1. Allgemeines über die Fränkische Alb

Abb. 1: Naturräumliche Gliederung der Frankenalb

Einleitend sollte man sich einige Gedanken über den Namen der Fränkischen Alb oder auch Frankenalb machen, da sich ein einheitlicher Name erst seit kurzer Zeit durchzusetzen beginnt. Noch Mitte vorigen Jahrhunderts sprach man vom "Juragebirg in Franken und Oberpfalz" ( G. Zimmermann 1843). Der Grund hierfür war, daß man erstmals den Zusammenhang des fränkischen Kalkstein- und Dolomitgebirges mit der Schwäbischen Alb, dem Schweizer und dem Französischen Jura erkannt hatte. Bereits 1843 gab G. B. Mendelssohn auf Grund dieser Erkenntnis der östlichen Fortsetzung der "Schwäbischen Alb" den Namen "Fränkische Alb". Dieser Name hat sich in der wissenschaftlichen Literatur durchsetzen können und unterscheidet somit zwischen dem Landschaftsnamen und der geologischen Formation Jura, deren Gesteine die Fränkische Alb aufbauen. In der Öffentlichkeit werden jedoch noch häufig andere Namen verwendet, wie zum Beispiel "Fränkische Jura".
Der Begriff "Alb" erklärt sich aus dem Mittelhochdeutschen Wort "albe", was so viel bedeutet wie Weideplatz auf dem Berg. Dagegen ist "Alp" eine Weide im Hochgebirge. Weidewirtschaft wurde jedoch in der Fränkischen Alb nur wenig betrieben, in der Schwäbischen Alb hingegen schon. Auf Grund der starken Verkarstung, des Wassermangels, des "rauhen Klimas" und der unfruchtbaren Böden war und ist die Fränkische Alb nur dünn besiedelt. Bei einer Bewaldung von 40% spielt die Forstwirtschaft mit holzverarbeitenden Betrieben eine große Rolle. Andere Wirtschaftsfaktoren sind der Abbau von Brauneisenstein (Sulzbach-Rosenberg und Amberg) und verschiedenen Naturwerksteinen, wie Solenhofer Platten und Treuchtlinger 'Marmor'. Weiter befinden sich auf diesem Gebiet verschiedene Naturparks, wie die Fränkische Schweiz und der Veldensteiner Forst im Norden oder der Naturpark Altmühltal im Süden.

2. Die geographische Lage der Frankenalb

Die Frankenalb ist ein Teil des süddeutschen Schichtstufenlandes mit bis zu 180 m hohem Stufentrauf des Weißen Jura. Sie umschließt auf der östlichen Seite das Mittelfränkische Becken und wird durch das Nördlinger Ries vom langgestreckten Kalksteinhöhenzug, der sich nach Westen hin fortsetzt, getrennt. Von Süden nach Norden unterscheidet man drei naturräumliche Einheiten:
Die Südliche Frankenalb, die auch Südflügel oder "Altmühlalb" genannt wird, setzt nach dem Ries die West-Ost-Richtung der Schwäbischen Alb fort und enthält zwischen Weltenburg und Kehlheim den Donaudurchbruch. Zwischen Parsberg und Regensburg knickt der Nordzug des Jurakalkgebirges ab, der erst am Main sein Ende findet. Von der Schwarzen Laber bis Hersbruck wird dieser Mittlere Frankenalb oder auch Oberpfälzer Alb genannt. Der restliche nördliche Teil wird diesem entsprechend als Nördliche Frankenalb bezeichnet, in deren zentralem Teil die sogenannte Fränkische Schweiz liegt.

3. Allgemeines über Verkarstung

3.1. Der Karstbegriff

Der Name Karst bezieht sich auf die alpin-dinarische Übergangslandschaft nordöstlich von Triest, das klassische Untersuchungsgebiet für das Karstphänomen. Der Begriff wurde dann auf alle Reliefformen dieser Art übertragen, die durch die Lösungsverwitterung (Korrosion) entstehen.
"Unter Karst versteht man den speziellen Reliefformenschatz, der durch die Fähigkeit des Niederschlags bedingt ist , bestimmte Gesteine - ... - selektiv zu lösen und das gelöste Material - zumeist unterirdisch zum Vorfluter abzuführen."
"Die Verkarstung ist Entwicklungsvorgang der Landformung in löslichen Gesteinen, der zu einem oberirdischen und unterirdischen Formenschatz führt, zu dessen Erklärung vor allem die Korrosion herangezogen werden muß."

