Aktiver Vulkanismus in der Eifel - Exkursion zum Laacher See

Exkursionsprotokoll

Aktiver Vulkanismus in der Eifel - Exkursion zum Laacher See

Die hier protokollierte Exkursion führte Dozent und Teilnehmende in die Vulkaneifel, in den Bereich des Laacher Sees. Der Laacher See liegt in dem Krater eines Vulkans, der hier vor rund 12300 Jahren ausgebrochen ist. Bis heute sind die Ablagerungen dieser Eruption in der Umgebung nachweisbar. Entsprechend führte die Exkursion zu unterschiedlichen Stationen, an denen sich Zeugnisse der Eruption des Laacher Sees oder andere Spuren vulkanischer Aktivität in der Eifel befinden. Die Darstellung der Ergebnisse der Exkursion in diesem Protokoll hält sich nicht an die Chronologie der Exkursion, sondern erschließt den Stoff rein inhaltlich.

Bausenberg: vulkanische Aktivität und Ablagerungen in der Eifel

An einem Hang des Bausenberges bietet sich dem Betrachter ein schöner natürlicher Aufschluß, an dem sich die unterschiedlichen Schichten vulkanischen Materials leicht beobachten lassen. Bereits bei der Anreise fiel auf, daß der Vulkan auf anstehendem devonischem Material steht. Dieses Basismaterial ist an seiner Oberseite humushaltig; der Vulkan ist also offensichtlich während einer Warmzeit ausgebrochen.

Hier läßt sich nun die bei der Eruption entstandene Schichtung betrachten. Diese Schichtung ist nur bedingt regelmäßig: es scheinen rein optisch nur wenige Substrate im Spiel zu sein, und ein Teil der Schichten folgt einander in fast regelmäßigen, kurzen Abständen, andere Schichten stechen durch sehr große Mächtigkeit hervor.

Im unteren Teil des hier sichtbaren Aufschlusses liegt eine regelmäßige Schichtung vor. Diese Schichtung ist noch zu 80 cm zu sehen. Sie setzt sich in die Tiefe bis zu einer Gesamtmächtigkeit von mindestens zwei Metern (Augenzeugenaussage Dr. Golte) fort, ist an dieser Stelle allerdings von akkumuliertem Material zugedeckt. Die Schichten sind abwechselnd rötlich-feinkörnig und dunkel-gröber. Ihre Mächtigkeit liegt jeweils im Bereich weniger Zentimeter. Darüber schließt sich eine rund sechs Meter mächtige Schicht an, die ebenfalls sehr grobes Material, oft gar Bomben und Schweißschlacken enthält.

Der Grund für die Herausbildung der Schichtung, der Körnung und der Färbung liegt in der unterschiedlichen Intensität der Eruptionen. Während des Ausbruches wechselte die Intensität mehrmals, wobei sich jedesmal eine Schicht mit bestimmten Eigenschaften bildete. Bei stärkeren Eruptionen wurde mehr Grobmaterial gefördert, schwächere Eruptionen lagerten mehr Feinmaterial ab. Auch die unterschiedliche Färbung ist möglicherweise über die Eruptionsintensität erklärbar: bei weniger starken Eruptionen kam nicht so schnell viel Material nach, so daß das Material sehr viel länger in heißem Zustand in Kontakt mit dem Luftsauerstoff kam. Hierbei entstanden Oxidationen, die eine intensive Rotfärbung bewirkten. Gegen Ende der Eruption scheint diese noch einmal besonders heftig gewesen zu sein; dies zeigt die sehr mächtige, extrem grobkörnige obere Schicht.

Der Bausenberg lieferte bei seinem bisher einzigen Ausbruch nur vergleichsweise wenig Material, vermutlich nur einige tausendstel Kubikkilometer. Zum Vergleich: der Ausbruch am Mt St. Helens förderte rund 16 km² Magma, das gleiche Volumen entströmte dem LaacherSee-Vulkan an Bims (entspricht rund 5 km² Magma).

Der Bausenberg entstammt nur einer einzigen Eruption; hierfür spricht das Fehlen älteren Materials und einer Verwitterungsschicht im Ergußmaterial.

Der an einer Seite offene, fast 500 m durchmessende Krater bildet eine sehr effektive Windfalle, die in der Lage ist, den Wind zu verlangsamen und ihm so größere Schwebpartikel zu entziehen. Folgerichtig ist der Kraterboden mit einer mächtigen Lößschicht gefüllt. Diese Lößschicht im Kraterkessel wird von einem Betrieb landwirtschaftlich genutzt.

