Der Schwäbische Vulkan

Einleitung

Rund um Bad Urach, einem Heilort am Trauf der Schwäbischen Alb, liegt eine große Zahl alter Vulkanschlote. Innerhalb eines Durchmessers von ca. 40 km liegen hier über 300 alte Ausbruchspunkte, die alle bemerkenswerte Gemeinsamkeiten in Bau und Alter aufweisen. Schon lange beschäftigt Vulkanologen und Geologen die Genese dieser Vulkane. Nach vielen Versuchen der Erklärung brachten die Erkenntnisse des mittleren 20. Jahrhunderts die Diskussion noch einmal in Gang.

Im Rahmen unserer Südwestdeutschland-Exkursion wurde dieser Punkt angefahren, da der hier tätige Vulkanismus gleichzeitig Zeugnis eines exemplarischen Phreatomagmatismus als auch eine besondere Erscheinung der Schwäbischen Alb ist.

Über den „Schwäbischen Vulkan“ ist viel geschrieben und geforscht worden. Im begrenzten Umfang dieser Arbeit kann es daher nicht um eine vollständige Darstellung der Forschungsergebnisse gehen. Der Schwerpunkt dieser Arbeit liegt daher darauf, die heutige Erscheinungsform des Vulkanismus wiederzugeben, so, wie sie sich uns im Gelände präsentierte, und eine Übersicht über die wichtigsten Erklärungsansätze der Vergangenheit und der Gegenwart zu geben.^[1]

Erscheinungsbild

Standort der Exkursion war das Randecker Maar, eine Hohlform am Trauf der Schwäbischen Alb, die einige hundert Meter durchmessen mag. Das Maar liegt auf dem Albplateau direkt am Albtrauf. Der nördliche Rand des Maares ist von einer kleinen Schlucht, der Zipfelbachschlucht, angeschnitten.

In Sichtweite des Standortes, unterhalb der Traufkante der Schwäbischen Alb, befindet sich die Vollform der Limburg, deren Gipfel beinahe bis an die Höhenlage des Bodens des Randecker Maares heranreicht.

Beide Landschaftsformen sind Teil dessen, was Hans Cloos den „Schwäbischen Vulkan“ nannte^[2] - über 300 Ausbruchspunkte rund um Bad Urach, die genetisch sehr ähnlich sind.

Die beiden genannten Formen – ebenso wie die anderen Schlote des Systems – sind alte Vulkanschlote, deren Füllung aus Basalttuffen bis heute überdauert hat. Eine Bombe aus Basalttuff läßt sich heute vor einer Gaststätte besehen, welche am Zugangsweg zum Randecker Maar gelegen ist.

Obwohl genetisch nahezu gleich, bildet doch der eine Vulkanschlot eine Voll-, der andere eine Hohlform. Auf dieses Phänomen wird noch einzugehen sein. Hiermit sind somit die beiden wichtigsten heutigen Erscheinungsbilder in einem Blickfeld repräsentiert.

Daten

Das Kirchheim-Uracher Vulkangebiet liegt im Gebiet der Schwäbischen Alb. Der Albtrauf führt dergestalt durch das Gebiet, daß etwa zwei Drittel der Vulkanschlote auf dem Albplateau liegen und etwa ein Drittel im Albvorland^[3].

Das Vulkangebiet hat annähernd runde Außengrenzen und durchmißt über 40 km, was hier einer Fläche von rund 1600 km² entspricht. Damit weisen 14 Blätter der TK 25 Ausbruchspunkte auf. Etwa im Zentrum liegt Bad Urach.^[4]

Der Ausbruch ereignete sich während des Miozäns. Er begann vor rund 16 Mio. Jahren und endete vor rund 11 Millionen Jahren. Die Aktivitätszeit umfaßt also das Torton sowie große Teile von Helvet und Sarmat.^[5]

Die hier geförderte Masse ist nur noch in den Schloten erhalten. Sie besteht zum allergrößten Teil aus basaltischen Tuffen; verschiedene Nebengesteine existieren, sind aber als Sekundärgesteine anzusehen.

