Original paper

Sedimenttransport zwischen Dolinenkarst und Riesendinghöhle am Untersberg (Nördliche Kalkalpen)

Mix, Christine; Küfmann, Carola

Zeitschrift für Geomorphologie, NF Volume 59 Issue 4 (2015), p. 455 - 475

published: Dec 1, 2015

DOI: 10.1127/zfg/2015/0165

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ArtNo. ESP022005904005, Price: 29.00 €

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Résumé

Zusammenfassung. Die vorliegende Untersuchung im Hochgebirgskarst des Untersberg konzentriert sich auf den Vergleich von Böden auf der Plateaufläche und Sedimenten aus den korrelaten Höhlengangsystemen (Riesending, Kolowrat) mit dem Ziel, die dominanten Substrate im System Doline auf dem Weg in den Karstuntergrund zu ermitteln. Dazu werden in zuvor definierten Dolinenhaupttypen in der subalpinen Stufe Bodentypen entlang von Catenen an Dolinenhängen untersucht (Höhenintervall: 1770 m bis 1790 m). Die Beprobung der akkumulierten Höhlensedimente findet in den Horizontalgängen der unteren Stockwerke (800–1020 m ü. NN) statt. Zusätzlich werden Stechzylinderproben von Höhlensedimenten an der Karstwasserbasis (680 m ü. NN) entnommen, welche die Kontaktzone zwischen Karstwasserkörper und Quellaustritt im Untersbergmassiv repräsentieren. Aussagekräftige Laborkenngrößen (z. B. pH-Wert, Kalk, Korngrößen, Elementanalyse) markieren bodengenetische Veränderungen im oberirdischen Karst der Plateaufläche und ermöglichen Rückschlüsse auf dominante Substrattypen und ihre Eintragsdynamik in den unterirdischen Karst. Die Evaluierung der innerhalb der Dolinenhaupttypen ermittelten Felddaten belegt, dass besonders an Dolinen-Schacht-Komplexen die Bodenerosion entlang der Unterhänge ansetzt. Grund dafür sind günstige Expositionsverhältnisse, welche die Schneemächtigkeit aber auch eine Verlängerung der Schneeschmelze verursachen. Hingegen sind abflusslose Dolinen deutliche Akkumulationsstandorte für die verlagerten Bodensubstrate. Im Gegensatz zu den Sedimenten auf der Plateaufläche wird im Karstuntergrund verstärkt äolisch geprägtes Material (z. B. Schluffdominanz, Glimmer, Feinsand) detektiert, welches zuvor im System Doline über Niederschläge und Schneeschmelzwässer verlagert wurde. Auffälligerweise bleiben die äolischen Komponenten auch in den Höhlensedimenten an der Karstwasserbasis sowie in den Trübestoffproben am Quellwasseraustritt nachweisbar. Damit wird dokumentiert, dass innerhalb von Karbonatkomplexen der Nördlichen Kalkalpen auch äolischer Staub einem Transportzyklus unterworfen ist. Summary. Transport of sediments in subalpine karst between dolines and the karst cave of Riesending (Mountain of Untersberg, Northern Calcareous Alps). – This paper deals with karst soils and their comparison with accumulates of soils and sediments in the correlated cave systems (Riesending, Kolowrat) of Untersberg Mountain (Germany, Austria, Northern Calcareous Alps). Therefore, the study aims to classify predominant soil and sediment types on the karst surface for tracing their transport into underground karst. Field work firstly concentrates on soil sampling in predefined doline types along catenae across the subalpine zone (1,770 to 1,790 m). Secondly, cave sediment sampling concentrates on horizontal corridors in levels of 800 to 1,020 m and finally comprises the contact zone to the karst water base (680 m). Mineralogy and geochemistry indicate a genetic correlation between cave sediments, karst surface material and the suspended load of karst water out of Fürstenbrunner spring. Moreover, significant parameters (e.g.pH value, calcium carbonate, grain size, distribution of elements) mark changes in soil genesis along the paleosurface and give evidence of predominant types of substratum as well as their dynamics of input and transport into the subsurface karst. First descriptive data show dominant soil erosion processes within the predefined doline types, especially on the deeper slope districts of doline funnel complexes, depending on preferred parameters (e.g.exposition, inclination, vegetation and snow cover). As an example funnel complexes favor higher snow thickness and prolonge snow melt activity. In this context, melt waters play the major role in the sediment transport cycle. In contrast, dolines without obvious drainage engage accumulation of eroded soil material. Regarding grain size distribution, silt dominance and remarkable amounts of fine sand characterize the subsurface sediments and give first hints on eolian dust contribution. Additionally, striking macroscopic mica documents a major allochthonous component in subsurface karst sediments and suspended loads of karst spring waters. This obviously demonstrates a recent cycle of eolian dust within carbonate complexes in the Northern Calcareous Alps. Résumée. Transport des sédiments en karst subalpine entres dolines et les grotte karstiques de Riesending (Untersberg, Alpes Calcaire du Nord). – L'enquête au karst haut montagne (Untersberg, Alpes Calcaire du Nord) se focalise sur la comparaison entre les sols karstiques au-dessus du plateau et les sédiments corrélés dans les grottes karstiques (Riesending, Kolowrat). Par conséquent, l'objectif est de trouver les principaux types des sols et sédiments sur leur chemin dans le karst souterrain. L'échantillonnage se concentre sur les sols le long des catenae dans la zone subalpine (1770 à 1790 m altitude au-dessus du niveau de la mer). En outre les sédiments dans les grottes karstiques sont échantillonnés dans une profondeur de 800 m à 1020 m, représentant la zone qui a contact avec les eaux karstique dans la base du karst. La minéralogie et la géochimie indiquent la corrélation génétique entre les sédiments souterrains, les sols sur le plateau karstique et la trouble de la source karstique Fürstenbrunn. Ensuite, les propriétés signifiantes (p. ex. carbonate, pH, taille du grain, distribution des éléments) marquent les principaux types des sols et des sédiments souterrains et ainsi leur transport du paléo-karst-plateau aux grottes et au karst souterrain général. Premières données descriptives indiquent une érosion de sol dominante dans les dolines bien définies en avant, spécialement sur les pentes ci-après des dolines en forme d'entonnoir. C'est à l'origine des paramètres préférés (p. ex. exposition, inclination, végétation, couche de neige). Par exemple, les dolines en forme d'entonnoir gagnent plus de neige et ainsi la fonte de neige est retardée. Ce fait indique la majeure importance des eaux de la fonte de neige pour le transport du sédiment superficiel. Par contraste, les dolines sans drainage distinct favorisent l'accumulation des sédiments et sols érodés. Concernant les sédiments karstiques superficiels, on peut constater une massive contribution éolienne par la dominance de limon (0,002–0,063 mm) et sablon et en plus de notable mica macroscopique. Mica est aussi une composante majeure dans tous les sédiments souterrains (grottes de Riesending et Kolowrat) et finalement dans la trouble des eaux karstique de la source de Fürstenbrunn. Les résultats présentés confirment le transport des sédiments en général et particulièrement un actuel cycle des poussières éoliennes au travers de complexes carbonates des Alpes Calcaires de Nord.

Keywords

sols karstique en dolinessédiments des grottes karstiquessoils in dolineseolian dustles poussières éoliennesäolischer staubcave sedimentsböden in dolinenhöhlensedimente