Donau (inkl. Elbe) / Donau unterhalb Jochenstein / Grundwasser Hydrogeologische Charakterisierung 75805187 GK100189 NÖRDLICHE KALKALPEN [DUJ] Die gegenständliche Grundwasserkörper-Gruppe umfasst jenen Abschnitt der Nördlichen Kalkalpen, der im orographischen Einzugsgebiet der Donau unterhalb Jochenstein zu liegen kommt – mit Ausnahme der Einzelgrundwasserkörper GK100039 (Mittleres Ennstal), GK100040 (Oberes Ennstal, Donau West), GK100042 (Traun) und GK100043 (Unteres Ennstal, Steiermark), die zwar innerhalb der Nördlichen Kalkalpen zu liegen kommen bzw. randlich in diese hineinreichen, aber getrennt von den Nördlichen Kalkalpen beschrieben werden. Die Grundwasserkörper-Gruppe erstreckt sich damit beinahe über den gesamten oberösterreichischen, niederösterreichischen und steirischen Anteil der Nördlichen Kalkalpen, vom Salzkammergut im Westen bis nach Wien im Osten (Abb. 16.1 und 16.2). 1 GEOLOGIE Tabelle 16.1: Legende zu den Abbildungen 16.1 und 16.2 Seite 1 von 9 Donau (inkl. Elbe) / Donau unterhalb Jochenstein / Grundwasser Hydrogeologische Charakterisierung 75805187 Abbildung 16.1: Geologische Kartenskizze zum Westabschnitt der Grundwasserkörper-Gruppe Nördliche Kalkalpen, Donau unterhalb Jochenstein nach der an der an der Geologischen Bundesanstalt in Bearbeitung befindlichen Geologischen Karte von Oberösterreich 1:200.000 und der Geologischen Karte von Niederösterreich 1:200.000 (SCHNABEL 2002). Die gelbe Linie stellt die Grenze der Grundwasserkörper-Gruppe dar. Die Legende befindet sich auf Seite 1. Seite 2 von 9 Donau (inkl. Elbe) / Donau unterhalb Jochenstein / Grundwasser Hydrogeologische Charakterisierung 75805187 Abbildung 16.2: Geologische Kartenskizze zum Ostabschnitt der Grundwasserkörper-Gruppe Nördliche Kalkalpen, Donau unterhalb Jochenstein nach der an der Geologischen Karte von Niederösterreich 1:200.000 (SCHNABEL 2002). Die gelbe Linie stellt die Grenze der Grundwasserkörper-Gruppe dar. Die Legende befindet sich auf Seite 1. Seite 3 von 9 Donau (inkl. Elbe) / Donau unterhalb Jochenstein / Grundwasser Hydrogeologische Charakterisierung 75805187 1.1 Lithologie und Schichtfolge Die Schichtfolge der Kalkalpen umfasst permo-mesozoische und alttertiäre Sedimentgesteine verschiedener Lithologie und Fazies, die sich in ihren hydrogeologischen Eigenschaften stark unterscheiden. Für die vorliegende geologische Kurzbeschreibung wurde die litho-stratigraphische Gliederung der kalkalpinen Sedimentgesteine stark vereinfacht. Gesteine mit ähnlichem stratigraphischen Alter und vergleichbaren hydrogeologischen Eigenschaften werden in 8 Gruppen zusammengefasst. Perm – Untertrias (Perm – Skyth), Tonmergel-Sandsteinfazies Die stratigraphische Basis der kalkalpinen Schichtfolge bilden Tonmergel, Siltsteine und Sandsteine der Werfen Formation (Untertrias, Skyth) und der Präbichl Formation (Konglomerat, Sandstein, Siltstein; Perm) mit grundwasserstauenden Eigenschaften. Die Serien sind nur in den südlichen Einheiten der Kalkalpen regional weit verbreitet. In der Gruppe sind auch Evaporite mit Ton, Steinsalz und Gips (Haselgebirge) enthalten, die nur in den juvavischen Einheiten der südlichen Kalkalpen auftreten. Mitteltrias (Anis – Unterkarn), Kalkfazies