Steiluferlandschaft am Bodensee, Pfänder und Rappenlochschlucht

Datum der Exkursion: 05. - 07. Juni 2009

Leitung: Dr. Matthias Geyer

: Karte des Bodensees (Quelle: www.mydarc.de)

Protokollant: Timm Reisinger

Matrikelnummer: 2710185

Studiengang und Semester: Geowissenschaften Universität Freiburg, 2. Semester

Einleitung

Die Exkursion trägt den Titel „Steiluferlandschaft am Bodensee, Pfänder und Rappenlochschlucht“. Bereits während der Zugfahrt begannen wir, uns mit der Geologie auseinander zu setzen. Wir beobachteten die Morphologie, den Bewuchs, die Gewässer usw. und brachten sie in einen geologischen Zusammenhang. In der Sipplinger Steiluferlandschaft erkundeten wir den geologischen Lehrpfad, der uns vom nordwestlichen Ortsende von Sipplingen bis zum Haldenhof führte.

Am zweiten Tag hatten wir im Gegensatz zum ersten Tag kein Glück mit dem Wetter und konnten den Pfänder und den Gebhardsberg in Bregenz nur im Regen kennen lernen. Deshalb fielen leider der gute Ausblick und die ausführliche Aufschlussbesprechung sprichwörtlich ins Wasser.

Tags darauf durchwanderten wir die Rappenlochschlucht und die Alplochschlucht bei Dornbirn und ließen die Exkursion bei einem sonnigen Mittagsessen in Ebnit Heumöser im Voralberg ausklingen.

Tag 1: Anfahrt

Geologie aus dem Zugfenster

Die Exkursion startete am Hauptbahnhof in Freiburg. Zunächst durchquerten wir das Zartener Becken, das sich als ausgedehnte Kiesfläche zwischen Freiburg und Himmelreich darstellt. Hinter Kirchzarten überquerten wir den Rotbach, der mit dem Ibenbach und dem Wagensteigbach den Zufluss und den Ursprung der Dreisam bildet.

Im Verlauf zum folgenden Höllental lassen sich deutliche Terrassen erkennen. Das Höllental verengt sich und die Seitenwände werden zunehmend steiler. Am Hirschsprung, der engsten Stelle des Tals, ragen die Wände klammartig empor. Das Höllental ist das Resultat einer ca. 200 km langen Bruchzone, die sich vom Oberrheingebiet bis zum Bodenseeraum erstreckt. Am Hirschsprung schneidet dieses Grabensystem durch das Gesteinsmassiv, Bäche nutzten diese Schwächezone im Gestein und erodierten dieses, so dass ein Durchbruch zum Dreisamtal entstand.

Nach der Höllentalpassage fuhren wir am Titisee vorbei. Dieser entstand durch die glaziale Überprägung des Feldberggletschers, dessen Endmoränen die heutigen Ufer des Sees formten.

Durch das Gutachtal ging es weiter in Richtung Neustadt. Die Gutach entwässert den Titisee. Im weiteren Verlauf des Tals lassen sich Schotterterrassen als Folge der Ablagerung der Sedimentfracht durch die Gutach beobachten. Die Gutach geht in die Wutach über, deren Verlauf wir weiter nach Donaueschingen folgten. Nördlich von Bonndorf durchschneidet die Wutach das kristalline Grundgebirge des Südschwarzwaldes und hat dort die Wutachschlucht ausgebildet.

Wir durchquerten das süddeutsche Schichtstufenland bei Donaueschingen, das sich überwiegend aus Muschelkalk zusammensetzt, und erreichten die Überreste des Hegauvulkanismus. Im Bereich der Hegaubasalte herrschte eine Schwächezone in der Erdkruste, bedingt durch die Kreuzung zweier Hauptstörungsrichtungen, die Rheinische (NNE-SSW) und die Variskisch-Herzynische (NW-SE). Die Vulkankegel sind in der sogenannten Hegau-Albstadt-Linie (SSW-NNE) angeordnet.

