Geoscience Reference
In-Depth Information
3
nächst Klüfte entstanden, die in geologischen
Zeiträumen durch die lösende Wirkung von Si-
ckerwässern und zirkulierenden Grundwässern
erweitert wurden (P FEIFFER , 1961). Bei der Entste-
hung des Karstes im Karbonatgestein spielt das
aus der Luft aufgenommene Kohlenstoffdioxid,
das mit Wasser zu Kohlensäure reagiert, eine zen-
trale Rolle. Des Weiteren nimmt das versickernde
Niederschlagswasser Kohlenstoffdioxid aus der
Bodenluft auf. Die Lösungsfähigkeit der sauren
Sickerwässer (Abschn. 3.9.3.5) nimmt auf dem
Weg durch die Grundwasserleiter infolge Ver-
brauchs bei der Abpufferung durch die Karstge-
steine ab. Eine verhältnismäßig schnelle Gesteins-
auflösung findet daher weitgehend oberflächen-
nah oder im Bereich der schwankenden Karst-
wasserspiegel statt. Trotzdem kann sich die
Gesteinslösung auch in wassergesättigten Berei-
chen fortsetzen. Ursache ist in erster Linie die sog.
Mischkorrosion , die dadurch entsteht, dass sich
Karstgrundwässer unterschiedlicher Härte ver-
mischen. Bei der Verwitterung spielt auch die
bakterielle Sulfat-Reduktion eine Rolle.
Bei der Entstehung des Gips-Karstes sind
Mikroorganismen beteiligt. Karst-Grundwasser-
leiter sind weit verbreitet, haben wegen ihres
meist beträchtlichen Hohlraumanteils eine hohe
Grundwasserneubildungsrate, Quellen in diesem
festen Gestein haben eine starke Schüttung,
wenngleich ihr Speichervermögen in der Regel
gering ist. Wegen der Vielfalt von Verkarstungser-
scheinungen ergeben sich in diesen Grundwas-
serleitern ganz spezielle geohydraulische Verhält-
nisse. Verkarstungen wasserlöslicher Gesteine
entwickeln sich im Berginneren (dem Endokarst ,
im Gegensatz zu Lösungen an der Erdoberfläche,
dem Exokarst ) meist verstärkt unter einem (ehe-
maligen) oberirdischen Entwässerungsnetz. Aus
diesem sickern die Niederschlagswässer durch
Schichtflächen, Klüfte oder auch Dolinen in den
Untergrund, wo durch die Lösungsprozesse
Hohlräume erweitert werden. Richtung und
räumliche Verteilung der Verkarstungsphänome-
ne hängen wesentlich vom vorgegebenen Trenn-
flächengefüge ab. Umgekehrt sind aber durch
Kalkausscheidungen auch Kluftverschlüsse mög-
lich.
Die Karstentwicklung wird wesentlich durch
das Vorflutniveau des Karstgrundwassers und die
Lage wasserstauender Schichten über diesem be-
stimmt. Liegt ein Grundwassernichtleiter über
2
T
S
4
l
Gw
2
0,637
l
Gl. 10
2
Transmissivität (m 2 /s),
T Gw
=
S
=
Speicherkoeffizient (1),
l
=
mittlere Entfernung zwischen Quelle
und unterirdischer Wasserscheide (m),
α
=
quellenspezifischer Koeffizient (1/d).
Da sich die Transmissivität meist größenord-
nungsmäßig abschätzen lässt, ist bei Kenntnis des
quellenspezifischen Koeffizienten
(aus Mes-
sungen) der Speicherkoeffizient angenähert zu
bestimmen (und umgekehrt). R ICHTER & L ILLICH
(1975) geben für klüftige Kalke Werte
α
= 2,25 bis
50 · 10 -3 l/d, für wenig geklüftete Sandsteine
α
=
1,0 bis 2,4 · 10 -3 l/d, und H ÖLTING (1978) für ver-
karstete Zechsteinkalke im nordwestlichen Hes-
sen
α
= 1,24 · 10 -3 l/d an.
Mit den genannten Methoden erhält man in
aller Regel nur Größenordnungen nutzbarer
Kluftvolumina, worüber man sich bei der Inter-
pretation von Messungen, z.B. bei gutachtlichen
Aussagen, immer im Klaren sein sollte. Ferner
sollte nicht übersehen werden, dass der berechne-
te Wert eine über das gesamte untersuchte geohy-
draulische System gemittelte Größe ist, von der es
in räumlich kleinen Bereichen erhebliche Abwei-
chungen geben kann. Abgesehen von verkarste-
tem Gestein sind nutzbare Kluftanteile n Kl von
mehr als 2 % nur in tektonisch besonders gestör-
ten Zonen ausgebildet. Überschlägig können für
psammitische Gesteine (Sandsteine, Grauwa-
cken, Konglomerate) nutzbare Kluftanteile von
1,0 bis 1,5 %, für schluffige Sandsteine (z.B. im
Unteren Buntsandstein) oder Tonschiefer 0,1 bis
0,5 % und für Schluff- und Tonsteine kleiner
0,1 % angenommen werden. Bei Tunnelbauten
im Mittleren Buntsandstein Osthessens wurden
nutzbare Kluftanteile n Kl von 0,5 bis 1,9 % ermit-
telt (H ÖLTING & S CHRAFT , 1987).
α
3.2.3 Karst-Hohlräume
Hohlräume im Karst (Z ÖTL , 1974) sind Sonder-
formen der Kluft-Hohlräume. Sie entstanden in
der Weise, dass in wasserlöslichen Gesteinen
(Kalk-, Dolomitgesteine, Gips/Anhydrit) zu-
Search WWH ::




Custom Search