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Sedimente der Höhlen am Dachstein-Nordrand und ihre Aussage für die Höhlen- und Landschaftsentwicklung

Knud Bethke

Art der Arbeit

Masterarbeit

Universität

Universität Wien

Fakultät

Fakultät für Geowissenschaften, Geographie und Astronomie

Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)

Masterstudium Erdwissenschaften

Betreuer*in

Lukas Plan

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DOI

10.25365/thesis.64135

URN

urn:nbn:at:at-ubw:1-12061.56537.926171-9

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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)

Abstracts

Abstract

(Deutsch)

Diese Arbeit befasst sich mit Sedimenten dreier Höhlen am Dachstein-Nordrand in den Nördlichen Kalkalpen (Oberösterreich, Österreich): Der Dachstein-Mammuthöhle (67 km Länge), der Dachstein-Rieseneishöhle (3 km) und der Schönberghöhle (9 km). Das Dachsteinmassiv ist mit 580 km² Fläche eines der größten Karstmassive Österreichs und ist schon seit Kaiserzeiten ein beliebtes Wander- und Erholungsgebiet. Nach der Entdeckung der Mammuthöhle und der Rieseneishöhle im Jahre 1910 spielt auch die Höhlenforschung eine wichtige Rolle. Um ein genaueres Bild von der Entstehungsgeschichte der untersuchten Höhlen zu erhalten, wurden an 23 Profilen und Aufschlüssen 43 Sedimentproben entnommen und analysiert. Im Rahmen dieser Arbeit wurden Sieb- und Sedigraphmessungen an den Proben durchgeführt. Diese zeigen einen fluviatilen Transport und dass sich die Strömungsgeschwindigkeit drastisch geändert haben. Die Komponenten weisen eine Rundung auf, welche auf einen längeren Transport hinweist. Imbrikationen zeigen eine generell west-gerichtete Strömung, die mit morphologischen Formen korreliert. XRD Messungen zeigen die Mineralzusammensetzung der Proben. Fünf Proben von Sinterlagen wurden im Rahmen dieser Arbeit mittels der 230Th/U Ungleichgewichtsmethode datiert um die Ablagerung der Sedimente zeitlich einzugrenzen. Auch wenn die meisten Profile eine oftmalige Umlagerung einzelner Schichten anzeigen, konnte durch Zusammenführen aller Daten und Profile die klastischen Sedimente in vier Haupttypen eingeteilt werden und eine relative Altersabfolge bestimmt werden. (1) Die ältesten Sedimente sind grünliche Gemenge aus schlecht sortierten Silten bis Grobkiesen. Nur wiederaufgearbeitete Schichten (z.B. Sand- oder reine Augensteinlagen) zeigen eine gute Sortierung. Die grünliche Färbung beruht auf Klinochlor. Die Mächtigkeit dieser Schicht kann über 2 m ausmachen. Meist kann diesem Typ Channel- bzw. Thalweg-Fazies zugeordnet werden; beides deutet auf schnell fließende Höhlenbäche hin. Der hohe Quarzanteil lässt schließen, dass es sich um Anteile der oligo- bis miozänen Augenstein-Formation handelt, die in die Höhle eingeschwemmt wurde. Die aus den Korngrößen abgeleiteten Paläo-Fließgeschwindigkeiten stimmen mit denen von Fließfacetten an den Höhlenwänden überein. Dies lässt darauf schließen, dass dieses Sediment in einer frühen Phase der Höhlenentstehung abgelagert wurde. In einem anderen Projekt erhobene Einschwemmalter an Quarzen (Al/Be-burial-age-dating) von über 4.4 Ma unterstützen eine obermiozäne bis pliozäne Ablagerung. (2) Darüber folgen meist massige, dunkle rötlich-braune Tone. Vermutlich handelt es sich um Paläoböden, die in die Höhle eingespült wurde, wobei der Zeitpunkt unklar ist. Dieser Fraktion konnte hauptsächlich die Slack-water-Fazies zugeordnet werden. (3) Vorwiegend Kiese und Steine, die fast ausschließlich aus hellem Kalk bestehen, bilden den dritten Typ. Sie treten nur lokal auf. Neben einem teils geringen Feinsand-Anteil kommen Steinen mit bis zu 0,2 m Größe vor. Die Schichtung in einem der Aufschlüsse (Konglomeratwand) legt fluviatilen Transport nahe. Komponenten mit bis zu 0,8 m Durchmesser, die sehr nahe der Oberfläche lagern, wurden wahrscheinlich vom Gletscher in die Höhle geschoben. (4) Die jüngsten Sedimente sind Lehme von hellrosa-gelblicher Farbe. Diese wurden schon früher als Heller Höhlenton bezeichnet. Sie sind in den drei untersuchten Höhlen fast allgegenwertig und schließen die meisten Profile ab. Die Mächtigkeit der Schichten kann rund 1 m betragen. In höher gelegenen Höhlen am Dachstein fehlt der Helle Höhlenton (Günther-Stummer-Höhle, 1950 m S.h.), in tiefer gelegenen Höhlen (Hierlatzhöhle, 900 m S.h.) bildet er bis über 4 m mächtige Schichten. Auffällig ist eine Feinschichtung: die hellen kalkreicheren Lagen haben bis zu bis 88 % Karbonatanteil und die dunkleren sind silikatreicher. Es ist wahrscheinlich, dass es sich um Warven handelt, aber mangels datierbarem Material nicht nachweisbar. Für die Entstehung dieses Sedimentes der Slack-Water-Fazies wird glaziale Erosion der Karboante an der Oberfläche und gletscherbedingter Aufstau der Wässer in den Höhlen angenommen (Pleistocene backflooding). Mittels 230Th/U-Datierung von darunter oder darüber lagernden Sintern konnten eine Ablagerung zwischen 5 und 700 ka festgestellt werden.