Das Gestein ist hauptsächlich basaltischer Zusammensetzung, es treten allerdings auch Phonolithgänge auf. Beim ersten Kegel ist am Osthang ein heftiger Bergrutsch auszumachen, der sich in der Übergangsjahreszeit ereignet hat, denn in dieser Zeit sind die Temperaturschwankungen relativ groß. Dazu kommt, dass die Temperaturunterschiede am Osthang größer sind, weil hier am Tag zuerst die Sonne für eine Erwärmung sorgt. Die Vulkankette lässt sich bis Singen beobachten, wobei der Hohentwiel den letzten Kegel bildet. Schließlich erreichten wir bei Sipplingen den Bodensee.

Einführung in die geologischen Gegebenheiten

Die Exkursion führt zum Bodensee, ins Molassebecken und in die Alpen. Um einen Überblick und einen besseren Einstieg zu erhalten, werden diese Phänomene zunächst erklärt und in einen Zusammenhang gebracht.

Die Entstehung der Alpen

Der Urkontinent Pangäa zerbrach vor 150 Ma in die Kontinente Godwana und Laurasia (das heutige Afrika befand sich auf Godwana und Europa auf Laurasia). An der Bruchstelle entstand ein mittelozeanischer Rücken, aus dem ständig Magma empor stieg. Dabei ist die ozeanische Kruste und der Penninische Ozean entstanden. Vor 120 Ma bewegte sich Afrika auf Europa zu, wobei der Penninische Ozean schrumpfte. Die Ozeanische Platte wurde subduziert. Später wurde die Afrikanische auf die Europäische Platte geschoben und die Europäische Platte wurde zum Teil subduziert. Dann begann die Metamorphose der tiefer liegenden Gesteine. Durch das ständige Annähern der Platten und durch den Druck, der dabei entstand, wurden die Alpen empor gehoben.

Definition Molasse

Molasse ist das Abtragungsmaterial eines Gebirges in der Spätphase seiner Entstehung.

Die Entstehung des Molassebeckens

Vor rund 60 Ma stieß die Afrikanische Platte auf die Europäische Platte, die Bildung der Alpen begann und es entstanden zwei Hauptstörungsrichtungen in Mitteleuropa, die rheinische und die variskisch-herzynische (Bonndorfzone). Unter dem Gewicht der größer werdenden Gesteinsmassen ist das Gebiet der heutigen nördlichen Voralpen vom Genfer See bis nach Wien langsam in die Tiefe gesunken. Das Becken begann sich zu bilden.

Hauptsächlich Flüsse haben Geröll, Sand, Schlamm und weiteres Material aus den wachsenden Alpen in die voralpine Senke transportiert. Das große alpine Molassebecken im Norden der Alpen wird Vorlandmolasse genannt. Die Molassen in diesem Becken entstanden vor ca. 30 bis 12 Ma und lagern überwiegend ungestört.

In den Phasen, in denen das Becken schnell einsank, gelangte Meereswasser aus der Tethys in das Becken. Indikatoren für diese Phasen und somit für ein Meer sind Funde von Haifossilien (überwiegend Zähne), Austern und Glaukonit, ein grünliches Mineral, das vor allem im Meer vorkommt. Dagegen ist in den Phasen, in denen sich das Becken nur langsam einsenkte, das Meer verdrängt worden und Süßwasser verbreitete sich in Form von Flüssen oder Seen an Stelle des Meerwassers. Aufgrund dieser Phasen können im Becken vier Molassen unterschieden werden:

- 1. Obere Süßwassermolasse ca. 17-12 Ma

- 2. Obere Meeresmolasse ca. 20-17 Ma

- 3. Untere Süßwassermolasse ca. 25-20 Ma

- 4. Untere Meeresmolasse ca. 30-25 Ma

Die Entstehung des Bodensees

Der Bodensee in seiner Form ist 10 - 14.000 Jahre alt und durch die glaziale Überprägung entstanden. Das Becken wurde nach der Beckenbildung mit dem Eis der Gletscher gefüllt. Der Gletscher war unterschiedlich mächtig. Die Mächtigkeit der Eisschicht fiel nach Westen hin ab, weshalb der Bodensee im Osten tiefer ist. Der Ursprung des Sees liegt unmittelbar hinter der Gletscherzunge, im Bereich der Endmoräne. Die Endmoränen entstanden durch den Rheingletscher aus der Würmzeit (vor ca. 115.000 bis 12.000 Jahren), sie liegen halbrund um den Bodensee, angrenzend an die Orte Schaffhausen, Engen und Stockach. Als Folge der Gletscher treten immer wieder Findlinge (Gleitgeschiebe) im Bodenseebereich auf, wie zum Beispiel der grüne so genannte Julia-Granit.