3.2. Voraussetzungen der Verkarstung

Eine der wohl wichtigsten Bedingungen, die an die Verkarstung geknüpft sind, ist das vorhandene Gestein. Grundsätzlich ist jedes Gestein wasserlöslich oder wasserangriffsfähig, das Karstphänomen ist jedoch nur bei leicht löslichen Gesteinen ausgebildet.
Zu den am besten wasserlöslichen Gesteinen zählen Stein- und Kalisalze, Anhydrit und Gips. Sie treten deshalb nur in trockenen Gebieten an der Erdoberfläche auf, in humiden Gebieten können sie aber Subrosionsprozesse hervorrufen. Eine etwas weniger lösliche Gesteinsgruppe, aber für Karsterscheinungen auf der Erde wohl die wichtigste , sind die reinen Kalke. Hinzu kommen Dolomit, Dolomitsandstein, Marmor, Kalkglimmerschiefer, Kalksandsteine, Kalkkonglomerate als verkarstungsfähige Gesteine. Schlecht löslich sind silikatische Gesteine (Granite, Syenite, Diorite, Gabbros, ...), sie bilden nur in den Tropen karstähnliche Formen aus. Eine ganz andere Art von Karst, der Thermokarst, bildet sich im aufschmelzenden Bodeneis des Dauerfrostbodens oder im Gletschereis in Gebieten mit starker Sonneneinstrahlung, er soll hier nur am Rande erwähnt werden.
Zweitens muß das Gestein Inhomogenitäten aufweisen, d.h. Schichtfugen, Schichtgrenzen (sedimentäre Inhomogenitäten) oder Klüfte und Verwerfungen (tektonische Inhomogenitäten) müssen vorhanden sein. Ein absoluter kompakter Stein, wie er aber in der Natur kaum vorkommt, wäre nicht fähig Wasser aufzunehmen und somit nicht verkarstungsfähig. Durch Korrosion werden diese Unregelmäßigkeiten erweitert und können zu Kluftsystemen oder schließlich zu großen Hohlräumen heranwachsen. Dabei spielt auch der Abstand des Grundwasserhorizontes zu der Oberfläche eine große Rolle, da das Wasser einen längeren Weg (vertikal) zum Grundwasser zurücklegt und sich so die Verkarstung intensiver ausbildet.
Die dritte Voraussetzung für Karst ist das Vorhandensein von Wasser und aggressiven CO2, d.h. CO2 muß ungebunden und im Überschuß verfügbar sein. Dies ist vor allem in Bodennähe durch biogene Prozesse der Fall. (Atmungskohlensäure der Bioorganismen) Der CO2-Gehalt der Atmosphäre ist dagegen nur gering.

3.3. Der Lösungsprozeß: "Korrosion"

Der allgemeine Prozeß wird durch folgende Summenformel beschrieben:
CaCO3 + H2O + CO2 Ca++ + 2HCO3-

Vereinfacht könnte man sagen, daß fester Kalk (CaCO3) in gelöstes Kalciumbikarbonat (Ca[HCO3]2) umgewandelt wird. Die wichtigsten Merkmale des im Detail recht komplizierten Vorgangs seien kurz erwähnt.
1. Die Bedingungen von Punkt 3.3 müssen erfüllt sein: Gestein, Inhomogenität, H2O, CO2
2. Ist das CO2 verbraucht, so stellt sich relativ rasch ein Lösungsgleichgewicht ein, das von den Ausgangssubstanzen und der Temperatur abhängig ist. Diese gesättigte Lösung kann keinen Kalk mehr lösen.
3. Um weiteren Kalk zu lösen, muß ungesättigte Lösung (Wasser) nachfließen können, d.h. ein Gefälle zum Vorfluter ist nötig.
4. Wieviel Kalk gelöst wird, hängt aber nicht nur von dem zu Verfügung stehendem ungestättigten Wasser ab, sondern auch von der Größe der Oberfläche. In Kalkschutt wird viel Kalk gelöst. Die Untergrundverkarstung beginnt daher erst sehr langsam an dichten Fugen und Klüften, und verstärkt sich dann von selbst, wenn die Hohlräume erweitert werden.
5. Warum große Karsterscheinungen im Untergrund auftreten, obwohl sich das Lösungs-gleichgewicht relativ rasch einstellt, erklärt die Mischungskorrosion: "Wenn sich zwei Gewässer mit verschiedenem Kalkgehalt bzw. verschiedener Temperatur mischen, dann wird immer CO2 frei, das wieder Kalk löst."
6. Wie weit die Verkarstung in den Untergrund reicht, ist abhängig von der Lage des Vorfluters. In diesem Zusammenhang hat man einige Begriffe definiert: Man spricht von "seichtem Karst" , wenn die Basis des verkarstungsfähigen Gesteins höher als der Vorfluter liegt. Wasser kann sich dann nur wenig im Karstkörper halten, dafür füllen sich Hohlräume mit Luft. Liegt der Vorfluter innerhalb des Gesteins spricht man vom "tiefen Karst". Die ganz oder nur phasenweise mit Luft gefüllten Hohlräume bezeichnet man als "vadosen Bereich", "phreatisch" die ständig gefluteten Bereiche. Im Schwankungsbereich des Karstwasserspiegels (vados-phreatischer Grenzbereich) findet die stärkste Kalklösung im tieferen Untergrund statt.
Abb. 2: Seichter Karst (A. Bögli)
7. Die unlöslichen Bestandteile des Karbonatgesteins (Rückstände) werden an der Lösungsöberfläche akkumuliert und bilden eine dichte, meist lehmige Decke. Man spricht dann vom "bedeckten Karst". Im Gegensatz zum "nackten Karst" kann hier der Gesteinskörper vom aggressiven Wasser nicht so stark angegriffen werden.
Abb. 3
8. Kehrt sich der Lösungsvorgang um, wird aus der gesättigten Lösung wieder Kalk ausgefällt. Dazu müssen sich bestimmte Bedingungen für das Lösungsgleichgewicht ändern. (Verringerung der Wassermenge durch Wasseroberflächenverdunstung, steigende Wassertemperatur, fallender Partialdruck des CO2)
Welche Formen im einzelnen bei dieser Lösung entstehen können, soll dann am Beispiel der Fränkischen Alb gezeigt werden.

