Abb. 10. Karsterscheinungen im Steinbruch südlich Warstein (Zentraler R-/H-Wert 34 55 60 / 57 OO 35;
Stand Feb. 1976). Taschen am Nordstoß flach, lehmerfüllt, am Südrand sehr tief mit unterschiedlicher Füllung (nahe Massenkalk-Südrand). Lok. (3) beschrieben bei P. MEIBURG (im Druck), Lok. (3,4) bei C.-D.
CLAUSEN (1979).
G. EBHARDT, P. MEIBURG: Beziehungen zwischen Tektonik und Karst 107 Karstspalten
Karstspalten sind durch annähernd ebene, meist subparallele Wandungen gekennzeichnet.
Sie beginnen entweder direkt unterhalb des Mutterbodens oder als abwärtsgerichtete Fortset-zungen von Karsttaschen. Ihre Tiefenerstreckung kann mehrere Dekameter betragen bei Weiten zwischen wenigen cm und etwa 1 m. Die Weite nimmt im allgemeinen nach der Tiefe ab, häufig sprunghaft, das untere Ende ist oft abrupt. Zwischen relativ weiten Spalten geringer Tiefenerstreckung und Karsttaschen finden sich Übergänge, ein Hinweis darauf, daß letztere wohl in vielen Fällen erweiterte Spalten darstellen. Weitaus die meisten Spalten stehen nahezu saiger, gelegentlich bis 70° geneigt. Flachere bis nahezu horizontale Spalten sind selten und i. a.
auf die Nähe zur Erdoberfläche beschränkt. Es ergibt sich danach häufig ein Netzwerk von 2 oder mehr Spaltensystemen, die miteinander in Verbindung stehen (Abb. 9).
Bei der Entstehung der saigeren Spalten muß neben der rein korrosiven Erweiterung in Talnähe auch an die gravitativ bedingte Ausweitung durch Talzuschub gedacht werden. Darauf mag zurückzuführen sein, daß z. B. im Hillenberg-Steinbruch, südlich Warstein, die Dichte der Spalten von E in Richtung Wester-Bach kontinuierlich zunimmt.
Höhlen
Als Höhlen werden hier (wie in Abb. 1) größere unterirdische Hohlformen angesprochen, gleichgültig, ob sie als offener Raum oder sekundär verfüllt (Speläotheme, klastische Höhlense-dimente) angetroffen wurden. Sie finden sich in zahlreichen Steinbrüchen in unterschiedlicher Höhenlage. Gehäuft wurden durch Speläotheme plombierte Höhlen im südlichen Massenkalk zwischen Wester-Bach und Range festgestellt (vgl. Abb. 10).
Nach dem Querschnitt lassen sich Höhlen mit horizontaler und solche mit vertikaler Hauptachse unterscheiden. Erstere lassen sich als erweiterte Kluftspalten auf das tektonische System beziehen, besonders deutlich z. B. bei der Liet-Höhle (P. MEIBURG et al. 1977). Die Horizontalhöhlen sind hingegen in den meisten Fällen auf einen ehemaligen Karstwasserspiegel zurückzuführen.
Kluftnetz und Karsthohlräume
Die aus Luftbildern erstellte und durch Übersichtsbegehungen kontrollierte Strukturkarte des Warsteiner Sattels zeigt ebenso wie die Einzel-Kluftdiagramme (Abb. 11), daß der Deformationsplan des Massenkalkes trotz der intensiven Beanspruchung durch Faltung, streichende Aufschiebungen und Querstörungen im gesamten Warsteiner Sattel ziemlich einheitlich ist. Von dem normalen Schichtstreichen (80750° SE) und Kluftnetz finden sich nur an wenigen Stellen schwache Abweichungen, z.B. im Bereich des Enke-Range-Systems.