In der Gruppe werden Kalke unterschiedlicher Fazies und Mächtigkeit zusammengefasst, die der Wetterstein Formation (Lagune, Riff, Vorriff-Fazies), dem Raminger- und Grafensteig Kalk (Plattformrand und Beckenfazies) der Reifling-Formation, den unteren Hallstätter Kalken (Beckenfazies) angehören. Die stratigraphisch tiefsten Einheiten bilden Steinalmkalke, Kalke und Dolomite der Gutenstein Formation sowie geringmächtige Rauhwacke der Reichenhall Formation. Steinalm-Wetterstein-Kalkabfolgen erreichen in den südlichen Einheiten der Kalkalpen bis zu 800 m Mächtigkeit und bilden mit den Kalken der Obertrias die bedeutendsten Karst- und Kluftkarstaquifere der Ostalpen. Mitteltrias (Anis – Unterkarn), Dolomitfazies Mitteltriasdolomite der Wetterstein- und Steinalm Formation sowie Ramsaudolomite sind mit mehreren hundert Metern Mächtigkeit die bedeutendsten Kluft- und Kluftkarstaquifere in den mittleren und südlichen Kalkalpen. Obertrias (Karn, Nor), Mergel-Sandsteinfazies Karnische Tonmergel (Rheingrabener Schiefer, Leckkogel Schichten), Ton-Kalk-Abfolgen (Raibl Formation), Sandstein-Mergelserien (Lunz Formation, mit Steinkohlen) bilden bedeutende Grundwasserstauer an der Basis der überlagernden Karst- und Kluftaquifere der Obertrias (Kapitel 16.2.1.5 und 16.2.1.6). Sie können die Obertrias von unterlagernden Aquiferen der Mitteltrias trennen. In der Aquiclude-Gruppe sind auch Mergel der Zlambach Formation (Nor) enthalten, die in einigen höheren kalkalpinen Einheiten (Hallstätter Fazies des Juvavikums, siehe unten) Zwischenlagen in den Kalken der Obertrias bilden. Die Serien haben meist geringe Mächtigkeit und sind durch häufig auftretende Schichtquellen bedeutend. Obertrias (Oberes Karn – Nor), Dolomit-Kalkfazies In der Gruppe werden Dolomite (Hauptdolomit, Dachsteindolomit; Lagunenfazies), mehrere hundert Meter mächtige Kalk-Dolomitabfolgen (Plattenkalk), und Kalk-Dolomit-Mergel-Abfolgen (Opponitz-Formation; Kalk, Dolomit, Rauhwacken und Gips) zusammengefasst. Hauptdolomitabfolgen mit bis zu 800 m Seite 4 von 9 Donau (inkl. Elbe) / Donau unterhalb Jochenstein / Grundwasser Hydrogeologische Charakterisierung 75805187 Mächtigkeit bilden die bedeutendsten Kluftaquifere und Kluftkarstaquifere in den nördlichen tektonischen Einheiten der Kalkalpen (Bajuvarikum, siehe Kapitel 16.2.2.1). Obertrias (Oberes Karn – Rhät), Kalkfazies Die Kalke der Obertrias bilden - neben der Mitteltrias - die wichtigsten Karstaquifere der Ostalpen mit Mächtigkeiten bis zu etwa 1000 m. Die bedeutendste und mächtigste Formation mit Karstaquifer-Charakter ist der Dachsteinkalk in Riff- und Lagunenfazies. Daneben sind in der Gruppe Rhätkalk, Kössen-Formation (mit Mergelzwischenlagen), Waxeneckkalk, und kieselige Kalke der Hallstätter Fazies im weiteren Sinne (Beckenfazies, Intraplattformbecken; Aflenzerkalk, Pedataschichten, Pötschenkalk und oberer Hallstätter Kalk) enthalten, die als Karst- und Kluftkarstaquifere fungieren. Mächtige Obertriaskalke sind auf die südlicheren (höheren) tektonischen Einheiten der Kalkalpen beschränkt (Tirolikum und Juvavikum; siehe Kapietel 16.2.2.1). Jura und Unterkreide Die Gruppe jurassischer Gesteine enthält eine Reihe von Formationen mit stark