4. Geologische und geomorphologische Grundlagen

Die Fränkische Alb besteht aus Karbonatgesteinen des Weißen Jura (Malm), der in der nördliche Frankenalb etwa 200 Meter mächtig ist, im südlichen Teil und in der Schwäbischen Alb etwa doppelt so mächtig. Diese Gesteine sind für den Karst verantwortlich. Sie ziehen sich in einem 750 km langen Streifen vom Main bis zum Rhone-Durchbruch zwischen Genf und Lyon hin. Dabei ist die Fazies der Frankenalb mehr vom (Schwamm-) Riffkalken aufgebaut als die Schwäbische Alb. Hinzu kommt, daß diese meist dolomitisiert sind (Frankendolomit). Auch wurde die Fränkische gegenüber der Schwäbischen Alb während der Oberkreide mit ursprünglich mehreren 100 Meter mächtigen Sedimenten eingedeckt. Schließlich weisen auch die Schichtlagerungsverhältnisse Unterschiede auf. Die Schichten des Nordzugs sind auf der Ostseite aufgeschleppt und setzen sich entlang einiger Verwerfungen gegen das angrenzende Oberpfälzisch-Obermainische Bruchschollenland ab. Dadurch entstanden einige muldenförmige Einkerbungen, wie die Hollfelder, Veldensteiner und die Kallmünzer Mulde ("Frankenalb-Furche"). Dazu kommt bei der Gegend um Amberg eine Aufwölbung namens Hahnbacher Sattel.
Für die geomorphologischen Verhältnisse sind Begriffe wie Kuppenalb und Flächenalb von Bedeutung. Die Kuppenalb hat sich in den meist durch Riffbildung geprägten Gesteinen des oberen Malm herausgebildet, d.h. die Verwitterung hat zwischen Gesteinsarten unterschieden. Die Flächenalb entstand in den gleichen Gesteinen auf der Donauseite durch alttertiäre (präoberoligozäne) Rumpfflächenbildung (teils durch die Brandungswirkung des Molassemeers). Wichtig für den Karst der Fränkischen Alb ist auch das Flußnetz , welches vielfältiger ist als das der Schwäbischen Alb. Der Donauzug wird von der Altmühl und ihren Nebenflüssen Schwarzach und Sulz gequert. Im Regensburger Raum ist es die Naab und die Regen. Die Donau stellt für diese Flüsse also den Vorfluter im Süden dar. Der Nordzug wird durch die Pegnitz und Wiesent durchbrochen. Hier ist die Regnitz bzw. der Main der westliche Vorfluter. Zudem liegt die europäische Hauptwasserscheide direkt auf der Fränkischen Alb.
Abb. 5: Das Tal- und Flußnetz der Fränkischen Alb (K.A. Habbe)
Abb. 4: Schematisches geologisches Profil der Franken Alb (G. Nollau)

5. Karstformen der Fränkischen Alb

5.1. Karren

Abb. 6: Rillenkarren (H. Wilhelmy)
Karren sind kleine Karstformen, die bei flächenhafter Benetzung und Abfluß durch Niederschlags- und Schmelzwässer entstehen. Dabei sind das Substrat, das Wasserangebot, die Abflußgeschwindigkeit und die Abflußrichtung entscheidende Faktoren der Karrengenese. Gelegentlich sind Organismen daran beteiligt.
Die in größerer Zahl nebeneinander auftretenden, etwa einige Zentimeter bis wenige Dezimeter großen Lösungsrinnen bilden sich meist auf mächtigen, harten und reinen sedimentären Kalken aus. Zum einen reagieren diese auf Lösungsvorgänge, zum anderen sind sie resistent genug, um nicht auf andere Art abgetragen zu werden, so daß sie lange Zeit erhalten bleiben. Karren lassen sich natürlich weiter in eine Vielzahl von Formen untergliedern. Es gibt Rillen-, Rinnen-, Mäander-, Loch-, Napf-, Trittkarren (nach der Hohlform benannt); Spitz-, Stockkarren, Karrensteine, Karrengrate (nach der Restform benannt) und Abfluß-, Spritzwasser-, Subkutan -, Struckturkarren (nach dem Bildungsvorgang benannt). Karren können auch nach ihrer Lage benannt werden, die entweder freiliegend (Schichtflächen-, Schichtkopf-, Wandkarren) oder nicht freiliegend sein kann (subkutante Karren, Höhlen-, Brandungskarren).
In der Fränkischen Alb treten Karren jedoch aus mehreren Gründen kaum auf. Die Karren der Alb sind ausschließlich fossile Karren und heute von unlöslichen Schutt bedeckt. Karren sind vorwiegend ein Karstphänomen des nackten Karstes, welcher in der Fränkische Alb kaum vorkommt (bedeckter Karst). Die Bodendecke verhindert das freie Abfließen des Niederschlagswassers und damit das Ausbilden von Lösungsrinnen. Es kommt oft nur zur flächenhaften Korrosion, wie das auf den Albhochflächen der Fall ist. Dabei entstehen lehmige Ablagerungen aus den Lösungsrückständen, die dann größtenteils umgelagert werden. Andererseits treten Karren auch dann nicht auf, wenn das Gestein frei liegt und die geeigneten Neigungsverhältnisse vorhanden sind. Dies zeigt, daß sowohl die Gesteine, als auch die klimatischen Bedingungen der Fränkischen Alb schlecht geeignet sind, um Karren auszubilden und vor allem auch zu erhalten.
Ausnahmen stellen die nackten Felsen der Dolomit-, Schwammkalk-, und Werkkalkgesteine dar, in denen auf der windausgesetzten Seite schöne Kluftkarren ausgebildet sind und dies bis zu einer Größe von 50 cm Breite und 2 m Tiefe. Das schwammige und durchlöcherte Aussehen der Felsoberfläche entwickelt sich durch das Herauslösen von Gesteinspartien, die bereites primär zerkluftet sind und so gut durchfeuchtet werden können. Feste und magnesiareiche Teile bleiben erhalten. Beispiele hierfür finden sich bei Heuchlig nahe der Fischershöhle (Dolomit) oder am Teufelstisch bei Ingensdorf (geschichtete Kalke).