Die streichenden Verwerfungen liegen im Schnitt parallel zu dem im Aufschluß gemessenen Maximum des Schichtstreichens. Dagegen verlaufen die zahlreichen Querstörungen nicht genau senkrecht dazu, sondern sind im Mittel um 15° linksdrehend rotiert (Abb. 12a).
Im Steinbruch dominiert als tektonisches Element die ac-orientierte Klüftung, sowohl nach der Zahl als auch nach der Größe der Klüfte, mit einem Maximum bei 160790° und relativ breiter Streuung der Streichwerte. Eine zweite verbreitete, aber nicht überall vertretene Kluftrichtung streicht ESE, schiefwinkelig zur Schichtung und zu ac, und fällt steil nach N ein (100780° N). Untergeordnet nach Zahl und Größe ist eine annähernd in der bc-Ebene liegende Kluftschar mit 60750° NW. Sie steht senkrecht auf der Schichtung, ihr Streichen liegt jedoch, etwas rotiert, senkrecht zu dem der Querstörungen. Dieser trikline Bauplan des Warsteiner Sattels kann nicht durch abtauchende Achsen erklärt werden, u. a. deshalb, weil die ac-Klüfte saiger stehen.
40 Kl Legende
|_ J Massenkalk Störungen
^ Steinbrüche
Polpunktdiagramme : '-- Schi cht flächen 0 Klüfte 2 - 7 , 5 % 0 II > 7,5 %
Abb. 11. Tektonische Skizze des Warsteiner Massenkalks nach Luftbildauswertung und Geländebegehungen. Klüfte, Spalten und Schichtflächen als Polpunkte im SCHMIDTschen Netz (untere Lagekugel). Schichtflächen jeweils wenige Messungen.
G. EBHARDT, P. MEIBURG: Beziehungen zwischen Tektonik und Karst 109
Abb. 12. Sammel-Polpunktdiagramme aus Massenkalk-Steinbrüchen Warsteins, a) Klüfte, unverkarstet; ss-Großkreis = Maximum der Schichtflächenpole; Richtungsrose: Störungen, b) Karsthohlformen, vor allem Spalten.
Unter den Karsthohlräumen sind vor allem Spalten und Vertikalhöhlen stark an die präexistente Klüftung gebunden. Neben den z. T. sehr großen ac-parallelen Spalten und Höhlenräumen lassen sich im Aufschluß gelegentlich erweiterte Schicht- und bc-Flächen feststellen. Abb. 12 b zeigt jedoch, daß statistisch ausschließlich die dominierende ac-Richtung zur Geltung kommt.
Hydrogeologische Folgerungen
Der Karstwasserbewegung stehen nach dem oben Gesagten primär vor allem ac-Flächen zur Verfügung. Auftreten und Richtung horizontaler Lösungshohlräume sind dagegen seltener vorhersagbar, da sie sich nur wenig an tektonische Vorzeichnungen halten.
Im Bereich der Quertäler finden sich Hohlraumsysteme, die zur Erdoberfläche offen sind und örtlich eine unmittelbare Gefährdung des Karstwassers bedingen, da eine Reinigung im Karstkörper selbst praktisch nicht stattfindet.
Die Aufnahme der Steinbrüche im Massenkalk zeigte, daß die obersten 5 bis 10 m unter Flur sehr stark von Korrosionshohlräumen durchsetzt sind. Deren quasi vollständige Füllung durch überwiegend lehmige, z. T. sandige Sedimente bietet dem Grundwasser im unvemtzten Bereich der Hochflächen einen gewissen Schutz von der Erdoberfläche her. In größerer Tiefe angetroffene Lösungshohlräume sind überwiegend mit Kalzit bzw. Sinter verfüllt, ein Hinweis darauf, daß der vertikale Transport von partikulärem Material vielfach behindert war. In diesem Stockwerk finden sich dementsprechend öfters klaffende, nicht verfüllte Spalten und Resthohlräume, so daß hier kaum noch mit einer Schutzwirkung gerechnet werden kann.
