Tabelle 1:  Die Zechsteinschichten am südwestlichen Harzrand
Stratigraphische Gliederung, Gesteinsausbildung, Wasserleitvermögen, Wasserbeschaffenheit und Eignung für Wassererschließungen

Stratigraphische Gliederung

Unter Tage

Über Tage

Mächtigkeit in m

Wasser- leitvermögen (Verkarstung)

Wasser- beschaffenheit

Eignung für Wasser- erschließungen

Untererer Buntsandstein

Zechstein 4 (Aller-Serie)	Übergangsschichten Grenzanhydrit Aller-Steinsalz Pegmatitanhydrit Roter Salzton	(Obere Letten)	10 - 12   1 20 - 30   1   8 - 10	gering	mittelhart	nicht geeignet
Zechstein 3 (Leine-Serie)	Leine-Salze Hauptanhydrit Plattendolomit Grauer Salzton	- Hauptanhydrit (vergipst) Plattendolomit Grauer Salzton	20 - 50 35 - 70   3 - 12 10 - 15	gut bis sehr gut gut gering bis sehr gering	extrem hart bis hart hart hart	nicht geeignet bedingt geeignet nicht geeignet
Zechstein 2 (Staßfurt-Serie)	Kaliflöz „Staßfurt“ Staßfurt-Steinsalz Basalanhydrit Hauptdolomit Braunroter Salzton	- - Basalanhydrit (vergipst) Hauptdolomit Braunroter Salzton	0 - 8   0 - 50   0 - 25 10 - 45   0 - 8	gut gut gering bis sehr gering	extrem hart bis hart hart mittelhart	nicht geeignet geeignet nicht geeignet
Zechstein 1 (Werra-Serie)	Werra-Anhydrit Zechsteinkalk Kupferschiefer Zechstein- konglomerat	Werra-Anhydrit (vergipst) Zechsteinkalk kupferschiefer Zechstein- konglomerat	0 - 200   0 - 15   0 - 0,5   0 - 3	gut bis sehr gut gut bis sehr gut gering gering	extrem hart bis sehr hart hart mittelhart mittelhart	nicht geeignet geeignet nicht geeignet nicht geeignet