5.2. Poljen

Im Gegensatz zu den Karren sind Poljen eine der größten Karsterscheinungen. Es handelt sich dabei um mehrere Quadratkilometer große, meist langgestreckte, teils talartig gewundene und steilwandige Becken mit einem fast ebenen Boden. Dieser fällt zu einer oder mehreren tieferen Stellen hin ab (Ponore) und wird von fluviatilen Ablagerungen bedeckt (Landwirtschaftliche Nutzung möglich). Poljen besitzen keinen oberflächlichen Abfluß, sondern führen ihr Wasser über die Ponore unterirdisch ab. Befindet sich eine Polje in einem Stadium der Entwicklung, so besitzt sie stets Zuflüsse aus einem nicht verkarsteten Gebiet. Ist der Zufluß dabei größer als der unterirdische Abfluß (meist jahreszeitlich bedingt), kommt es zur "Inundation", d.h. zur Überflutung des Poljenbodens. Dabei wird erstens durch die seitliche Korrosion und Erosion der Randhang zurückverlegt und zweitens der Poljenboden tiefergelegt ("Lösungs-Planation"). Die Genese von Poljen ist bis heute noch nicht ganz geklärt. J. Cvijic (1893) war der Meinung, daß sie eine weiterentwickelte Form von Uvalas und Dolinen seien. A. Grund (1914) dagegen behauptete, daß sie "ein verkarstetes tektonisches Senkungsfeld" darstellen das durch seine "unterirdische Entwässerung zu einem Bestandteil des Karstphänomens wurde". Heute weis man, daß Vorformen eine wichtige Rolle bei der Genese spielen. Auch ist das Einschwemmen von nicht verkarstungsfähigen Material wichtig. Nur so kann der Abfluß abgedichtet werden und eine Hangrückverlegung wird wegen der Inundation möglich. Die Längsachse der Poljen entspricht stets der Hauptstreichachse der geologisch-tektonischen Struktur, dabei bildet sich die typische Form nur in tektonisch stark beanspruchten Gebieten aus.
Abb. 7: Schema einer Polje nach Louis und Güldali (H. Wilhelmy)
Die vielen Voraussetzungen und die Tatsache, daß bei der Entstehung oft Zeiten mit verschiedensten Klimaten notwendig sind, macht die Polje zu einer eher seltene Karsterscheinung. So findet man auch in der Fränkischen Alb auf Grund der Lage außerhalb der jungen Faltengebirgsgürtel keine Poljen. Es gibt jedoch fossile Poljen, wie die Polje von Königstein (nordwestlich von Sulzbach-Rosenberg).
Eine Form, die nicht zu den echten Poljen gerechnet werden kann, da die typischen steilen Rahmenhänge fehlen, ist auf der Fränkischen Alb allerdings häufiger zu erkennen. Die Bedingungen für das Auftreten solcher "unechten" oder "falschen" Poljen sind: Einerseits ist die Oberkreide-Überdeckung an diesen Stellen schon früh abgeräumt worden, andererseits müssen nahe- und tiefgelegene Vorfluter die Lösung über mehrere Abflußwege mit ähnlicher Kapazität abtransportieren. Beispiele hierfür gibt es auf der Wiesenalb östlich von Ebermannstadt oder auf der Altmühlalb zwischen Dollnstein und Beilngries.

