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Quartär- und Hydrogeologie der Traun-Enns-Platte im Bereich Kremsmünster - Bad Hall, Oberösterreich

Wolfgang Straka

Art der Arbeit

Dissertation

Universität

Universität Wien

Fakultät

Fakultät für Geowissenschaften, Geographie und Astronomie

Betreuer*in

Hermann Häusler

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DOI

10.25365/thesis.3634

URN

urn:nbn:at:at-ubw:1-30463.84262.724463-2

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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)

Abstracts

Abstract

(Deutsch)

Die Traun-Enns-Platte (TEP) ist eine Landschaftseinheit, die größtenteils innerhalb der Molassezone, im südlichen Randbereich teilweise auch in der Flyschzone, situiert ist und gegen Süden durch den morphologischen Alpenrand sowie durch die Flüsse Traun, Donau, Enns und Steyr begrenzt wird. Weite Teile davon sind eine vordergründig recht wenig gegliederte Hoch-fläche ("Platte"). Dies ist vorwiegend dadurch bedingt, dass die Oberflächengestaltung durch alt- und mittelpleistozäne Moränenwälle, größtenteils aber durch zugeordnete fluviatile Schüt-tungen in Form von riesigen Schwemmfächern dominiert wurde. Morphologisch akzentuiert sind am ehesten die Moränenwälle beiderseits des Kremstales zwischen Wartberg und Kremsmünster. Die Auswirkungen der jungpleistozänen Vereisungen beschränkten sich auf die präexistierenden Talzüge. Zwei größere Flüsse, die Alm und die Krems mit ihren Zubringern, haben sich in diese Hochfläche und auch bis tief in den Molasseuntergrund eingeschnitten und im Zuge dessen breite Sohlentäler ausgebildet. -- Die vorliegende Studie wurde unternommen, um Hintergrundwissen zum Untersuchungsgebiet zu kompilieren und zu vermehren, welches - besonders den Sachbearbeitern diverser hydrogeologischer Fragestellungen im Landesdienst - es besser als bisher ermöglichen soll, die Auffindung von in der Praxis zumeist rasch gewünschten Lösungen auf aktuelle, grundwasserbezogene Fragen und Probleme auf eine objektive Grundlage zu stellen. Diese Arbeit versucht daher nicht, die im Anlassfall geforderten Lösungen in allgemeiner Weise vorwegzunehmen. Mit Hilfe des erreichten Kenntnisstandes jedoch können Diskussionen im Konfliktfeld zwischen Grundwasserschutz und Grundwassernutzung in der gegenständlichen Region künftig eher im Rahmen eines gemeinsamen wissenschaftlichen Bezugsystems geführt werden. - Zunächst wurden unter Heranziehung der regional- und quartärgeologischen Vorarbeiten die Grundwas-serhorizonte und ihre möglichen Verbindungen (Fließsysteme) identifiziert und diese auf Basis der Beobachtungen im Gelände, bei der Brunnenerhebung und einer Quellkartierung (insgesamt 262 Wasserspender) vorläufig charakterisiert. In weiterer Folge wurde diese Charakteristik durch hydrophysikalisch-chemische und isotopengeophysikalische Messergebnisse verifiziert und - soweit notwendig und sinnvoll - modifiziert. Aus der Verknüpfung zwischen (a) geologisch definierten Grundwasserhorizonten, (b) einer hydrophysikalisch-chemisch untermauerten Grundwassertypengliederung auf Basis von 126 repräsentativen Datensätzen sowie (c) den aus isotopengeophysikalischen Daten abgeleiteten Grundwasserverweilzeiten ergab sich ein Schema und eine Charakterisierung der Fließsysteme im Untersuchungsraum, die in all ihren wesentlichen Zügen in Beilage 4 (Profil und Legende) zu dieser Arbeit wiedergegeben sind. -- Die Molassebasis der quartären Ablagerungen ist die wichtigste lithologische und hydrologische Grenzfläche im Untersuchungsgebiet. An den Verschnittlinien mit der Erdoberfläche liegen zahlreiche Quelllinien. Ein großer Teil der in den Untergrund eingesickerten meteorischen Wässer wird über dieser Altfläche gestaut. Als Mischalter dieser Wässer können sowohl für die Bereiche unter den