Gefaltetes Paläozoikum bzw. Rotliegendes

Abb. 1  Vereinfachter Schnitt durch die Sulfathorizonte des Zechsteins am süd- westlichen und südlichen Harzrand. Man sieht, daß die beiden genannten Gipskarstareale mit den größten Sulfatmächtigkeiten auf den beiden Hängen des zechsteinzeitlichen Untiefenbereiches zusammenfallen, d.h. im Verbreitungsgebiet der sog. „Sulfatwälle“ des Zechsteins zur Ausbildung kamen. Nur hier waren Mächtigkeit und Ausstrichbreite bzw. -höhe groß genug, um Karsterscheinungen in nennenswertem Umfang entstehen zu lassen. Unmittelbar basierend auf den regional unterschiedlichen erdgeschichtlichen Voraussetzungen lassen sich innerhalb des Zechsteinstreifens entlang des südwestlichen Harzrandes zwischen Seesen und Walkenried - Ellrich mehrere Landschaftsräume ausscheiden: Bereich des Gittelder Grabens zwischen Seesen und Windhausen - Teichhütte (westlich Bad Grund): In diesem Gebiet der tektonischen Westbegrenzung des Harzgebirges sind die verkarstungsfähigen Gesteine wohl infolge der tektonischen Zerrüttung bereits bis in größere Tiefen ausgelaugt. Das Gipsgestein tritt hier nirgends mehr zutage, nur eine Anzahl unregelmäßig verteilter Erdfälle (Dolinen) weist auf das Vorhandensein von Resten des Gipsgesteins in der Tiefe hin. Im Gegensatz dazu sind im Osteroder Gebiet, zwischen Badenhausen - Förste im Nordwesten und Aschenhütte - Hörden im Südosten alle drei Gipshorizonte in ihrer größten Mächtigkeit entwickelt und streichen mehr oder weniger breitflächig zutage aus. Hier ist der unbedeckte und der bedeckte Gipskarst an den verschiedensten Stellen, nicht zuletzt in den zahlreichen, hier zur Gipsgewinnung angelegten Steinbrüchen, besonders gut zu beobachten. Zwischen Herzberg bzw. Scharzfeld und Osterhagen - Steina, also im Raum Bad Lauterberg, liegt das Kerngebiet jener schon genannten Untiefenzone der Zechsteinzeit, auf der wesentlich weniger Sulfatgestein zur Ablagerung gelangte als in den anderen Landschaftsräumen. Der Werraanhydrit ist hier größtenteils durch Dolomitgestein ersetzt: in der inseldurchsetzten Flachwasserregion wuchsen vornehmlich Bryozoenriffe, die von Riffsanden umgeben sind. Hier sind heute zahlreiche Felsenbildungen zu beobachten, Karsterscheinungen sind jedoch meist nur unterirdisch ausgebildet; von gelegentlichen Lösungsformen auf der Dolomitgesteinsoberfläche (z.B. im Steinbruch Scharzfeld) abgesehen, ist als größere bekannte Karsthohlform nur die Einhornhöhle bekannt. Im Gebiet östlich der Schwellenregion, zwischen Steina und Ellrich, bestehen wieder ähnlich günstige Voraussetzungen für die Ausbildung eines Gipskarstes wie bei Osterode/Harz. Durch nur geringe tektonische Verwürfe ist hier sogar stellenweise ein besonders breitflächiger Ausstrich des Werra-Anhydrits entstanden, so daß dort vor allem zahlreiche Kleinformen des Karstes der Beobachtung zugänglich sind. Es ist somit verständlich, das in diesen vier Landschaftsräumen gemäß dem rasch wechselnden geologischen Aufbau zum Teil recht unterschiedliche Oberflächenformen auftreten. Abgesehen davon, daß ein Sulfatgestein, ist es nur hinreichend mächtig (mindestens 20 - 30 m), sowohl eine markante Schichtstufe als auch eine mehr oder weniger ausgeprägte Auslaugungssenke bilden kann, sind an der morphologischen Ausgestaltung der jeweiligen Landschaftsräume auch noch die anderen, nicht sulfatischen Schichtglieder des Zechstein beteiligt (s. Tabelle 1). Ausgewählte Querprofile durch die vier genannten Landschaftsräume vermitteln einen grundsätzlichen Einblick in deren geologischen Aufbau und geben Auskunft darüber, wo und in welcher Form die geologischen Voraussetzungen für die