Da die Schlote sehr zahlreich sind und durch die lange Liegezeit landschaftlich überprägt wurden, ist ihre genaue Anzahl sehr schwer zu ermitteln. Entsprechend wurden in den etwa 200 Jahren, in denen sie nun erforscht werden, immer wieder neue Schlote entdeckt. Noch 1941 sprach Cloos von rund 160 Schloten^[6]. Die wohl umfangreichste Bestandsaufnahme publizierte 1974 Otto Mäussnest. Er hatte aus verschiedensten Quellen die bereits bekannten Vulkane zusammengetragen und selbst magnetische Feldmessungen durchgeführt, um weitere Schlote zu ermitteln. Seine Liste umfaßt 351 Ausbruchspunkte.^[7]

Da die Ausbruchspunkte sich in Genese und Habitus sehr ähneln, faßte Hans Cloos sie in seinem Bericht als „Der Schwäbische Vulkan“ zusammen. Dieses Gebiet sei eigentlich ein vulkanischer Vorgang mit einer Vielzahl von Ausbruchsstellen gewesen^[8]. Diese Auffassung wird auch von Mäussnest bestätigt^[9].

Der Geologische Rahmen

Schwäbische Alb

Die heutigen Überreste der vulkanischen Vorgänge des schwäbischen Raumes sind heute eingebettet in die geologischen Verhältnisse der Schwäbischen Alb. Die vom Vulkanismus durchdrungenen, heute anstehenden Gesteine sind vorwiegend die Dogger- und Malmschichten des schwäbischen Jura, die auch die heutige Schwäbische Alb mit Albvorland bilden^[10]. Der heutige Albtrauf zieht sich mitten durch das Vulkangebiet hindurch.

Diese geologische Besonderheit wirkt sich direkt auf die Überreste des Schwäbischen Vulkans aus. Die stufenbildenden, hangenden Malmkalke setzen der Abtragung mehr Widerstand entgegen als die Basalttuffe des schwäbischen Vulkanismus. So finden wir auf der Albfläche selbst in der Regel die alten Schlote nun als Hohlformen in der Umgebung vor, wie dies am Beispiel des Randecker Maares der Fall ist.

Im Albvorland hingegen, wo weichere Lias- und Doggerschichten anstehen, greifen die Abtragungsprozesse jene mehr an als die vulkanischen Basalttuffe. Diese werden daher als Vollformen herauspräpariert und stehen heute oftmals als Erhebungen in der Landschaft. An unserem Standort war die Limburg (s. o.) als Beispiel zu sehen.

An dieser Stelle sei noch zu erwähnen, daß der Albtrauf zur Zeit der Eruptionen vermutlich noch nicht durch das Vulkangebiet führte. Die relative Lage des Albtraufes zum schwäbischen Vulkangebiet ist als geologischer Zufall zu betrachten, da die Eruptionsprozesse nicht mit den Abtragungsprozessen, die zur Ausbildung dieses Stufensystems führten, in Zusammenhang gebracht werden können.

Generell hat sich die Landoberfläche seit der Eruptionszeit stark verändert. Krautter und Schweigert rechnen für den Standort Randecker Maar mit einer Tieferlegung der Landoberfläche um mindestens 30m seit dem Eruptionsgeschehen^[11]. Damit sind tatsächlich die Schlote angeschnitten, die ehemaligen Krater weitgehend abgetragen.

Des weiteren spielen auch hier im geologischen Geschehen die verschiedenen Molasseschichten eine Rolle.

Einordnung in Eruptionszonen

Cloos weist in seiner Schrift zum Schwäbischen Vulkan^[12] darauf hin, daß dieses Vulkangebiet Teil einer Kette von Vulkangebieten sei, die sich durch Deutschland ziehe. Hierbei handele es sich um einen „süddeutschen, gegen Süden vorgekrümmten Vulkanbogen. Diesem wiederum steht ein nordwärts gekrümmter, nördlicher Vulkanbogen gegenüber […] Beide Bögen endlich können auf einen einzigen großen ‚Rheinischen Schild‘ geometrisch bezogen […] werden.“

Dieser Schild habe sich in der Erdgeschichte nach und nach aufgebeult und dabei diese Vulkangebiete verursacht^[13].