Da Material eingeweht wurde, war der Krater vor der Lößeinwehung vermutlich tiefer als die heutigen 40 m ab Oberkante; letztere hat sich in der Zwischenzeit in ihrer Höhe kaum verändert, da sehr widerständige Schweißschlacken die Oberkante bildeten, die dem Abtrag entgegenwirkten.

Die Lößschicht bildet gleichzeitig einen Terminus antiquem, eine Zeitmarke, vor der ein Ereignis geschehen sein muß. Löß bildete sich bekanntlich gegen Ende der letzten Eiszeit vor ca. 20000 Jahren. Da hier Lößeinwehung stattgefunden hat, muß der Vulkan älter sein als 20000 Jahre. Die Einschlüsse organischen Materials zeigen außerdem, daß der Ausbruch während einer Warmzeit stattgefunden hat. Dies ist also spätestens die Eem-Warmzeit.

Die Lava floß herunter ins Tal des Vinxtbaches und liegt dort auf der Mittelterrasse, die in der Mindeleiszeit gebildet wurde. Folglich fand die Eruption nach der Mindeleiszeit statt.

Mit unterschiedlichen physikalisch-chemischen Datierungsmethoden wurde das Alter des Lavamaterials vom Bausenberg auf rund 200000 Jahre datiert; die Eruption fand also während der Holsteinwarmzeit statt. Die Bodenbildung im Untergrund ist noch nicht weit fortgeschritten, die Eruption fand also zu Beginn der Warmzeit statt.

Laacher See - der Vulkan

Der Laacher See ist ein in einem Vulkankrater befindlicher See mit einer Gesamtfläche von rund 3,3 km². Er liegt rund acht Kilometer südwestlich von Andernach und rund 40 km südlich von Bonn. Mit den von ihm ausgeworfenen Materialien beeinflußte er in starkem Maße die morphologischen Gegebenheiten und die Substrate der Umgebung. Sein hydrologisches Einzugsgebiet umfaßt rund 11,6 km².

Das Alter des Laacher Sees wird auf 12300 Jahre geschätzt (s. u.), eine genaue Datierung mit Hilfe der Dendrochronologie konnte bisher nicht durchgeführt werden. Wahrscheinlich ist aber, daß der Ausbruch im Frühsommer erfolgte, vermutlich gegen Ende Mai oder Anfang Juni. Funde belegen, daß die Seggen schon verblüht, die Traubenkirschen aber noch nicht reif waren.

Rund um den Laacher See herum findet sich ein Ringwall aus Bims. Von diesem Bims finden sich hier zwei Varianten: eine helle (,,weiße") und eine dunkle (,,graue") Version. Generell liegt der graue auf dem weißen Bims. Der graue Bims ist also innerhalb der Eruption zu einem späteren Zeitpunkt gefördert worden als der weiße Bims. Der graue Bims enthält viel Nebengestein. Wahrscheinlich ist im Verlaufe der Eruption der Krater durch Materialnachsturz erweitert worden. Das Material ist dann entsprechend mit ausgestoßen und so im grauen Tuff mit eingelagert worden. Es handelt sich entsprechend der Unterlage hier um devonisches Material; in dieses hinein sprengte die Eruption also den heute wassergefüllten Krater.

Entsprechend der Lage in der Westwindzone wurde das Eruptionsmaterial vorwiegend in Richtung Osten transportiert; die größten Transportentfernungen legte dabei der weiße Bims zurück. Insgesamt lagerten sich hier rund um den Laacher See rund 16 km³ Bims an.

Einzelne kleinere Bimsnester lassen sich aber auch noch in einiger Entfernung nachweisen, z. B. in Kalkar. Ursache ist, daß dieser Ringwall aus Bims zunächst einen sehr großen See

aufstaute, der sogar bis nach Koblenz reichte, aber nicht lange bestand. Er entleerte sich im Zuge eines Durchbruches sehr rasch und spülte so teilweise Material mit sich.

Der Typ der Eruption wird als ,,plinische Eruption" bezeichnet, da sie dem Ausbruch des Vesuvs im Jahre 79 n. Chr. ähnelt, der von Plinius dem jüngeren beschrieben worden war.

Die Hänge am Nordostufer des Laacher Sees sind am steilsten. Dies ist darauf zurückzuführen, daß sich das Eruptionszentrum mit der Zeit in diese Richtung verlagert hat. Die Tatsache, daß diese Hänge recht steil sind, zeigt auch, daß der Krater noch nicht sehr alt ist: hätten die Hänge mehrere Periglazialzeiten erlebt, wären sie inzwischen deutlich abgeflacht worden.

