In dieser Umgebung gab es bis 2015 schon einmal einen Earthcache (GC2C1RT) später einen Letterboxcache (GC7JYZM), die sich thematisch mit den Quellaustritten an dieser Stelle befasst haben. Beide wurden leider von ihren Ownern archiviert. Neben dem bereits in den beiden zuvor veröffentlichten Caches behandelten Thema, kann man aber an dieser Stelle auch sehr gut erkennen, wie tektonische Vorgänge im Untergrund das heutige Erscheinungsbild des Taleinschnittes geprägt haben.
Was ist ein tektonischer Graben?
Durch langsam ablaufende Umwälzbewegungen des festen Erdmantels kommt es im Laufe der Erdgeschichte zu Bewegungen der Kontinentalplatten. Kollidieren zwei Kontinentalplatten, kommt es zur Bildung eines Gebirges (sogenannte Orogense). Sind die Konvektionsströme unterhalb einer Kontinentalplatte unterschiedlich orientiert, kommt es in der darüber liegenden Platte zu einer Dehnung (Extensionsbewegungen) mit der Folge, dass durch diese tektonische Dehnung die Erdkruste in tektonischen Schwächezonen allmählich zerbricht. Diese Schwächezonen können sich bis tief in der Untergrund ziehen. Bei solchen Extensionsbewegungen bilden sich meist sogenannte Abschiebungen, das heißt ein Block senkt sich im Vergleich zur Umgebung. Diese Störungsflächen sind meist keine diskrete Flächen, sondern der Gesamtversatz verteilt sich auf mehrere kleinere Störungen gleicher Orientierung. In diesem Fall spricht man von einem Störungssystem. Als Folge bilden sich in der Landschaft keine ebenen Geländestufen, sondern ein Hang unterbrochen von mehreren kleineren, steile Geländestufen, im englischen auch als „fault scarps“ bezeichnet.
Bild 1: Aufbau und Elemente einer Abschiebungszone/eines Grabens.
In besonderen Fällen bilden sich tektonische Gräben. Von tektonischen Gräben spricht der Geologe, wenn sich ein Krustenblock zwischen zwei entgegengesetzt einfallenden Störungen senkt. Hebt er sich im Vergleich zu seinen umliegenden Schollen, spricht man von einem tektonischen Horst. Die durch Tektonik entstandenen Gräben unterscheiden sich in ihrem Querschnitt klar von Tälern, welche durch das Einschneiden eines Flusses oder durch Eismassen eines Gletschers entstanden sind. Flusstäler haben meist einen V-förmigen Querschnitt (steil und tief eingeschnitten), wohingegen Gletscher meist einen U-förmigen Querschnitt haben. Tektonisch-gebildete Gräben hingegen sind zwar auch „Täler“, haben aber einen durch die oben beschriebenen „fault scarps“ geprägten, in mehreren Stufen abfallenden Querschnitt.
In großen tektonischen Gräben, kann es zur Bildung von sogenannten Sedimentbecken kommen, da sich durch die Absenkbewegungen zusätzliche Freiräume bilden, die im Laufe der Erdgeschichte teilweise durch jüngere Sedimente verfüllt werden.
Bei Bewegungen entlang von Störungsflächen bilden sich häufig auch Erdbeben, nämlich dann, wenn sich die in unterschiedliche Richtungen bewegenden Blöcke „verhaken“ und sich Spannung aufbaut, die sich dann beim Überschreiten der Scherspannung plötzlich entlädt.
Ist die Bewegung entlang der Störung noch relativ jung oder gar noch aktiv, so kann es sein, dass sich durch die noch anhaltende Störungsaktivität auch (Extensions)Risse in den über der Störung befindlichen Gebäuden bilden. Dadurch können sich auch Versätze im Mauerwerk auftun.
Bild 2: Tektonische Grabenstruktur im Bereich der Sieben Quellen, begrenzt durch die Seffent- und die Senserbach-Störung.
Seffent - ein tektonischer Graben?
Nordwestlich von Aachen liegt im Bereich der Sieben Quellen die Ortschaft Laurensberg-Seffent. Drei wichtige junge Brüche im Untergrund, sogenannte tektonische Störungen, durchziehen das Gebiet (Laurensberg-, Seffent- und Senserbach-Störung), wobei erstere am Fuße des Lousbergs verläuft und an dieser Stelle nicht erkennbar ist (Bild 2).
Schaut man von den Sieben Quellen in Richtung Nordwesten (Schneeberg), erkennt man eine markante Geländestufe. Ursache dieser ist eine Abschiebung, entlang derer sich der südlichere Block, also der Teil in dem sich die Sieben Quellen befinden, abgesenkt wurde. Diese als Seffent-Störung bezeichnete Abschiebung zeigt einen Verwerfungsbetrag (also der Betrag, um wie viele Meter sich das Gestein an dem Bruch im Untergrund auf der einen Seite im Vergleich zur anderen Seite gesenkt hat) von ca. 8m im Bereich der Quellen.