unterschiedlicher Lithologie. Die Juraschichtfolge ist durch Wechsellagerungen von Gesteinen mit unterschiedlichen hydrogeologischen Eigenschaften und meist geringer Mächtigkeit (einige Zehnermeter bis hundert Meter) gekennzeichnet. Mergel und Mergel-Kalk-Rhythmite (Grundwasserstauer: Allgäu-Formation, SchrambachFormation), mergelige und kieselige Kalke (Aquitard, Kluftaquifer: Kalksburg-Formation, ScheibelbergFormation, Adneter Kalk, Ammergau-Formation), Kieselgesteine (Aquiclude: Kieselschiefer, Ruhpolding Formation), gering verkarstungsfähige Kalke (Kluftkarstaquifer: Hierlatz-Kalk, Klauskalk, Oberalm Formation) und sehr gut verkarstungsfähigen Kalke (Karstaquifer: Plassenkalk, Tressensteinkalk) treten in lokal unterschiedlichen Abfolgen und Mächtigkeiten auf. Die Schichtfolgen der Unterkreide umfassen fast ausschließlich grundwasserstauende Tonmergel, Mergel und Mergel-Sandstein-Abfolgen (Schrambach Formation, Rossfeld Formation, Losenstein Formation, Branderfleck-Schichten). Oberkreide – Paläogen, Gosau-Gruppe Die Gosau-Gruppe (Turon – Eozän) besteht aus unterschiedlichen lithologischen Einheiten, für die eine große Zahl von lokalen Untergruppen- und Formationsnamen verwendet wird. Die Serien überlagern ältere Gesteine diskordant. Der lithologische Inhalt der Gruppe umfasst (meist basale) Konglomerate und Breccien, Sandsteine, Tonmergel, Kalkmergel, Sandstein-Mergel-Abfolgen, Karbonatsandsteine, Karbonatbreccien und selten Kalke. In der Gruppe dominieren Gesteine mit Aquitard- oder Aquicludecharakter, Kluftaquifere sind von untergeordneter Bedeutung. 1.2 Tektonik Die Kalkalpen der Grundwasserkörpergruppe Kalkalpen-Donau-West sind Teil des oberostalpinen Faltenund Überschiebungssystems, das am Ende der Unterkreide und zwischen Eozän und Miozän mehrfach durch Faltung, Überschiebung und Bruchtektonik (Seitenverschiebungen und Abschiebungen) verformt wurde. Diese Deformationen führen zu lokal sehr komplexen räumlichen Geometrien und Anordnungen der einzelnen lithologischen Einheiten. Seite 5 von 9 Donau (inkl. Elbe) / Donau unterhalb Jochenstein / Grundwasser Hydrogeologische Charakterisierung 75805187 Großtektonische Gliederung Die kalkalpinen Decken werden in drei tektonische Großeinheiten (Bajuvarikum, Tirolikum und Juvavikum) mit unterschiedlichen stratigraphisch/faziellen Inhalten und basalen Abscherhorizonten untergliedert, die jeweils durch Überschiebungen oder Blattverschiebungen begrenzt werden. Dem Bajuvarikum werden die nördlichen kalkalpinen Decken der Kalkvoralpen zugeordnet (Ternberger, Reichraminger, Frankenfelser und Lunzer Deckensystem). Der stratigraphische Inhalt dieser Decken umfasst Mitteltrias (meist in kalkiger Fazies), untere Obertrias (karnische Grundwasserstauer), mächtige Obertrias in Dolomitfazies, und weit verbreitete Jura und Unterkreideserien. Auf dem gefalteten Untergrund liegt diskordant die Gosau-Gruppe. Das regional weitest verbreitete und für die Grundwassernutzung bedeutendste Gestein ist der Hauptdolomit. Das Tirolikum mit der Staufen-Höllengebirgsdecke und dem Ötscher-Deckensystem (Reisalpendecke, Unterbergdecke, Göllerdecke) nimmt den Bereich südlich der bajuvarischen Einheiten ein und überlagert diese tetkonisch. Als