Der Bodensee: Fakten und Daten

Der 400 m ü. NN liegende Bodensee ist mit einer Fläche von 540 km² der zweitgrößte Alpensee. Seine Uferlänge beträgt 230 km und seine max. Tiefe 252 m. Die mittlere Jahrestemperatur des Bodenseewassers liegt bei 8,6 C°. Der Rheinbrech ist die Mündungsspitze des Alpenrheins und mündet südwestlich von Bregenz in den Bodensee. Früher konnte der Bodensee eine Größe von ca. 10.000 km² aufweisen. Der Rhein transportiert jedoch ca. 3 Mio m³ Sedimente im Jahr in den Bodensee, der deshalb zunehmend verlandet. Deshalb wird es den Bodensee vermutlich nur noch 20.000 Jahre geben. Hierbei handelt es sich jedoch nur um eine grob geschätzte Modellrechnung.

Bahnhof in Sipplingen (Rechtswert: 0507263 / Hochwert: 5293780)

Unseren ersten längeren Aufenthalt haben wir in Sipplingen, dort beginnen wir unsere „aktive“ Exkursion. Von hier aus ist der Uferbereich des Überlinger Sees zu sehen. Früher gab es hier bis zu 100 m hohe Felswände aus Sandstein, die jedoch aus Sicherheitsgründen weggesprengt wurden.

Geologischer Lehrpfad in Sipplingen

Halt 1 (Rechtswert: 0507198 / Hochwert: 5293670)

: Abb. 1: Beginn des geologischen Lehrpfades

In einer morphologischen Schneise beginnen wir den Geologischen Lehrpfad. Die Schneise wurde durch einen der Bäche gebildet, der stetig Material abtransportiert. Es liegt also ein relativ hohes Erosionspotenzial vor. Das hier häufig vorkommende Schilf ist ein Indiz dafür, dass es hier viel Wasser gibt, das den Hang hinab fließt (Abb. 1).

Halt 2 (Rechtswert: 0506890 / Hochwert: 5294594 / Höhe: 494 m ü. NN)

: Abb. 2: Quer- und Kreuzschichtungen im Sandstein

: Abb. 3: Braunkohlenlage im Sandstein

An unserem folgenden Haltepunkt steht die Obere Meeresmolasse an, ein Indiz dafür sind die hier zu findenden Haifischzähne. Der hier anstehende feine Sandstein setzt sich aus den Komponenten Quarz, Feldspat und den Glimmern Muskovit und Biotit zusammen. Die Glimmer sind an ihrem charakteristischen Glanz gut zu erkennen. Die Schichten sind nicht ganz regelmäßig gelagert. Im oberen Bereich sind Querschichtungen und Kreuzschichtungen zu erkennen, die auf eine relativ schnelle Strömung des Wassers hinweisen (Abb. 2). Des Weiteren treten hier organische Lagen im Gestein auf, bei denen es sich um Braunkohle handelt (Abb. 3). Die Schichten der Braunkohle weisen eine dunklere Farbe als der umliegende Sandstein auf.

Halt 3 (Rechtswert: 0506889 / Hochwert: 5294593)

: Abb. 4: Flache parallele Schichtung im Kalksandstein mit dünnen Tonzwischenlagen und einer ca. 8 cm mächtigen dunklen Tonschicht

In Aufschluss 3 ist eine gut ausgebildete parallele Schichtung zu erkennen Abb. 4). Das Material ist ein Kalksandstein. Der Kalkgehalt des Sandes kann hier durch den Salzsäuretest nachgewiesen werden. Das Gestein im Aufschluss stammt aus dem Übergang der Oberen Meeresmolasse zur Oberen Süßwassermolasse und wird der Brackwassermolasse zugeordnet. Bei der Entstehung des Kalksandschiefers herrschte eine geringe Strömung. Es ist möglich, dass die Schichtung durch jahreszeitliche Ablagerungen zustande kam. Die dunkleren Tonschichten, die in der Schieferung auffallen, können durch eine vorübergehende Absenkung oder durch Tontrübung eines Zulaufs entstanden sein. Diese Brackwasser-Bedingungen herrschten zu einer Zeit, in der die mittlere Durchschnittstemperatur 17- 18 C° betrug. Dagegen liegt die heutige mittlere Durchschnittstemperatur am Bodensee bei 9,5 C°.