Im anstehenden Gestein unter dem Laacher Bims findet sich zum Teil Basalttuff. Er entstammt möglicherweise einem Maar, welches vor der großen Laacher Eruption sich an der Stelle des heutigen Sees befand und mit weggesprengt wurde.

Ein weiterer, teilweise vom Laacher-See-Vulkan weggesprengter alter Vulkan befindet sich am Ostufer des Laacher Sees. Ehemals stand hier eine Burg, daher trägt dieser Berg den Namen ,,Alte Burg". Jene Burg selbst wurde im Rahmen des Abbaues vulkanischer Materialien anthropogen abgetragen. Wie schon am Bausenberg finden wir hier eine Abfolge roter und schwarzer Materialien als Folge schwankender Eruptionsintensität.

Bemerkenswert ist ein allgegenwärtiges Sprudeln der Seeoberfläche, welches sich in regional unterschiedlicher Stärke zeigt. Hier steigt Kohlendioxyd (CO2) aus dem Krater auf und verursacht so die Blasenbildung an der Oberfläche. Dieses Sprudeln verhindert bzw. verzögert teilweise im Winter sogar lokal das Gefrieren des Wassers. Das Sprudeln kommt dadurch zustande, daß der Krater noch nicht ganz abgekühlt ist. Offenbar ist noch ein heißer Herd vorhanden. Es ist daher als vulkanische Aktivität zu bezeichnen. Generell ist es durchaus möglich, daß der Laacher-See-Vulkan noch nicht ganz erloschen ist und früher oder später noch einmal ausbricht.

Die Region um den Laacher See enthält rund einhundert Ausbruchspunkte. Wie das zustande kommt, darüber gibt es unterschiedliche Theorien. Generell ist das gesamte Niederrheingebiet von tektonischen Brüchen durchzogen. Es ist Teil eines ,,Rheinischen Grabens", welcher auch den Oberrhein mit einschließt; am Mittelrhein finden wir keinen Bruch, sondern lediglich eine Verformung der Kruste vor. Möglicherweise senkte sich das Neuwieder Becken, eine eigene Scholle, im Osten gegen den Westerwald um ca. 400 m entlang einer Verwerfung ab. Im westlichen Teil dieser Scholle fehlte jedoch eine solche Verwerfung, so daß die Kippung einen Riß verursachte, durch den dann vulkanisches Material an die Oberfläche befördert werden konnte.

Auch der See unterlag im Laufe der Zeit einer gewissen Dynamik. Abebnungen am Ufer, sog. ,,Seeterrassen", zeigen, daß der Wasserspiegel des Laacher Sees dereinst höher lag als heute. Der heutige Wasserspiegel liegt bei 274,7 m über NN, früher lag er zum Teil bei bis zu 290 m. Diese Absenkung ist nachweisbar anthropogen bedingt: ein künstlicher Stollen läßt Wasser aus dem See, zur Zeit mit einer Intensität von 50 l/sec. Geschaffen wurde dieser Abfluß ursprünglich von Mönchen, deren am See befindliches Kloster vom steigenden Wasserspiegel bedroht war; teilweise wurde die zum Kloster gehörige Krypta (289 m ü. NN) von den Wassermassen geflutet. Gebaut wurde der Stollen im 12. Jahrhundert auf Weisung des zweiten Abts des Klosters, Fulbert. Der Stollen stellt für seine Zeit eine beachtliche Ingenieurleistung dar. Er ist 1,5 m breit und 3,5 m hoch. Durch diese Maßnahme sank der Wasserspiegel auf 279,5 m ü. NN.

Im Zuge der Säkularisierung wurde gegen Anfang des 19. Jahrhunderts das Kloster aufgegeben; mangels ausreichender Wartung brach der Stollen ein. 1844 wurde daher ein neuer Stollen gebaut, welcher den Wasserspiegel des Laacher Sees etwa auf das heutige Niveau absenkte. Dieser Stollen ist auch heute noch aktiv.

Laacher Traß

Im Brohltal, rund 35 km südöstlich von Bonn und rund acht Kilometer nordnordöstlich vom Laacher See, befindet sich eine größere Masse eines zunächst etwas seltsam anmutenden Gesteins. Es ist ein sehr weiches Gestein, aus welchem sich schon mit den Fingern leicht Stücke lösen lassen, und gleichzeitig so fest, daß in ihm mehrere eingegrabene, menschenhohe Tunnel ohne weitere Stützung dauerhaft bestehen können. Es hat eine helle Farbe mit leichtem Stich ins bräunliche. Eine Schichtung ist nicht zu erkennen, nur gelegentliche dunkle Sprenklinge stören die optische Homogenität. Es handelt sich hier um Tuff, ein vulkanisches Lockerprodukt, welches erst sekundär verfestigt wurde.