Ausbildung eines Gipskarstes gegeben sind (s. Abb. 2). Ein wesentliches Unterscheidungsmerkmal zwischen Kalkkarst und Gipskarst besteht darin, daß sich die Ausbildung von Karstphänomenen im Gips auf die durch den Einfluß von Tageswässern vergipsten oberflächennahen Teile des in der Tiefe als Anhydritgestein vorliegenden Sulfatgesteins beschränken muß, während im Kalkgestein der gesamte Schichtkomplex verkarstungsfähig ist (so die schwarzen Flächen in den Schnitten auf Abb. 2 = vergipster Anteil des Sulfatgesteins. Abb. 2  Geologische Schnitte durch das Gipskarstgebiet am südwestlichen Harzrand. Gleichzeitig erhellt daraus, daß außer der Auslaugung auch die Vergipsung als Faktor für die morphologische Formengestaltung einer Gipskarstlandschaft in die Darstellung einbezogen werden muß. So haben z.B. die Quellungshöhlen (BIESE 1931) nichts mit Auslaugung zu tun, sondern sie verdanken ihre Entstehung offensichtlich der rund 60% betragenden Volumenausdehnung des Anhydrites bei der Vergipsung. Unter besonderen, in A. HERRMANN (1967, s. auch dort ABB. 2) näher erläuterten Umständen lösen sich einzelne Gipsbänke von ihrer Unterlage ab, wobei maximal 2 m hohe, mehrere Meter breite und bis 10 m lange, allseitig geschlossene Hohlräume entstehen können. Sie werden im Volksmund „Zwergenlöcher“ genannt. Unter anderen Umständen, so vor vielen Jahren im Basalanhydrit bei Förste zu beobachten (s. Abb. 10 und 11 in A. HERRMANN 1952), können solche Quellungshöhlen auch noch größeres Ausmaß erreichen und nachträglich mit Höhlenlehm gefüllt sein. Dann sind sie nur an dem - häufig sehr schlecht erkennbaren - Schichtenverlauf im Gipsgestein der Höhlendecke mit Sicherheit von den echten Karsthohlräumen zu unterscheiden: Bei einer Quellungshöhle muß die Hohlraumdecke ±  parallel der Schichtung bzw. Bankung im Gips verlaufen. Während durch die Bildung von Quellungshöhlen die Vergipsung unmittelbar an der morphologischen Ausgestaltung einer Gipskarstlandschaft beteiligt ist, ist andererseits auch ihre indirekte Beteiligung zu berücksichtigen, da sich - wie schon ausgeführt - die Verkarstungserscheinungen ausschließlich auf den vergipsten Bereich eines Sulfathorizontes beschränken. Wie der vielfache Vergleich ergibt, weisen die Sulfatlager der verschiedenen geologischen Formationen eine unterschiedliche Vergipsungsbereitschaft auf. Selbst bei den verschiedenen Anhydritgesteinen des Zechsteins gibt es bedeutende Unterschiede (s. auch A. HERRMANN 1964). Im allgemeinen gilt hier: je reiner das Sulfat, desto langsamer geht die Vergipsung vor sich, da mit zunehmender Homogenität eines Gesteinskörpers immer weniger Eindringmöglichkeiten für die Tageswässer bestehen; die Vergipsung kann hier nur noch von den Klüften ausgehen, da die Schichtflächen, mit zunehmender Reinheit des Gesteins immer weniger deutlich ausgeprägt, als Wege für die eindringenden Tageswässer mehr oder weniger ausfallen. Ist jedoch das Sulfatgestein erst einmal vergipst, so begünstigt die leichte Löslichkeit des Gipses die Auslaugungsvorgänge, die im Gipsgestein sogar unter merklicher Bedeckung durch nicht verkarstungsfähige Gesteine vor sich gehen können, sofern nur die karsthydrologischen Gegebenheiten eine ausreichende Zirkulation der lösenden Wässer, d.h. Zufuhr frischen Wassers und Ableitung ± gesättigter Lösungen, ermöglichen. Grundsätzlich sind auch im Gipskarst zwei Formen der Gipslösung zu unterscheiden: Die Lösung von der Oberfläche des Gipsgesteins. Die Lösung im Gipsgestein selbst. Die oberflächlichen Lösungsformen im unbedeckten Gipsgestein zeigen denselben Kleinformenschatz wie er für den alpinen Kalkkarst üblich ist: Karren und