Mindelmoränen als auch für die Älteren Deckenschotter, bei denen die Versickerung an den Tal- und Dellenrändern oder - seltener - punktuell über Verwitterungsschlote stattfindet, ca. 15-30 Jahren angegeben werden. Die durchschnittliche Neigung der Altfläche und daher auch der Grundwasseroberfläche beträgt ca. 0,5% gegen Nord bis Nordost. Prominente Schlierrinnen (Pettenbachrinne, Wolferner Rinne u.a.) können Leitlinien der Grundwasserbewegung vorgeben, stehen aber durchaus nicht immer in einem erkennbaren Zusammenhang mit der Lage von ergiebigen Quellaustritten oder Quellgruppen. Ein geringerer Teil der zunächst an der präquartären Altfläche gestauten Wässer dringt nämlich in weiterer Folge in die Molasse ein und kann sich dort entweder als Kluft- oder als Porengrundwasser fortbewegen. Dabei lassen sich drei Situationen unterscheiden: (1) Versickerung in Sandlagen der Innviertler Serie: Ein Grund dafür wird darin gesehen, dass eine tektonische Verkippung nördlich der Bad Haller Schuppenzone Sandlagen in geeigneter Position an der Altfläche unter Quartärbedeckung ausstreichen lässt. Grundwasser wird in diesen Sandlagen bis zur H2S-Bildung reduziert. (2) Es findet eine Versickerung in die Zerlegungszone ("Brauner Schlier") unter der Altfläche statt. Diese Wässer werden zumeist nicht oder nur schwach reduziert (NO3-Reduktion) und in diesem Fall auch zur öffentlichen Wasserversorgung genutzt. (3) Durch Entlastungsklüfte an den Talflanken kann Wasser von der Hochfläche weit herab geleitet werden und am Hangfuß oder sogar auf Talniveau in die rezenten Ablagerungen oder als Stau- bzw. Verengungsquellen sichtbar austreten. - In allen diesen Fällen kann sich der bröckelig zerlegte Schlier praktisch wie ein Porengrund-wasserleiter verhalten. Die Grundwasserbewegung im "normalen" Kluftsystem ist hingegen weit schwächer, die meisten Klüfte abseits der entfestigten Horizonte geschlossen oder untereinan-der schlecht verbunden. Dass dennoch die meisten ergiebigen "Schlierquellen" als Kluftaustritte beobachtet werden, kann nur durch Vorhandensein von (durch Lineamentauswertungen übrigens nicht verifizierbaren) Störungszonen erklärt werden. Diese "Schlierwässer" unterscheiden sich weder hydrochemisch noch isotopengeophysikalisch von den "Quartärwässern", was viel-fach übersehen wurde und der Annahme einer generell höheren erzielbaren Trinkwasserquali-tät im Schlier entgegensteht (NO3-Abbau in schwach reduzierten Wässern bedeutet nicht, dass diese kontaminationsfrei sind!). Auch die H2S-führenden "Schlierwässer" aus sandigen Schichten der Molasse sind zumeist nicht wesentlich älter. Die Entfestigungszone an der Molasse-Altfläche steht hinsichtlich der hydraulischen Eigenschaften zwischen störungs- und stratigra-fisch gebundenen Aquifertypen der Molasse und liefert auch chemisch gesehen häufig Mischwässer zwischen den beiden anderen Typen. -- Jüngere Deckenschotter außerhalb der günzzeitlichen Zungenbecken sowie die risszeitlichen Sedimente sind den älteren Sedimentkörpern an den Talflanken vorgelagert und bilden daher talgebundene Aquifere, die Grundwasser verschiedener Typen seitlich aus älteren Speicherge-steinen aufnehmen können. Regelmäßig verhindern jedoch Hanglehm- oder Solifluktionsdecken einen direkten Austritt und führen zur Bildung von Sekundärquellen. Die Wasserdurchläs-sigkeit der Kiese ist diesfalls im Vergleich mit den Älteren Deckenschotter durchgehend höher, die Sickerfähigkeit der Deckschichten aber ähnlich anzusetzen. Letzteres wird unter anderem auf Karbonatlösung und -wiederausfällung im Rahmen der holozänen Bodenbildung (Pa-rabraunerde) zurückgeführt. Mutatis mutandis gelten diese Angaben auch für die Kiesfüllungen der abgekommenen Talverläufe der Alm (Pettenbachrinne) und Steyr (Wolferner Rinne) sowie für die würmzeitlich-rezenten Talfüllungen.

