Abb. 1: In der Wimsener Höhle
Diese Exkursion führt uns in die Wimsener Höhle (Friedrichshöhle). Dies ist zumindest in zweierlei Hinsicht sehr spannend. Zum einen weil wir hier eine "aktive Wasserhöhle" vorfinden. Diese wird von einem Höhlenbach durchflassen und ist als Karstquelle direkt mit dem Einzugsgebiet der Albhochfläche verbunden. Zum anderen versuchen wir die Höhlenformen nicht nur statisch zu betrachten, sondern als Prozess sich ändernder Rahmenbedingungen.
Der Besuch der Höhle ist mit einer Bootsfahrt verbunden (siehe Seitenabbildung des Listings). Diese führt etwa 70 Meter in die Höhle hinein und dauert insgesamt rund 10 - 15 Minuten inklusive Erklärungen durch den Fährmann. Geöffnet ist in der Regel während der Saison von Ende März / Anfang April bis Ende Oktober / Anfang November. Nicht geöffnet ist im Winter. Der Preis für einen Erwachsenen liegt derzeit bei etwa 7 Euro.
Vom phreatischen Rohr zur vadosen Höhle – Einführung
Höhlen sind keine isolierten Hohlräume im Gestein, sondern Ausdruck der Entwicklung eines Karstsystems. Ihre Formen entstehen nicht zufällig, sondern sind das Resultat der Lage zum Grundwasserspiegel, der Art der Wasserbewegung und der hydraulischen Randbedingungen zum Zeitpunkt ihrer Bildung. Die zentrale Frage dieser Exkursion lautet daher nicht, was wir sehen, sondern unter welchen Bedingungen das Gesehene entstanden ist.
Zwei Begriffe sind dafür grundlegend: phreatisch und vados.
Abb. 2: Vom phreatischen Rohr zur vadosen Höhle
Als phreatisch bezeichnet man Höhlenabschnitte, die unterhalb des Grundwasserspiegels entstanden sind. In diesem Bereich ist der Hohlraum vollständig mit Wasser gefüllt. Dabei steht das Wasser nicht nur unter dem Einfluss der Schwerkraft sondern auch unter hydrostatischem Druck. Die Lösung des Kalksteins erfolgt daher gleichmäßig von allen Seiten. Strömungsrichtung und Gefälle spielen unter diesen Bedingungen nur eine untergeordnete Rolle. Entscheidend ist vielmehr die Durchlässigkeit des Kluftsystems und der hydraulische Gradient im Grundwasserleiter.
Phreatisch entstandene Höhlen zeigen typischerweise rundliche bis elliptische, rohrartige Gangformen, oft mit glatten, korrodierten Wandoberflächen. Markante Sohlformen fehlen, ebenso klare Hinweise auf gerichtete Erosion. Da das Wasser mit Calciumcarbonat gesättigt ist und keine CO₂-Entgasung stattfinden kann, bilden sich keine Tropfsteine. Phreatische Höhlen sind damit in erster Linie Lösungsräume, nicht Ablagerungsräume.
Demgegenüber stehen vadose Höhlen. Sie entstehen oberhalb des Grundwasserspiegels, im sogenannten ungesättigten Bereich. Hier ist der Hohlraum nicht mehr vollständig wassergefüllt. Das Wasser fließt unter dem Einfluss der Schwerkraft, meist als freier Gerinnefluss oder als konzentrierter Abfluss entlang von Rinnen und Sohlen. Die Erosion ist nun gerichtet, das Gefälle spielt jetzt eine zentrale Rolle.
Vadose Höhlen sind daher häufig durch schluchtartige oder canyonartige Profile gekennzeichnet, mit ausgeprägten Sohlerosionen, Rinnen, Kolken und Stufen. Gleichzeitig ermöglichen Luftkontakt und Druckentlastung eine CO₂-Entgasung. Das Calciumcarbonat kann damit ausfallen. In vadosen Höhlen dominieren daher Tropfsteine, Sinterschichten und andere Ablagerungsformen. Sie sind nicht nur Formräume, sondern auch Archive früherer hydrologischer und klimatischer Bedingungen.