Wendet man sich und schaut nach Südosten (Richtung Wilkenberg/Campus Melaten), sieht man eine weitere markante Geländestufe. Ursache hierfür ist die weiter südlich gelegene Senserbach-Störung. Im Gegensatz zur Seffent-Störung ist hier die nördliche Scholle die Tiefscholle, also die Scholle die sich gesenkt hat. Somit ist der abgesenkte Block mit den Sieben Quellen sowohl nach Norden (Schneeberg) als auch nach Süden (Wilkenberg) durch zwei Abschiebungen begrenzt, weshalb dieser Bereich geologisch einen tektonischen Graben bildet.
Die Gesteine südlich der Seffent-Störung stammen aus der unteren Oberkreide (ca. 75 bis 85 Millionen Jahre) und sind überwiegend sandig ausgebildet (Vaalser Schichten, Aachener Schichten), während die Gesteine im Nordteil eher karbonatisch, also kalkig, ausgebildet sind (Vylener Schichten) und aus der oberen Oberkreide stammen (also jünger sind, „nur“ 65 bis 75 Millionen Jahre). Charakteristisch für die Vylener Schichten ist, dass in dieser Einheit keine Feuersteine (!) zu finden sind, wohingegen Einheiten darüber, die. s.g. Orsbacher Feuersteinkreide aus der obersten Oberkreide, neben den weißlich-ocker gefärbten Kalkmergeln auch dunkelgraue bis schwarze Feuersteine führen. Im Südgebiet im Bereich der Senserbach-Störung liegen, dadurch, dass der Südteil relativ angehoben wurde, die älteren sandigen Schichten neben den jüngeren karbonatischen Schichten.
Geologisch gehören diese Störungen zu den westlichsten Ausläufern des Störungssystems der Niederrheinischen Bucht, einer Halbgrabenstruktur gelegen zwischen Aachen, Bonn, Köln, Krefeld und den Niederlanden. Die Niederrheinische Bucht ist ein 34 Millionen Jahre altes Senkungsgebiet, welches aus einer zyklischen Schichtenfolge aus Tonen, Sanden, Kiesen und Braunkohlen aufgebaut ist. Zahlreiche Nordwest – Südost verlaufende Störungen durchziehen den Untergrund. Mit rezenten Bewegungsraten von ca. 0,9 mm pro Jahr traten in der Vergangenheit an den größeren Randstörungen immer wieder Erdbeben auf.
Häufig kommt es im zentralen, abgesenkten Bereich von tektonischen Gräben zu einem Abfall des Grundwasserspiegels im Vergleich zu den nicht abgesenkten Grabenschultern, wodurch es im zentralen Grabenbereich oft zum Austritt von Wässern kommen kann. Auch hier nahe der Ortschafft Laurensberg-Seffent kommt es im Bereich der Sieben Quellen zu einem Austritt von Grundwässern.
Quellaustritte im Bereich des tektonischen Grabens
Hier entspringen am Fuße des Schneeberges in zwei künstlich gefassten Quelltöpfen die Quellen des Wildbachs. Sie sind nicht nur die am stärksten schüttende Quellgruppe im Aachener Stadtgebiet, sondern laut Wikipedia auch die am stärksten schüttenden Quellen in einem Umkreis von 70 km. Aufgrund ihrer geologischen Besonderheit für die Region sind die Quellaustritte „Sieben Quellen“ laut aktuellem Landschaftsplan der Stadt Aachen seit 1988 auch als geologisches Naturdenkmal, also als geologisch besonders schützenswertes Objekt ausgewiesen, welches innerhalb des Naturschutzgebietes „Seffent-Wilkenberg“ liegt. Daher dürfen und müssen zum Lösen der Aufgaben die offiziellen Wege nicht verlassen werden!
Bild 3: Foto des nördlicheren der beiden Quelltöpfe.
Erstmals urkundlich erwähnt wurden die Quellaustritte bereits im Jahre 896 in alten karolingischen Quellen, wobei man aber davon ausgeht, dass bereits die Kelten diesen Platz verehrt haben. Der Name leitet sich vom lateinischen „Septem Fontes“ ab und bedeutet so viel wie „Sieben Quellen“. Ähnlich übersetzen würde man auch den französischen Begriff „Septfontaines“, welches in Zeiten der französisch-napoleonischer Besatzung für den nahe gelegenen Weiler Seffent verwendet wurde. Der Name „Sieben Quellen“ erklärt sich vermutlich daher, dass in einem der zwei großen Quelltöpfe sieben Quelleinläufe zu sehen sind. Wahrscheinlich sind es aber mehr und ‘sieben’ ist gleichbedeutend mit ‘viele’ Quellen. Diese speisen den Wildbach, der sich durch Laurensberg schlängelt, bis er in der Soers schließlich in die Wurm mündet. Zwischen 1929 und 1977 wurde das Wasser aus den „Sieben Quellen“ mittels zweier Kreiselpumpen zu einem Hochbehälter auf den zum Schneeberg gehörenden Wachtelkopf gepumpt, um Vaals und einen Großteil der dort ansässigen Textilbetriebe mit Wasser zu versorgen.