Riefen geringerer Größe (maximale Karrentiefe 0,5 m) bestimmen eindeutig das Bild (s. Bild 12 bei A. HERRMANN 1964). Wie schon erwähnt, kann der Gips auch unter Bedeckung in merklichem Umfange in Lösung gehen, sofern die überlagernden Schichten hinreichend durchlässig für die Tageswässer sind. Überraschenderweise kommt es hier zu Großformen der Gipsauslaugung: zu den am Harzrand Schlotten genannten, tiefen und engen, nach unten stets konvergierenden Eintiefungen in der Gipsoberfläche, die bis knapp 40 m Tiefe erreichen können. Sie sind in den Zahlreichen Steinbrüchen im Gipsgestein des Werra-Anhydrites nordwestlich Osterode besonders gut zu studieren, sind jedoch auch bei Walkenried erschlossen. Ihre Entstehung verdanken diese Großformen offensichtlich einer ungleichmäßigen Einwirkung der im gut geklüfteten und plattig-bankigen Dolomitgesteins-Überlager auf bestimmten Stelen konzentrierten Tageswässer. Hat die Dolomitdecke eine größere Mächtigkeit (ca. 15 m), so erreicht der über der Hohlform im Gipsgestein sich bildende Nachbruch der hangenden Dolomitschichten im allgemeinen nicht mehr die Erdoberfläche; es bilden sich durch Nachsacken von mehr oder weniger im Schichtverband bleibenden Dolomitbänken flach schüsselförmige Erdfälle (s. Bild 18 in A. HERRMANN 1964). Bei diesen Vorgängen kann eine Entstehung durch Hohlraumbildungen im Gipsgestein mit an Sicherheit grenzender Wahrscheinlichkeit ausgeschlossen werden, da die Hauptmasse des unter dem Dolomitgestein lagernden Sulfatgestein des Werra-Anhydrits noch als Anhydrit vorliegt. Entstehen solche Erdfälle jedoch in kalkigen, tonigen oder geröllführenden Deckschichten in den wesentlich tiefgreifender vergipsten jüngeren Sulfathorizonten des Basalanhydrits bzw. des Hauptanhydrits, so kann gewöhnlich nicht entschieden werden, ob dieses auf oberflächliche Lösungsvorgänge oder solche im Gipsgestein selbst zurückgehen. Beide Arten der Auslaugung führen im bedeckten Gipskarst in den allermeisten Fällen zu den gleichen trichterförmigen Erdfallformen im Deckgebirge (s. Bild 17 in A. HERRMANN 1964). Kommt es jedoch im unbedeckten Gipsgestein zu größerer unterirdischer Hohlraumbildung und brechen diese ursprünglich im Schwankungsbereich des Karstwasser(spiegel)s entstandenen Laughöhlen schließlich zutage nach (s. Abb. 4 in A. HERRMANN 1967), so resultiert in den meisten Fällen eine sehr steilwandige, oft nach unten divergierende Erdfallform erheblicher Größe, die häufig noch einen Teich in ihrem Zentrum aufweist (s. Bild 6 in A. HERRMANN 1964). Diese steilwandigen Erdfälle bleiben im relativ standfesten Gipsgestein über lange Zeiträume erhalten, so daß ein unmittelbarer Rückschluß auf ihre Entstehungsart möglich erscheint. Neben diesen Grundformen der Verkarstung im Gipsgestein bzw. den zugeordneten Hohlformen in deren Deckschichten sind an der morphologischen Ausgestaltung einer Gipskarstlandschaft vor allem im Übergang zu geschlossener Überdeckung durch nicht oder weniger auslaugungsfähige Gesteine nicht selten klein- bis großbuckelige Hügelformen zu beobachten, die oft recht unvermittelt dem Gipsgestein auflagern. Hierfür kommen zwei Entstehungsarten in Betracht: Es sind die Reste einer ehemals zusammenhängenden Decke, beispielsweise aus Dolomitschutt, deren Ränder durch den Nachsturz in die in ständiger Weiterentwicklung befindlichen Hohlformen auf der Gipsgesteinsoberfläche laufend untersteilt werden (weit verbreitet z.B. auf dem Sachsenstein bei Walkenried). Es handelt sich um die Füllung fossiler Erfälle, deren umgebendes Gipsgestein inzwischen der Auslaugung anheim gefallen ist (Beispiele vor allem im Gipsausbiß des