Halt 4

Etwas weiter oberhalb von Aufschluss 3 ist das Gestein etwas tonhaltiger. Der Salzsäuretest ist ebenfalls positiv. Es handelt sich um sehr feinen 20 - 18 Ma alten Glimmersand, der sich im flachen Brackwasser abgelagert hat. Die Krustenkalke sind durch Karbonatausfällung entstanden.

Halt 5 (Rechtswert: 0506982 / Hochwert: 5294932 / Höhe: 652 m ü. NN)

Mittagspause am Haldenhof

Halt 6

Bei diesem Halt steht ein Gestein an, das ähnlich wie Waschbeton aussieht. Es handelt sich um ein Konglomerat aus eiszeitlichem Schotter, um einen so genannten Nagelfluh (Fluh bedeutet auf alemannisch Fels). Der Nagelfluh entstand durch Schmelzwasserflüsse, die sich in den Molassesand gegraben haben. Später wurde der Schotter karbonatisch gebunden.

Einige Meter neben Aufschluss 6 sind Terrassen zu erkennen, die sich durch Rutschungen gebildet haben, wobei Tone hier die Funktion des Schmiermittels für das Molassegestein übernahmen.

Halt 7 (Rechtswert: 0507367 / Hochwert: 5294892 / Höhe: 669 m ü. NN)

: Abb. 5: Scharfe Grenze zwischen Oberer Süßwassermolasse und Schmelzwasserschottern (oben)

Beim Aufschluss 7 handelt es sich um einen Hohlweg. Der Ursprung des Hohlwegs lag vermutlich in einer kleinen Rinne, in der die Erosion gut angreifen konnte. An diesem Haltepunkt ist eine sehr scharfe Grenze zwischen Glimmersand der Oberen Süßwassermolasse und den Schmelzwasser-Schottern, dem Nagelfluh, zu sehen (Abb. 5). Die Gerölle führenden Flüsse vom Rheingletscher hatten eine hohe Erosionskraft und konnten sich so tief in den Sandstein einschneiden. Der alpine Schotter wurde nach dem Transport durch einen karbonatischen Zement verbacken. Es gibt keine erkennbare Sortierung der teilweise sehr großen Gerölle, was auf eine schnelle Wasserströmung hinweist. Der Nagelfluh ist hier ca. 1,5 Ma alt, wogegen die Obere Süßwassermolasse etwa 17-12 Ma alt ist.

Halt 8 (Rechtswert: 5058467 / Hochwert: 5294196 / Höhe: 574 m ü. NN)

Panoramablick

Halt 9 (Rechtswert: 0506945 / Hochwert: 5294714)

: Abb. 6: Die 7 Kurfürsten-Pyramiden

: Abb. 7: Aufschluss-Skizze mit Maßstab

Bei Aufschluss 9 besuchten wir die interessanten Gebilde der sieben Kurfürsten Pyramiden (Abb. 6 und 7). Entstanden sind die ca. 5 m hohen Pyramiden im Holozän, also am Ende der letzten Eiszeit, durch Erosion. Oben auf den Erdpyramiden befinden sich so genannte Decksteine, relativ verwitterungsresistente Gesteine, die den unteren Teil der Pyramiden vor Erosion schützen. Sie enthalten härtere und weichere Schichten, so dass ihr Aufbau ringförmig wirkt.

