durch Querklüfte des N-S verlaufenden Bruchsystems bedingt zu sein.

Während das erste, orthogonal ausgebildete Störungssystem die geologisch alt angelegten Längs- und Querstörungen zum großtektonischen Bau der Frankenalbfurche darstellen, ist die zweite Störungsschar an die wesentlich jüngeren tektonischen Bewegungen im Tertiär gebunden. Heute wird das ältere, wohl bereits vom Keuper ab mit dem Einsinken der Frankenalbfurche angelegte und in jüngerer geologischer Vergangenheit wieder reaktivierte Störungs- und Kluftsystem überlagert von dem jüngeren orthogonalen, rheinisch bis eggisch sowie E-W verlaufenden Bruch- und Kluftsystem, welches durch die horizontalen Kompressions- und Schervorgänge im Vorland der Kollisionsfront des alpidischen Orogens verursacht wurde. So konnten vor allem an der Muschelquelle in Streitberg – vergleichbar dem im N gelegenen oberen Leinleitertal (BAIER 2008) – rheinisch sowie eggisch streichende Störungsscharen mit W-E verlaufenden Querstörungen beobachtet werden, wobei an den N-S verlaufenden Brüchen horizontale Seitenverschiebungen zu beobachten sind.

 

6 Entwässerung der Albhochfläche

Im Streitberger Gebiet wird das Landschaftsbild der Albhochfläche hauptsächlich durch die Verkarstung des Malm geprägt. Durch die seit der Kreidezeit wirksamen Lösungsvorgänge bildeten sich die typischen Kuppenzüge mit den dazwischenliegenden, tiefreichenden Wannen und Trockentälern, Dolinen und Höhlen heraus. Die Trockentäler und Karstwannen auf der Albhochfläche sind mit lehmig-sandigen Verwitterungsrückständen und den anstehenden oberkretazischen Sedimenten verfüllt (MÜLLER 1959). Auf den Alblehmen konnten sich unterschiedlich große Wasser-Einzugsgebiete ausbilden.

Doline bei Neudorf/Ofr. Doline bei Birkenreuth/Ofr.

Die auf der Albhochfläche meist punktuell in Dolinen und Ponoren versinkenden Wässer werden im Gebirge durch Trennflächen, die zu Karströhren und Höhlen erweitert sind, nach unten hin abgeführt und strömen dem Grundwasserkörper zu. Die intensiven Verkarstungserscheinungen in den Malmschichten bedingten eine extreme Wasserarmut auf der Alb, unter der die einheimische Bevölkerung jahrhundertelang zu leiden hatte. Noch in der Mitte des 20. Jahrhunderts musste während der Trockenmonate für einige kleine Juragemeinden aus den Flusstälern Trinkwasser heraufgeschafft werden.

Karte der oberirdischen Teil-Einzugsgebiete mit Abstromrichtungen des oberflächennahen Abflusses im Karstgebiet von Streitberg. Die einzelnen Einzugsgebiete sind zur besseren Unterscheidungsmöglichkeit mit jeweils gesonderten Farbtönen hinterlegt.

Geomorphologisch sind für die Streitberger Albhochfläche Reliefformen typisch, welche ein Binnengefälle aufweisen, also nicht das gleichsinnig zum Gebirgsrand ausgerichtete Gefälle des fluvialen Abtragungsreliefs. So weisen die Areale um Birkenreuth, Wohlmannsgesees, Wartleiten und Neudorf muldenförmige Einzugsgebiete für das auf Alblehmen abfließende Niederschlagswasser auf. In deren jeweils tiefsten Bereichen treten eine große Anzahl bis über 10 m tiefer Dolinen auf. Flächenmäßig umfassen die oberirdischen Einzugsgebiete der Dolinenfelder Areale von 260.000 m² bis 962.000 m². Im Gebirge fließt das Grundwasser entweder nach E dem großen Karstwasserspeicher der Hollfelder Mulde zu oder es tritt im W und S an der Dogger/Malm-Grenze über relativ wenige Karstquellen wieder zu Tage und speist die Vorfluter Leinleiter und Wiesent.

 

7 Verkarstungserscheinungen

Höhlen markieren den unterirdischen Weg des Wassers von der Karstoberfläche zum Vorfluter. Die Entstehung dieser Hohlräume ist stets verbunden mit der Korrosion durch kohlendioxidreiche Wässer an Trennflächen wie Klüften und Störungs- sowie Mylonitzonen. Dies führt zur Aufweitung dieser Gesteinsfugen.

Als Beispiel für den Zusammenhang zwischen dem tektonischen Bauplan des Streitberger Gebirges und der Speläogenese soll zunächst die Rosenmüllerhöhle (C 5) 550 m WNW’ Muggendorf vorgestellt werden. Diese um 1790 durch Johann Ludwig Wunder entdeckte und nach dem Erstbefahrer, dem Leipziger Anatomieprofessor Johann Christian Rosenmüller benannte Höhle liegt auf 430 m NN im Übergangsbereich von Malm-Gamma-Schwammkalken zum Frankendolomit.

Im Innern der Rosenmüllerhöhle WNW' Muggendorf/Ofr.

Die früher durch prächtige Tropfsteinbildungen geschmückte und von 1836 bis etwa 1960 als Touristenattraktion geführte Höhle weist eine Gesamtlänge von 112 m, eine Breite bis 11 m und eine Höhe bis 16 m auf. Sie wurde in den Jahren 1902 bis 1903 von A. Neischl und 1999 von Ch. Schöffel speläotopographisch bearbeitet. Auf der Grundlage dieser Vermessungspläne erfolgte im August 2013 die tektonische Aufnahme der Rosenmüllerhöhle.

Grundlinienplan der "Rosenmüllerhöhle" (C 5) N' Muggendorf/Ofr. nebst tektonischen Elementen.