Beachte: phreatisch und vados beschreiben Entstehungsbedingungen, keine festen Höhlentypen. In der Realität entwickeln sich Höhlen häufig mehrphasig. Ein Gang kann zunächst phreatisch angelegt worden sein, später – etwa durch das Absinken des Grundwasserspiegels oder die Eintiefung eines Vorfluters – in den vadosen Bereich geraten und dort weiter umgeformt werden. Umgekehrt können vados geprägte Abschnitte durch Rückstau oder anthropogene Eingriffe erneut phreatische Bedingungen erfahren.
Der Titel dieser Exkursion – „Vom phreatischen Rohr zur vadosen Höhle“ – ist daher bewusst als Entwicklungsweg formuliert. Er lädt dazu ein, Höhlenformen nicht statisch zu betrachten, sondern als Ergebnis sich ändernder Randbedingungen im Karstsystem. Unsere Aufgabe wird es sein, anhand von Gangformen, Wasserständen, Wandoberflächen und Ablagerungen zu prüfen, welche Prozesse hier dominierend waren – und ob wir Hinweise auf einen Übergang zwischen phreatischer und vadoser Entwicklung erkennen können.
Die Wimsener Höhle bietet dafür ein besonders geeignetes Beispiel, weil sie heute Teil eines aktiven Karstsystems ist und gleichzeitig Formen zeigt, die nicht allein aus den heutigen Bedingungen erklärbar sind. Die Antwort auf unsere Leitfrage liegt nicht in einer einfachen Zuordnung, sondern im Zusammenspiel von Form, Prozess und zeitlicher Abfolge.
Dazu werden wir im folgenden einen Vergleich beider Höhlenformen vornehmen:
Lage im Karstsystem
Die Phreatische Höhle entsteht unterhalb des Grundwasserspiegels. Ihr Hohlraum ist vollständig mit Wasser gefüllt. Sie ist selbst Teil des aktiven Grundwasserleiters.
Die Vadose Höhle entsteht oberhalb des Grundwasserspiegels. Ihr Hohlraum ist nicht wasser- sondern luftgefüllt. Das Wasser fließt nur zeitweise oder als Gerinne. Sie ist nicht Teil des Grundwassers.
Art der Wasserbewegung
In der phreatischen Höhle steht das Wasser unter hydrostatischem Druck. Die Strömung ist flächenhaft, oft sehr langsam und nicht zwingend schwerkraftgesteuert. Lösungen wirken gleichmäßig in alle Richtungen.
In der vadosen Höhle bewegt sich das Wasser gerichtet unter dem Einfluss der Schwerkraft. Es besteht ein deutliches Gefälle in der Fließrichtung. Die Erosion wirkt punktuell und linear.
Gangform und Morphologie
In der phreatischen Höhle finden wir rundliche bis elliptische, rohrartige Gänge mit gleichmäßigerem Querschnitt vor. Sohle oder Decke sind kaum erkennbar. Die Wandflächen sind glatt und wirken oft wie "poliert".
Vadose Höhlen haben schluchtartige oder canyonartige Profile. Sohlen und Decken sind ausgeprägt. Es treten Sohlkerben, Rinnen, Kolke und deutliche, assymetrische Formen auf.
Lösungs- und Erosionsprozesse
In der phreatischen Höhle dominiert die chemische Lösung (Korrosion), während die mechanische nur untergeordnet in Erscheinung tritt. Wir finden kaum Sedimentablagerungen, da das Material ausgespült wird.
In vadosen Höhlen haben wir Kombinationen von mechanischer und chemischer Lösung vorliegen. Sedimente bleiben liegen und können akkumulieren. ie Formbildungen sind stark zeit- und ereignisabhängig.
