Rolling Stones – Der Sedimentkreislauf eines Flusses

Wer an einer steilen Felswand entlanggeht und unmittelbar daneben eine große Ansammlung von Steinen entdeckt, für den scheint deren Herkunft zunächst eindeutig: Gestein verwittert, bricht aus der Wand und sammelt sich an ihrem Fuß.

Auch an der Langen Wand in der Weltenburger Enge liegt diese Erklärung nahe. Unmittelbar neben der mächtigen Felswand befindet sich eine ausgedehnte Kiesbank mit tausenden hellen Steinen, die dem Gestein der Wand teilweise erstaunlich ähnlich sehen.

Doch gehören Felswand und Kiesbank tatsächlich so unmittelbar zusammen, wie es zunächst scheint?

Um diese Frage zu beantworten, lohnt sich ein Blick auf die Gerölle – und auf die Stelle, an der sie liegen. Form, Rundung, Größe und Gesteinsmerkmale geben Hinweise auf den bisherigen Weg eines Steins. Die Lage der Kiesbank kann dagegen erklären, warum dieser Weg ausgerechnet hier vorläufig endet.

Wichtiger Hinweis zum Naturschutzgebiet

Ihr befindet euch in einem besonders geschützten Bereich der Weltenburger Enge. Bleibt auf den vorhandenen Wegen beziehungsweise der zugänglichen Kiesbank und beachtet sämtliche örtlichen Regelungen. Klettert nicht an der Felswand und betretet keine gesperrten Bereiche.

Es müssen weder Steine aufgeschlagen noch mitgenommen werden. Alle Aufgaben lassen sich durch Beobachtung lösen.

Da die Kiesbank bei Hochwasser verändert und umgelagert werden kann, können eure Beobachtungen von den hier beschriebenen abweichen. Entscheidend ist, was ihr bei eurem Besuch tatsächlich vorfindet.

Eure Untersuchungen vor Ort

Bevor ihr das Listing fertig lest, untersucht die Kiesbank zunächst selbst:

Frage 1 – Form und Rundungsgrad

Betrachtet mehrere Gerölle und beschreibt deren vorherrschende Form und Rundung. Findet ihr auch auffällig kantigere oder anders geformte Stücke?
Was verraten euch diese Unterschiede über die bisherige Transportgeschichte der Steine?

Frage 2 – Größe und Sortierung

Untersucht etwa einen Quadratmeter der Kiesbank. In welchem ungefähren Größenbereich liegt der überwiegende Teil der Gerölle und gibt es deutliche Ausreißer?
Ist die Ablagerung hinsichtlich ihrer Korngröße eher gut oder schlecht sortiert und was könnte das über ihre Ablagerung aussagen?

Frage 3 – Vergleich mit der Langen Wand

Vergleicht typische Gerölle mit dem Gestein der Langen Wand. Achtet auf Farbe und Struktur, besonders aber auf Form, Oberfläche und Rundung.
Haltet ihr es aufgrund eurer Beobachtungen für wahrscheinlich, dass die Kiesbank überwiegend aus unmittelbar aus der Langen Wand herausgebrochenem Gestein besteht? Begründet eure Einschätzung anhand konkreter Merkmale.

Frage 4 – Warum gerade hier?

Betrachtet den Verlauf der Donau flussauf- und flussabwärts und die Lage der Kiesbank innerhalb der Flusskurve.
Wie könnten sich die Strömungsverhältnisse im Bereich der Kiesbank von anderen Bereichen unterscheiden und warum begünstigt dies gerade hier die Ablagerung von Geröll?

Foto

Fügt eurem Log bitte ein Foto von euch oder einem persönlichen Gegenstand an der Kiesbank beziehungsweise mit der Langen Wand im Hintergrund bei. Bitte achtet darauf, dass eure Antworten auf die Fragen auf dem Foto nicht erkennbar sind.
Nachdem ihr mir eure Antworten geschickt habt, könnt ihr sofort loggen. Ich melde mich bei euch, wenn etwas nicht passen sollte.