Der gesamte Höhlenverlauf folgt einer an dieser Stelle das Karstgebirge durchziehenden, flachherzynisch bis herzynisch streichenden Störungsschar, deren überwiegend steile Einfallswinkel sowohl nach SW als auch nach NE die Raumerweiterung durch Ausweitungstektonik verdeutlichen. An dieser Bruchtektonik orientieren sich auch die störungsparallelen, herzynisch verlaufenden Längsklüfte und die hierauf senkrecht angelegten Querkluftscharen. Entlang dieses streng geometrisch angeordneten Trennflächengefüges konnten sich Wasserwegsamkeiten und später Karsthohlräume herausbilden. Das jüngere, N-S und W-E verlaufende Störungs- und Kluftsystem tritt an der Rosenmüllerhöhle nicht in Erscheinung. Die Höhle zeigt ihre Genese vielmehr nach dem auch im Druidenhain bei Wohlmannsgesees (BAIER & HOCHSIEDER 1990) sowie in der Schönsteinhöhle (C 9) 1940 m ENE’ Streitberg vorherrschenden tektonischen Normalbau aus erzgebirgisch und herzynisch streichenden Störungs- und Kluftsystemen.

Grundlinienplan der "Schönsteinhöhle (C 9) und der "Brunnsteinhöhle" (C 10) NNE' Streitberg/Ofr.

In der unmittelbaren Umgebung von Streitberg tritt hingegen der karsttektonische Einfluss des tertiärzeitlich angelegten, N-S verlaufenden Trennflächengefüges markant in Erscheinung. So zeigt die weithin bekannte, im Jahr 1905 von dem Geheimen Kommerzienrat Ignaz Bing (Nürnberg) am W-Hang des Schauertales entdeckte und nach ihm benannte Tropfsteinhöhle in ihrem Verlauf die starke Abhängigkeit von diesen Störungs- und Kluftscharen. Die insgesamt 270 m lange Binghöhle, die als fossile Flusshöhle angesehen wird, ist in ihrem S’ Eingangsbereich in den obersten Malm Beta-Werkkalken angelegt und erstreckt sich rund 100 m entlang eggisch und rheinisch streichender Trennflächen in den Berg hinein. Im weiteren Höhlenverlauf dominiert die erzgebirgische Richtung, die aber immer wieder von rheinisch und E-W streichenden Gangabschnitten unterbrochen wird.

Grundlinienplan der "Binghöhle" (C 15) in Streitberg/Ofr. nebst Streichrose der Gangverläufe.

Ein weiterer signifikanter, für das Verständnis der Karsthydrogeologie des Streitberger Gebiets bedeutsamer Aufschluss befindet sich an der "Klararuh" mit der auf 349,45 m NN entspringenden Muschelquelle 580 m NE’ der Kirche von Streitberg. Hier ist in dem hoch aufragenden Felsen "Glatte Wand" der Übergang von Bank- zu Schwammfazies des unteren Malm, an welcher Riffschuttkalke in größeren Mengen beteiligt sind, sehr deutlich aufgeschlossen.

Die "Glatte Wand" an der "Klararuh" in Streitberg/Ofr.

Im unteren Teil der Felswand befindet sich in den grobgebankten Kalken des Malm Alpha der Höhleneingang zur aktiven Talzuflusshöhle "Schneiderloch". In den darüber liegenden Bereichen der Felswand ist der vertikale Übergang zu der ungebankten Massenfazies des Malm Beta aufgeschlossen. In diesen hellgrauen Riffkalken befindet sich eine weitere, heute trocken gefallene Karströhre, welche von SPÖCKER (1981) als "Zeugengrotte" benannt wurde. E’ hiervon, durch ein kleines, canjonartig eingetieftes Trockental getrennt, öffnet sich in einer weiteren Felswand der Eingang zur fossilen Karstwasserröhre der "Brunnholzhöhle".

3D-Blockbild der "Klararuh" ENE' Streitberg mit der "Glatten Wand", der Muschelquelle, dem Schneiderloch, der Zeugengrotte und der Brunnsteinhöhle.

Die Muschelquelle (MQ_01) tritt 26 m WSW’ des Schneiderloches auf den als Aquiclude wirkenden Kalkmergeln des Malm Alpha aus. Der perennierende Quellaustritt wurde im Jahr 1910 in einer aus Kalktuffen errichteten Brunnenarchitektur gefasst und diente bis 1968 zur Trinkwasserversorgung von Streitberg. Aufgrund von häufigen Trübeeinbrüchen musste die Trinkwassergewinnung jedoch eingestellt werden (SPÖCKER 1981). Heute erfolgt die Wasserversorgung von Streitberg aus einer in den Doggersandsteinaquifer abgeteuften Bohrung im Wiesenttal N’ der Burgruine Neideck.

Die Karstquelle "MQ_3" an der "Klararuh" ENE' Streitberg mit normaler Schüttung und mit Trübeeinbruch nach Starkniederschlägen

Das Schneiderloch (C 11) als die im Gebiet der "Klararuh" auf dem tiefstgelegenen Höhenniveau anstehende, heute nur noch gelegentlich aktive Talzuflusshöhle wurde im August 2011 mit einer Gesamtlänge von insgesamt 45 m vermessen und tektonisch aufgenommen.

Vermessung des "Schneiderlochs" in Streitberg/Ofr.

An den Höhleneingang auf 351,78 m NN schließt mit NNE’ Streichen ein 18 m langer, 1,3 m bis 3,0 m breiter und 2,5 m bis 3,0 m hoher Gang an mit deutlich erkennbaren Fließfacetten, welche während der vadosen Phase der Höhle im turbulenten, korrosiven Wasser entstanden. Danach folgt eine WSW-ENE verlaufende, 9 m lange, bis 6,5 m breite und 3 m hohe Höhlenhalle, in welche in ihrer NE-Ecke eine unpassierbare Anastomose einmündet. Der eigentliche weitere Höhlenverlauf schließt im W-Teil der Halle an. Hier verläuft ein Gang zunächst in NNW’, dann in E’ und schließlich in NE’ Richtungen in das Berginnere. Das befahrbare Ende dieses NW’ Höhlengangs wird durch eine unschliefbare Druckröhre gebildet, hinter der sich weitere Karsthohlräume erkennen lassen. Daneben existiert im SE-Teil der Höhlenhalle noch ein niedriger Gang in ESE’ Richtungen zu einer weiteren kleinen Halle mit zwei Anastomosen in deren N-Wand; dieser kleine Hohlraum wurde vom Verfasser in den 1970-iger Jahren entdeckt und nach der Befahrung mit Kalkschottern wieder intensiv verschlossen, so dass er bis heute den Erforschungsbemühungen jüngerer Speläologen verborgen blieb.