Der Name dieses Gesteins ist ,,Traß". In seiner Existenz ist es fast einmalig; weitere Traßvorkommen gibt es sonst nur noch im Nettetal. Ursprünglich stimmte es chemisch wie genetisch mit dem Bims überein, der in der Umgegend als vulkanisches Produkt häufig zu finden ist. Erst die weitere Gesteinsgenese bildete einen Unterschied zwischen den beiden Gesteinen heraus. Der äußerlich feststellbare Unterschied: Traß ist, im Gegensatz zum Bims, massig und ungeschichtet. Durch seine Porösität ist der Traß sehr leicht.

Der Traß ist ein vulkanisches Glas, ein Material also, welches nach seinem Auswurf aus dem Vulkankrater zu schnell erkaltete, als daß Kristallbildung in größerem Umfange hätte stattfinden können.

Dieser Traß stammt aus der Eruption des Vulkans, in dessen Krater heute der Laacher See liegt. Bei dieser Eruption wurde vulkanisches Ergußmaterial mehrere Kilometer hoch in die Atmosphäre geschleudert. Diese Materialwolke brach zusammen, als die Intensität des Ausbruches nachließ. Wahrscheinlich vermischte sie sich mit Wasser der begleitend auftretenden Konvektionsregen und bildete so einen Schlammstrom, der am Erdboden eine Glutlawine bildete. Diese Glutlawine lagerte sich dann ab und verfestigte sich zu Ignimbrit (,,Ignimbrit (Schmelztuff): ein Tuff, der aus Glutaschenwolken entstand und durch Hitze verbacken wurde." Diercke Wörterbuch allgemeine Geographie).

Insgesamt entquollen dem Laacher Kessel bei seiner letzten Eruption rund drei Duzend Glutlawinen, die durch wechselnde Intensität der Eruptionen immer wieder herunter kamen. Bevor sie sich ablagerten, ergossen sie sich entlang bestehender Vertiefungen in die Täler, also hier in das Brohltal, und folgten ihnen meist noch ein Stück. Sie konnten hierbei Geschwindigkeiten bis zu 100 km/h erreichen. An unserem Beobachtungsstandort mündet das Tönissteiner Tal in das Brohltal, so daß an dieser Stelle die Ablagerungen durch den Zusammenfluß zweier Täler die größte Mächtigkeit erreichten - rund 60 m.

Immer wieder finden sich im Gestein kleinere Partikel schwarzer Farbe. Untersucht man diese Partikel näher, so erweisen sie sich als kleine Stücke von Holzkohle. Dies läßt Rückschlüsse auf die Vegetationssituation während des Ausbruches zu. Zunächst zeigt der verkohlte Zustand der Holzpartikel, daß die Glutlawine mindestens heiß genug gewesen sein muß, um die Entzündungstemperatur des Holzes zu erreichen; diese liegt bei rund 400 Grad Celsius.

Die Stücke stammen von Bäumen der Zeit des Ausbruches, vor allem von Birken, Kiefern und Pappeln, teilweise auch von Traubenkirschen und Seggen. Wenn aber Bäume zur Zeit des Ausbruches vorhanden waren, so läßt dies Rückschlüsse auf die ungefähre Zeit des Ausbruches zu: Er hat definitiv nicht während einer Kaltzeit stattgefunden, da in den Kaltzeiten solche Gewächse nicht in dieser Region vorgekommen wären. Fachkundige Wissenschaftler können gar der Artenzusammensetzung entnehmen, daß der Ausbruch gegen Ende der letzten Eiszeit passiert sein muß, als gerade die Temperatur eine Rückkehr der Bäume zuließ. Vermutlich geschah das im Alleröd, einer Wärmeschwankung gegen Ende der letzten Eiszeit.

Diese Vermutung wurde inzwischen mit wissenschaftlichen Meßmethoden verifiziert. Mit der Radiocarbonmethode, welche sich am radioaktiven Zerfall der C¹⁴ -Ionen orientiert, wurde das Alter des vorliegenden Gesteins und somit des Ausbruches des Laacher See-Vulkans auf etwa 11000 Jahre vor heute datiert. Leider sind Radiocarbonjahre keine Kalenderjahre; die genaue Umrechnung ist noch strittig. Man schätzt, daß durch diese Abweichung der Ausbruch auf rund 12300 Kalenderjahre vor heute zu datieren ist.