Vom Felsen zum Geröll

Die Lange Wand besteht aus massigen Riff- und Plattformkalken des Oberjuras, die vor etwa 150 Millionen Jahren in einem flachen Meer entstanden und heute die markante Felslandschaft der Weltenburger Enge bilden.

Auch eine massive Felswand bleibt nicht unverändert. Wasser, Frost und Temperaturwechsel, Pflanzenwurzeln sowie chemische Lösung greifen das Gestein an und können vorhandene Klüfte erweitern.

Lösen sich dadurch Bruchstücke oder größere Blöcke, besitzen sie zunächst meist deutliche Bruchflächen, Kanten und Ecken. Bleibt dieses Material unmittelbar unterhalb seines Ursprungsortes liegen, entsteht typischer Felsschutt mit zahlreichen kantigen oder nur wenig gerundeten Stücken unterschiedlicher Größe.

Genau das wäre zu erwarten, wenn die Steine neben der Langen Wand überwiegend dort aus dem Fels herausgebrochen und anschließend liegen geblieben wären.

Doch sobald ein Gesteinsstück in den Wirkungsbereich eines Flusses gelangt, beginnt eine andere Geschichte.

Transport macht aus Bruchstücken Gerölle

Ein Fluss kann loses Gesteinsmaterial aufnehmen und transportieren. Feines Material kann in Schwebe gehalten werden; gröbere Bestandteile wie Kies und Geröll werden überwiegend über das Flussbett gerollt, geschoben oder zeitweise springend bewegt.

Dabei wechseln sich Transport und Ruhephasen ab. Ein Stein kann längere Zeit liegen bleiben und beispielsweise bei einem Hochwasser erneut mobilisiert werden.

Während des Transports stoßen die Gesteinsstücke gegeneinander und gegen das Flussbett. Ecken und Kanten werden beschädigt und die Oberfläche zunehmend geglättet. Aus einem kantigen Bruchstück kann so ein kantengerundetes und schließlich deutlich gerundetes Geröll werden.

Der Rundungsgrad gibt deshalb Hinweise auf die Transportgeschichte, ist aber kein Kilometerzähler. Gesteinsart, Größe, ursprüngliche Form, Strömung und Zahl der Umlagerungen beeinflussen, wie schnell ein Stein gerundet wird.

Ein stark gerundetes Geröll zeigt daher nicht, woher es genau stammt oder wie weit es transportiert wurde. Seine Form spricht aber dagegen, dass es gerade erst aus der benachbarten Felswand herausgebrochen und anschließend ohne weiteren Transport dort liegen geblieben ist.

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Wann wird aus Transport Ablagerung?

Ob ein Fluss ein Geröll bewegen kann, hängt von seiner Transportkraft ab. Eine Rolle spielen unter anderem Fließgeschwindigkeit und Wassertiefe sowie Größe, Form und Dichte des Gerölls und die Beschaffenheit des Flussbettes. Nimmt die Transportkraft ab, kann zuvor bewegtes Material liegen bleiben. Diesen Vorgang bezeichnet man als Sedimentation.

Dabei können bestimmte Korngrößen bevorzugt abgelagert werden. Überwiegen ähnlich große Gerölle, ist eine Ablagerung vergleichsweise gut sortiert; liegen sehr unterschiedliche Größen nebeneinander, ist sie schlechter sortiert.

Eine Kiesbank bleibt jedoch dynamisch. Bei Hochwasser kann Material erneut mobilisiert, umgelagert oder abgetragen und später wieder abgelagert werden. Ihre heutige Gestalt ist deshalb nur eine Momentaufnahme im Sedimentkreislauf.

Auch die Geometrie des Flusslaufes beeinflusst die Ablagerung. Wo die örtliche Transportkraft abnimmt, kann mitgeführtes Material leichter liegen bleiben. Besonders an Kurveninnenseiten entstehen häufig solche Ablagerungsbereiche.

Damit kennen wir die drei grundlegenden Prozesse:
Gestein wird gelöst – transportiert und dabei verändert – und schließlich wieder abgelagert.