Grundlinienplan des "Schneiderloch" (C 11) ENE' Streitberg/Ofr. nebst Störungs- und Klufttektonik.

Aufgrund des Absinkens des Bergwasserspiegels tritt gegenwärtig eine perennierende Quelle (MQ_02) unmittelbar unter dem Höhleneingang auf 350,60 m NN aus. Das Schneiderloch ist jedoch auch heute noch gelegentlich karsthydrologisch aktiv, so nach der jährlichen Schneeschmelze und während des Sommerhalbjahres nach länger andauernden Starkniederschlägen.

Das "Schneiderloch" an der Muschelquelle in Streitberg in hydrologisch inaktiven Zustand und mit temporär aktiven Höhlenbach am 18.09.2013.

Diese selten auftretende Konstellation konnte im September 2013 beobachtet werden: Nach zwei niederschlagsfreien Wochen traten vom 08.09. bis 17.09. Regenfälle mit einer Gesamtsumme von 73 mm auf. Diese – einer durchschnittlichen Monatssumme entsprechenden – Niederschläge bedingten jedoch noch kein "Anspringen" des Höhlenbaches, sondern führten wohl nur zum Wieder-Auffüllen größerer Karsthohlräume im Inneren des Gebirges. Am 18.09. begann ab 11:00h wiederum ein Starkniederschlag, in dessen Verlauf innerhalb weniger Stunden Regenfälle mit einer Tagessumme von 25 mm/d zu verzeichnen waren. Ab 14:11h setzte die Schüttung aus zwei Höhlenquellen ein, welche innerhalb weniger Minuten die Bildung eines rauschenden Höhlenbaches zu Folge hatte; zur gleichen Zeit konnten in den beiden benachbarten Muschelquellen signifikante Wassertrübungen beobachtet werden.

aktiver Höhlenbach im Schneiderloch an der Muschelquelle in Streitberg/Ofr. episodisch aktive Anastomose im Schneiderloch an der Muschelquelle in Streitberg/Ofr.

Die Höhlenquellaustritte im Schneiderloch erfolgten aus dem NW’ Hauptgang sowie aus der mit 45° streichenden und mit 4° nach SW einfallenden Anastomose im NE-Teil der Höhlenhalle. Die Schüttung des Höhlenbaches dauerte bis zum darauffolgenden 19.09. um 11:30h an und versiegte dann schnell. Um 11:50h kam es zu einem weiteren kurzen Regenfall mit 2,5 mm/d; der Höhlenbach schüttete ab 13:28h wieder schlagartig und versiegte um 14:43h.

Das "Schneiderloch" an der Muschelquelle in Streitberg in hydrologisch inaktiven Zustand und mit temporär aktiven Höhlenbach am 18.09.2013.

Tektonisch gesehen wurde das Hohlraumsystem des Schneiderlochs an einer rheinisch streichenden Störungsschar angelegt, welche auch am Felsen der darüberliegenden "Glatten Wand" deutlich erkennbar ist. Im Höhlengang konnten auf vier dieser Störungsflächen mit 10° bis 15° nach NNE einfallende Rutschstreifen beobachtet werden, welche die Brüche als Seitenverschiebungen charakterisieren. Daneben treten in der hinteren Höhlenhalle E-W verlaufende Bruchflächen auf. Bei den Streichwerten der insgesamt 141 aufgenommenen Klüfte sind Maxima bei den rheinischen und erzgebirgischen Streichwerten zu beobachten; untergeordnete Maxima waren bei den ENE-WSW verlaufenden Kluftscharen festzustellen.

Eine weitere perennierende Karstquelle (MQ_03) entspringt 28 m ESE’ des Schneiderlochs auf 349,30 m NN an der Mündung eines scharf eingeschnittenen Trockentals, welches sich – mit zunächst rheinischem, dann erzgebirgisch streichenden Verlauf – von der Karsthochfläche her kommend zwischen dem Felsen der "Glatten Wand" und den Felsbastionen mit der Brunnholzhöhle zum Wiesenttal hin erstreckt.

Die Zeugengrotte (C 12) steht in den Malm-Beta-Schichten der "Glatten Wand" auf 368,5 m NN und somit rund 17 m über der Muschelquelle an. Ihr Höhleneingang mündet wie ein Kanonenrohr ins Freie, ist heute jedoch durch Baumbewuchs weitgehend verborgen. Die ungewöhnliche Benennung erfolgte im Jahre 1922 durch SPÖCKER, der dadurch die damals noch nicht allgemein gültige Erkenntnis, dass Höhlen durch strömende Karstwässer ausgeformt werden können, unterstreichen wollte.

Grundlinienplan der "Zeugengrotte" (C 12) ENE' Streitberg/Ofr. nebst tektonischen Elementen.

In den 1920-er Jahren erwies sich die Zeugengrotte noch als weitgehend unberührt: Hinter dem Höhleneingang erstreckt sich ein rund 10 m langer, röhrenförmiger und nahezu horizontal verlaufender Gang, welcher an zwei rheinisch streichenden und mit 40° nach ESE einfallenden Abschiebungen angelegt wurde. Das Gangende war zu dieser Zeit noch durch eine Füllung rotbrauner Lehme mit Beimengungen von vermutlich cenomanzeitlichen Bohnerzkügelchen und Brauneisenstücken plombiert (SPÖCKER 1981). Dieser Verschluss erwies sich in den 1970-iger Jahren anlässlich einer erneuten Befahrung durch Spöcker als geöffnet und erschloss die bergwärtige Fortsetzung der Höhle bis in eine an Querklüften ausgebildete Kammer, an deren NE-Wand sich wiederum ein an einer rheinisch verlaufenden Abschiebung angelegter Höhlengang weiter ins Berginnere erstreckt. Das heutige Höhlenende wird durch eine Kalksinterbarriere gebildet (SPÖCKER 1981). Insgesamt erweist sich die Zeugengrotte als eine durch Drucklösung entlang rheinisch streichender Störungs- und Kluftflächen sowie quer hierzu verlaufender Kluftscharen angelegte Karstwasserröhre, die zur Zeit ihrer Entstehung auf ein rund 25 m höher als rezent befindliches Karstwasserniveau eingestellt war.

