1. Südharz-Symposium 30.-31. Mai 1997 in Herzberg am Harz

 
Flußversinkungen am südwestlichen Harzrand
- jüngere Beobachtungen und Deutungen

Vortrag von Dipl.-Geol. Firouz Vladi
 

" Harzfluß Oder seit Wochen ohne Wasser ! " 1
Solche Schlagzeilen haben sich in den letzten Jahren gehäuft – und sie beschreiben nur die Spitze des Eisbergs. Eine Reihe sehr trockener Sommer in den Jahren seit 1989 ließen die meisten Fließgewässer des Harzrandes trockenfallen. Der Mai 1990 war seit Beginn regelmäßiger Aufzeichnungen 1856 der trockenste. Für die Gewässer am Südharz brachten solch trockene Jahre seit jeher besondere Probleme mit sich: Ernteschäden, Trinkwasserverknappung und Hygienemängel, Absterben der aquatischen Fauna und Bestandsverluste für die Fischerei, Wassermangel für die Feuerwehren, die Flußbetten liegen auf Kilometer trocken!

Mit dem Phänomen der Flußversinkungen haben sich bereits in der ersten Hälfte des Jahrhunderts mehrere Forscher beschäftigt: Karl THÜRNAU 1913 an der Sieber und Hugo HAASE 1936 im Einzugsgebiet der Elbe mit den Bächen Steina/Ichte und Wieda (s. Abb. 1). Dieses Gebiet wurde nach 1945 durch die innerdeutsche Grenze zerschnitten, so daß jede wissenschaftliche Arbeit hier zum Erliegen kam. Nur das Einzugsgebiet der Rhumequelle wurde für die Trinkwassererschließung nach 1970 intensiver erkundet. Der Datenschatz ist jedoch bisher nur zum geringsten Teil publiziert.

Abb.1: Wiedaversickerung vor dem Ablauf der Kläranlage Walkenried (1991)

Austrocknende Fließgewässer sind meist ein Ergebnis langanhaltender Trockenheit. Am Südharz jedoch ist dies eine Folge der Gesteinsauflösung im Untergrund, der Verkarstung. Wenn Fließgewässer versinken, geschieht dies an bestimmten, vom geologischen Bau des Untergrundes und seiner Verkarstung verursachten Stellen. Bei hoher und mittlerer, oft auch bei niedriger Wasserführung sind diese mit dem bloßen Auge kaum zu erkennen, es bedürfte schon exakter Abflußmessungen. Günstig sind aber Momente extremer Niedrigwasserführung, wie zum oben genannten Zeitraum. Hier sind die Versickerungsstellen im Bachbett gut auszumachen, da unterhalb von ihnen das Bett trockenliegt (s. Abb. 2). Es kann durch Beobachtung bei wechselnden Niedrigwasserabflüssen dann auch überprüft werden, ob die Versickerung als eine allmähliche in den meist groben Schottern vor sich geht und damit der Punkt des letzten Fließens wandert, oder ob es bei stets wiederkehrenden Versickerungsstellen bleibt. Solche sind in der Gewässersohle oft als Kolke, sogenannte Schwalglöcher zu erkennnen.

Verbleibende Schwalglöcher und entblößte Aufschlüsse unterhalb der sonstigen Wasseroberfläche haben in diesen extremen Abflußsituationen der vergangenen Sommer die Lage und damit die geologische Position zahlreicher Bach- und Flußschwinden am südwestlichen und südlichen Harzrand enthüllt. Ihre Dokumentation trägt zum besseren Verständnis der Entwässerungsverhältnisse der Südharzer Gipskarstlandschaft bei. Für die angewandte Wasserwirtschaft sind solche Beobachtungen nicht ohne Belang: die Bestimmung des Einzugsgebietes von Karstquellen und Tiefbrunnen, die Gefährdungsabschätzung aus Schadstofffrachten der Fließgewässer oder von Altlasten für das Grundwasser , also zu notwendigen Vorsorgemaßnahmen der Grundwasserreinhaltung, Benutzungsfragen, Fischerei und besonders auch die Gewässerökologie. So hat es die aquatische Fauna der Harzrandgewässer mit dem partiellen Absterben der Individuen in unregelmäßigen, längeren Abständen zu tun, ohne daß dies einer ökologischen Wertung zu unterziehen wäre, da es sich um einen natürlichen Prozeß handelt.