5.3. Dolinen

Eine der am häufigsten vorkommende Karstform ist die Doline . Sie ist eine trichter-, schüssel-, kessel-, oder schachtförmige Karsthohlform mit unterirdischem Abfluß. Ihr Durchmesser ist meist größer als die Tiefe und schwankt zwischen einigen Dezimetern und einigen hundert Metern. Dolinen bilden sich in jedem verkarstungsfähigen Gestein aus, bevorzugt aber in leicht verwitterbaren Gestein, wie dünnbankige Kalke. Da mehr Wasser mehr Lösungskraft besitzt, haben Dolinen in der Regel ein oberirdisches Einzugsgebiet und liegen somit oft in einem Tal oder Becken. Sie bilden sich durch das Versickern von Niederschlags- und Schmelzwasser in Gesteinsfugen. Diese werden dann durch die Korrosion erweitert. Dabei werden Lösungsrückstände und Einschwemmungen aus der Umgebung mit in die Tiefe abgeführt. Der Boden der Doline kann dann aus dem anstehendem Gestein oder aus Sedimenten (Moräne, Breccie, Schutt oder Lösungsrückstände) bestehen. An Zonen mit stärkerer Zerklüftung können ganze Dolinenreihen auftreten. Mit zu den wichtigsten Dolinentypen zählen:
Lösungsdolinen (solution dolines): Nur durch oberflächliche Lösung entstanden, meist ideale Trichterform (= Trichterdoline)
Einsturzdolinen (collaps doline): Entstehen durch den Einsturz eines Höhlendaches und sind daher oft steilwandig
Muldendolinen: Sind flachkonkave Hohlformen und bilden sich aus Trichterdolinen durch partielle Sedimentauffüllungen. Tonige Sedimente oder Verwitterungsrückstände verstopfen zeitweise die Abflußspalten und die seitliche Korrosion kann angreifen.
Karstwannen: (Uvalas) Eine aus mehreren Dolinen zusammengewachsene Form. Der Durchmesser reicht von ca. 100 m bis einigen km.
Abb. 9: (Cramer)
Abb. 8: Dolinentypen (H. Wilhelmy)
Die Fränkische Alb ist mit zahlreichen Dolinen, die jedoch unregelmäßig verteilt sind, versehen. Obwohl die geschichteten Kalke besser löslich sind, kommen sie auf Dolomit ebenso häufig vor. Meist findet man sie in Tal- oder Beckenlage. Da ihre Oberkante in lehmiger Albüberdeckung und nicht im Anstehenden liegt, werden sie nach Cvijics als Schwemmlanddolinen bezeichnet. Durch die ackerbauliche Nutzung werden kleinere, aktive Dolinen immer wieder zugepflügt und können sich somit nicht ausbilden. Bei einigen Dolinen ist der Abfluß durch eingeschwemmten Lehm verstopft. Solche Dolinen wurden früher genutzt, um die Hochflächensiedlungen mit Brauchwasser zu versorgen (sog. "Hülen"). Beispiele für Uvalas zeigen sich östlich von Velburg (75 m tief, 550 m breit, 2000 m lang) oder nördlich von Eichstätt (15 m tief, 500 m breit, 1600 m lang).

5.4. Karstquellen

An Karstquellen tritt das Wasser wieder aus, welches über Dolinen oder anderen Formen in den Untergrund gelangte . Im seichten Karst existieren Quellen über undurchlässigen Schichten, im tiefen Karst in Bereichen des Vorfluters. Schwierig bei der Erforschung von Quellen ist es, den Weg des Wassers von der Doline zu der Quelle nachzuvollziehen. Bei Versuchen mit Tracern (Markierungsstoffe) auf der Wiesenalb hat man festgestellt, daß der Lösungstransport nicht den oberirdischen Reliefformen entspricht, sondern eher dem Schichtfallen. Doch selbst nach dieser Kenntnis gibt der Wassertransport auf der Fränkischen Alb auch heute noch Rätsel auf. So wanderte das Wasser aus zwei Dolinen bei Morschreuth, die im Einzugsgebiet von Trockentälern an der Trubach liegen, bis zum entfernten Bett der Wiesent. Dies obwohl dazwischen die Quellen der Thosmühle und die Burggaillenreuther Quelle oberhalb der Wiesent liegen . Da Dolinen nach den Trockentälern entstehen und die Verkarstung von oben nach unten fortschreitet, müßte das Wasser dort austreten, wo das Trockental in ein wasserführendes Tal übergeht, also an der Thosmühle. Und selbst wenn es durch das Schichtfallen zum Vorfluter im tiefen Karst (Wiesent) abgelenkt wird, müßte es zumindest oberhalb des Vorfluter-Niveaus austreten. Eine Erklärung für den tatsächlichen Wasseraustritt ist das Vorhandensein eines alten Entwässerungssystems, welches sich in einer Verkarstungsphase entwickelte, die lange vor der heutigen liegt. Diese Tatsache beeinflußt viele Karsterscheinungen der Fränkischen Alb und wird deshalb in Gliederungspunkt "6. Besonderheiten der Albverkarstung" noch genauer erklärt werden

5.5. Kalktuffbildung

Kalktuffe sind ein Beispiel für die Umkehrung der Lösungsgleichung. Kalktuff ist ein poröser Kalkstein, der aus kalkhaltigen fließenden Wasser durch Entweichen von Kohlensäure ausfällt, dabei bilden sich steinerne Rinnen, Kaskaden und Terrassen. Kalktuffe sind damit an das Vorhandensein von kalkhaltigem Wasser (meist Karstquellen) gebunden. In der Fränkischen Alb ist das vorwiegend die grenze Malm Alpha / Malm Beta oder etwas seltener an der Malm-Basis. Damit sind Kalktuffe auf den Peripherieraum des Karstgebietes beschränkt und kaum im zentralen Bereich zu finden. Kalktuffe sind typische Formen des seichten Karstes und kommen oft in Nebentälern vor. Hier erreichen sie eine Mächtigkeit von mehreren Metern, können kissenartige Buckelformen ("Gehängetuffe") ausbilden oder sogar den ganzen Talboden ausfüllen ("Bachtuffe") und dessen Längsprofil in Stufen gliedern. Bei Gräfenberg oder St. Moritz südöstlich von Leutenbach sind diese Stufen so hoch gewachsen, daß sie das ganze Tal abschließen. Kissenförmige Kalktuffbildungen sind zum Beispiel bei Rohrbach (östlich von Weißenburg) antropogen zu sogenannten "steinernen Rinnen" verändert worden. Steinerne Rinnen sind hangabziehende Kalktuffwälle, auf deren Spitze das Quellwasser in einer leicht eingetieften Rinne abfließt.
Die Hauptbildungszeit der Kalktuffe war die postglaziale Wärmezeit, heute werden sie kaum noch rezent gebildet, sondern von Bächen zerschnitten. Ausnahmen sind Quellen mit geringer Wassermenge und großer Verdunstungsoberfläche bei gleichzeitiger phytogener Kalkausfällung durch Algen oder Moose.