Mineralbildung (Sinter)
In phreatischen Höhlen werden keine oder nur kaum Tropfsteine gebildet. Das Wasser ist CO₂-gesättigt. Wir haben weder Druckentlastung noch Entgasung.
In vadosen Höhlen finden wir häufig Tropfsteine, Sinterschichten oder Sinterfahnen. Eine CO₂-Entgasung und Verdunstung findet statt. Diese Höhle fungiert gleichzeitig auch als Ablagerungsraum.
Zeitliche Aussagekraft
Eine phreatische Ausbildung ist gekennzeichnet durch heutige oder sehr junge hydrologische Bedingungen. Ihre Entwicklung ist dynamisch und vom jeweiligen Wasserstand stark abhängig.
Eine vadose Ausbildung stellt ein Archiv für frühere Wasserstände, Klima- und Entwicklungsphasen dar. Die Formen bleiben hier lange erhalten
Übergänge und Überprägung
Wichtig für diese Exkursion ist: Phreatisch und vados sind keine festen Höhlentypen. Ein Gang kann phreatisch angelegt, vados überprägt und später wieder erneut phreatisch reaktiviert werden.
Übergangsformen sind oft besonders aussagekräftig, weil sie mehrere Entwicklungsphasen dokumentieren.
Kompakter Merksatz für den Geocacher:
Phreatische Höhlen entstehen durch gleichmäßige Lösung im Grundwasser,
vadose Höhlen durch gerichtete Erosion oberhalb des Grundwasserspiegels.
Phreatische und vadose Merkmale am Beispiel der Wimsener Höhle
Die Wimsener Höhle ist keine „klassische“ Tropfsteinhöhle, sondern Teil eines aktiven Karstgrundwassersystems. Sie eignet sich besonders gut, um den Übergang vom phreatischen Rohr zur vadosen Höhle zu diskutieren, weil Form, Wasserführung und heutige Prozesse nicht vollständig deckungsgleich sind. So werden bei deinem Besuch nun auch die Fragestellungen entsprechend ausgerichtet sein.
Um diesen Earthcache zu loggen, sende die Antworten zu den nachfolgenden Fragen über mein Profil. Die Fragen sind so formuliert, dass man beobachtet, vergleicht und interpretiert, nicht nur "nachliest". Nach Übersendung der Antworten kann sofort geloggt werden. Sollte etwas nicht stimmen, werde ich mich melden.
1. Fragen vor dem Höhlenportal:
1.1. Welche Gangform würdet ihr erwarten, wenn die Höhle überwiegend vadose entstanden wäre?
1.2. Welche Indizien zeigen, dass dieser Höhlenabschnitt unter dem Grundwasserspiegel entstanden ist?
2. Fragen bei der Befahrung der Höhle:
2.1. Welche phreatischen und vadosen Markmale fallen Dir auf und welche fehlen? (Stichworte: Wasserstand, Gefälle, Gangform, Wandoberflächen, Tropfsteine, Höhlenprofil)
2.2. Reflektiere den Titel dieses Earthcaches. Ist die Wimsener Höhle am Ziel bereits angekommen?
3. Lade bitte mit dem Log ein Foto vor Ort mit deinem Cachernamen oder einem persönlichen Gegenstand hoch.
Quellen:
Bretz, J. & Bretz, H. (1942): Vadose and Phreatic Features of Limestone Caverns. The Journal of Geology, 50(5), 675–811.
(Klassische geologische Arbeit zur Unterscheidung von vadosen und phreatischen Höhlenmerkmalen)
Straub, R. (2013). Die Wimsener Höhle – Expedition in die tiefste Unterwasserhöhle Deutschlands. Jan Thorbecke Verlag, Stuttgart
Fotos:
Abb. 1 und Seitenbild: Eigen
Abb. 2: gestaltet mit AI