Bei der Rekultivierung von Steinbrüchen ist diese nur durch sorgfältigen Bodenauftrag in ausreichender Mächtigkeit zu erzielen, wobei in Randbereichen und Halden kritische Punkte bleiben. Bei einer Fortsetzung des Abbaus bis unter den höchsten Karstwasserstand, der in einigen Steinbrüchen erreicht ist, ist ein Schutz des Grundwassers nicht mehr gewährleistet (vgl.
M. KOCH & G. MICHEL 1978).
110 G. EBHARDT, P. MEIBURG: Beziehungen zwischen Tektonik und Karst Zusammenfassung
Einer kurzen Erörterung der chemischen Vorgänge bei der Verkarstung folgen Erläuterun-gen zur Morphologie des Warsteiner Raumes, deren Entstehung und BeziehunErläuterun-gen zur Struktur des Untergrundes. Rezente Karsterscheinungen - Bachschwinden, Höhlen, Dohnen - sind weitgehend an den Massenkalk-Südrand gebunden, besonders an exponierte Partien, auf die kalkarme Oberflächengewässer stoßen. Diese fließen, soweit es ihre generelle S-N-Richtung zuläßt, unmittelbar parallel zum Massenkalk-Rand, wobei sie ihr Wasser teilweise an den Karst abgeben. Auch das Range-System entspricht diesem Prinzip.
Unterirdische Karstformen - Taschen, Spalten und Höhlen - werden beschrieben, einige Taschenfüllungen wurden näher untersucht. Die tektonische Analyse ergab, daß für die Karsthohlformen vor allem die NNW-SSE-streichenden ac-Klüfte Bedeutung haben. Die starke Verlehmung der oberflächennahen Karstformen bietet einen gewissen Schutz für das Grundwasser, solange sie nicht durch den Kalksteinabbau beseitigt wird.
Dank
Die Diffraktometer-Bestimmungen wurden mit freundlicher Erlaubnis von Herrn Prof. Dr. P. PAULITSCH im Mineralogischen Institut der TH Darmstadt durchgeführt.
Schriftenverzeichnis
ARNOLD, H.: Morphologische Probleme an der oberen Mohne. - Z. dt. geol. Ges., 111, 746, Hannover 1959.
BÖGLI, A.: Kalkkorrosion, das zentrale Problem der unterirdischen Verkarstung. - Steir. Beitr. Hydrogeol., 15/16, 75-90, Graz 1964.
CLAUSEN, C.-D.: Über kreidezeitliche bis pleistozäne Karstfüllungen im Warsteiner Massenkalk (Rheini-sches Schiefergebirge). - Aufschluss, Sonderband 29 (Warstein), 113 — 124, 4 Abb., Heidelberg 1979.
CLAUSEN, C.-D., GREBE, H., LEUTERITZ, K. & WIRTH, W.: Zur Altersstellung und paläogeographi-schen Bedeutung des Paläokarstes auf der Warsteiner Carbonatplattform. - N. Jb. Geol.
Paläontol. Mh., (1978), 10, 577-589, 5 Abb., Stuttgart 1978.
CLAUSEN, C.-D. & LEUTERITZ, K.: Übersicht über die Geologie des Warsteiner Sattels und seiner näheren Umgebung. - Aufschluss, Sonderband 29 (Warstein), 1 — 32, 9 Abb., 1 Tab., Heidelberg 1979.
CRAMER, H.: Die Systematik der Karstdolinen. - N. Jb. Mineral. Geol. Paläontol., Beil.-Bd., Abt. B, 85, 293-382, 4 Abb., 1 Tab., Stuttgart 1941.
EBHARDT, G., MEIBURG, P. & TIETZ, G.: Kristallbildung in Höhlenseen (LietHöhle/Warstein). -Aufschluss, Sonderband 29 (Warstein), 179-192, 12 Abb., 2 Tab., Heidelberg 1979.