Hauptanhydrits, wobei die Füllung aus Buntsandsteinmaterial besteht). Selbstverständlich können hier nur die Grundformen der Gipskarstlandschaft erwähnt werden; daneben gibt es noch zahlreiche Sonderformen, wie Spaltenkarst, steilwandige Erdfälle in überlagernden Festgesteinen (Buntsandstein) und schließlich Erdfälle, die nicht mehr aktiv sind und in denen daher allmählich aus zusammengeschwemmten Material aus der Umgebung oder durch Vertorfung ein ebener Erdfallboden entstanden ist. Diese Karstformen sollte man als „fossile Erdfälle“ bezeichnen. Die hydrogeologischen Gegebenheiten am südwestlichen Harzrande sind durch den Gegensatz von drei Gesteinskomplexen bestimmt. Das paläozoische Harzgebirge besteht vorwiegend aus gefalteten Schichten. Diesen allmählich nach Süden abtauchenden Gesteinen lagert sich die generell schwach nach Süden einfallende Schichtenfolge des Zechsteins und noch weiter südlich die des Buntsandsteins auf. Der tiefere Untergrund im südlichen Harz besteht überwiegend aus Schiefern, Grauwacken, Kieselschiefern und Quarziten, untergeordnet auch Kalken des Paläozoikums, welche in der Karbonzeit gefaltet und in SW-NO streichende Falten gelegt worden sind. Diese alten Gesteine sind so verfestigt, das sie praktisch keinen Porenhohlraum mehr besitzen. Sie sind jedoch von Klüften und Störungszonen durchsetzt und können daher im hydrologischen Sinne als ein einheitlicher, schwachklüftiger Felskörper, der oberflächlich und in einzelnen Zonen auch stärkere Klüftung zeigt, betrachtet werden. Innerhalb des gefalteten Paläozoikums lassen sich durch Bohrungen im allgemeinen Wässer nur an einzelnen Stellen erschließen, und zwar in einer Größenordnung von etwa 3 bis 10 m³/h, günstigenfalls bis zu 15 m³/h. Die in Harzgesteine eingeschnittenen Täler - insbesondere die Haupttäler der Oder, Sieber und Söse - sind mit sandig-lehmigen Schottern, die 2 bis 10 m mächtig werden, erfüllt. Aus diesen Schottern sind örtlich Wassermengen bis 30 m³/h je Brunnen erschließbar. Am süd(west)lichen Harzrande folgt - wie schon erwähnt - über dem gefalteten Paläozoikum die nur schwach nach Süden bzw. Südwesten einfallende Schichtenfolge des Zechsteins, die ihrerseits vom Unteren Buntsandstein überlagert wird. Der Untere Buntsandstein besteht aus roten und grünen Tongesteinen mit Sandsteinbänken und ist nur in geringem Maße zur Wassererschließung geeignet. In den Gipsen und Karbonaten der Zechsteinformation haben sich z.T. bedeutende Auslaugungsvorgänge abgespielt. Durch Einsturz des hangenden Gebirges in die entstandenen Hohlräume erfolgte eine weitgehende Zerstückelung der Schichten in zahlreiche durch mehr oder weniger breite Spaltenzonen getrennte Schollen. Die Spalten wurden durch den Lösungsvorgang des Grundwassers zu „Kanälen“ vergrößert und schließlich entstand ein weitverzweigtes System unterirdischer Wasserzüge am süd(west)lichen Harzrande. Die Hauptlinien dieses Systems sind über Tage durch dichte Reihen von Erdfällen erkennbar; in dieser Region sind mehr als 80 Höhlen sowie zahlreiche Ponore und Karstquellen (u.a. Rhumequelle) bekannt. Tabelle 1 gibt eine Übersicht über das Wasserleitvermögen, die Wasserbeschaffenheit und über die Eignung der verschiedenen Zechsteinschichten für Wassererschließungen. Dazu sei ergänzend noch folgendes bemerkt: Entsprechend dem Aufbau des Zechsteins aus besser und schlechter durchlässigen Schichten sind mehrere Grundwasserstockwerke möglich und z.T. auch ausgebildet. Örtlich bestehen jedoch - aufgrund von Faziesunterschieden, Auslaugungsverbrüchen und auch tektonischen Gegebenheiten - zwischen diesen Stockwerken hydraulische Verbindungen. Zum Teil ist daher im