Altersdatierung

Über lange Zeiten in der Erforschungsgeschichte der Schwäbischen Vulkans wurde die Frage diskutiert, ob der Meteoriteneinschlag im Nördlinger Ries die Eruptionen hier verursacht habe. Diese Erklärung bot sich damals durchaus aus folgenden Gründen an:

- nach damaligen Datierungsmethoden schienen beide Ereignisse etwa gleichzeitig abgelaufen zu sein;
- der Verdacht ist durchaus naheliegend, daß der Meteoriteneinschlag im Nördlinger Ries die Erdoberfläche dergestalt gestört haben könnte, daß Vulkanismus die Folge gewesen sein könnte;
- Vulkanismus hat immer eine geologische Geschichte. Ist ein geologisch besonderes Ereignis zum Zeitpunkt des Beginns von Vulkanismus aufgetreten, so liegt der Verdacht nahe, daß hier ein Wirkungszusammenhang bestehe.

Mit modernen radiometrischen Methoden der Datierung^[14] (K-AR-Methode) wurde jedoch die Eruptionsperiode des Schwäbischen Vulkans auf 11-16 Mio. Jahren vor heute datiert. Damit fällt der Beginn des schwäbischen Vulkanismus in die Zeit vor dem Meteoriteneinschlag im Nördlinger Ries.

Zum gleichen Ergebnis kommen auch Krautter und Schweigert aufgrund der Untersuchungen von Paläoflora und –fauna im Randecker Maar.^{[15] [16]}

Eruptiva

Die Basalttuffe

Der schwäbische Vulkan förderte während seiner Eruption basaltische Lava zu Tage. Der größte Teil des heute noch vorhandenen Basaltes dieses Vulkans liegt in der Form von Basalttuffen vor. Daneben existieren einige Basaltgänge mit massivem Basalt, die meist mit den Basalttuffen vergesellschaftet sind. Cloos nennt lediglich zwei Eruptionspunkte, die ausschließlich aus Basaltgängen bestehen.

Ein Basalttuffblock konnte bereits auf dem Weg zum Standort besehen werden. Er zeigte sich entsprechend dem erwarteten Habitus als poröses, relativ dunkles Material.

Das Vorkommen von Basalttuffen ist an sich bereits bemerkenswert. Basalt gilt allgemein als Schmelze mit relativ geringer Viskosität. Basaltschmelzen entgasen bei der Eruption sehr leicht, so daß es zu keinem großen Dampfdruck in der Schmelze kommt. So wird Basaltlava meist effusiv, nicht eruptiv gefördert, fließt also normalerweise aus dem Schlot. Bei der Abkühlung eines solchen basaltischen Lavastroms bildet sich dann ein relativ wenig poröses, massives Material mit geringem Gasanteil. Als Beispiel seien hier die Niedermendiger Lavaströme in der Eifel genannt.

Wenn hier der Basalt als Tuff, als relativ poröses Gestein mit sehr hohem Gasanteil vorliegt, so gleicht dieser Habitus eher den Bimstuffen, wie sie dem Laacher-See-Ausbruch entstammen; lediglich das mineralogische Material ist ein anderes. Das Vorkommen von Tuffen weist auf einen eruptiven Prozeß, auf ein explosives Ausschleudern von Lavafetzen hin. Dies läßt für basaltische Lava erwarten, daß der Gasdruck hier durch Fremdgase erhöht wurde – vermutlich durch das Eindringen von Wasser in den Schlot während des Ausbruches. Hierauf wird im Kapitel über den Eruptionsmechanismus noch weiter einzugehen sein.

Die Tuffe selbst bestehen aus Melilithbasalten mit hohem Olivin- und geringem Nephelinanteil; Feldspat findet sich nicht. Damit handelt es sich um eine stark basische Schmelze. Kalkanteile im Gestein sind wahrscheinlich auf die Aufschmelzung und Assimilation durchdrungenen Nebengesteins zurückzuführen.

Generell sind die Tuffe von größeren Mengen Nebengestein durchsetzt; nahezu alle Materialien aus den durchschlagenen Schichten finden sich mit in den Schloten.

In der Landschaft sind die Tuffe heute weitestgehend abgetragen. Konserviert wurden sie lediglich in den alten Vulkanschloten, in die ein Teil der eruptierten Tuffe zurückgefallen sind. Entsprechend lassen sie sich heute nur noch in den Vulkanschloten selbst finden.

Schichtung der Tuffe

Die Tuffe in den Schloten des Schwäbischen Vulkans sind teilweise geschichtet. Cloos^[17] nennt folgende Arten von Schichtung:

- Flächige Lagenschichtung: hier zeigt das Gestein Schichten, die jeweils in Bezug auf Korngrößen und Zusammensetzung innerhalb gewisser Schwankungsbreiten relativ homogen sind. Die Grenzen zu den jeweils nächsten Schichten sind klar abzugrenzende Flächen und Fugen, die z. T. zur Ablösung neigen. Hier wird die Einwirkung bewegten Wassers auf die Lagerung vermutet. Diese Schichtung tritt vor allem im oberen Teil von Schloten auf.
- Unflächige Lagenschichtung: Erscheinungsbild ähnlich, aber Lagengrenzen nicht so klar definierbar. Im Aufschluß erscheint eine solche Schichtung weniger deutlich. Auch hier wurde allgemein angenommen, eine Einwirkung von Wasser (in geringerer Intensität) könnte zu dieser Schichtung geführt haben. Diese Schichtungsform findet sich meist unterhalb der flächigen Schichtungsstrukturen.
- Kettenschichtung: Hier sind die Tuffe selbst nicht sichtbar geschichtet, aber Nebengesteinsfragmente liegen auffällig in Reihe. Die Schichtung verläuft hier meist parallel zur Schlotwand.
- Ungeschichtete, geordnete Tuffe: der wohl häufigste Typ. Hier sind die einzelnen Gesteinsfragmente gleichmäßig durchmischt.
- Ungeordnete Tuffe: „das völlige Fehlen jeglicher Ordnung“, „wenn zwischen der Größe der Komponenten und ihrem gegenseitigen Abstand keinerlei Beziehung auftritt“^[18].

Übergangsformen zwischen den genannten Typen existieren ebenso.

Die geschichteten Tuffe liegen oft nicht waagrecht im Schlot, sondern sind zur Mitte des Schlotes hin abgesunken. Hier kann ein Absacken der Tuffmassen vermutet werden.

Der Eruptionsprozeß

Nachdem die These der Entstehung des Vulkanismus im schwäbischen Raum durch den Meteoriteneinschlag im Nördlinger Ries hinfällig ist^[19], braucht es neue Erklärungen für den vulkanischen Mechanismus.

Ursachen des Vulkanismus

Cloos vermutet, daß der Vulkanismus des schwäbischen Raumes eine Begleiterscheinung der Hebung eines „Rheinischen Schildes“ sei. Dieser Schild, der sich weitgehend mit den Mittelgebirgen im Umfeld des Rheines deckt, habe sich im Laufe der Zeit nach und nach gehoben. Diese Hebung sei als Aufwölbung geschehen. Eine Aufwölbung geht aber mit einer Verstellung geologischer Schichten einher. So können sich in den Randbereichen geologische Brüche bilden, die wiederum ein Aufsteigen von Magma ermöglichen.^[20]

Eruptionsmechanismus

Bereits in den früheren Diskussionen über den Eruptionsmechanismus des Schwäbischen Vulkans wurde die Frage behandelt, wie es denn bei einem Basaltvulkan zu solcherlei eruptiven Vorgängen kommen könnte. Die Tatsache, daß der Basalt als Tuff vorliegt, weist auf einen für Basaltschmelzen ungewöhnlich hohen Gasdruck hin.