Rund 10 m E’ und 1 m tiefer als das Mundloch der Zeugengrotte befindet sich am E-Hang des Trockentales auf 367,5 m NN die Brunnholzhöhle (C 199); sie wurde im September 2012 vermessen und tektonisch aufgenommen.

Vermessung der "Brunnholzhöhle" in Streitberg/Ofr.

Die aus Malm-Beta-Riffkalken aufgebaute Felswand der Brunnholzhöhle wird von wenigen erzgebirgisch streichenden Klüften durchtrennt. Im hinteren Teil der insgesamt 18,6 m langen Höhle dominieren rheinisch streichende Kluftscharen, welche auch die Anlage dieser ehemaligen Quellhöhle ursächlich bedingten; die hierzu korrespondierenden, E-W verlaufenden Querklüfte sind nur untergeordnet ausgeprägt.

Grundlinienplan der "Brunnholzhöhle" (C 199) ENE' Streitberg/Ofr. nebst Störungs- und Klufttektonik.

Auch die Brunnholzhöhle stellt einen fossilen Karstwasserausfluss dar, welcher sich bei der stufenweisen Eintiefung des Vorfluterniveaus ausbildete. Die Austrittstellen von der Zeugengrotte bzw. der Brunnholzhöhle bis zur Muschelquelle mit rund 17 m Höhenunterschied sind ein anschauliches Beispiel für das Absinken des Grundwasserspiegels in Folge der Tieferlegung des Vorfluterniveaus (SPÖCKER 1981). Der Versuch einer zeitlichen Einstufung der Höhlengenese durch HELLER (1981) führte leider nicht zum erhofften Erfolg. Die von ihm in den Sedimenten der Brunnholzhöhle beobachteten Faunenreste gehören ausschließlich dem Postglazial an, wobei mehrere der aufgefundenen Tierreste sogar als subfossil bzw. rezent anzusehen sind; irgendwelche für älteres, glazialzeitliches Klima charakteristischen Formen konnten nicht beobachtet werden.

 

8 Grundwasserbewegungen im Streitberger Karstgebirge

Die nach Angaben des Bayerischen Geologischen Landesamtes (GLA 1995) sowie eigenen Beobachtungen erstellte Grundwassergleichenkarte zeigt die generellen Abstromrichtungen des unteren Grundgrundwasserkörpers im Streitberger Gebiet. Hieraus ist ersichtlich, dass im N’ der Wiesent gelegenen Karstgebirge die Grundwasseroberfläche der Malmwässer auf rund 360 m NN liegt und zum Leinleiter- und zum Wiesenttal bis auf rund 340 m NN ab fällt. Die Grundwasserfließrichtung ist somit hauptsächlich von N nach S gerichtet. Lediglich im Leinleitertal ist auch ein lokaler Karstgrundwasserabstrom von E nach W zu den beiden Quellen SE’ Unterleinleiter hin festzustellen. Die am N-Hang des Wiesenttales gelegenen Quellen des Wedenbachs und des Güssgraben sowie die Muschelquellen stellen die – durch tiefreichende N-S verlaufende Trennflächen bedingten – Haupt-Grundwasseraustritte in diesem Gebiet dar.

Grundwassergleichen und generelle Strömungsverhältnisse im untersten Karstwasserkörper im Streitberger Gebiet.

Im S’ der Wiesent anstehenden Karstgebirge ist der Abstrom des unteren Hauptgrundwasserkörpers hauptsächlich von S nach N gerichtet und folgt auch hier dem tektonischen Haupttrennflächengefüge. Hier ist jedoch auch ein zweiter, schwebender Grundwasserkörper über den Mergeln des Malm Gamma wirksam, dessen Grundwasseroberfläche sich rund 60 m über dem liegenden Hauptkarstwasser befindet. Er speist den "Tiefen Brunnen" von Birkenreuth sowie den nur gering schüttenden Trainmeuselner Brunnen.

 

9 Hydrochemische Untersuchungen

Das Streitberger Karstgebirge wird durch relativ wenige Karstquellen entwässert. Diese perennierenden Quellaustritte sowie der vor zwei Jahrhunderten abgeteufte "Tiefe Brunnen" in Birkenreuth gestatten Einblicke in die hydrologischen Bedingungen im Gebirgsinnern. Zur hydrochemischen Untersuchung der Grund- und Quellwässer wurden am 15.08.2012 und am 21.08.2013 mit tatkräftiger Unterstützung engagierter Studentinnen und Studenten des GeoZentrums Nordbayern der FAU Erlangen an 14 Messpunkten aus dem Karstgrundwasser Proben entnommen.

Karte der Wasserproben-Entnahmepunkte im Karstgebiet von Streitberg (Nördliche Frankenalb).
Pkt. Messpunkt GW-Höhenniveau
01 Trainmeuseler Brunnen 421,0 m NN
02 Tiefer Brunnen Birkenreuth 436,1 m NN
03 Birkenreuther Talquelle 1 355,0 m NN
04 Birkenreuther Talquelle 2 357,0 m NN
05 Quelle am S' Wiesenttalhang ESE' Haag 323,0 m NN
06 Quelle 1 SE' Unterleinleiter 355,0 m NN
07 Quelle 2 SE' Unterleinleiter 362,0 m NN
08 Wolfsgrabenquelle 340,0 m NN
09 Wedenbachquelle 380,0 m NN
10 Muschelquelle MQ_1 349,5 m NN
11 Muschelquelle MQ_2 350,6 m NN
12 Muschelquelle MQ_3 349,3 m NN
13 Güssgrabenquelle 1 330,0 m NN
14 Güssgrabenquelle 2 328,0 m NN

Im Folgenden sollen zunächst die Messpunkte im Karstgebirge S’ der Wiesent erläutert werden. Danach erfolgt die Beschreibung der Quellaustritte N’ dieses Hauptvorfluters.