KOCH, M. & MICHEL, G.: Grenzen der Grundwassernutzung durch Kalksteinabbau im Raum Warstein. -Z. dt. geol. Ges., 128, 441-449, 4 Abb., 1 Tab., Stuttgart 1978.
KOCH, M. & MICHEL, G.: Der Warsteiner Massenkalk Hydrogeologie und Wasserwirtschaft. -Aufschluss, Sonderband 29 (Warstein), 125 -142, 9 Abb., 4 Tab., Heidelberg 1979.
KOCH, M., MICHEL, G. & SCHRÖTER, H.: Zur Hydrogeologie des Warsteiner Massenkalkgebietes (Nordöstliches Sauerland). - Fortschr. Geol. Rheinld. u. Westf., 20, 195-214, 4 Abb., 5 Tab., 2 Taf., Krefeld 1974.
LOTZE, F.: Zur Geologie des westfälischen Karstes. - Jhe. Karst- u. Höhlenkde., 2,3-28,6 Abb., München 1961.
MEIBURG, P.: Kreide-Karst und -Paläogeographie im nordöstlichen Sauerland. - [In:] WIEDMANN, J.:
Deutsche Kreide. - Stuttgart (im Druck).
G. EBHARDT, P. MEIBURG: Beziehungen zwischen Tektonik und Karst 111 MEIBURG, P., HÜGEL, P., MARZELA, C. & ROTERS, F. A.: Die geologische Entwicklung der
Liet-Höhle im Warsteiner Massenkalk (Rheinisches Schiefergebirge). - Aufschluss, 28, 457-507, 36 Abb., 1 Tab., 1 Titelb., Heidelberg 1977.
MEIBURG, P. & STOFFELS, D.: Die Höhlen im Warsteiner Massenkalk. - Aufschluss, Sonderband 29 (Warstein), 1 4 3 - 1 7 8 , 24 Abb., Heidelberg 1979.
RICHTER, G. (mit einem Beitrag von A. MURTHUM): Zur Kennzeichnung unterirdisch fließender Wässer.
Untersuchungen an der Range und anderen Karstquellen bei Warstein (Westfalen). - Abh.
Reichsamt f. Bodenforsch., N. F., 209, 299-336, 8 Abb., 1 Taf„ Berlin 1944.
PAECKELMANN, W.: Die Rumpffläche des nordöstlichen Sauerlandes. - Geol. Jb., 52, 472-519, Hannover 1932.
PAECKELMANN, W.: Die Wasserversorgung im Bergischen Lande und im Sauerlande. - Abh. Reichsamt f.
Bodenforsch., N. F., 209, 129-138, 3 Abb., Berlin 1944.
RITZEL, A.: Der geologische Aufbau und die Oberflächengestaltung des Kreises Lippstadt. - Beitr. z.
Heimatkde. d. Kreises Lippstadt, 4, 286 S., 170 Abb., 13 Tab., 1 Kt., Lippstadt 1972.
SCHMIDT, H.: Das Oberdevon-Culm-Gebiet von Warstein i. W. und Belecke. - Jb. Preuß. Geol. L.-Anst., 41, 254-339, 7 Abb., 2 Taf., Berlin 1922.
STILLE, H.: Zur Geschichte des Almetales südwestlich Paderborn. - Jb. Preuß. Geol. L.-Anst., 24, 234-253, Berlin 1907.
WIRTH, W.: Über zwei Unterkreiderelikte im nördlichen Sauerland. - Fortschr. Geol. Rheinld. u. Westf., 7, 403-420, 5 Abb., 1 Taf., Krefeld 1964.
112
Felssicherung an der Kulturhöhle im Hohlen Stein, Lörmecke-Tal (vgl. P. MEIBURG & D. STOFFELS 1979: 168 ff.). Foto: Dr. D. E. MEYER/Essen, 12. 6.' 1979.
Aufschluss Sonderband 29 (Warstein) 113 - 1 2 4 4 Abb. Heidelberg 1979