5.6. Karsthöhlen

Eine der beeindruckendsten Erscheinung des unterirdischen Karstes sind wohl die Höhlen. Sie sind ein fester Bestandteil aller Karstgebiete. Mit Höhlen im weitesten Sinne (als Naturphänomen sowie als Lebensraum für Pflanze, Tier und Mensch) befaßt sich die Speläologie. Um die Entstehung oft gewaltiger Hohlräume unter der Erde zu erklären, bedarf es der Erkenntnis der Mischungskorrosion (A. Bögli). Auch die Erosion spielt - vor allem bei größeren Wassermengen - eine Rolle bei Entwicklung von Karsthöhlen.
Die Speläologie unterscheidet vier Hauptphasen der Höhlengenese (Speläogenese):

• 1. Primäranlage: Sie ist an hydrologisch wirksamen Inhomogenitäten (Schichtfugen, Schicht-grenzen, Klüfte, Verwerfungen) im Gestein gebunden.
• 2. Raumentwicklung: Die Inhomogenitäten werden durch Korrosion (vorwiegend Mischungs-korrosion) erweitert. Sobald die Hohlräume groß genug sind, daß Wasser fließen kann, greift auch die Erosion. Hinzu kommen dann noch Berg-schläge (Gesteinsbruch im Hohlraum), die Dome und Hallen entstehen lassen.
• 3. Raumverfall: Durch die endochtone Verwitterung (meist Frostverwitterung) wird die Höhlenstatik gestört.
• 4. Raumzerstörung: Hohlraum wird durch Einsturz zerstört.

Die Karsthöhlen der Fränkischen Alb sind zahlreich (über 300) und unregelmäßig verteilt. Franzosenloch bei Etzdorf, Pumperloch bei Oting, Fuchsloch bei Rauhenberg, Katzenlöcher bei Hartenstein, Binghöhle bei Streitberg, das Hamberger Hohlloch oder die Teufelshöhle bei Pottenstein sind nur einige der schon früh erforschten Karsthöhlen. Auffallend ist, daß die meisten Höhlen weit über den heutigen Vorflutern in isolierten Kuppen liegen und so nicht von dem aktuellen Karstwassersystem entstanden sein können . Weitere Merkmale der "Fränkischen Höhlen" sind die starke Vertikalausdehnung und Mündungen, von denen man abwärts in das Höhlensystem steigt. Da Mündungen normalerweise Quellöffnungen sind und am unteren Bereich der Höhle liegen, müssen die Öffnungen nachträglich durch Erosion entstanden sein. Durch das phasenweise Tieferlegen der Vorfluter, senkte sich auch der phreatisch-vadose Übergangsbereich und es entstanden dem entsprechend verschiedene Höhlen-Niveaus . Diese liegen unter den Abtragungs-Niveaus des Oberflächenreliefs, wobei die Höhlenbildung vor der Oberkreide-Überdeckung abgeschlossen war. Um die heutige Lage der Höhlen zu erklären, muß man sich die Abtragung auf der Alb genauer betrachten. Die flächenhafte Abtragung begann in den Oberkreide-Sedimenten, setzte sich dann in den Malm- und Oberkreide-Ablagerungen unterschiedslos fort und endete genau oberhalb der Höhlen-Niveaus. Der Grund hierfür ist, daß beim Erreichen des Höhlen-Niveaus das Wasser in die Tiefe abfließen konnte und so keine weitere flächenhafte Einebnung stattfinden konnte. Von nun an wurden vorwiegend die Oberkreide-Sedimente und weniger das voroberkretazische Relief abgetragen. Die unter diesem Relief liegenden Höhlen blieben erhalten. Diese unterschiedlichen Abtragungsvorgänge erklären nun auch, weshalb viele Höhlen der Fränkischen Alb in isolierten Kuppen liegen und heute oft nur noch dünne Dächer besitzen.
Ganz selten sind in der Fränkischen Alb Flußhöhlen . Da ausreichend Wasser vorhanden sein muß, kommen sie nur an Karsträndern vor, wo die Entwässerung des Karstgebietes stattfindet. Sie sind dadurch gekennzeichnet, daß sie sich entweder durch Erosion ausräumen oder durch mitgeführtes Material zuschütten. Ein Beispiel hierfür ist die Flußhöhle südlich der Stadt Pegnitz, wo die Pegnitz einen weiten Talmäander unterirdisch abschnürt. In Werkkalken verläuft der Durchfluß (etwa 300 m Luftlinie) an einer Verwerfung der großen Ostrand-Störungslinie entlang.
Abb. 10: Kulissenprofil des linken Wiesent-Ufers (K. H. Habbe)

5.7. Karsttäler

Abb. 11: Blindtal (B), Sacktal (S) und dazu-gehörige Trockentäler (gestrichelt)