Bereich des Zechsteins nur  e i n  Grundwasserkörper ausgebildet, der alle durchlässigen Schichten umfaßt. Der Grundwasserspiegel ist generell auf die Hauptvorfluter (wie Oder, Rhume, Sieber, Söse, Steina und Uffe) eingestellt. Infolge der komplizierten hydraulischen Verhältnisse in den Verkarsteten Gips- und Karbonatschichten können die Grundwasserspiegel auf geringster Distanz ganz verschieden hoch liegen und außerordentlich starken Schwankungen in kurzen Zeitabständen unterworfen sein (s. BIESE 1931). Die Zechsteinkalke und -gipse führen in Auslaugungshohlräumen oft beträchtliche Mengen von Karstwasser, welches nach längerer unterirdischer Verweildauer oft eine sehr hohe Kalk- und Gipshärte aufweist; außerdem ist dieses Wasser meist verschmutzt (chemisch und bakteriologisch): in den Karsthohlräumen findet praktisch keine Filterung des Wassers statt. Im Bereich der Auflagerungsfläche des Zechsteins auf das gefaltete (schwer durchlässige) Paläozoikums besteht eine gewisse Möglichkeit, hygienisch einwandfreies Wasser - örtlich auch in größerer Menge - mittels Brunnen aus dem Zechsteinkalk oder den Karbonaten des Zechstein 1 und 2 zu erschließen. Voraussetzung ist: hinreichend großes Einzugsgebiet, nicht zu lange Verweildauer des Wassers im Untergrund, Bewaldung bzw. schwach oder gar nicht gedüngtes Einzugsgebiet. Die genannten Kalksteine und Dolomite sind teilweise von geringmächtigen Tonsteinen unter- und/oder überlagert. Darüber bzw. darunter liegen Gips- und Anhydritgesteine. Daraus ergibt sich die Hauptschwierigkeit bei Wasserschließungen aus den Kalken und Dolomiten. Die über- und unterlagernden Tonsteinschichten sind nicht überall und oft nur unvollständig wasserundurchlässig. Außerdem können den Karbonatgesteinen über die Brunnenbohrungen aus den Gips- und Anhydritschichten stark mineralisierte Wässer zusitzen. der Abdichtung der Brunnen gegen den Zufluß solcher Wässer muß daher größte Aufmerksamkeit geschenkt werden. Erfolgreiche Wassererschließungen aus Zechsteinkarbonaten mittels Bohrbrunnen haben die Städte Bad Lauterberg, Bad Sachsa und Seesen sowie die Gemeinde Pöhlde durchgeführt. Die Brunnentiefen liegen zwischen 30 m und 150 m, die Ergiebigkeiten schwanken zwischen 20 m³/h und 70 m³/h je Brunnen.   Schrifttum:   BIESE, W.: Über Höhlenbildung. 1. Tl.: Entstehung der Gipshöhlen am südlichen Harzrand und am Kyffhäuser.- Abh. Preuß. Geol. L.-A., N. F., H. 137, 71 S., 46 Abb., 12 Taf., Berlin 1931. HERRMANN, A.: Morphologische und geologische Untersuchungen im Zechstein am Südwestrand des Harzes.- Dipl.-Arb. Freie Univ. Berlin, S. 1-75, 24 Abb., 4 Anl., Berlin 1952 (unveröff.). - Der Zechstein am südwestlichen Harzrand (seine Stratigraphie, Fazies, Paläogeographie und Tektonik).- Geol. Jb., 72, S. 1-72, 14 Abb., 1 Tab., 4 Taf., Hannover 1956. - Gips- und Anhydritvorkommen in Nordwestdeutschland.- Silikat-J., 3, S. 442-446, 34 Abb., Selb 1964. - Vergipsung und Oberflächenformung im Gipskarst.- Bull. III. Internat. Speläol. Kong., Bd. V, S. 99-103, 5 Abb., Wien 1967. - Gipslagerstätten und Gipskarst am südwestlichen Harzrand.- Z. d. Ver. Freunde Miner. u. Geol. Sonderh., 17, S. 108-111, 3 Abb., Heidelberg 1968. HERRMANN, A. & G. RICHTER-BERNBURG: Frühdiagenetische Störungen der Schichtung und Lagerung im Werra-Anhydrit (Zechstein 1) am Südwestharz.- Z. dt. geol. Ges., 105, S. 689-702, 3 Taf., 5 Abb., Hannover 1955. RICHTER-BERNBURG, G.: Stratigraphie und Gliederung des deutschen Zechsteins.- Z. dt. geol. Ges., 105, S. 843-854, 1 Taf., 1 Abb., Hannover 1955. 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.

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