Abstract

(Englisch)

This thesis is primarily concerned with sediments of three caves at the northern edge of the Dachstein Massif in the Northern Calcareous Alps (Upper Austria, Austria): the Dachstein-Mammuthöhle (67 km length), the Dachstein-Rieseneishöhle (3 km) and the Schönberghöhle (9 km). The Dachstein forms with 580 km² one of the largest karst massifs in Austria. Since the times of the Austrian emperors it is a famous trekking and recreation area. After the discovery of the Mammuthöhle and the Rieseneishöhle in the year 1910, cave exploration and the study of caves plays an important role. For this thesis, 23 sections and outcrops were recorded and 43 samples were collected and analysed in different parts of the three caves to get a better picture of their formation history. These samples were analyzed with respect to stratigraphy, grain size, mineral composition (XRD), heavy minerals, carbonate content, and color. Sieve and Sedigraph measurements showed that the current velocity changed drastically over time. Components of the samples showed a roundness which indicates longer travel times. Imbrication showed that the current ran relatively constant in western direction. Even though many layers in the profiles show frequent redistribution, it was possible by combination of data and profiles to classify four main types of clastic sediments and establish their relative ages. (1) The oldest sediments are poorly sorted, often greenish, and can reach at least 2 m in thickness. They range from silt to very coarse gravel and are dominated by quartz and mica; the greenish color derives from chlinochlore. This type of sediment is often associated with channel- or thalweg-facies. The origin of the sediments is the Oligocene to early Miocene Augenstein Formation. As the flow velocity for transporting the gravel corresponds to that indicated by scallops at the cave walls, it is assumed that it was deposited during an initial phase of speleogenesis. Layers of moderately to well sorted quartz gravel or greenish sands are interpreted as a fractionation of this sediment. Dating of quartz rich samples from other projects gave burial ages of more than 4.4 Ma. (2) Subsequently, a dark brown fine-grained sediment was deposited, which lacks layering. It can be classified as a slack-water facies. It is most likely attributed to a paleo soil that derived from the Augenstein Formation and was washed into the cave. However, the time of deposition is unclear. (3) Only at a few places, a coarse sediment or conglomerate with rounded limestone components occurs. Grain size ranges from sand to pebbles. At two outcrops, layering indicates fluvial transport, but at one site, which is very close to the earth surface, it seems that gravels and boulders (up to 0.8 m in diameter) were pushed into the cave by glacier ice. (4) The youngest sediment is a bright pinkish yellow, thin-layered silty clay. It has already been described as Heller Höhlenton. It is almost omnipresent on the top of the profiles in the three caves and can reach thicknesses of up to one meter. It is likely that the layering represents varves, but due to the lack of datable material this can`t be proven. The carbonate content is generally high and can reach 88 %. In other caves in Dachstein at low altitude (e.g. Hirlatzhöle at 900 m asl.), this sediment type is much thicker (>4 m), and in elevated ones (e.g. Günther-Stummer-Höhle at 1950 m asl.), it is missing. It derived from glacial erosion and was deposited as slack-water facies due to glacial back flooding. Deposition during the Pleistocene is supported by 230Th/U-dating of flowstone layers that grew between 5 and 700 ka.

Autor*innen

Knud Bethke

Haupttitel (Deutsch)

Sedimente der Höhlen am Dachstein-Nordrand und ihre Aussage für die Höhlen- und Landschaftsentwicklung

Publikationsjahr

2020

Umfangsangabe

90 Seiten : Illustrationen, Diagramme

Sprache

Deutsch

Beurteiler*in

Lukas Plan

Klassifikationen

38 Geowissenschaften > 38.41 Sedimentation ,

38 Geowissenschaften > 38.59 Geologie: Sonstiges

AC Nummer

AC16160223

Utheses ID

56902

Studienkennzahl

UA | 066 | 815 | |

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Schlagwörter