Tirolikum gelten auch die Perm-Trias-Abfolgen, die am Südrand der Kalkalpen im stratigraphischen Verband (autochthon) die Grauwackenzone überlagern. Der stratigraphische Umfang reicht vom Skyth (Werfen Formation) bis zur Unterkreide sowie auflagernder Gosau-Gruppe. Regional am weitesten verbreitet sind Kalke und Dolomite der Mitteltrias und Obertrias, die über weite Abschnitte durch geringmächtige karnische Grundwasserstauer getrennt werden. Die Obertrias ist durch den Übergang von Hauptdolomitfazies im Norden in die Dachsteinkalkfazies im Süden charakterisiert. Jura und Unterkreidegesteine sind nur in der Staufen-Höllengebirgsdecke weit verbreitet. Die juvavischen Decken bilden die südlichsten und höchsten kalkalpinen Einheiten mit der Dachsteindecke, Mürzalpendecke und Schneebergdecke sowie den Hallstätter Einheiten („Hochjuvavikum“), die das Tirolikum tektonisch überlagern. Die Einheiten reichen vom Perm (Haselgebirge) bis in die Unterkreide, wobei mächtige Dachsteinkalke der Obertrias (in der Dachsteindecke) und mächtige Mitteltriaskarbonate (Wetterstein-Riffkalk und Dolomit; in der Mürzalpenund Schneebergdecke) die größten Flächen einnehmen. Die Kalke bilden die bedeutendsten Karstaquifere der Ostalpen. Den mächtigen Mittel- und Obertrias-Karbonatplattformen stehen juvavische Einheiten in Hallstätter Fazies gegenüber, in denen die Mittel- und Obertrias in geringmächtigen Beckensedimenten (Hallstätter Kalke) vorliegt. Die tektonische Entwicklung Der Falten- und Überschiebungsbau der Kalkalpen erfolgte in zwei wesentlichen Ereignissen. In der Unterkreide wurden die Sedimentdecken von ihrem Basement abgeschert und großmaßstäbliche Rampen und Flachbahnen angelegt. (W)NW-gerichtete Verkürzung führte zur Ausbildung (W)NW-vergenter Falten- und Überschiebungsstrukturen, die mit WNW-streichenden dextralen Seitenverschiebungen („Grenzblätter“: Wolfgangseestörung, Hensgststörung, Hochwart Störung etc.) verbunden sind. Zwischen Eozän und Miozän wurden ältere Falten und Überschiebungen innerhalb der Kalkalpen überprägt und die kalkalpinen Decken auf die nördlich liegenden Einheiten der Rhenodanubischen Flyschzone, des Helvetikums und der Molasse überschoben. Der Südrand der Kalkalpen und die tektonische Grenze zur Grauwackenzone ist von SE- und/oder S-gerichteten Rücküberschiebungen geprägt. Die Geometrie der Seite 6 von 9 Donau (inkl. Elbe) / Donau unterhalb Jochenstein / Grundwasser Hydrogeologische Charakterisierung 75805187 Strukturen belegt in vielen Fällen Out-of-Sequence Überschiebungen, die bereits vorher gefaltete und überschobene Einheiten betreffen. Im unteren und mittleren Miozän wechselt der Deformationsstil von Falten- und Überschiebungsbau und Rücküberschiebungen zu ostgerichtetem seitlichen Ausweichen („laterale Extrusion“). Dabei werden störungsbegrenzte Schollen an NE- bis NNE-streichenden Linksseitenverschiebungen, nach NE verschoben (z.B., Königsee-Lammertal-Traunsee-Störung, Salzsteig-Störung, Pyhrn-Störung, Weyrer Störung, Göstlinger Blattverschiebung). Die Tektonik der südlichen Teile der Kalkalpen wird wesentlich von ENEbis E-streichenden linksseitigen Scherzonen, die dem Salzachtal-Ennstal-Mariazell-Puchberg (SEMP) Störungssystem