Cloos zitiert in seiner Schrift die Vermutung von G. Leopold, der Gasdruck gehe mit der Aufschmelzung kalkreicher Nebengesteine einher: „Bei der Aufschmelzung dieser Kalkmassen wurden größere Mengen von Kohlendioxyd gebildet, die dann zu explosionsartigen Gasausblasungen führten“^[21]. Diese These ist heute kritisch zu sehen; die Aufschmelzung von Kalkgestein dürfte nicht genug Gasdruck aufgebaut haben, um solche explosiven Vorgänge zu ermöglichen.

Zu Cloos‘ Zeiten war noch nicht bekannt, welche Rolle der Phreatomagmatismus bei Eruptionen spielen kann. Der Einfluß von Wasser war zwar an einzelnen Vulkanen beobachtet worden, wurde damals aber noch als Ausnahme angesehen.

Heute wissen wir, daß das Eindringen von Wasser in den aktiv eruptierenden Schlot durch plötzliche Verdunstung den Gasdruck enorm erhöhen kann. Dieser Mechanismus ist z. B. von den Maaren in der Eifel bekannt. Allein dadurch kann eine Eruption wie diese sowie die Tuffisierung des Basaltes erklärt werden. Auch die Art der Schlotbildung ist mit derjenigen der Eifelmaare durchaus vergleichbar.^[22]

Heute ist rekonstruierbar, daß die miozänen Grund- bzw. Karstwasserverhältnisse des schwäbischen Raumes etwa den heutigen entsprochen haben müßten^[23]. Im Bereich des Randecker Maares soll ein artenreicher, sommergrüner Laubwald entwickelt gewesen sein^[24]. Damit stand genug Wasser für eine phreatomagmatische Eruption zur Verfügung.

Cloos weist darauf hin, daß die Schlote weitgehend alle in Bruchzonen liegen, die bereits vor dem Ausbruch bestanden: „In allen diesen Fällen hat sich also die Tufförderung solcher Fugen bedient, die bereits vorher in der Gesteinsdecke vorhanden waren. Ob diese Fugen bereits offen standen oder erst während des vulkanischen Vorganges geöffnet wurden, wird sich nur in wenigen Fällen entscheiden lassen.“^[25] Lorenz vermutet gar, daß diese tektonischen Schwächezonen in der Regel auch Wasser führten und somit zur Zeit der Eruption Talform besaßen^[26]. Sind die aufdringenden Magmen an der Oberfläche auf Flüsse in solchen Tälern getroffen, so wird das Bild einer phreatomagmatischen Eruption noch wahrscheinlicher.

Bezüglich der Frage des Herdes zitiert Cloos eine Untersuchung von Schneiderhöhn. Demnach soll der Herd sich an der Grenze zwischen Grund- und Deckgebirge befunden und eine Linse mit einem Durchmesser von 40 km gebildet haben. Von dort aus sollen dann Magmen durch tektonische Fugen aufgedrungen sein.^[27] Damit hätten die Schlote entsprechend der Mächtigkeit des sedimentären Deckgebirges eine Länge von rund 2 km.^[28]

Literatur

- Cloos, H.: Bau und Tätigkeit von Tuffschloten. Untersuchungen an dem Schwäbischen Vulkan. In: Geologische Rundschau, Band 32, 1941.
- H. J. Lippolt, W. Todt und I. Baranyi (1972): K-Ar Ages of basaltic rocks from the Urach volcanism, SW Germany. Vortragszusammenfassung 2. Europäisches Kolloquium für Geochronologie. Zitiert in: Mäussnest, Eruptionspunkte, 1974.
- Lorenz, V.: Zur Vulkanologie der Tuffschlote der Schwäbischen Alb. Erweiterte Fassung eines Vortrages. In: Jahresberichte und Mitteilungen der oberrheinischen geologischen Vereinigung, Band 64, Stuttgart 1982.
- M. Krautter und G. Schweigert: Bemerkungen zur Sedimentation, Flora und dem Paläoklima des Randecker Maars. In: Neues Jahrbuch für Geologie und Paläontologie, Stuttgart 1991.
- Mäussnest, O.: Die Eruptionspunkte des Schwäbischen Vulkans. In: Zeitschrift der Deutschen Geologischen Gesellschaft, Band 125, 1974.
- Schmincke, H. – U. (2. Auflage 2000): Vulkanismus. Darmstadt.
- beiliegendes Bild: Aufnahme von M. Kölbl-Ebert vom Standort Randecker Maar; im Hintergrund die Limburg. Abgerufen im Internet am 09. 10. 2003 unter http://www.iaag.geo.uni-muenchen.de/sammlung/SchwaebischerVulkan.html.