Das Einzugsgebiet der Quelle reicht zwar bis nach Holland und Belgien, aber ein Großteil des Wassers stammt wohl aus dem Waldstück „Am Friedrich“, südlich der Vaalser Straße (Bild 4). Das dort in den Untergrund versickerte Regenwasser fließt entlang des natürlichen Gefälles, so dass die Hauptfließrichtung des Wassers im Untergrund von Süden nach Norden gerichtet ist. Zwischen 5 und 50 Jahre dauert es, bis das Regenwasser aus Richtung des Aachener Waldes hier aus den Quellen austritt.
Bild 4: Höhenmodell des Quellgebietes mit Fließrichtungen des Grundwassers (Kartengrundlage: GeoBasis NRW)
Verkarstungsprozesse innerhalb der karbonatisch ausgebildeten Gesteine des Nordteils führen nicht nur zu einer Erhöhung der Permeabilitäten (der Durchlässigkeit des Gesteins), sondern auch zu einer Vermischung von den bei der Reaktion entstandenen Gasen und den durch den Untergrund fließenden Wässern. Atmosphärisches Kohlendioxid (CO2) vermischt sich dabei mit den im Untergrund fließenden Wässern, bildet dabei Kohlensäure, die wiederum den Kalkstein unter Ausfällung von Calcium und Bildung von in Wasser gelösten Gasen teilweise zersetzt.
Aufgrund des tektonischen Grabens im Bereich der Sieben Quellen ist nördlich der Senserbach-Störung ein Abfall des Grundwasserspiegels von mehr als 20 m im Vergleich zum südlichen, im Bereich des Campus Melaten gelegenen Blockes zu beobachten. Dadurch fällt das aus Süden/dem Aachener Wald fließende Grundwasser entlang eines „unterirdischen Wasserfalls“ in Richtung des tektonischen Grabens. Dort trifft es auf nach Süden fließendes Grundwasser aus dem Bereich des Schneebergs (im Vergleich zum nach Norden fließenden Grundwasser aus dem Bereich des Aachener Waldes mengenmäßig bedeutend geringer!). Durch die stauende Wirkung des auf dem Grundgebirge liegenden Basistones bleibt den in unterschiedliche Richtung fließenden Grundwässern (nach Süden fließendes Wasser vom Schneeberg und nach Norden fließendes Wasser aus dem Aachener Wald) nur der Aufstieg nach oben, bis sie im Bereich der Quelltöpfe aus dem Untergrund austreten. Pro Sekunde fließen durchschnittlich 80l Wasser aus dem Boden.
Bild 5: Blockbild der Aachener Geologie und Quellen (verändert nach Walter)
Im Gegensatz zu den im Aachener Stadtzentrum bzw. in Burtscheid austretenden Aachener Thermalwässern (vgl. Earthcaches GC1RGZP bzw. GC2PEXM), welche Austrittstemperaturen von bis zu 50 – 70 °C haben, liegt die über das Jahr gemittelte Wasseraustrittstemperatur im Bereich der Sieben Quellen hindurch gleichbleibend bei etwa „nur“ 9°C. Auch chemisch unterscheiden sich beide Quellsysteme sehr stark - man denke allein an den Geruch. Im Vergleich zu den Thermalwässern des Elisenbrunnens hat das an den Sieben Quellen austretende Wasser keinen wahrnehmbaren Schwefelgeruch! Ursache dafür sind die unterschiedlichen Herkunftsorte der Wässer. Wie in den beiden zuvor genannten Earthcaches beschrieben, liegt der Ursprung der Aachener Thermalwässer viel weiter im Süden im Bereich des Hohen Venns/der Eifel, und nicht wie bei den Sieben Quellen im Aachener Wald. Bei den Aachener Thermalwässern versickern die Niederschläge im Bereich des Hohen Venns/der Eifel in den Untergrund und fließen dann entlang von Bahnen innerhalb des Grundgebirges in Tiefen von bis zu 3-4 km, wo sie sich auf bis zu 130 °C aufwärmen, bevor sie nach einer Fließdauer von ca. 10.000 Jahren im Bereich des Aachener/Burtscheider Stadtzentrums entlang von bereits in der Karbon-Zeit (ca. 300-320 Millionen Jahre) angelegten Brüchen aufsteigen (vgl. Bild 5).