Trainmeuseler Brunnen (Pkt. 01)

Das Naturdenkmal "Trainmeuseler Brunnens", am NE-Hang des Knappenberges 500 Meter NW’ des Dorfes Trainmeusel gelegen, stellt den seltenen Fall eines Quellaustritts auf der Karsthochfläche dar. Diese Schichtquelle entspringt auf 421 m NN aus einem schwebenden Grundwasserkörper in den Liegendschichten der Malm Delta-Schwammkalke; als lokale Aquiclude fungieren die im Liegenden anstehenden Oberen Mergelkalke des Malm Gamma.

Gesamtansicht des Trainmeuseler Brunnen auf der Karsthochfläche S' Streitberg. Der Trainmeuseler Brunnen auf der Karsthochfläche S' Streitberg. Quellkammer des Trainmeuseler Brunnen auf der Karsthochfläche S' Streitberg.

Aus dem aus Bruchsteinen gemauerten Wasserhäuschen mit vorgeschalteter steinerner Viehtränke wurden bis zum Jahr 1923 – zusätzlich zu den vorhandenen Wasservorräten in den Hüllen – die Bewohner von Trainmeusel versorgt. In trockenen Jahren musste der Brunnen gesperrt und das Wasser zugeteilt werden. Im Mittelalter erfolgte hieraus wahrscheinlich auch die Wasserversorgung der Burg Neideck über eine 1.300 m lange, aus Eichenstämmen errichtete unterirdische Rohrleitung. Heute ist die Schüttung des "Trainmeuseler Brunnens" stark zurückgegangen und beträgt in trockenen Sommermonaten wenig mehr als 1 L/h.

 

Tiefer Brunnen Birkenreuth (Pkt. 02)

Die Wasserversorgung des ebenfalls auf der Albhochfläche gelegenen Dorfes Birkenreuth musste bis Mitte des 19. Jahrhunderts aus den 110 m tiefer und in 1150 m Entfernung gelegenen "Birkenreuther Talquellen" erfolgen. In den Jahren 1850 bis 1856 teuften die Dorfbewohner in mühevoller Handarbeit einen angeblich 70 m tiefen Brunnenschacht in das Karstgebirge ab, wobei sich auch ein tödlicher Unfall ereignete. Der Brunnen wurde mit einem 0,55 m hohen Kranz ummauert und 1856 mit einem 13 m hohen hölzernen Brunnenhaus umgeben. Bis zum Bau der Fernwasserleitung im Jahr 1923 diente der "Tiefe Brunnen von Birkenreuth" als Trinkwasserversorgung des Dorfes. Im Frühjahr 2014 erfolgte eine eingehende Befahrung und Aufnahme dieses Brunnenschachts.

Tiefer Brunnen Birkenreuth Brunnenkranz des Tiefen Brunnen in Birkenreuth

Der "Tiefe Brunnen" wurde vollständig aus dem Fels herausgearbeitet und weist trotz seines über 150-jährigen Alters nur geringe Verwitterungserscheinungen auf. Der als Referenzniveau herangezogene Fußboden des Brunnenhauses befindet sich auf einem Höhenniveau von 467 m NN (GOK). Hierauf erhebt sich der aus Massenkalken errichtete Brunnenkranz mit seiner durchschnittlichen Höhe von 0,55 m. Der Ruhewasserspiegel des Karstwassers lag im August 2013 auf -30,93 m u. GOK und somit auf 436,07 m NN. Die Brunnensohle wurde auf -40,82 m u. GOK (426,18 m ü. NN) angetroffenen. Das Karstwasser stand im Brunnenschacht 9,89 m hoch an.

Blick in den 40 m tiefen Schacht des 1796 abgeteuften "Tiefen Brunnen" von Birkenreuth auf der Karsthochfläche S' Streitberg.

Die überraschend hohe Lage des Brunnenwasserspiegels ist – vergleichbar mit den Verhältnissen beim 1130 m NNE’ gelegenen "Trainmeuseler Brunnen" – auf einen hier mächtigen, schwebenden Grundwasserkörper über den Mergelkalken des Malm Gamma zurückzuführen. Die Aquiclude der Malm Gamma-Mergel steht auf einem Höhenniveau von 420 m NN an und trennt den oberen, schwebenden Karstwasserkörper von dem Haupt-Karstgrundwasserkörper im Liegenden, welcher die benachbarten "Birkenreuther Talquellen" auf einer Höhenlage von 355 m NN speist. Während das untere Karstwasserstockwerk in NW’ bis NE’ Richtungen abströmt, scheint der obere, schwebende Karstwasserkörper in E’ Richtungen zu fließen und könnte zum Einzugsgebiet der sehr stark schüttenden Stempfermühlquelle im Wiesenttal N’ Gößweinstein gehören.

 

Birkenreuther Talquellen (Pkt. 03 und 04)

Diese beiden perennierenden Karstquellen entspringen in einem herzynisch verlaufenden, stark eingeschnittenen Karsttal 1130 m WNW’ Birkenreuth aus stark geklüfteten Malm Alpha-Kalken. Die Quellbäche haben in ihrem Abstrombereich ein 500 m langes und bis 80 m breites Kalktufflager auf dem unterlagernden Ornatenton und Doggersandstein gebildet.

Birkenreuther Talquelle im Karsttal 1130 m WNW' Birkenreuth/Ofr.

 

Quelle E’ Haag (Pkt. 05)

Am S' Wiesenttalhang 550 m ESE’ des Weilers Haag entspringt eine Karstquelle auf den wasserstauenden Schichten des Ornatentons. Früher trat das Wasser in einem Quellteich inmitten eines kleinen Kalktufflagers aus. Heute fließt es aus dem Brunnenrohr einer um das Jahr 1975 aufgemauerten Quellfassung.