[...]

^[1] Überwiegend auf Beobachtungen an Ort und Stelle basierend; eine nähere Beschreibung findet sich bei H. Cloos: Bau und Tätigkeit von Tuffschloten. Untersuchungen an dem Schwäbischen Vulkan. In: Geologische Rundschau, Band 32, 1941, S. 759-761. Vgl. auch beiliegende Abbildung, die etwa vom Exkursionsstandort aus aufgenommen wurde.

^[2] vgl. Cloos, Tuffschlote, S. 710.

^[3] vgl. Cloos, Tuffschlote, S. 712.

^[4] vgl. V. Lorenz: Zur Vulkanologie der Tuffschlote der Schwäbischen Alb. Erweiterte Fassung eines Vortrages. In: Jahresberichte und Mitteilungen der oberrheinischen geologischen Vereinigung, Band 64, Stuttgart 1982.

^[5] vgl. O. Mäussnest: Die Eruptionspunkte des Schwäbischen Vulkans. In: Zeitschrift der Deutschen Geologischen Gesellschaft, Band 125, 1974, S. 24.

^[6] Cloos, Tuffschlote, S. 710.

^[7] vgl. Mäussnest, Eruptionspunkte, S. 23 sowie die ausführliche Liste der Vulkane auf S. 26 – 51. Auf S. 23 ist zudem die Erforschungsgeschichte dieser Ausbruchspunkte kurz angerissen.

^[8] vgl. Cloos, Tuffschlote, S. 710.

^[9] vgl. Mäussnest, Eruptionspunkte, S. 23f.

^[10] vgl. Beitrag „Morphologie der Schwäbischen Alb“ in diesem Reader.

^[11] M. Krautter und G. Schweigert: Bemerkungen zur Sedimentation, Flora und dem Paläoklima des Randecker Maars. In: Neues Jahrbuch für Geologie und Paläontologie, Stuttgart 1991, S. 512. Lorenz (Vulkanologie, S. 175) nennt gar mehrere 100 bis zu 800 m.

^[12] Cloos, Tuffschlote, S. 710.

^[13] vgl. auch „Ursachen des Vulkanismus“ im Kapitel „Der Eruptionsprozeß“

^[14] Mäussnest, Eruptionspunkte, S. 24, nennt hierzu als Quelle: H. J. Lippolt, W. Todt und I. Baranyi (1972): K-Ar Ages of basaltic rocks from the Urach volcanism, SW Germany. Vortragszusammenfassung 2. Europäisches Kolloquium für Geochronologie.

^[15] Krautter / Schweigert, Paläoklima, S. 506.

^[16] vgl. hierzu v. a. Cloos, Tuffschlote, S. 715 – 724.

^[17] vgl. Cloos, Tuffschlote, S. 718-723.

^[18] beide Zitate aus Cloos, Tuffschlote, S. 722.

^[19] vgl. Ausführungen im Kapitel „Altersdatierung“.

^[20] Interpretation nach Cloos, Tuffschlote, S. 710.

^[21] Zitiert nach Cloos, Tuffschlote, S. 717.

^[22] zum Phreatomagmatismus vgl. die vulkanologische Standardliteratur, z. B. H. – U. Schmincke (2000²): Vulkanismus. Darmstadt.

^[23] vgl. die vollständige Argumentation von Lorenz, Vulkanologie.

^[24] Krautter / Schweigert, Paläoklima, S. 509.

^[25] Cloos, Tuffschlote, S. 771.

^[26] vgl. Lorenz, Vulkanologie, S. 176.

^[27] vgl. Cloos, Tuffschlote, S. 783f. Lorenz (Vulkanologie, S. 169) unterstützt diese These aufgrund der enthaltenen Gesteinsfragmente.

^[28] Lorenz, Vulkanologie, S. 170.