Die räumliche Verteilung der heutigen Vorkommen läßt darauf schließen, daß der Traß hier teilweise abgebaut worden ist. Tatsächlich spielt die Steine-Erden-Industrie in der Umgebung des Brohltals eine wichtige Rolle. In der Vergangenheit wurden hier bereits ganze Vulkane abgetragen, um Baumaterial zu gewinnen. Eine eigene Bahnlinie, die Brohltalbahn, wurde zur Unterstützung der Steine-Erden-Industrie hier angelegt. Der nahegelegene Laacher Bims, genetisch eng verwandt mit dem Traß, lieferte in den sechziger Jahren unseres Jahrhunderts rund zwei drittel des Baustoffes für die gesamte BRD. Und auch der Traß wurde intensiv genutzt. Erste Nutzungsspuren stammen nachweislich noch aus der Römerzeit. Bereits damals - und noch lange danach, etwa bis zum zweiten Weltkrieg - wurde der Traß als Mörtel benutzt. Er hat sehr gute hydraulische Eigenschaften: wird er gemahlen und mit Wasser und Kalk vermischt, so ergibt diese Mischung bei Austrocknung eine sehr harte, bautaugliche Masse. Nur wenige Gesteine haben solche Eigenschaften; der enge Verwandte, der Laacher Bims, erfüllt diese Funktion nicht. Folgerichtig waren in der Umgebung des Brohltals rund zwei duzend Traßmühlen angesiedelt, in denen das Rohmaterial gleich vor Ort vermahlen wurde.

Dieser Unterschied im Verhalten gegenüber dem Bims führt zur Untersuchung von Gemeinsamkeiten und Unterschieden dieser beiden Materialien. Beide stammen ursprünglich aus dem gleichen Ausgangsmaterial, welches sich nur unterschiedlich weiterentwickelt hat. Mineralogisch-chemisch liegt wohl der wichtigste Unterschied darin, daß der Traß freie Kieselsäure (SiO 2) enthält. Er besteht zu rund acht Prozent aus Alkalien. Zu deren Bindung würde ein SiO2-Anteil von etwa 50 Prozent genügen; Er enthält aber rund 67 Prozent. Beim Bims ist das Verhältnis etwa ausgeglichen; er hat einen ebenbürtigen Kieselsäureanteil, enthält aber mehr Alkalien. Da zur Zeit der Ablagerung beide Materialien chemisch gleich waren, hat also der Traß im Lauf seiner Genese Alkalien verloren. Grund hierfür ist wahrscheinlich die verstärkte Auswaschung durch Grundwasser, welches gerade in der hiesigen Tallage das Material angreifen konnte. Durch die hier auftretenden Kohlensäurevorkommen ist dieses Grundwasser größtenteils recht sauer, was die Auswaschung noch verstärkt.

An Stelle der verlorenen Alkalien lagert sich an den Traß gerne Hydratwasser an. Dieses ist so fest in die Mineralstruktur verankert, daß das letzte Hydratwasser sich erst bei einer Temperatur von 400 Grad Celsius lösen würde. Zusammen mit der großen Oberfläche, die dieses poröse Material besitzt, ergeben sich jene guten hydraulischen Eigenschaften.

Die heute noch existierenden Traßvorkommen standen in der Vergangenheit weniger unter Grundwassereinfluß und sind daher minderer baulicher Qualität.

Literatur

- Ahrens, W. (1930): Geologisches Wanderbuch durch das Vulkangebiet des Laacher Sees in der Eifel, Stuttgart.
- Frechen, J., Hopmann, J. u. G. Knetsch (1959): Die vulkanische Eifel, Bonn.
- Golte, W. (o. J.): Exkursionsführer Geographentag, Bonn.
- Greve, K. (1979): der Fulbertstollen am Laacher See, eine Ingenieurleistung des hohen Mittelalters, Zeitschrift für Archäologie des Mittelalters, o. O..
- Henning, I. (1965): Das Laacher-See-Gebiet, eine Studie zur Klimatologie und Hydrologie, Arbeiten zur rheinischen Landeskunde, Heft 22, Bonn.
- Meyer, W. (ca. 1986): Geologie der Eifel, Stuttgart.
- Schminckel, H.-U. (1988): Vulkane im Laacher-See-Gebiet, ihre Entstehung und heutige Bedeutung, Haltern.