Abstract

(Englisch)

The "Traun-Enns-Platte" (Traun Enns Plateau, TEP) is a landscape unit, situated for the most part within the Molasse tectonic zone (a southernmost sector also in the Flysch zone), and confined by the Alpine morphological boundary to the south and otherwise by the rivers Traun, Danube, Enns und Steyr. Large tracts of the TEP give the impression of a plateau of seemingly very low relief. The reason for this lies in the fact that Old and Middle Pleistocene (Günz, Mindel) morainic ridges to the south, and mostly the corresponding fluvial sediments in the shape of very large flat alluvial fans dominate its morphology. A somewhat more striking relief can be only found on both sides of the Krems valley between Wartberg and Kremsmünster, where morainic ridges rise to more than 100 m above the adjacent valley flats. The deposits of more recent ice ages (Riss and Würm) are limited to the preexisting valleys. Two major streams, Alm and Krems, and tributaries, have cut deep into the plateau and its Molassic substructure, developing into broad valleys with rectangular cross sections and thereby exposing the stratigraphic sequence and multiple groundwater horizons. -- The present study was undertaken in order to compile and increase the background knowledge on the investigated region so as to enable future workers - especially persons dealing with diverse hydrogeological topics on behalf of the provincial government -, who often and for practical reasons are in need of quick solutions to imminent groundwater problems, to set up their answers on an objective basis. Therefore, this study does not seek premature answers to possible future problems. However, in view of the achieved knowledge base future discussions in the field of competing interests of groundwater use and groundwater protection in the region can be conducted on common scientific ground. - In a first step preliminary regional and Quaternary geological work was used to identify groundwater horizons and possible connections between them (flow systems) and, on the basis of observations in the field and in the course of a spring and well survey, these horizons were tentatively characterized. Further on this characterization was verified and - as far as necessary and meaningful - modified by virtue of hydro-physical and chemical results as well as stable isotope data. By combining the different aspects of (a) geologically defined groundwater horizons, (b) hydrophysically and chemically founded groundwater types on the basis of 126 representative data sets, and (c) retention times inferred from the isotope record, a scheme and characterization of the flow systems in the investigated area could be deduced, which - in all its fundamental aspects - is represented in a supplement ("Beilage 4") appended to this volume. -- The Molassic sole of the Quaternary sediments is the most important lithological and hydrological interface in the investigated region. Many springs are situated at its intersection line with the ground surface. A large part of the meteoric water seeping down into the subsurface is accumulated on top of it. Average groundwater ages of these horizons are in the range of 10-30 years, which is true for areas covered by Middle Pleistocene moraines as well as for the terrace gravels of the "Ältere Deckenschotter", where seepage occurs along the rims of various dry valleys or - much less often - through shaft-like disintegration zones (sometimes recognizable on the surface because of sink holes). The interface is a remnant peneplain on top of the molasse (and flysch in the border region toward the Alps), inclined approx. 0,5% to the North and East, and dissected by broad, little entrenched channels. These channels can act as guidelines for groundwater movement, however, quite often no clear connection can be observed with relation to major spring locations. This is because some - in cases even most - of the water accumulated on top of the interface can infiltrate the molasse and remain there either in porous or in joint aquifers. Three processes facilitating this can be distinguished: (1) Infiltration of sand layers of the Innviertel Group: A reason for this to happen is seen in the tectonically effected slight northward inclination of the whole sediment stack, whereby sand layers could be intersected by the peneplain which is now the Molasse-Quaternary interface. Water trapped in these sand layers is chemically reduced to the stage of sulfate reduction, meaning H2S production. (2) Infiltration into a highly porous disintegration layer that developed at or below the interface (covered by weathering clay in the latter case). Water in this horizon is not or slightly reduced, the ensuing NO3 reduction often being the reason why many a water of this type has been tapped for public drinking water supply (3) By virtue of relief joints in the molasse of many valley sides water can move out of Quaternary aquifers and down the valley flanks without surfacing, some-times infiltrating the valley fill or being forced to discharge on reaching the valley flat. -- In all these cases the disintegrated molasse can act practically as a porous aquifer. The groundwater movement within the common joint system is much weaker, most of the joints be-ing closed or hardly interconnected. But high-yielding springs of the molasse in fact are mostly observed as joint springs, so this is to be explained in terms of a fault system (which, by the way, could not be verified by means of an areal lineament survey). However, on the one hand, this "Molasse type water" does not differ from "Quaternary type water", neither in terms of hydrochemistry nor stable isotope data. This fact interferes with the common assumption of higher achievable drinking water quality from molasse aquifers. (Notwithstanding the abovementioned fact that NO3 consumption can occur in fractured horizons of the molasse, it should be said that such an observation does not indicate water free of contamination!) The more thoroughly reduced "molasse type waters" in sandy aquifers, on the other hand, do not show much higher groundwater ages either. The disintegration zone on top of the molasse generally occupies a medium position between those fault-related and stratigraphically defined aquifers, in terms of hydrology as well as hydrochemistry. -- Middle Pleistocene terrace gravels ("Jüngere Deckenschotter") outside the Old Pleistocene glacial basins as well as Riss-glacial sediments are perched on many valley sides, laterally covering stacks of older sediments and different groundwater horizons within these rocks. Thereby, they can be infiltrated laterally by groundwater of various type. In addition, more often than not these waters do not surface unhindered, but are blocked by loamy (often solifluction) cover units and discharge on a lower level than else would be the case. In fact, the bulk of water discharging from Riss terraces ("Hochterrasse") are derived from lateral rather than vertical infiltration. Presumably, this is due to the fact that soil carbonate incrustation has rendered the soil cap of the younger terraces nearly as precluding vertical seepage as the older, much more thickly loess and loam covered gravels of the "Ältere Deckenschotter".

Autor*innen

Wolfgang Straka

Haupttitel (Deutsch)

Quartär- und Hydrogeologie der Traun-Enns-Platte im Bereich Kremsmünster - Bad Hall, Oberösterreich

Paralleltitel (Englisch)

Quaternary and hydrogeology of the Traun-Enns Plateau in the area of Kremsmünster and Bad Hall, Upper Austria

Publikationsjahr

2008

Umfangsangabe

Getr. Zählung : Ill., graf. Darst., Kt., 7 Beil.

Sprache

Deutsch

Beurteiler*innen

Jean Schneider ,

Dieter Rank

Klassifikationen

38 Geowissenschaften > 38.86 Grundwasser ,

38 Geowissenschaften > 38.95 Umweltgeologie, Geoökologie

AC Nummer

AC05039652

Utheses ID

3191

Studienkennzahl

UA | 091 | 432 | |

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Schlagwörter