Karstquelle 550 m ESE' Haag/Ofr.

 

Quellen am E’ Talhang SE’ Unterleinleiter (Pkt. 06 und 07)

Im N’ der Wiesent gelegenen Karstgebirge entspringen an dessen W’ Peripherie zwei Karstquellen. Die beiden Quellen am E’ Leinleitertalhang 600m bzw. 720 m SSE’ der Kirche von Unterleinleiter fließen jeweils punktuell aus den Unteren Mergelkalken aus und haben ein Kalktufflager abgesetzt, das auch rezent noch weitergebildet wird. So baut der N’ Quellbach seit einigen Jahren eine kleine, mit Astmoosen (Cratoneurum commutatum) bewachsene "Steinerne Rinne" auf. Beide Quellaustritte scheinen an eine E-W verlaufende Störungsschar im Gebirge gebunden zu sein.

Quelle 1 am E' Talhang der Leinleiter SE' Unterleinleiter/Ofr.

 

Wolfsgrabenquelle am W-Rand von Streitberg (Pkt. 08)

Die nur schwach schüttende Wolfsgrabenquelle entspringt in einem scharf eingeschnittenen Karsttal, welches sich entlang einer herzynisch streichenden Abschiebung ausgebildet hat, über der Aquiclude des Ornatentons. Auch dieser kleine Quellbach hat Kalktuffe abgelagert.

Die Wolfsgrabenquelle E' Streitberg/Ofr.

 

Wedenbachquelle im Schauertal (Pkt. 09)

Das tief eingeschnittene, einer eggisch streichenden Störung folgende Schauertal in Streitberg verläuft mit beachtlichem Gefälle von der Karsthochfläche bei Störnhof in S’ Richtung bis nach Streitberg. Sein oberirdisches Einzugsgebiet beträgt rund 1.400.000 m². Umrahmt wird das Schauertal von schroff aufragenden Dolomit- und Massenkalkfelsen. Im W’ anschließenden Gebiet befindet sich der Eingang zur Binghöhle, im SE ragt der Massenkalkstotzen mit der Streitburg empor. Im oberen Teil des Schauertals entspringt der rund 70 L/s schüttende Wedenbach aus Schwammkalken des unteren Malm. Der abströmende Bach hat ein bis zur Ortsmitte von Streitberg reichendes, mächtiges Kalktufflager gebildet, wobei besonders die oberen Partien mit ihren pittoresken Tuffterrassen und Wasserfällen stark frequentierte touristische Anziehungspunkte darstellen. S’ Streitberg mündet der Wedenbach in die Wiesent.

Kalktuffterrassen des Wedenbachs in Streitberg/Ofr.

 

Muschelquelle in Streitberg (Pkt. 10, 11 und 12)

Von den drei an der "Klararuh" entspringenden Karstquellen wurde der W’ Quellaustritt ("MQ_1") – die eigentliche Muschelquelle – zur Wasserversorgung von Streitberg gefasst.

Die Muschelquelle an der "Klararuh" in Streitberg/Ofr.

Die beiden anderen Quellen ("MQ_2" und "MQ_3") entspringen unterhalb des "Schneiderlochs" sowie am Rand des E’ anschließenden Trockentales.

Die Karstquelle "MQ_2" unterhalb des "Schneiderlochs" an der "Klararuh" ENE' Streitberg Die Karstquelle "MQ_3" an der "Klararuh" ENE' Streitberg

Die von den drei Quellen abströmenden Bäche vereinigen sich nach jeweils 20 m bis 25 m langen Fließstrecken zu einem breiten Bach, welcher SE’ Streitberg in die Wiesent mündet. Der Bach hat ein 300 m langes, mächtiges Kalktufflager gebildet, welches in mehreren Brüchen als Naturwerksteine abgebaut wurde.

 

Güssgrabenquellen im "Langen Tal" E’ Streitberg (Pkt. 13 und 14)

Das "Lange Tal" 1500 m ENE’ Streitberg stellt ein canjonartig eingeschnittenes, 1.300 m langes Trockental dar, das bei der Schneeschmelze die Karsthochfläche NE’ Neudorf entwässert. Sein oberirdisches Einzugsgebiet beträgt 859.732 m². Die Ausformung des "Langen Tals" erfolgte entlang eggisch und erzgebirgisch streichender Trennflächen.

Güssgrabenquelle im "Langen Tal" E' Streitberg/Ofr.

Im Mündungsbereich zum Wiesenttal entspringen zwei perennierende Karstquellen, die den der Wiesent zuströmenden Güssgraben speisen. Die stark kalkabscheidenden Quellwässer haben ein 200 m langes und über 220 m breites Kalktufflager aufgebaut, welches ebenfalls zur Bausteingewinnung herangezogen wurde.

 

An diesen 14 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],
  • pH-Wert.

Weiterhin erfolgten analytische Untersuchungen der Wasserinhaltsstoffe. Sie umfassten die Bestimmungen der:

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

Die Messwerte der Wassertemperaturen in den Karstquellen und im "Tiefen Brunnen" erbrachten sehr unterschiedliche Ergebnisse. Während an beiden Messterminen das Karstwasser im Birkenreuther Tiefbrunnen, den Muschelquellen und den Güssgrabenquellen mit Werten von +9,1 °C bis +10,4 °C zwar für diese Jahreszeit etwas erhöhte, aber noch natürlich erscheinende Werte aufwies, deuteten die Wassertemperaturen der Birkenreuther Talquelle 2 (Pkt. 04), der Wolfsgrabenquelle und der Quelle 2 (Pkt. 07) SE' Unterleinleiter mit Werten bis + 14,4 °C auf Zustrom von auf der Albhochfläche versinkenden Oberflächenwässer hin. Dies weist in der vadosen Zone des Karstgebirges auf direkte Verbindungen zur Erdoberfläche hin.

Messwerte der Wassertemperaturen in den Grund- und Quellwässern des Streitberger Gebiets am 15. August 2012 und am 21. August 2013.