zuzuordnen sind, geprägt. Gleichzeitige und nachfolgende E-W-gerichtete Streckung (mittleres Miozän) führt zur Ausbildung von E- und W-gerichteten Abschiebungen, sowie damit verbundenen Kleinstrukturen wie Zerrspalten und Kluftsystemen. Die skizzierte tektonische Entwicklung hat für die hydrogeologischen Eigenschaften der kalkalpinen Gesteine große Bedeutung. Störungen bilden in Karst- und Kluftwasserspeichern Migrationswege oder Grundwasserbarrieren. Beispiele solcher Strukturen sind Störungen, die durch Verkarstung oder die Ausbildung von permeablen Kataklasiten (Störungsbreccien) Aquifercharakter haben, aber auch Störungen, die durch Fault Gauges (inpermeable tonige Störungsgesteine) als Grundwasserstauer wirken. Beide Störungstypen sind für die Grundwasserbewegung ausschlaggebend. Da Störungsflächen und Brüche bevorzugte Ansatzpunkte der Verkarstung sind, haben tektonische Strukturen großen Einfluss auf die Infiltration von Oberflächenwasser in den Karstaquifer und auf tiefe Grundwasserwege. Verkarstete Störungen sind in der Regel Zonen höchster Verwundbarkeit. 2 GRUNDWASSER Bei den Grundwässern der Grundwasserkörper-Gruppe Nördliche Kalkalpen, Donau unterhalb Jochenstein handelt es sich in erster Linie um Karstgrundwässer (sind bevorzugt an Kalkgestein gebunden) und Kluftgrundwässer (dominieren in Dolomitarealen), untergeordnet auch um Porengrundwässer (quartäre Lockersedimente). Die großen geschlossenen Karstareale bestehen in der Regel aus mitteltriassischen Wettersteinkalk (z. B. Höllengebirge, Sengsengebirge und Hochschwab) oder aus obertriassischen Dachsteinkalk (z. B. Dachstein und Totes Gebirge mit Warscheneck). Im Verbreitungsgebiet dieser mächtigen Karststöcke gibt es vorwiegend unterirdische Entwässerung. In der Folge tritt am Fuß dieser Gebirgsstöcke eine zumeist geringe Zahl an stark schüttenden Karstquellen aus. Für diese sind starke Schüttungsschwankungen typisch. Beispiele dafür wären der Waldbach-Usprung im Norden des Dachsteinmassivs oder die Rettenbachquelle und die Teufelskirche im Süden des Sengsengebirges. Laut HYDROGRAPHISCHES ZENTRALBÜRO 2002 waren 1999 beim Waldbach-Ursprung Schüttungen zwischen 60 und 13422 l/s, bei der Rettenbachquelle zwischen 64 und 17653 l/s und bei der Teufelskirche zwischen 52 und 11605 l/s zu beobachten. Die Mittelwerte betrugen hier 3124, 1145 bzw. 963 l/s. Zwei bekannte Quellen dieses Typs sind auch der Pießling-Ursprung am Nordfuß des Warschenecks (2000 l/s, ZÖTL 1961) und die für die II. Wiener Hochquellenleitung genutzte Kläffer Quelle am Nordfuß des Hochschwabs (mit einer mittleren Schüttung von 5500 l/s, STADLER 2000). Seite 7 von 9 Donau (inkl. Elbe) / Donau unterhalb Jochenstein / Grundwasser Hydrogeologische Charakterisierung 75805187 Wie rasch der unterirdische Abfluß in den Karststöcken vor sich gehen kann, geht aus den zahlreichen Markierungsversuchen im Dachsteingebiet hervor (BAUER, 1989 und HERLICSKA & HOBIGER 1991). Aus den in den beiden Publikationen angegebenen Durchgangszeiten lassen sich maximale Abstandsgeschwindigkeiten (diese beziehen sich auf den ersten Nachsweis des Markierungsstoffes) zwischen 14 und 319 m/h ableiten. Das Mittel der maximalen Abstandsgeschwindigkeiten