Diese Form ist nun keine typische Karstform, weil sie hauptsächlich durch fluviale Erosion entsteht. Jedes Karstgebiet ist einmal oberflächlich entwässert worden und es entstanden trockenliegende Talstrecken und ganze Trockentalsysteme. Andererseits sind die heutigen Flüsse als Vorfluter und damit als lokale Korrosionsbasis wichtig. Außerdem bilden Täler in Karstgebieten und da vor allem im tiefen Karst andere Formen aus als normale Flußläufe. Sie schneiden sich tief und canyon-artig ins Karstgestein ein. Bei allochthonen Flüssen, die ja ständig Wasser ins Karstgebiet leiten, bilden sich Durchbruchstäler. Eine Form, die in Gebieten mit großen Reliefunterschieden und tiefliegenden Hauptvorflutern vorkommt, sind Blindtäler. Sie enden unvermittelt vor einer Felswand, an dessen Fuß eine Höhle oder ein Schluckloch (Ponor) vorhanden ist, um Wasser aufzunehmen. Ein Tal, das nach einen steilen Talabschluß beginnt, wird als Sacktal bezeichnet. Oft liegen Blindtalschluß und Sacktalanfang sehr nahe beieinander, wenn z.B. eine dazwischenliegende Höhle nachbricht und so den Abstand verringert. An den Terrassen der wasserführenden Haupttäler konzentrieren sich die Mündungen der heute trochenliegenden Nebentäler, die sich oft stark verzweigen. Auch sie sind durch fluviale Erosion entstanden, konnten dann dem Einschneiden ihres Vorfluters nicht mehr folgen und sind dann auf Grund des Karstes trockengefallen, was sie zu einer Karstform werden läßt.
Auch in der Fränkischen Alb haben sich die allochthonen Haupttäler tief eingeschnitten und setzen sich so von den Albhochflächen mit einer steilen, manchmal überhängenden und oft über 100 Meter hohen Kante ab. Wie sich das Talquerprofil im einzelnen ausbildete, hängt neben den Gesteinsunterschieden auch vom Alter der Taleintiefung und der unterschiedlichen Wasserführung ab.
Die großen, ganzjährig wasserführenden Täler stellen heute im tiefen Karst die Vorfluter dar und sind so ein wichtiges Element der Verkarstung. Das enge Netz der meist trockengefallenen Seitentäler zeigt, daß der Untergrund bei der Entstehung der Täler undurchlässig war. Weiter ist dessen Zustand nach dem Trockenfallen kaum verändert worden, da die erodierende Kraft des Wassers fehlt. Die Lage der hängenden Mündungen der Trockentäler in die Haupttäler, lassen auf den Zeitpunkt des Trockenfallens schließen. Die tieferen Mündungen sind jünger als die höheren. Auffallend ist, daß die Talprofile der fränkischen Alb nicht immer durch erosive Vorgänge erklärbar sind. So wechseln z.B. im Hummer-Tal Engen und Weiten trotz gleichartiger Gesteinsbedingungen ab. Oder die Lage und Form der hängenden Mündungen zeigen Merkmale eines plötzlichen Trockenfallens der Täler. Eine Erklärung ist das Vorhandensein eines älteren Karstentwässerungssystem, welches der Abfluß der Seitentäler reaktivierte. Die Engen und Erweiterungen sind also nur Angleichungen an das im Untergrund befindliche Karströhrensystem.
Täler werden also erst dann zu Karsttälern und damit zu einer Karstform, wenn sie auf Grund des Karstes ihren Verlauf oder ihr Profil nicht nach dem gewohnten Bild ausbilden. Natürlich gibt es auf der Fränkischen Alb auch Täler, deren gewundener Verlauf und deren Talquerschnitt auf eine rein erosive Entstehung hinweist.
Auffallend ist, daß in den meisten Trockentälern keine Flußgerölle vorhanden sind. Ausnahmen sind Talstrecken von allochthonen Karstflüssen, in denen sich ortsfremde Gerölle finden, so z.B. in der Königsteiner Talung zwischen Loch und Gaißing oder die alpinen Schotter des Wellheimer Donautales. Zurückzuführen ist dies einerseits auf den relativen kurzen Verlauf der ehemaligen Gewässer, der so keine gerundeten Gerölle ausbilden konnte, andererseits wurde der Talschutt durch Korrosion einfach aufgelöst.

6. Besonderheiten der Albverkarstung

Die Fränkische Alb besitzt ein Karstsystem, das heute noch in einem Stadium der Entwicklung steht. Bedeutend für die rezent ablaufenden Prozesse sind jedoch die älteren, meist fossilisierten Karstsysteme. Seit H. Cramer (1928) ist klar, daß man von mindestens zwei Verkarstungsphasen ausgehen muß. Eine sehr intensive Phase fand vor der Oberkreide-Überdeckung in der Unterkreide statt. Eine oder mehrere weniger intensive Phasen folgten nach der Abräumung der Oberkreide.
In der Unterkreide-Verkarstung entstanden wegen der feuchttropischen Klimaverhältnisse Formen des Tropenkarsts. In der Regel waren dies steile, turmartige Vollformen und Cockpits . Auch die Polje von Königstein ist eine Folge dieser Verkarstung. Schließlich zeichnet sich diese Phase durch die Bildung von weitverzweigten und tiefliegenden (teils bis zur Malm-Basis) Hohlsystemen aus. Die meisten bekannten Höhlen gehen auf diese Verkarstungsphase zurück.
Auf die Unterkreide-Verkarstung folgte die Oberkreide-Überdeckung, welche in der Fränkische Alb eine tektonische Senke, die "Oberpfälzer Bucht", ausbildete. Diese wurde mit mehreren 100 Meter mächtige Sedimenten aufgefüllt. So blieb das Unterkreide-Karstrelief für einige Zehner Millionen Jahre verschüttet.
Am Ende der Oberkreide-Periode setzte die Sedimentation aus und der bis heute andauernde Abtragungsprozeß konnte beginnen. Erst im Pliozän wurde dann die Malm-Karst-Oberfläche aus der Unterkreide wieder aufgedeckt. Dabei spielte das weitverzweigte Gewässernetz der Fränkischen Alb wohl die wichtigste Rolle. Nun begannen auch wieder die Verkarstungprozesse. Die im Oberpliozän angelegten Täler der Alb fielen mit fortschreitender Verkarstung noch im ältesten Pleistozän trocken.