Der Sauerstoffgehalte der Karstquellen betrugen an beiden Beobachtungsterminen von 7,2 mg/L bis 10,3 mg/L und entsprachen mit O2-Sättigungsgraden von 80 % bis 99 % normalen Karstwässern aus der vadosen Zone. Lediglich der im August 2013 beobachtete Wert im "Tiefen Brunnen" von Birkenreuth (Pkt. 02) wich hiervon signifikant ab und deutete mit einem O2-Gehalt von nur 2,8 mg/L und einem O2-Sättigungsgrad von lediglich 27 % auf massive Schadstoffbelastung in diesem schwebenden Karstwasserkörper hin.

Messwerte der Sauerstoffgehalte in den Grund- und Quellwässern des Streitberger Gebiets am 15. August 2012 und am 21. August 2013. Messwerte der Sauerstoffsättigung in den Grund- und Quellwässern des Streitberger Gebiets am 15. August 2012 und am 21. August 2013.

Die auf eine Wassertemperatur von +25° C normierte spezifische elektrische Leitfähigkeit ist ein Maß für die Gesamtheit der in einer Probe gelösten Elektrolyte. Sie gestattet somit eine temperaturunabhängige Betrachtung der im Wasser gelösten Ionen. Die Leitfähigkeitswerte der perennierenden Karstquellen betrugen an den beiden Beobachtungsterminen von 512 µS/cm bis 721 µS/cm. In fränkischen Grundwässern sind i.a. natürliche, geogen bedingte Leitfähigkeiten von 300 µS/cm bis 600 µS/cm zu erwarten. Höhere Werte >750 µS/cm deuten auf anthropogene Einflüsse hin. Auffällig war hingegen der im August 2013 mit 1334 µS/cm stark erhöhte Leitfähigkeitswert des "Tiefen Brunnen" von Birkenreuth (Pkt. 02), welcher auf einen hohen Gehalt an gelösten Ionen hinweist.

Leitfähigkeits-Messwerte in den Grund- und Quellwässern des Streitberger Gebiets am 15. August 2012 und am 21. August 2013.

Die Betrachtung der pH-Werte zeigte an beiden Messterminen keine Auffälligkeit. Sowohl an den Karstquellen wie auch im Wasser des "Tiefen Brunnen" von Birkenreuth waren leicht alkalische Bedingungen mit Werten von pH = 7,1 bis pH = 8,4 festzustellen.

pH-Messwerte in den Grund- und Quellwässern des Streitberger Gebiets am 15. August 2012 und am 21. August 2013.

Der Nitrat-Gehalt ist ein Maß für die Stickstoffbelastung eines natürlichen Wassers. An beiden Messterminen konnten in den Quellwässern sehr deutliche Unterschiede beobachtet werden. Die Quellen an der W’ Peripherie des Streitberger Karstgebirges wiesen sowohl im N als auch im S nur äußerst geringe Nitrat-Belastungen von 1 mg/L bis 8 mg/L auf. Hingegen betrugen die Nitrat-Gehalte in den stark schüttenden Hauptquellen des Wedenbachs, des Güssgraben sowie an der Muschelquelle stets 15 mg/L bis 20 mg/L. Dies weist auf Einträge von organischen und anorganischen Stickstoffdünger (Gülle, Ammoniumnitrat) hin, welche vor allem auf der Karsthochfläche N’ Streitberg beim großflächigen Anbau von Energiemais zur Anwendung kommen.

Nitrat-Messwerte in den Grund- und Quellwässern des Streitberger Gebiets am 15. August 2012 und am 21. August 2013.

Die Untersuchungen auf Nitrit und Ammonium in den Streitberger Quellwässern erbrachten an beiden Messterminen keine Auffälligkeiten. Lediglich im Karstwasser des "Tiefen Brunnen" von Birkenreuth konnte ein Nitrit-Wert von 0,07 mg/L und ein Ammonium-Gehalt von 0,1 mg/L festgestellt werden. Der Trinkwassergrenzwert von Ammonium liegt bei 0,5 mg/L NH4+. Ein Nachweis von Ammonium-Ionen im Quellwasser deutet auf hygienisch bedenkliche Verunreinigungen im Einzugsgebiet hin und auf einen schnellen unterirdischen Transport von nahe gelegenen Eintragsorten hin. Die Ursachen für diese Ammoniumfracht können direkt im landwirtschaftlichen Gülle-, Stallmist- und Kunstdüngeraustrag begründet sein. Auch Nitrit gilt als Verschmutzungsindikator im Wasser. Nitrithaltige Grundwässer weisen auf Verrottungs- oder Verwesungsherde im Boden hin. Der Trinkwassergrenzwert für Nitrit liegt bei 0,5 mg/L NO2-. In sauerstoffreichen Grundwässern werden Ammonium-Ionen durch Stickstoffbakterien über das metastabile Nitrit zu Nitrat oxidiert, welches nach dem Quellaustritt von Pflanzen als Nährstoff aufgenommen wird.

Im Gegensatz hierzu werden die Wasserinhaltsstoffe Sulfat, Phosphat und Chlorid im Karstgrundwasser nicht abgebaut. Die an den beiden Messterminen in den Probenahmestellen beobachteten Sulfat-Konzentrationen betrugen 30 mg/L bis 75 mg/L. Nur in der Wolfsgrabenquelle konnte im August 2012 ein geringerer Gehalt von 15 mg/L bestimmt werden. Sulfat-Gehalte um 20 mg/L sind in Franken meist geogenen Ursprungs. Höhere Gehalte (um 70 mg/L) deuten auf anthropogene Beeinflussung hin, vor allem, wenn in den Wässern auch erhöhte Nitrat-, Phosphat- und Chloridgehalte beobachtet werden. Sulfat gilt als das "Leit-Ion" für Auslaugungen aus Bauschutt-Ablagerungen, welche seit langer Zeit gerne als Verfüllung in Dolinen eingebracht werden. Da diese Dolinen trotz des Schutteintrages weiterhin hydraulisch aktiv bleiben, kann das Sulfat aus Putz- und Gipsanteilen herausgelöst und in das Grundwasser eingebracht werden. Ein weiterer Eintrag erfolgt aus sulfathaltigen Düngern und Spritzmitteln.