Tag 2: Bregenz im Voralberg in Österreich

Der Pfänder

Der 1.063 m ü. NN hohe Pfänder liegt auf der variskischen Hauptstörungszone. Am Pfänder steht ausschließlich die Obere Süßwassermolasse an, die hier den Namen Pfänderschichten erhalten hat. Die Obere Süßwassermolasse besteht hier aus Sandsteinschluff und Mergel. Dazu kommen noch Konglomerate als Produkt der Schuttfächer der Alpen. Die typische Abfolge von Sedimenten am Pfänder ist: Nagelfluh, Sand, Schluff und Mergel. Die Nagelfluhrippen lassen sich gut verfolgen. Der Nagelfluh von Tag 1 und Tag 2 ist allerdings nicht identisch. Am Pfänder befinden wir uns deutlich näher an den Alpen als in Sipplingen, deshalb gibt es deutliche Unterschiede bei der Sedimentation. Das Material ist hier meist in Form von Schuttfächern transportiert worden. Die Gerölle sind sehr einheitlich, es gibt viele Gerölle aus Sandstein und Kalk und relativ wenige aus Kristallingestein oder Radiolarien. Der Ton, der hier häufig in den Gesteinen enthalten ist, kann bei Erdbauprojekten zu Problemen führen. Beim Bau des Pfändertunnels zum Beispiel wurde der Ton frei gelegt und bekam Kontakt mit Wasser, in Folge dessen er aufgequollen ist. In den Pfänderschichten sind zudem Fossilien wie Muscheln und Schnecken aus dem ehemaligen Süßwasser zu finden, die Gehäuse sind zum Teil mit Calcit gefüllt. Es werden hier sehr viele Schüttungen, so genannten Turbidite, beobachtet. In der Oberen Meeresmolasse können, im Gegensatz zur Oberen Süßwassermolasse, keine Turbidite ausgemacht werden. Die Mächtigkeit der Oberen Süßwassermolasse beträgt ungefähr 2.000 - 2.500 m. In der Oberen Süßwassermolasse gibt es ein kleines Kohlevorkommen.

Halt 1

Der erste Halt wurde an der Seilbahnstation auf den Pfänder eingelegt. Während der Fahrt mit der Seilbahn konnten wir erkennen, dass die Schichten am Pfänder nach NW einfallen.

Halt 2 (Rechtswert: 0558679 / Hochwert: 5261405 / Höhe: 976 m ü. NN)

Pfänder Dohle (Gasthaus)

Halt 3 (Rechtswert: 0556169 / Hochwert: 5259929 / Höhe: 598 m ü. NN)

Auf dem 600 m hohen Gebhardsberg befindet sich ein Burgrestaurant. Im Hof des Restaurants lassen sich an den Mauersteinen viele Phänomene, die typisch für Sedimentgesteine sind, beobachten. Zu den Phänomenen in den Sandsteinen und Konglomeraten gehört u. a. die Kreuzschichtung.  Das Gestein am Gebhardsberg ist vor ca. 21 Ma entstanden und somit tertiären Alters. Ein Fluss hat Sande und Gerölle in Form von Schuttfächern über die Molassen transportiert.

Halt 4 (Rechtswert: 0556169 / Hochwert: 5259675 / Höhe: 543 m ü. NN)

Am Fuße des Gebhardsbergs

Tag 3: Rappenlochschlucht und Alplochschlucht bei Dornbirn

Halt 1 (Rechtswert: 0558764 / Hochwert: 5248976 / Höhe: 511 m ü. NN)

: Abb. 8 (links): Harnischfläche, Bildausschnitt ca. 50 x 35 cm

: Abb. 9 (oben): Große ca. 5 m hohe Harnischfläche im Kalk

Der erste Aufschluss befindet sich am Einstieg zur Rappenlochschlucht. Der Name dieser Schlucht kommt von den ausgestorbenen Waldrappen, die zur Familie der Ibisse gehörten. Eine solche tiefe und enge Schlucht in den Alpen nennt man Klamm. Der Fluss Ach, der durch die Schlucht fließt und diese gebildet hat, bewegt sich entlang einer Störungszone. Es gab viel Schmelzwasser durch das Abtauen der Gletscher, was das tiefe postglaziale (nicht älter als 10.000 Jahre) Einschneiden des Flusses möglich gemacht hat. An diesem Ausgangspunkt ist eine Rutschung zu erkennen, für deren Entstehung der Mergel- und Kalkstein-Untergrund verantwortlich ist. Das Gestein stammt aus dem Helvetikum, aus der mittleren Kreide, woraus sich folgern lässt, dass wir die Grenze zu den Alpen überschritten haben. Die anstehenden Mergelschichten bilden eine flache Morphologie, der Kalkstein ist dagegen für eine eher steile Morphologie verantwortlich. Maiglöckchen und Storchenschnabel sind in den Alpen und somit auch hier Indikatoren für Kalk. Quellen, die hier entspringen, sind allgemein ein Hinweis auf tektonische Beanspruchung.