Dies zeigt, daß der Reliefformenschatz der Fränkischen Alb, wie wir ihn heute vorfinden, eine Kombination aus Prozessen ist, die zeitlich bis in die Unterkreide reichen. Ohne diese Erkenntnis wären einige Karstformen nicht vollständig erklärbar.

7. Literatur

Cramer, Helmuth. Untersuchungen über die morphologische Entwicklung des Fränkischen Karstgebietes. Naturhistorische Gesellschaft Nürnberg 1928

Geologische Karte von Bayern 1:500 000 - Erläuterungen (Redaktion: Hellmut Haunschild und Hermann Jerz). München 31981

Habbe, Karl Albert. Der Karst der Fränkischen Alb: Formen, Prozesse, Datierungsprobleme.- In Franz Tichy & Rainer Gömmel (Hg.): Die Fränkische Alb. Schriften des Zentralinstituts für Fränkische Landeskunde und allgemeine Regionalforschung an der Universität Erlangen-Nürnberg 28. Degener & CO. Neustadt an der Aisch 1989

Nollau, Günter. Geologie der Fränkischen Alb: Kenntnisstand und Probleme.- In Franz Tichy & Rainer Gömmel (Hg.): Die Fränkische Alb. Schriften des Zentralinstituts für Fränkische Landeskunde und allgemeine Regionalforschung an der Universität Erlangen-Nürnberg 28. Degener & CO. Neustadt an der Aisch 1989

Thome, Klaus: MEYERS GROSSES TASCHENBUCHLEXIKON in 24 Bänden. B.I.-Taschenbuchverlag. Mannheim / Wien / Zürich 21987

Tichy, Franz. Landschaftsnamen und Naturräume der Fränkischen Schweiz.- In Franz Tichy & Rainer Gömmel (Hg.): Die Fränkische Alb. Schriften des Zentralinstituts für Fränkische Landeskunde und allgemeine Regionalforschung an der Universität Erlangen-Nürnberg 28. Degener & CO. Neustadt an der Aisch 1989

Wilhelmy, Herbert. Karsterscheinungen. Geomorphologie in Stichworten III. Kiel 1972

Wilhelmy, Herbert. Karstmorphologie. Geomorphologie in Stichworten III. Hirt. Berlin Stuttgart 51992

Abbildungsquellen (vgl. Literaturverzeichnis)

Abb. 1: Tichy, Franz. Landschaftsnamen und Naturräume der Fränkischen Schweiz.- In Franz Tichy & Rainer Gömmel (Hg.): Die Fränkische Alb. 1989. Seite 5
Abb. 2: Bögli, Alfred. Karsthydrographie und physische Speläologie. Berlin/Heidelberg/New York 1978. Seite 82
Abb. 3: Pfeffer, Karl-Heinz. Wissenschaftliche Informationen zu Karst-Ökosystemen. Tübinger Geographische Studien. 1990. Seite 5
Abb. 4: Nollau, Günter. Geologie der Fränkischen Alb.- In Franz Tichy & Rainer Gömmel (Hg.): Die Fränkische Alb. 1989. Seite 15
Abb. 5: Habbe, Karl Albert. Der Karst der Fränkischen Alb.- In Franz Tichy & Rainer Gömmel (Hg.): Die Fränkische Alb. 1989. Seite 44
Abb. 6: Wilhelmy, Herbert. Karstmorphologie. Geomorphologie in Stichworten III. Hirt. Berlin Stuttgart 51992. Seite 20
Abb. 7: Wilhelmy, Herbert. Karstmorphologie. Geomorphologie in Stichworten III. Hirt. Berlin Stuttgart 51992. Seite 29
Abb. 8: Wilhelmy, Herbert. Karstmorphologie. Geomorphologie in Stichworten III. Hirt. Berlin Stuttgart 51992. Seite 26
Abb. 9: Cramer, Helmuth. Untersuchungen über die morphologische Entwicklung des Fränkischen Karstgebietes. Naturhistorische Gesellschaft Nbg. 1928. Tafel II
Abb. 10: Habbe, Karl Albert. Der Karst der Fränkischen Alb.- In Franz Tichy & Rainer Gömmel (Hg.): Die Fränkische Alb. 1989. Seite 52
Abb. 11: Bögli, Alfred. Karsthydrographie und physische Speläologie. Berlin/Heidelberg/New York 1978. Seite 69

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