Mit diesem Hintergrund können wir nun die Kiesbank an der Langen Wand genauer betrachten: Woher könnten ihre Gerölle stammen – und warum finden sie ausgerechnet hier besonders günstige Bedingungen für ihre Ablagerung?

Woher kommen die Steine?

Beim Vergleich der Gerölle mit der Langen Wand fällt zunächst etwas Verführerisches auf: Viele Steine sind grau, hellgrau oder weißlich und können dem benachbarten Kalkstein durchaus ähnlich sehen. Das bedeutet jedoch nicht automatisch, dass sie unmittelbar von dieser Wand stammen.

Die Donau sammelt Sedimente aus einem großen und geologisch vielfältigen Einzugsgebiet. Kalk- und Dolomitgesteine kommen nicht nur an der Langen Wand vor, sondern in großen Bereichen der Schwäbischen und Fränkischen Alb. Über die Donau und ihre Zuflüsse können deshalb äußerlich ähnliche Gesteine aus unterschiedlichen Regionen zusammengeführt werden – neben anderen Gesteinen bis hin zu Material alpiner Herkunft.

Farbe allein ist deshalb kein Herkunftsnachweis. Farbe und Struktur können Hinweise auf die Gesteinsart geben; Form, Oberfläche und insbesondere Rundung verraten dagegen etwas über die Transportgeschichte. Ein helles, stark gerundetes Geröll kann aus einem Kalkgebiet stammen, seine Rundung zeigt aber, dass es bereits fluvial transportiert und verändert wurde.

Die Kiesbank lässt sich damit nicht einfach als Schutthaufen der unmittelbar benachbarten Wand erklären. Auch Material aus der Langen Wand kann darunter sein – neben Geröllen mit anderen Herkunfts- und Transportgeschichten.

Damit bleibt die für diesen Standort entscheidende Frage: Warum sammeln sich die Gerölle ausgerechnet hier?

Die Lange Wand – ein besonderer Strömungsraum

Die Donau fließt in der Weltenburger Enge nicht durch ein breites, gleichmäßiges Flussbett. Die harten Oberjurakalke bilden einen engen, tief eingeschnittenen und stark gekrümmten Talraum, in dem der Fluss immer wieder seine Richtung ändern muss. Gerade im Bereich der Langen Wand folgt dabei auf kurzer Strecke Kurve auf Kurve.

In einer einzelnen Flusskurve lässt sich die Strömung zunächst vereinfacht mit dem klassischen Modell von Prall- und Gleithang beschreiben: An der Außenseite ist die Strömung tendenziell stärker, während an der Innenseite geringere Strömung und damit günstigere Bedingungen für Sedimentation auftreten können.

An der Langen Wand ist die Situation jedoch komplexer.

Bereits unmittelbar vor ihr durchläuft die Donau eine ausgeprägte Kurve, auf die direkt der nächste Richtungswechsel folgt. Kurveninnen- und Kurvenaußenseite wechseln dadurch auf kurzer Strecke. Gleichzeitig begrenzen die steilen Felsen den Flussraum und zwingen das Wasser, dem engen und gekrümmten Flussbett zu folgen.

Die Strömung wird deshalb immer wieder umgelenkt. Bereiche höherer und geringerer Fließgeschwindigkeit können ihre Lage innerhalb des Flusses verändern und auf engem Raum unmittelbar nebeneinander auftreten. Die Lange Wand liegt genau innerhalb dieser Abfolge mehrerer Richtungs- und Strömungswechsel.

Vereinfachte Darstellung der möglichen Strömungsverteilung im Bereich der Langen Wand. Die Pfeile stellen keine gemessenen Strömungsgeschwindigkeiten dar. Die tatsächlichen Verhältnisse verändern sich unter anderem mit Wasserstand und Abfluss.
Kartengrundlage: Google Earth.

Besonders wichtig für die Kiesbank ist dabei das Ende der Langen Wand. Im Anschluss an den vorspringenden Felskörper kann gegenüber der Hauptströmung ein strömungsberuhigter Bereich entstehen – ein Fließschatten.