Nach einem kurzen Fußmarsch ist ein großer gerundeter Granitblock auffällig, bei dem es sich um einen weit transportierten Findling handelt. Ein häufiges Phänomen in der Schlucht sind kleinere und größere Harnischflächen in den Kalken (Abb. 8 und 9)

Halt 2 (Rechtswert: 0558999 / Hochwert: 5248740)

Am zweiten Wasserfall sind Karststrukturen zu beobachten, die vermutlich unter Mittelmeerklima-Bedingungen entstanden sind. Es gibt Rinnenkarren, wellige Oberflächen auf dem Kalk, bei denen es sich neben den hier zu sehenden Karsthöhlen ebenfalls um Karststrukturen handelt.

Halt 3

: Abb. 10: Große 5 m hohe Falte oberhalb des 3. Wasserfalls

: Abb. 11: Ansatz einer Falte am 3. Wasserfall

Ab dem drittem Wasserfall ist ein Durcheinander der Schichtlagerung zu sehen, es gibt Faltungen und teilweise unterschiedliches Schichteinfallen (Abb. 11). Im Gegensatz dazu sind die Schichten bis zu diesem Punkt weitestgehend in gleicher Richtung eingefallen.

An einigen Stellen sind Strudellöcher zu sehen, die durch fluviatile Erosion, z. B. durch kreisförmige Bewegung von Mahlsteinen wie Geröll oder Sand, entstanden sind.

Bei einer gewaltigen Falte (Abb. 10), die sich oberhalb des dritten Wasserfalls befindet, beschreibt der Fluss eine 90° Kurve. Darauf folgt ein eng eingeschnittener Bereich. Diese Situation muss tektonisch bedingt sein.

Halt 4

: Abb. 12: Kleintektonik im Kalkschiefer

Oberhalb der Verengung der Schlucht sind Rauten zu erkennen, die auf Grund von Störungszonen/Kluftsystemen entstanden sind. Weiterhin gibt es in der Rappenlochschlucht schöne Beispiele für Kleintektonik (Abb. 12).

In einem Fall wurde das Material gequetscht und gedrückt. In der Schichtenfolge Kalk/Kalkschiefer reagierte der Kalkschiefer schneller auf tektonische Beanspruchung als der reine Kalkstein: Der Kalkschiefer ist inkompetenter als der bankige Kalk. Der Kalkschiefer entstand durch ein tonreiches Sediment. Weiterhin beobachtet man kalkgesättigtes Wasser, das über dem Moos ausfällt und einen weißen Niederschlag bildet. Die hier anstehenden Calcitbänke sind durch Ausfällung entstanden.

Halt 5

: Abb. 13 (oben): Der Staufensee

: Abb. 14 (rechts): Rezente Rippelmarken am Flussufer

Ein weiterer Findling befindet sich am Staufensee (Abb. 13), es handelt sich dabei um einen Gneis. Im Fluss, der oberhalb in den See mündet, sind viele Molasseeigenschaften rezent zu beobachten, zum Beispiel auch Rippelmarken, Gerölle usw (Abb. 14).

Halt 6 (Rechtswert: 0558714 / Hochwert: 5247701 / Höhe: 620 m ü. NN)

Staufensee-Kiosk

Halt 7

: Abb. 15: In der Alplochschlucht

: Abb. 16: Karrenflächen als Karststrukturen

Die Alplochschlucht weist ähnliche Phänomene auf wie die Rappenlochschlucht (Abb. 15). Auch in dieser Schlucht sind Karrenflächen zu sehen (Lapiaz, Abb. 16).

Halt 8 (Rechtswert: 0558489 / Hochwert: 5246741 / Höhe: 691 m ü. NN)

Bushaltestelle oberhalb der Alplochschlucht

Halt 9 (Rechtswert: 0558714 / Hochwert: 5244181 / Höhe: über 1.000 m ü. NN)

Ebnit Heumöser

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