Sulfat-Messwerte in den Grund- und Quellwässern des Streitberger Gebiets am 15. August 2012 und am 21. August 2013.

Phosphat konnte im Streitberger Karstgebirge an den beiden Messterminen nicht nachgewiesen werden. Die in den Karstwässern des Streitberger Gebiets gemessenen Chlorid-Gehalte betrugen in den Quellen an der W’ Karstperipherie lediglich 0 mg/L bis 9 mg/L und weisen hier auf eine nur sehr mäßige anthropogene Belastung des Quellwassers hin. Hingegen traten in den weiter E’ gelegenen, die landwirtschaftlichen Flächen auf der Albhochfläche entwässernden Quellaustritten bereits Chloridkonzentrationen von 13 mg/L bis 23 mg/L auf. Eine sehr hohe Cl--Konzentration konnte jedoch mit 214 mg/L im "Tiefen Brunnen" von Birkenreuth (Pkt. 02) beobachtet werden. Der hier aufgeschlossene, über den Malm Gamma-Mergel anstehende obere Karstwasserkörper wird offenbar neben Stickstoffeinträgen auch durch chloridhaltige Dünger direkt kontaminiert und zeigt somit die typische Vulnerabilität von Karstwässern gegenüber dem Eintrag von Schadstoffen.

Chlorid-Messwerte in den Grund- und Quellwässern des Streitberger Gebiets am 15. August 2012 und am 21. August 2013.

Bezüglich der Wasserhärten sind die Streitberger Karstwässern in den Härtebereich „hart" (> 14 °dH) einzustufen.

Die Gesamthärten betrugen an beiden Beobachtungsterminen in den meisten Quellwässern 23 °dH bis 29 °dH, wobei die höchsten Werte in den drei Muschelquellen sowie in den Birkenreuther Talquellen zu verzeichnen waren. Etwas geringere Werte von 19 °dH bis 21 °dH traten im August 2013 im "Trainmeuseler Brunnen" sowie in den Quellen SE’ Unterleinleiter auf.

Gesamthärte-Messwerte in den Grund- und Quellwässern des Streitberger Gebiets am 15. August 2012 und am 21. August 2013.

Vergleichbare Ergebnisse ergaben sich bei den Werten der Karbonathärte, welche 16 °dH bis 25 °dH betrugen. Die höchsten Werte traten auch hier in den Muschelquellen sowie in den Birkenreuther Talquellen auf. Insgesamt betrachtet ergibt sich das Bild einer sehr starken Karbonatlösung im Gebirge, wobei die Entwässerung auch über größere Distanzen bevorzugt über N-S bzw. E-W verlaufende Karströhren zu erfolgen scheint und bei den hier angeschlossenen Quellen zur Bildung großer Kalktufflager geführt hat.

Carbonathärte-Messwerte in den Grund- und Quellwässern des Streitberger Gebiets am 15. August 2012 und am 21. August 2013.

 

10 Zusammenfassung und Ausblick

Im Streitberger Karstgebiet zeigt sich eine deutliche Beziehung zwischen dem bruchtektonischen Bauplan, den unterirdischen Wasserwegsamkeiten und der Entwicklung der (Trocken-) Talsysteme. Das Gebirge ist von einem erzgebirgisch und herzynisch streichenden Kluft- und Störungssystem sowie von rheinisch bis eggisch verlaufenden Bruchlinien durchzogen. Während das erste, orthogonal ausgebildete Störungssystem die geologisch alt angelegten Längs- und Querstörungen zum großtektonischen Bau der Frankenalbfurche darstellen, ist die zweite Störungs- und Kluftschar an die wesentlich jüngeren tektonischen Bewegungen im Tertiär gebunden. Dieses jüngere Trennflächengefüge scheint auch die rezenten Wasserbewegungen entscheidend zu steuern.

Die günstigen Infiltrationsbedingungen im seichten Karst des Streitberger Gebiets führen dazu, dass große Anteile (ca. 50 %) des Niederschlags zur Grundwasserneubildung beitragen. Aufgrund der relativ offenen Lösungshohlräume und der hohen Gebirgsdurchlässigkeit erfolgt hier ein rascher Durchsatz des infiltrierten Niederschlagswassers.

Die für den seichten Karst typische schlechte Filterung des Karstwassers erweist sich jedoch als zunehmend problematisch. Vor allem der auf der Albhochfläche großräumig vorangetriebene Anbau von Mais als Energiepflanze für Biogasanlagen bedingt, verstärkt durch das hier stellenweise vorherrschende morphologische Binnengefälle, dass die durch Niederschlagswässer aus den Ackerböden ausgewaschenen Schadstoffe schnell und ohne wirksame Filterung über Dolinen und Ponore in den Karstgrundwasserkörper eingetragen werden. Im seichten Karst herrscht ein rascher Grundwasserdurchsatz vor, welcher auch ein schnelles "Durchspülen" der Kontaminationen erhoffen lässt. Diese günstigen Gegebenheiten fehlen jedoch im E’ anschließenden tiefen Karst, welcher die großen Grund- und Trinkwasservorräte für Nordbayern beinhaltet. Somit können die mit dem großflächigen Anbau von Energiemais verbundenen Karstgrundwasserprobleme des Streitberger Gebiets als Testmodell für das irreversibel ablaufende Schädigungspotential im tiefen Karst der Frankenalb angesehen werden.

 

11 Danksagung

Mein herzlicher Dank gilt den Herrn Werner Borchert und Hans Müller vom Rathaus des Marktes Wiesenttal (Muggendorf) für die vielfältigen administrativen Unterstützungen und für die mehrmaligen, unkompliziert getätigten Genehmigungen zur Befahrung der Agrar- und Forstwege im Streitberger Gebiet.

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

Herrn Prof. Dr. R. Koch und einem ungenannten Gutachter danke ich für die Durchsicht des Manuskriptes.


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* Dr. Alfons Baier, last Update: Mittwoch, 08. Juli 2015 23:34

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