Dort ist die Transportkraft geringer. Geröll, das in der stärkeren Hauptströmung noch bewegt werden kann, kann beim Eintritt in diesen ruhigeren Bereich zur Ruhe kommen und sedimentieren.

Ein Fließschatten kann dabei auch eine Rezirkulationszone mit Rückströmung beziehungsweise Kehrwasser enthalten. Ob und wie stark solche Strömungen auftreten, hängt von Wasserstand, Abfluss und den jeweiligen örtlichen Bedingungen ab. Entscheidend für die Kiesbank ist die gegenüber der Hauptströmung verringerte Transportkraft.

Hinzu kommt die räumliche Situation: Im Anschluss an die Lange Wand steht neben der Hauptströmung wieder Raum zur Verfügung, in dem sich abgelagertes Material ansammeln und eine größere Kiesbank entwickeln kann.

So treffen an dieser Stelle mehrere Faktoren zusammen: die enge Folge von Flusskurven innerhalb des felsbegrenzten Talraums, die wiederholte Umlenkung der Strömung, der Fließschatten im Anschluss an die Lange Wand und schließlich ausreichend Raum für die Ablagerung. Gemeinsam schaffen sie besonders günstige Bedingungen dafür, dass mitgeführtes Geröll gerade hier zur Ruhe kommt und sich eine Kiesbank entwickeln kann.

Vom Fels zur Kiesbank

Damit können wir zu unserer Ausgangsfrage zurückkehren. Eine mächtige Felswand und unmittelbar daneben tausende helle Steine – zunächst scheinen beide eindeutig zusammenzugehören.

Doch wären die Steine überwiegend unmittelbar aus der Langen Wand herausgebrochen und dort liegen geblieben, wären viele kantige Bruchstücke zu erwarten. Stattdessen zeigen die zahlreichen gerundeten Gerölle, dass sie bereits fluvial transportiert und mechanisch verändert wurden. Auch ihre häufig ähnliche Farbe beweist keine unmittelbare Herkunft von der Wand, denn Kalk- und Dolomitgesteine sind im Einzugsgebiet der Donau weit verbreitet.

Die entscheidende Verbindung zwischen Felswand und Kiesbank ist möglicherweise eine ganz andere:
Die Lange Wand muss nicht die Hauptquelle der Gerölle sein – sie kann vielmehr mit dafür verantwortlich sein, dass die vom Fluss transportierten Gerölle gerade hier liegen bleiben.

Die enge Folge der Flusskurven und die Felsbegrenzung beeinflussen die örtliche Strömung. Im Anschluss an die Lange Wand kann ein Fließschatten mit verringerter Transportkraft entstehen, in dem Geröll leichter abgelagert wird.

Doch auch diese Ablagerung ist nur vorläufig. Bei späteren Hochwassern können Gerölle erneut aufgenommen werden, während andere hinzukommen. Jeder Stein besitzt damit seine eigene Herkunfts- und Transportgeschichte.

Jeder einzelne ist nur für den Augenblick hier angekommen.
Rolling Stones eben.

Quellen und weiterführende Informationen

Bayerisches Landesamt für Umwelt – Weltenburger Enge, Bayerns schönste Geotope
https://www.lfu.bayern.de/geologie/bayerns_schoenste_geotope/13/index.htm
Informationen zur Geologie, den Oberjurakalken, der Langen Wand und zur Entstehung der Weltenburger Enge.

Bayerisches Landesamt für Umwelt – Geotop Weltenburger Enge, Geotop-Nr. 273R005
https://www.lfu.bayern.de/publikationen/get_pdf.htm?art_nr=93020&pdf_nr=0
Geotopbeschreibung mit Angaben zu Massenkalk, Talform und Flussgeschichte.

Wikipedia – Bar (river morphology)
https://en.wikipedia.org/wiki/Bar_(river_morphology)
Überblick über fluviale Sedimentbänke, Sedimenttransport und Ablagerung.

Das Schaubild „Der Weg eines Steins vom Felsen zum Geröll“ wurde mit Unterstützung von ChatGPT erstellt und für dieses Listing inhaltlich geprüft und überarbeitet.