Abb. 2: Visualisierung der optischen Wahrnehmbarkeitsschwelle einer punktförmigen Gewässerversickerung. Diese lassen sich im Rahmen feldmäßiger Gewässerkartierung nur bei völligem Versiegen des Gewässers feststellen.

Welche Stellen sind für die Versinkung von Bachwasser prädestiniert? Die Gesteine des Harzgrundgebirges, Grauwacken, Quarzite oder Tonschiefer sind wasserundurchlässig. Auch in Trockenwetterzeiten weisen die kleinen Harzbäche noch geringe Abflüsse auf. Mehrere Gesteinshorizonte der Zechsteinschichten am unmittelbaren und weiteren Harzrand sind dagegen wasserlöslich und damit allmählich in der Lage, mit den sich erweiternden Abflußquerschnitten im Kluftraum zunehmende Mengen Oberflächenwassers in die Tiefe zu ziehen. Dies sind die Kalk-, Dolomit- und Gipssteine. Sie treten in rhythmischem Wechsel (s. Aufsatz von J. Paul in diesem Band) auf und vermitteln so die seltene Situation einer örtlichen Doppel- oder Dreifachverkarstung. Abb. 3 gibt die wichtigsten Aquifere sowie die zugehörigen Stauhorizonte wieder.

Abb. 3: Haupt-Karst-Aquifere am südwestlichen Harzrand
kursiv: liegende Stauhorizonte

Die destinkte Abfolge dieser Gesteinseinheiten prägt das Versickerungsmuster der Harzrandgewässer. Dabei wird die theoretische Gleichförmigkeit dieses zu einer Schichtstufenlandschaft führenden Gesteinsaufbaus örtlich jedoch erheblich gestört durch:

1.primäres Fehlen bestimmter, für die spätere unterirdische Wasserwegsamkeit wichtiger Schichtglieder auf einer zwischen Scharzfeld und Osterhagen belegenen Untiefenzone, der Eichsfeldschwelle, und durch besondere Mächtigkeit der die späteren Landschaftsformen bestimmenden Schichtglieder, insbesondere des Werraanhydrits, des Hauptdolomits und Hauptanhydrits sowie - auf der Schwelle - des Werradolomits und durch
2.Gebirgsbildungsprozesse bei der Heraushebung der Harzscholle in der Zeit der Kreide und des Tertiärs, bei denen die Erdkruste im Südharzraum in ein Mosaik von Schollen mit Beträgen zwischen 10 und 100 Metern zerlegt wurde, die meist nur gering, aber oft wasserwegsam oder –sperrend gegeneinander versetzt wurden;
3.weiterhin ist die Schichtstufenlandschaft am Harzrand durch die Eintiefung und wiederholte Verlagerung der Flußtäler während des Eiszeitalters und die Überdeckung mit Flußschottern, Fließerden und Lößlehmen sekundär zergliedert;
4.wie gegenwärtig im Eichsfeld (Seeburger See, Lutteranger etc.) und in der Goldenen Aue wurden im Gebiet des jetzigen Harzrandes bereits im Tertiär die Stein- und Kalisalze abgelaugt, es entstanden weitgespannte Subrosionsbecken. Am Harzrand konnten Salze nur in Spuren nachgewiesen werden.2
Schon während des Eiszeitalters, aber auch in der Gegenwart fortdauernd führt die Auflösung der Sulfatgesteine (Gips, Anhydrit) im Untergrund zu einem Nachsacken der Oberfläche, zunächst punktuell als Erdfälle, doch schließen sich diese Senkungen im Laufe längerer Zeit zu oft langgestreckten Flächen zusammen. Solche Subrosionssenken werden meist durch oberirdische Gewässer mit ihrem überwiegend periglaziär geprägten Formen- und Ablagerungsinventar überprägt. In ihrem Untergrund bilden sich mit zunehmender Verkarstung Entwässerungsmuster heraus, die auf Teilstrecken dem Talverlauf folgen, auch wenn dieser im Fortgang der morphologischen Talentwicklung in späteren Abschnitten des Quartärs trockenfällt und verlagert wird. Solche fossilen Subrosionssenken sind bei Düna oder von Elbingerode über Herzberg bis Scharzfeld, also überwiegend im Niveau der Oberterrasse und im Ausstrich des Hauptanhydrits gut nachzuweisen. Auch in diesen fossilen Talzügen sind, wie in den Trockentälern Bachschwinden häufig anzutreffen. Die Einhornhöhle bei Scharzfeld ist ein solches fossiles Karstgerinne unter einem frühquartären Talzug des Andreasbaches. Schön lassen sich in ihr die Herzynkiese nachweisen, die über eine Bachschwinde hineingelangten, die zwischen dem Höhleneingang und dem heutigen Parkplatz gelegen haben muß.

Abb. 4: Fließgewässer, die verkarstungsbedingt im niedersächsischen Südharz trockenfallen

Im Ausstrich des Werraanhydrits finden sich fossile Talzüge der Steina östlich des Römersteins, der Uffe im Mehholz östlich von Neuhof und der Wieda im nördlichen Himmelreich südöstlich von Walkenried. Die Position der Bachschwinden läßt erkennen, daß die höheren Karstaquifere mit ihrem Grundwasserstrom unter diesen fossilen Talzügen vom Verzweigungsbereich mit den jüngeren Durchbruchstälern an noch heute einen erheblichen Anteil des oberirdischen Abflusses aufnehmen.

In extremen Trockenzeiten versiegt bereits die Mehrzahl der aus dem Gebirge ablaufenden Fließgewässer im Ausstrich des Zechsteinkalkes, noch weit nordöstlich der Tiefenlinie der Harzrandsenke (Subrosionssenke). Diese Schicht bildet den untersten verkarstungsfähigen Gesteinshorizont. Jüngere infiltrierende Schichten sind nach den örtlichen Befunden vornehmlich der Hauptdolomit und im weiteren Harzvorland der Hauptanhydrit.

Abb. 5: Versinkungsstelle der Sieber eingangs der Ortslage Hörden im Niveau des Basalanhydrits (September 1996)

Diese sind heute Zonen erhöhter Erdfallbildung und damit starker Baugrundinstabilität, aber auch erhöhter Vulnerabilität des Grundwassers, ohne daß – für den Laien erkennbar – ein Bezug zu einem oberirdischen Gewässer besteht. Die Dimensionen der unterirdischen Abflußquerschnitte sind im Südostharz seit langem als z.T. begehbare kilometerlange Schlotten bekannt, deren berühmteste die Wimmelburger Schlotte bei Eisleben ist. Im niedersächsischen Südharz konnten vergleichbare, aber wassergefüllte Strukturen erst in jüngster Zeit durch Bohrungen nachgewiesen werden.

Abb. 6: Erdfall mit Bachschwinde bei Bartolfelde

Abb. 6 zeigt einen Schwinderdfall bei Bartolfelde. Hier zieht ganzjährig weiches, lösungsfreudiges Niederschlagswasser aus einem im wesentlichen durch tonige Bildungen geprägten südlichen Einzugsgebiet in den Sulfatkarst des Zechsteins ein. Die rechts angrenzende Straße ist in den Senkungsprozeß erkennbar eingebunden. Untersuchungen über die unterirdische Abströmrichtung und damit die Gefährdung der allmählich heranrückenden Neubebauung liegen nicht vor. Das Beispiel zeigt die Relevanz einer regionalen karsthydrogeologischen, mindestens jedoch einer Einzelfallerkundung auch für die Bauleitplanung.

Die drei großen Karstquellen des südwestlichen und südlichen Harzrandes bilden mit ihren unterschiedlichen Entwicklungsstadien den unterstromigen Abschluß der Karstzone; es sind von West nach Ost die Förster Quellen mit 12 hm³, die Rhumequelle mit 62 hm³ und der Salzaspring mit 22 hm³ Jahresschüttung. Offensichtlich spiegelt die unterschiedliche Schüttung auch den geologischen "Reifegrad" der Karstquellen wieder. Die Rhumequelle ist dabei soweit entwickelt, daß die Wässer ihres Einzugsgebietes von den Versinkungsstellen bis zur Quelle nur wenige Tage benötigen; im Falle des Salzasprings sind dies nach Haase (1936) bereits ca. 9 Monate. Die Förster Quellen sind insbesondere im Hinblick auf ihr nördliches und das chloridisch bestimmte Einzugsgebiet bisher nur unzureichend untersucht. Hier ist die Versinkung der Söse und ihrer Zuflüsse zwischen Petershütte und Lasfelde dringender Gegenstand weiterer Forschungen.

Die Rhumequelle und über Tiefbrunnen ihr Zustrom aus dem Pöhlder Becken werden durch drei Wasserwerke (Herzberg, Bad Lauterberg, Eichsfeld) genutzt. Von den über 30 Quellen in Förste wird eine zur Mineralwasserabfüllung herangezogen, eine weitere gelegentlich zur Heilwassergewinnung. Der Salzaspring unterliegt z.Zt. noch keiner Nutzung. Allen Quellgebieten gemeinsam ist die außerordentliche Empfindlichkeit gegenüber anthropogenen Stoffeinträgen. Die räumlichen Bezüge gibt Abb. 6 wieder. Die gekennzeichneten Schwindstellen konnten vom Verfasser in den trockenen Jahren ab 1989 kartiert werden.

Abb. 7: Karsthydrographische Übersichtskarte für den Landkreis Osterode am Harz


Diese Vulnerabilität wird gut an einer Grundwasserverunreinigung mit bromierten Kohlenwasserstoffen verdeutlicht, über die in diesem Band von Hartmann (1998) berichtet wird. Deutlicher wird sie noch am Beispiel eines vorsätzlichen Freisetzens von 8 m³ Dieselkraftstoff 1991 in Osterode, das über die Apenke zu einer langanhaltenden biologischen Schädigung des Söselaufes bis vor Dorste führte. Wäre dieses Delikt in Herzberg begangen worden, hätte die Trinkwassergewinnung aus der Rhumequelle und dem Pöhlder Becken für lange Zeit voraussichtlich eingestellt werden müssen. Zwei Havarien etwa gleicher Dimension führten 1978 in Tettenborn-Kolonie im Trogsteingerinne und in der Steinaer Flur zu schweren Schäden an der aqautischen Fauna sowie der Teichwirtschaft und Anfang der 80er Jahre zwischen Tettenborn und Mackenrode zu einer seither nicht rekonstruierten Grundwasserverseuchung: die Ölfahne verlor sich unter der ehemaligen Grenze im Hauptdolomit.

Das notwendige Maß an Verantwortung aller für die vorsorgende Grundwasserreinhaltung und die Vorhaltung von Einrichtungen zur Gefahrenabwehr kann nicht hoch genug eingeschätzt werden. Der Stand der regionalen hydrogeologischen Erkundung steckt am Südharz jedoch, vielleicht mit Ausnahme des Pöhlder Beckens, noch in den "Kinderschuhen". Die Ursachen für diesen Mangel liegen sicher in dem geringen öffentlichen Interesse an der vorsorgenden Sicherung des Quellvorkommens in Förste, der fehlenden Trinkwassernutzung am Salzaspring und an der vierzigjährigen Unterbrechung aller geologischen Forschung im Gebiet beidseits der ehemaligen Grenze. Hier liegt das Einzugsgebiet und der Gefahrenbereich mitsamt der (meisten) Versickerungsstellen auf der Seite des Landkreises Osterode am Harz, das hier infiltrierte Karstgrundwasser und seine Wiederaustritte jedoch auf thüringischer Seite. Eine spätere Trinkwassergewinnung aus dem Zustrom des Salzasprings für diesen Raum kann niemand ausschließen und bedarf daher vorsorgender Erkundung und Sicherung. Das Fundament bilden nach wie vor die richtungsweisenden Arbeiten Haases (1936) und der Südharzer Karstforscher.

Literaturverzeichnis

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  2. DIESING, H.-J. und LEDENDECKER, S.: Die Niederterrasse im Subrosionsbecken von Pöhlde - mit einem Kataster von grundwassergefährdenden Deponien.- Göttingen (unveröff. Dipl.-Arb. am Geol. Pal. Inst.) 1986)
  3. Gewässergütekarte 1992 Südniedersachsen (Stand: 31.12.1991).- Maßstab 1:300.000;
  4. aufgest. vom Staatlichen Amt für Wasser und Abfall Göttingen.
  5. GRIMMELMANN, W. (NLfB): Hydrogeologisches Gutachten zur Bemessung und Gliederung des Trinkwasserschutzgebietes Pöhlder Becken.- 29 S., 7 Tab., 1 Anl.; Hannover (unveröff.) 30.10.92
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  9. JORDAN, Heinz: Der Zechstein zwischen Osterode und Duderstadt (südliches Harzvorland).- Z. dt. geol. Ges., Bd. 130, S. 145-163, 5 Abb., 8 Tab.; Hannover 1979.
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  12. PAUL, Josef: Anatomie und Entwicklung eines permo-triassischen Hochgebietes: die Eichsfeld-Altmark-Schwelle.- Geol. Jb., A 131, S. 197-218, 11. Abb.; Hannover 1993.
  13. REINBOTH, Friedrich: Frühe karsthydrologische Beobachtungen im Harz.- Karst und Höhle 1994/95, S. 85-89; München 1996.
  14. RIENÄCKER, I.: Bericht zum Forschungsprogramm "Pöhlder Becken und Rhumequelle":
  15. "Hydrochemische und hydrologische Untersuchungen an der Rhumequelle und in ihrem Einzugsgebiet - Ein Beitrag zur Nutzung des Wassers für die Trinkwasserversorgung".- 68 S., 4 Tab.; Duderstadt (unveröff.; EEW) Januar 1987.
  16. THÜRNAU, Karl: Der Zusammenhang der Rhumequelle mit der Oder und Sieber.- Jb. f. d. Gewässerkunde Norddeutschlands, Bes. Mitt., Bd. 2, Nr. 6, 25 S., 8 Taf., 1 Kt.; Berlin 1913.
  17. VLADI, Firouz: Quartärgeologische Untersuchungen zu den Terrassen der Sieber am Südwestrande des Harzes.- 109 S.; Hamburg (Dipl.-Arb. am Geol.Pal.Inst.) 1976.
  18. VLADI, Firouz: Die geologischen und hydrogeologischen Verhältnisse von Förste und Umgegend.- In: BINNEWIES, Werner: Tausend Jahre Förste.- S. 17-26, 3 Abb., 1 Tab.; Förste 1990.
  19. ZÜHLKE, Martin: Überprüfung einer Methode "natürlichen Tracerns" an einem bekannten Aquifersystem - Ein hydrogeologische Untersuchung im Gebiet Pöhlder Becken/Rhumequelle (Südl. Harzvorland).- 45 S., 7 Tab.; Berlin (unveröff. Stud.-Arb. am Fachgeb. Ing.-Geol.d.TU) 1990.
1 Harzkurier vom 16.10.96
2 Bohrung Aue 1 (1990) in Herzberg und chloridische Quellen in Förste