beträgt 83 m/h. In Dolomitarealen ist die Verkarstung in der Regel schwächer ausgeprägt, als im Kalk. Hier findet der unterirdische Abfluss vor allem im engmaschigen Kluftnetz des Dolomits statt. Die in Dolomitarealen gelegenen Wasseraustritte weisen zumeist geringere Schüttungen und vor allem auch geringere Schüttungsschwankungen auf. Beispiele für Quellen, deren hydrographisches Einzugsgebiet vorwiegend aus Dolomit besteht, sind die Kaltwasserquelle südlich des Wolfgangsees und die Pfannbauernquelle im Osten des Hochschwabs. Im Jahr 1999 wurden hier Schüttungen zwischen 104 und 394 l/s bzw. 270 und 348 l/s beobachtet (HYDROGRAPHISCHES ZENTRALBÜRO 2002). Quellen mit einem dolomitbetonten Einzugsgebiet haben in der Regel eine längere mittlere Verweilzeit, als Quellen aus kalkdominierten Gebieten, dies konnte auch im Dachsteingebiet nachgewiesen werden (SCHEIDLEDER & al. 2001). Während beim Waldbach-Ursprung, einer typischen Karstquelle im Dachsteinkalk, aufgrund der Sauerstoff-18-Ganglinie 38 % junge Komponente (< 0,1 Jahre mittlere Verweilzeit) und 62 % alte Komponente (3 Jahre mittlere Verweilzeit) errechnet wurden, wies die Quelle beim Jägerwirt (dolomitbetontes Einzugsgebiet) 14% junge Komponente (0,3 Jahre mittlere Verweilzeit) und 86 % alte Komponente (6 Jahre mittlere Verweilzeit) auf. In den quartären Talfüllungen sind mitunter größere Mengen an Porengrundwasser vorhanden, vor allem dann, wenn die Talfüllung von Karstwasser angespeist wird. Ein Beispiel dafür liefern die südlich des Almsees aus dem Talboden austretenden Wallerquellen; diese weisen laut ZÖTL 1961 eine Gesamtschüttung von etwa 1000 bis 1500 l/s auf. 3 LITERATUR BAUER, F. 1989: Die unterirdischen Abflussverhältnisse im Dachsteingebiet und ihre Bedeutung für den Karstwasserschutz. – Reports, 28, Umweltbundesamt, Wien. DECKER, K., PERRESSON, H. & FAUPL, P. 1994: Die miozäne Tektonik der östlichen Kalkalpen: Kinematik, Paläospannungen und Deformationsaufteilung während der „lateralen Extrusion“ der Zentralalpen. – Jb. Geol. B.-A., 137/1, S 5-18, Wien. HERLICSKA, H. & HOBIGER, G. 1991: Karsthydrologische Untersuchungen im westlichen Dachsteinmassiv in Hinblick auf die Erlassung einer Wasserschongebietsverordnung. Markierungsversuch Dachstein West 1990. – Reports, 56, Umweltbundesamt, Wien HYDROGRAPHISCHES ZENTRALBÜRO (Hrsg.) 2002: Hydrographisches Jahrbuch von Österreich, 1999/107, Wien. LOHBERGER, W. 1997: Integrale Trinkwasservorsorge Oberösterreich. Rohstoffforschungsprojekt OA 25. Teilbereich Grundwasservorkommen in Oberösterreich. – Bericht, Linz. Seite 8 von 9 Donau (inkl. Elbe) / Donau unterhalb Jochenstein / Grundwasser Hydrogeologische Charakterisierung 75805187 MANDL, G. W. 2000: The Alpine sector of the Tethyan shelf. Examples of Triassic to Jurassic sedimentation and deformation from the Northern Calcareous Alps. – Mitt. Geol. Ges., 92(1999), S 61-77, Wien. OBERHAUSER, R. (Red.) 1980: Der geologische Aufbau Österreichs. – Springer, Wien-New York. SCHEIDLEDER, A., BOROVICZENY, F., GRAF, W., HOFMANN, T., MANDL, G. W., SCHUBERT, G., STICHLER, W. TRIMBORN, P. & KRALIK, M. 2001: Pilotprojekt „Karstwasser Dachstein“. 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