Eiszeitlicher Frostmusterboden bei Liebenrode entdeckt!vonFirouz Vladi (Stand 26.05.21) Kurzfassung Erstmalig wird hier für die Gipskarstlandschaft Südharz ein weichselkaltzeitlicher Frostmuster- oder Polygonboden beschrieben, wie sie heute noch in den nördlichen Tundren vorkommen. Durch Tau- und Gefrierprozesse hat sich entlang von Eiskeilen im Grauen Salzton hangender gemischtkörniger Unterer Buntsandstein entmischt, so dass die gröberen Partien noch heute durch eine sommerlich trockene Grasnarbe als Polygonmuster hindurchscheinen. Entdeckt wurde das Vorkommen durch Auswertung von Google Earth. Die Fundstelle liegt etwa 1,5 km ostnordöstlich von Liebenrode, Kr. Nordhausen. Abstract Natural patterns of geometric shapes, typically found in Tundra regions of the Arctic, are formed by alternate freezing and thawing of topsoil. A fossil example was found on Google Earth satellite pictures, dating likely from the Weichselian Glacial. It is visible at the surface of a meadow in the upper Zechstein, that dried up because of high summer temperatures in 2017. The site is located 1.5 km to the ENE of Liebenrode village, Nordhausen county, Thuringia. Die Umgebung von Lieberode Google Earth ist ein phantastisches Instrument, mit dem im Gelände kaum erkennbare geologische oder künstliche Muster, sogenannte Geoglyphen, sichtbar werden; auch im Südharz (Kempe & Hubrich 2018)! Die Gegend um Liebenrode ist für den Geologen und Karstforscher besonders spannend. Hier streicht der Hauptanhydrit aus, bildet die Felswand des „Steins“ und etliche Erdfälle. Dort liegen, wohl aus dem Werra-Anhydrit erzeugt, die Seelöcher, wassergefüllte Großerdfälle. Die Steilkante zum nördlich verlaufenden Tal des Sachsengrabens heißt hier zwischen Obersachswerfen und Gudersleben Katzenschwanz, weiter westlich bis Klettenberg heißt sie Hundegrube. Die Kante ist bewaldet und enthält zum Teil gewaltige Erdfälle. Am Katzenschwanz, links der ansteigenden Straßenkurve zwischen Obersachswerfen und Liebenrode liegen ehemalige Dolomitentnahmestellen, die schon intensiven Oberflächenkarst nebst Dachsbauten und Halbtrockenrasenelementen aufweisen. Die Mammutfunde von Lieberode Westlich Liebenrode, auf halbem Wege nach Holbach, steht auf der Kuppe Hauptanhydrit an, nur schwach von z. T. solifluidal verlagerten Residuen des „oberen“ Zechstein und dem Bröckelschiefer bis hin zum Unteren Buntsandstein überdeckt. An einem Erdfall wurde früher Gips abgebaut und ebendort gebrannt. Ebendort bestand auch bis etwa 1950 die Tongrube einer kleinen Liebenröder Ziegelei. Abgebaut wurde offensichtlich eine solche solifluidale Erdfallfüllung. Beim Abbau stieß man ab etwa 1920 in ca. 5 Meter Tiefe verschiedentlich auf Mammutzähne nebst einem dunklen Horizont. 1935 entdeckten die Ziegeleiarbeiter zwei Stoßzähne von gut drei Meter Länge, Backenzähne und einem Feuersteinwerkzeug (Abb. 1). Bestimmungen von Rangifer, Equus und Hippopotamus von 1928 sind modern nicht gesichert. Zur Bergung kamen sogar ein Filmteam aus Berlin und ein Geologieprofessor aus Göttingen. Die regionale Presse berichtete; aber die nach Nordhausen ins damalige Lindenhof-Museum gelieferten Funde sind – bis auf wenige diesbezügliche Korrespondenz - leider verschollen.  Abb. 1 Ob Reinhard Völker davon Kenntnis hatte? Leider nicht, aber darüber führte ich im Sommer 2020 mein allerletztes Telefonat mit ihm. Derzeit suchen wir nach weiteren Belegen und dem Film. Ein Backenzahn ist noch vorhanden (Abb. 2), vielleicht gelingt es, davon eine 14C-Analyse zu gewinnen. Damit ließe sich unterscheiden, ob während der Weichselkaltzeit schon ein Sapiens oder noch ein Neandertaler den Mammut ins Jenseits befördert, genauer: in die sommerlich aufgeweichte Erdfallfüllung getrieben hatte. Um Liebenrode sind also Zechstein und Quartär gleichermaßen spannend.  Abb. 2 Der Fund von fossilen Strukturböden am Katzenschwanz 1,4 km ostnordöstlich von Liebenrode, südlich an den Wirtschaftsweg und östlich an das kleine Waldstück „Große Eiche“ angrenzend liegt eine Weide. Sie fällt zusammen mit den angrenzenden Flächen sanft nach Süden in die Talsenke zwischen Steinsee und Liebenrode ab. Der Weg ist Teil des Rundwanderweges Nr. 11 des Karstwanderwegs Südharz.  Abb. 3 Im Kontext der Wegetrassierung war Google Earth ein wichtiges Hilfsmittel. Die aktuelle Satellitenaufnahme der Fläche datiert vom 23. Augst 2017, wohl eine recht trockene hochsommerliche Witterungsphase. Die Bildbreite des unten angefügten Ausschnitts beträgt etwa 200 m. Nach der Geologischen Karte Blatt Ellrich/Bad Sachsa (Schriel 1934) würde hier Oberer Zechstein (zo) über Staßfurt-Dolomit (zm) anstehen. In ausgedünnter Schicht wäre dies der Graue Salzton (z3T) der Leine-Serie, zum unteren Hange hin überdeckt von Residuen und dem Bröckelschiefer bis hin zum Unterem Buntsandstein (su) (Abb. 3) (Hubrich 2020, Hubrich dieser Band). Das Google Earth Satellitenbild (Abb. 4) zeigt für unseren Raum merkwürdige polygonal-unregelmäßige Strukturen von etwa 5-10 Meter Durchmesser, wie sie in der regionalen Literatur hiesiger Kenntnis nach noch nicht beschrieben wurden. Solche Strukturen, auch als Frostböden bezeichnet, sind aus den Tundren Sibiriens, Kanadas oder Alaskas gut dokumentiert (s. Foto unten), inzwischen sogar auf dem Mars fotografiert.  Abb. 4 Im Südharz sind sie fossil, entstammen der letzten, also der Weichsel-Kaltzeit mit ihrem bis über 100 Meter tief reichendem Bodenfrost. Es sind wohl jetzt inaktive Eiskeilpolygone, wie sie in ehemaligen Permafrostgebieten sich finden. In Wikipedia (2021) wird die Genese so beschrieben: Der Auslöser für die Bildung der in Permafrostgebieten häufigen Eiskeilpolygone ist thermische Kontraktion. Durch tiefe Wintertemperaturen reißt der Boden auf, und die Spalten füllen sich mit Schnee, Reif, wieder gefrierendem Wasser oder sonstigem Material. Bei den höheren Sommertemperaturen schließen sich diese Risse wieder. Im Folgewinter reißen sie an derselben Stelle wieder auf, da die vorwiegend aus Eis bestehende Füllung der ehemaligen Spalten weniger Zugspannung aushält als der gefrorene Boden, wodurch sich der Prozess verstärkt. Dabei ist nicht die Volumenzunahme beim Gefrieren von Wasser entscheidend, was auch daran ersichtlich wird, dass es in sehr trockenen Gebieten Polygone gibt, deren Spalten ausschließlich mit Sand gefüllt sind. Mittels numerischer Modelle lässt sich nachvollziehen, dass die Kontraktionsrisse polygonartige Muster bilden, deren Form und Größe hauptsächlich von der Bodenbeschaffenheit und den Temperaturunterschieden abhängt. Zu Struktur- oder Polygonalböden finden sich im Internet zahlreiche Beispiele, auch unterschiedlicher Genese. Demnach fand in den Flächen der Eiskeile durch das wiederholte Tauen und Gefrieren eine Entmischung des Sediments statt, hier wohl mit einer Anreicherung der gröberen Fraktion in den Keilen. Keile werden diese Phänomene genannt, wenn man sie im Anschnitt sieht, Polygone oder Strukturböden, wenn man sie in der Draufsicht wahrnimmt (Abb. 5). Diese heben sich infolge geringeren Wasserhaltungsvermögens in der Trockenzeit als helle Linien ab. Dies spräche dafür, dass zur Bildungszeit der gemischtkörnige Untere Buntsandstein den Grau-en Salzton noch in dünner Decke überlagert hat. Für die Fläche bei Liebenrode liegen (noch) keine Untersuchungen, etwa Aufgrabungen von Bodenprofilen vor, die diese Genese belegen könnten.  Abb. 5: Mit Sicherheit handelt es sich hier weder um Siedlungs- oder Nutzungsspuren des Menschen, auch nicht eine Folge einer Landbewirtschaftung. Die Satellitenbilder enthüllen in der Gipskarstlandschaft Südharz vielfältige Strukturen, die genauer untersucht werden wollen. Meist handelt es sich um Durchprägungen der Verkarstung bei hoch anstehendem Gips oder Dolomit, etwa Schlottenköpfe oder Erdfälle und Dolinen, überkleidet mit periglaziären Fließerden. Im vorliegenden Falle weisen die hellen und scharfen Ränder der Polygone auf diese ganz besondere kaltzeitliche Genese hin. Literatur Hubrich, H.-P., 2020: Aufklärung der tektonischen Struktur des Harz-Südrandes und dessen Genese seit dem Perm nach Erfassung der Geologie des Südharzer Zechsteins im Maßstab 1:10.000. – TU-Darmstadt, FB Material- u. Geowiss., Inst. f. Angew. Geowiss., 150 S., 202 Abb., 17 Anl., 2 Karten, CD mit Ergebnissen der Kartierung und Bearbeitung mit 73 Karten Kempe, S. & Hubrich, H.-P. 2018: Geoglyphen im Gebiet der Rüdigsdorfer Schweiz im Südharz. – Mitt. ArGe Karstkunde Harz 39 (1+2): 11-19 Karstwanderweg (2021): Ehem. Gipsabbau, Tongrube, Mammutfundstelle. – https://karstwanderweg.de/lieb_rod.htm, abgerufen 4.4.2021 Nordhäuser Zeitung (Ostern 1930): Die Mammutjäger von Liebenrode [und nachfolgende Berichte bis 1935]. – Nordhausen Schriel, W. (Bearb.) (1934): Geologische Karte, Blatt 2524 Ellrich [heute 4429, Bad Sachsa], 1:25.000, 3. Aufl. – Preuß. Geol. Landesanst., Berlin Wikipedia (2021): Frostmusterboden. – https://de.wikipedia.org/wiki/Frostmusterboden, abgerufen 24.05.2021 Liste der Abbildungen Abb. 1: Die Stoßzähne und weitere Knochen aus der Fundstelle Liebenrode, (Nordhäuser Zeitung, undat. wohl 1935) Abb. 2: Molar eines jungen Mammuts aus der Liebenröder Tongrube; Foto: Schmidt Erben, Klettenberg Abb. 3: Ausschnitt der Geologischen Karte nördlich von Liebenrode, Blatt 2524 Ellrich [4429 Bad Sachsa] (Schriel 1934) Abb. 4: Satellitenbild aus Google Earth, abgerufen März 2021 Abb. 5: National Park Service, Alaska Region - Tundra (NPS Photo by Neal Herbert). Aus Wikipedia, abgerufen 4.4.21: https://commons.wikimedia.org/wiki/Category: Wir danken der Schriftleitung der Mitteilungen des Verbandes deutscher Höhlen- und Karstforscher für die freundliche Genehmigung, diesen Beitrag ebenfalls veröffentlichen zu dürfen. Weiterer Nachdruck oder Veröffentlichung bzw. Verbreitung in anderen elektronischen Medien nur mit schriftlicher Genehmigung der Schriftleitung. GPS-Koordinaten |