Im Gegensatz dazu fließen die Wässer der Sieben Quellen ausschließlich im jüngeren, flacheren Deckgebirge und haben lediglich eine Fließdauer von bis zu 50 Jahren, so dass sie gar nicht die Möglichkeit haben, sich so wie die Aachener Thermalwässer zu erwärmen. Beide Quellsysteme durchfließen dabei unterschiedliche Gesteine (Aachener Thermalwässer das alte, tiefe Grundgebirge, Sieben Quellen das junge, flache Deckgebirge), so dass es nicht verwundert, dass sich der Chemismus beider Systeme unterscheidet, da sie auf ihrem Fließweg durch den Untergrund komplett unterschiedliche Einheiten durchfließen. Zusammenfassend lässt sich festhalten, dass es sich schlicht um zwei komplett unterschiedliche, voneinander unabhängige Quellsysteme handelt.
Die ganzjährig gleichmäßig niedrigen Temperaturen des sauerstoffreichen, aber nährstoffarmen Quellwassers der Sieben Quellen bieten zahlreichen Wasserorganismen optimale Lebensbedingungen. Neben schwarzen Strudelwürmern oder Bachflohkrebsen findet man im südlichen Quelltrichter auch die durch Überdüngung selten gewordene Brunnenkresse.
Aufgaben:
Um diesen Earthcache loggen zu dürfen, müsst ihr folgende Aufgaben erfüllen. Alle benötigten Informationen können vor Ort selbst beobachtet/hergeleitet werden (Privatgrundstücke müssen nicht betreten werden!):
1. Gehe zu den Listingkoordinaten: Schaue dir die Landschaftsform des heutigen Taleinschnittes an! Beschreibe den Taleinschnitt. Welchen Querschnitt hat das Tal? Basierend auf deinen Beobachtungen, was denkst du, wie diese Talmorphologie entstanden sein könnte (Beachte: Der Wildbach entspringt erst im Bereich der Sieben Quellen und nicht schon weiter südlich in Richtung Klinikum!). Gibt es weitere Beobachtungen in den Geländestufen, die deine Entstehungstheorie unterstützen? Schätze den Höhenunterscheid auf beiden Talseiten.
2. Gehe nun bergab zu Wegpunkt 1: Bergab auf der linken Seite (Norden) befinden sich zwei aus Betonsteinen gemauerte Scheunen. Zwischen beiden befindet sich ein Stellplatz. Was fällt dir auf, wenn du dir das Mauerwerk und das Fundament ansiehst? Beschreibe deinen Beobachachtungen möglichst präzise! Was könnte die Ursache dafür sein? Was sagt uns diese Beobachtung bezogen auf das Alter dieses Bauwerks?
3. Gehe weiter bergab in Richtung Ortskern. Mit dem Hintergundwissen von Frage 2, achte mal auf die Gebäude… In der Ortschaft Seffent gehe über die Brücke, den Septfontainesweg hinauf in Richtung WP 2. Entlang des Weges liegen zahlreiche Steine, entweder weißlich-ocker gefärbte Kalkmergel ohne Feuersteine (Vylener Schichten) oder weißlich-ocker gefärbte Kalkmergel mit Feuersteinen (Orsbacher Feuersteinkreide). Gehe bis zu der Stelle, ab wo die ersten Feuersteine (s. Hinweisbilder) in größerer Menge zu finden sind. Hast du den Übergang gefunden, wende dich in Richtung Seffent und vergleiche das Höhenniveau, auf welchem du gerade stehst mit dem Höhenniveau der Sieben Quellen. Für den viel tiefer gelegenen Bereich der Quelltöpfe ist ebenfalls das Auftreten von Feuersteinen beschrieben (vgl. Tafel an den Quellen, Anmk: auf dem Weg zu WP 3 kann man zahlreiche schwarze Feuersteine entlang/im Bach entdecken). Hast du einen Erklärung, warum die an dieser Stelle „relativ“ dünne Einheit der Orsbacher Feuersteinkreide dort auch im Tal vorkommt?
4. Gehe wieder den Berg hinunter zu WP 3 (dem südlicheren der beiden Quelltöpfe): Hier tritt in einem künstlich gefassten Becken als Folge der geologischen Struktur Wasser aus dem Untergrund. Setz dich auf einer der beiden Bänke und beobachte den Quelltopf eine Minute. Was fällt dir auf und was könnte der Grund dafür sein?
5. Mache ein Foto von dir oder einem persönlichen Gegenstand vor einem der beiden Quelltöpfe und füge es deinem Log bei!
Nach dem Versand deiner/eurer Antworten könnt ihr den Earthcache direkt loggen. Sollte etwas mit deinen/euren Antworten nicht stimmen, kontaktieren wir dich/euch!
Wir wünschen euch viel Spaß vor Ort!
Quellen: