Das Donnerloch-Phänomen und der Chiemgau-Impakt: Ein neuer Baggerschurf, geophysikalische und geologische Befunde
von Kord Ernstson und Andreas Neumair (Juli 2014)
Zusammenfassung
Das Phänomen der Donnerlöcher im Raum Kienberg nördlich des Chiemsees in Südostbayern hat die Bevölkerung seit Menschengedenken beschäftigt und die Geologen bezüglich einer Erklärung i.a. ratlos gelassen oder zu unüberlegten Deutungen (Toteislöcher, geologische Orgeln) veranlasst. Eine stimmige Erklärung, die sämtliche Beobachtungen im Zusammenhang mit Gesteinsverflüssigung (Bodenverflüssigung, Liquefaktion) und erdbebenähnlichem Schock befriedigend deutet, ist vor wenigen Jahren mit Bezug auf den Chiemgau-Meteoriteneinschlag publiziert, von der offiziellen bayerischen Geologie jedoch ignoriert worden. Ein neuerlicher, 8 m tiefer Donnerlocheinbruch mit gerade noch vermiedenem Personenschaden und ausführlichen Medienberichten hat das LfU (Bayerisches Landesamt für Umwelt) von der erst kurz zuvor geäußerten Meinung, die Donnerlöcher seien eine in Bayern nicht unübliche Erdfall-Erscheinung, und für die Region Kienberg sei ein Gefährdungsrisiko nur als gering zu erachten, offenbar abrücken lassen und einen Baggerschurf eines 2013 entstandenen kleineren Donnerlochs veranlasst, der im Rahmen von zwei studentischen Bachelor-Arbeiten unter der Betreuung durch LfU und TUM (Technische Universität München) geologisch aufgenommen wurde. Vor der Zerstörung des geologischen Untergrundes durch den Baggerschurf wurden von der Forscher-Gruppe des CIRT (Chiemgau Impact Research Team) geophysikalische Messungen in Form des Electrical Imaging für Widerstand und induzierte Polarisation durchgeführt. Sie bestätigen die bei früheren durch das CIRT praktizierten Baggerschürfen und geophysikalischen Messungen gewonnenen Erkenntnisse und lassen keine Zweifel an der Erklärung im Zusammenhang mit dem Chiemgau-Impakt aufkommen. Die mit der Geophysik nachgewiesenen erheblichen, großflächigen Umbrüche im geologischen Untergrund um die an der Oberfläche meist nur kleindimensionierten Donnerlocheinbrüche, die mit dem jetzigen Baggerschurf nur völlig unzureichend dokumentiert werden, belegen, dass im Raum Kienberg sehr wohl ein erhebliches Gefährdungspotential vor allem für Gebäude besteht.
Inhalt
1 Vorgeschichte – Einführung – 2 Das Donnerloch von Helming – 3 Die geophysikalischen Messungen – 4 Vergleich mit den früheren Messungen – 5 Einige geologische Beobachtungen zum Baggerschurf; Liquefaktion und Injektite – 6 Donnerlöcher und Georisiken im nördlichen Landkreis Traunstein – 7 Zusammenfassung und Schlussfolgerungen – Literatur
1 Vorgeschichte – Einführung
Das Phänomen der sogenannten Donnerlöcher, plötzlich auftretende Erdfälle mit einer eigenartigen starken Konzentration im Raum der Gemeinde Kienberg nördlich vom Chiemsee in Südostbayern (Abb. 1), hat die Bevölkerung seit Menschengedenken beschäftigt, ohne dass je eine plausible Erklärung, selbst von Geologen nicht, vorgelegt wurde. Das änderte sich, als im Zuge der Forschungen zum Chiemgau-Impakt (Ernstson et al. 2010 und Zitate darin) auch die Donnerlöcher in den Fokus der Wissenschaftler aus Geologie und Geophysik des CIRT (Chiemgau Impact Research Team ) gerieten und detaillierte Geländearbeiten mit großen Baggerschürfen und geophysikalischen Messungen Erkenntnisse beibrachten, die das Phänomen der Donnerlöcher und ihre Entstehung geologisch schlüssig erklären konnten. Ein direkter Zusammenhang wurde mit dem gut bekannten Prozess der Boden- bzw. Gesteinsverflüssigung (Liquefaktion) hergestellt, der bei sehr starken, energiereichen Erdbeben zu genau denselben Erscheinungen führt, wie sie bei Kienberg erschlossen wurden und zu beobachten sind. Als Paradebeispiel mit absolut vergleichbaren geologischen Bodenveränderungen wurde vom CIRT die Serie schwerster Erdbeben von New Madrid vor 200 Jahren im US-Bundesstaat Missouri herangezogen, wo heute noch ein „Donnerloch“-Phänomen genauso wie im Raum Kienberg existiert und Farmer davor gewarnt werden, mit schweren Ackergeräten bestimmte Areale zu befahren.
Im Chiemgau haben die CIRT-Forscher darauf hingewiesen, dass ein derart schwerstes Erdbeben mit Auswirkungen auf so einem kleinen Raum auszuschließen ist, und stattdessen den gewaltigen Schock des Chiemgau-Impaktes beim Einschlag eines Kometen oder Asteroiden von 2500 – 3000 Jahren in der Bronzezeit/Keltenzeit als eine sehr plausible Ursache verantwortlich gemacht. Diese Hypothese mit den wichtigsten Ergebnissen der geologischen und geophysikalischen Untersuchungen wurden in der internationalen Zeitschrift „Central European Journal of Geosciences“ veröffentlich (Ernstson et al., 2011), auf der renommierten Herbsttagung der AGU (American Geophysical Union) in San Francisco präsentiert (Ernstson & Neumair 2011 a, b), und mehrere ausführliche Beiträge mit sehr viel Bildmaterial sind im Internet erschienen [1 – 8]. Sehr kurz zusammengefasst stellt sich der Ablauf der Ereignisse wie folgt dar: Durch den erdbebenähnlichen Schock des Großmeteoriteneinschlags mit der Entstehung der größten Krater im Bereich des Chiemsees und selbst an seinem Boden [z.B. 9 – 12] wird das sandig-kiesig-tonige Lockergestein des quartären Untergrundes verflüssigt und an Schwächestellen einer dichteren Überdeckung mit gewaltiger Energie nach oben gepresst, teilweise mit einer explosionsartigen Entladung bis an die Erdoberfläche, Vorgänge, die aus Gebieten stärkster Erdbeben wohlbekannt sind. In diesem derart aufgelockerten Untergrund läuft in den folgenden hunderten und zwei- bis dreitausend Jahren ein Prozess ab, der nunmehr durchaus sonst in der Geologie vertraut ist. Durch das Grundwasser wird das feinkörnige Material nach und nach ausgewaschen so dass sich Hohlräume bilden können, die mit den Baggerschürfen des CIRT in wunderschöner Ausbildung in 3 – 4 m Tiefe auch angetroffen wurden. Irgendwann werden die Hohlräume so groß, dass sie plötzlich zusammenbrechen: Ein Donnerloch entsteht.
Obgleich diese Zusammenhänge mit den gewaltigen Aufwärtsbewegungen des geologischen Materials als wesentliche und notwendige Vorstufe der zweiten Phase des Erdfalls durch die CIRT-Forscher in aller Klarheit und Signifikanz aufgezeigt wurden, sind diese Arbeiten und die Veröffentlichungen von der bayerischen offiziellen Geologie absolut ignoriert worden (LfU 2013, [13].
Noch im März 2013 schrieb Dr. A. von Poschinger, Leiter der Abteilung Ingenieurgeologie, Georisiken am Bayerischen Landesamt für Umwelt (LfU), an den Bürgermeister von Kienberg, Hans Urbauer, der sich verständlicherweise nach den Befunden der CIRT-Forscher erhebliche Gedanken zu einer Gefährdung von Sachen und Personen durch Donnerloch-Einstürze in seiner Gemeinde machte, sinngemäß, teilweise zitiert, das Folgende (etwa gleichlautend gedruckt in LfU (2013):
„Das Auftreten von Erdfällen im nördlichen Landkreis Traunstein“ ist ganz offensichtlich „eine Form der Suffusion, also einer unterirdischen Ausspülung von Feinsanden in Hohlräume. Als geeignete Hohlräume kommen mehrere Möglichkeiten in Frage:“
— Offene Klüfte durch Eistektonik
— Verwitterung und Lösung von Geröllen, insbesondere in ‚geologischen Orgeln‘
— unterirdische Ausspülungskanäle
„Erdfälle sind aus dem gesamten Bayerischen Alpenvorland bekannt, ….“ und „Eine Gefährdung durch Erdfälle [im nördlichen Landkreis Traunstein] ist trotz des häufigen Vorkommens nur gering. Es sind bisher keine Einbrüche direkt in befestigten Verkehrswegen oder unter Wohngebäuden bekannt geworden.“
Aus den weiteren Ausführungen des Dr. von Poschinger wird deutlich, dass sich seine Abteilung, die ausdrücklich für Geo-Risiken zuständig ist, bis dahin noch nie im Gelände mit den Donnerlöchern geologisch beschäftigt hat, sondern nur „in Gesprächen mit Anliegern“ Informationen bekommen hat. Er irrt insbesondere bei der Aussage, dass Einbrüche direkt in befestigte Verkehrswege oder unter Wohngebäuden nicht bekannt geworden sind. Vor einigen Jahren ist direkt auf einer Straßenkreuzung in Chieminger Ortsteil Stöttham ein Donnerloch eingebrochen, und beim Bau des neuen Feuerwehrhauses (allerdings kein „Wohn“gebäude) in Traunreut musste im Jahr 2000 ein riesiger Donnerloch-Hohlraum, der bei der Fundamentierung angetroffen wurde, mit enormen Mengen Beton plombiert werden, was Mehrkosten in Höhe von 80 000 DM bescherte (Mitteilung E. Bachl, Stadtbauamt – Hochbau – Traunreut).
Nur sieben Monate nach dem Schreiben von Dr. von Poschinger an Bgm. Urbauer, November 2013, passierte es, dass beim Pilzesuchen in einem Wald bei Rabenden unfern von Kienberg ein Mädchen beinahe in ein acht Meter tiefes, wegen der steilen Wände wohl kurz zuvor entstandenes Donnerloch gestürzt wäre. Polizei und Feuerwehr wurden bemüht, und unzählige Medienberichte in der Druckpresse, in Funk und Fernsehen machten die Donnerlöcher von Kienberg rasch publik, dabei zum ersten Mal auch den Umstand, dass die CIRT-Forscher mit der Beziehung zum Chiemgau-Impakt längst eine plausible und wissenschaftlich fundierte Erklärung abgeliefert hatten. Insbesondere Bgm. Hans Urbauer und Ortsheimatpfleger H. Schiebl aus Kienberg, die bei den früheren Baggerschürfen mit eigenen Augen die Auswirkungen der gewaltigen Kräfte des Impakt-Schocks gesehen hatten, trugen dazu bei, als sie gegenüber den Medien immer wieder betonten, dass die Forscher von CIRT überhaupt die Ersten seien, die eine wissenschaftliche Untersuchung mit einem dazu stichhaltigen Erklärungsmodell vorgelegt hätten und dass sie den Meteoriteneinschlag als Ursache als die bisher vernünftigste Deutung ansähen.
Das hinderte den Geologen Dr. Robert Darga vom Museum in Siegsdorf, als erbitterter Gegner des Chiemgau-Impaktes und seiner Erforscher hinlänglich bekannt, nicht, wieder einmal die Eiszeit-Toteislöcher als Ursache der Donnerlöcher zu bemühen, dann aber auch von Grundwasserauswaschungen zu reden [14]. Auch das LfU meldete sich auf seiner Internetseite zu Wort [13] mit der Wiederholung, dass die Donnerlöcher von Kienberg nichts Besonderes seien und dass es von ihnen Tausende überall in ganz Bayern gebe, die in den letzten Jahren von den Geologen des Amtes „erfasst“ worden seien. Eigenartigerweise waren die bei Kienberg so gehäuft auftretenden Erdfälle in dieser „Erfassung“ nicht dabei, und erst die jüngste Karte der Geo-Risiken im BayernAtlas enthält die sorgfältige Dokumentation zu den Donnerlöchern durch den Ortsheimatpfleger von Kienberg, H. Schiebl (Abb. 1). Und um beim 8 m-Donnerloch von Rabenden nicht untätig zu erscheinen, werden auf der Internetseite des LfU Fotos sogenannter geologischer Orgeln als den Kienberger Donnerlöchern vergleichbare Erdfälle präsentiert. Der vermutete Zusammenhang mit dem Chiemgau-Impakt und die publizierten wissenschaftlichen Arbeiten dazu werden mit keinem Wort erwähnt.
Abb. 1. Die Häufung der Erdfälle (Donnerlöcher) im Raum Kienberg in der Karte der Georisiken in Bayern (Quelle: BayernAtlas, nach einer Dokumentation von H. Schiebl).
Immerhin haben das 8 m-Donnerloch und die vielen Medienberichte dem LfU wohl keine Ruhe gelassen und zum Überdenken seiner Einschätzung des nur geringen Risikos im Raum Kienberg gebracht. So veranlasste das LfU, dass von der Technischen Universität München (TUM), Lehrstuhl für Ingenieurgeologie, zwei Bachelor-Examensarbeiten an zwei Studentinnen vergeben wurden, die sich mit der Besonderheit der Erdfälle im Raum Kienberg beschäftigen sollten (Mitteilung Dr. B. Lempe, TUM). Im Rahmen dieser Arbeiten wurde ein Baggerschurf an einem im vergangenen Jahr auf einem Wiesengelände von Bgm. H. Urbauer entstandenen Donnerloch für eine geologische Aufnahme initiiert (Abb. 3).
Am 2. Juni 2014 wurde der Baggerschurf unter Beteiligung der beiden Studentinnen sowie von Dr. B. Lempe von der TUM und Dr. G. Doppler vom LfU vorgenommen. Die Autoren A.N. und K.E. waren während der Zeit beobachtend anwesend; zu einem Gespräch kam es nicht. Sehr bemerkenswert und wissenschaftlich grundsätzlich fragwürdig im Zusammenhang mit diesen Arbeiten ist der Umstand, dass die Forscher des CIRT, also auch die beiden Autoren, weder von den Studentinnen, noch von den TUM-Betreuern, noch von den Geologen des LfU über das ganze Projekt und auch nicht vom Termin des Baggerschurfs unterrichtet worden waren. Nur Bgm. Urbauer und Ortsheimatpfleger Schiebl ist es zu verdanken, dass das CIRT überhaupt Kenntnis von den Bachelor-Arbeiten und dem Schurf erhielt, und beiden ist auch zu verdanken, dass es möglich war, einen Tag vor dem Schurf ein Programm geophysikalischer Messungen über dem da noch unzerstörten Donnerloch-Areal durchzuführen.
Zu Dr. G. Doppler vom LfU, der aktiv bei der geologischen Aufnahme des Schurfs mitwirkte, ist noch anzumerken, dass er seine Doktorarbeit (und früher auch seine Diplomarbeit) teilweise mit der geologischen Kartierung auf dem Kartenblatt 7941 Trostberg abfasste (Doppler 1978, 1980), später der Autor des offiziellen Kartenblattes Trostberg wurde (Doppler 1982), und dass seine westliche Blattgrenze der Kartierung praktisch mit der östlichsten Dokumentation von Kienberger Donnerlöchern zusammenfällt. In der Doktorarbeit von Doppler und in den Erläuterungen zur geologischen Karte, Blatt Trostberg, werden Erdfälle nicht erwähnt. Mit der Kartierung und den geologischen Arbeiten auf Blatt Trostberg in einem Kerngebiet der Auswirkungen des Chiemgau-Einschlags findet vielleicht auch die Gegnerschaft von Doppler, bereits von Beginn der Untersuchungen durch das CIRT an artikuliert (Doppler & Geiß 2005; Doppler et al. 2011), ohne je in eine geologische Diskussion mit den CIRT-Forschern eingetreten zu sein, ihre Erklärung [15].
2 Das Donnerloch von Helming
Im Juni 2013, anlässlich einer Exkursion zum Chiemgau-Impakt mit Geologen aus Franken, erreichte das CIRT die Mitteilung von Ortsheimatpfleger H. Schiebl über die Entstehung vier weiterer Donnerlöcher im Raum Kienberg innerhalb weniger Tage – wunderbarer Anschauungsunterricht für die Exkursionisten. Auf dem Wiesengelände von Bürgermeister Urbauer in Helming war das Donnerloch der Abb. 3 (nicht das erste auf seinem Gelände) entstanden. Bei einem Durchmesser von gut 1 m befand sich die Tiefe mit etwa 1.5 m im Rahmen der meisten der in jüngster Zeit entstandenen Donnerloch-Erdfälle.
Abb. 2. Lageplan (BayernAtlas). Das Donnerloch von Helming (dieser Bericht) sowie die Orte der früheren Donnerloch-Untersuchungen durch das CIRT (seit 2009). Heretsham: zwei große Baggerschürfe und geophysikalische Messungen. Mörn: geophysikalische Messungen über einem in der Absenkung befindlichen Donnerloch. Unterhilgen: geophysikalische Messungen bei drei Donnerlöchern unmittelbar an der Straße. Rabenden: geophysikalische Messungen über dem 8 m-Donnerloch von 2013.
Abb. 3. Das Donnerloch Helming unmittelbar nach dem Einbruch im Juni 2013 bei einer geologischen Exkursion.
Aus Sicherheitsgründen wurde das Loch verfüllt, um nunmehr als Untersuchungsobjekt für eine geophysikalische Vermessung des CIRT und für den Baggerschurf des LfU und der TUM zu dienen.
Abb. 4. Lage der Geoelektrik-Profile am Donnerloch mit Baggerschurf von Helming.
3 Geophysik
3.1 Messverfahren und Anlage der Messungen
Die Messungen der Geophysik wurden wie bei den früheren Untersuchungen (Ernstson et al. 2011) in Form des Electrical Imaging für Widerstand und induzierte Polarisation (IP) durchgeführt. Das Electrical Imaging besteht aus einer engen Aneinanderreihung von Tiefensondierungen, deren Widerstands- und IP-Daten in einer 2D-Pseudosektion entlang eines Profils zu einem Isanomalenplan zusammengefügt werden. Im vorliegenden Fall wurde ein Kreuz aus Profilen mit jeweils 40 m Länge zentriert über das Donnerloch gelegt (Abb. 4). Der Abstand der Einzelsondierungen betrug 2 m, beim Profil 1 im Abschnitt der Profilmeter (PM) 10 – 30 sogar nur 1 m, was die Gewinnung hoch aufgelöster Bilder der Widerstands- und IP-Verteilung erlaubte. Als Messanordnung wurde die Pol-Dipol-(Halbschlumberger-)Anordnung gewählt, mit einer Belegung der Sondierungskurven mit Messwerten jeweils für Widerstand und IP für A-MN = 1.25, 2.5, 5, 10 und 20 m. Als Messgerät wurde das Gerät LIPPMANN 4point light high power eingesetzt, das die 0°- und 90°-Phase des komplexen elektrischen Widerstandes registriert. Gemessen wurde bei einer Frequenz von 8,33 Hz mit der Gewinnung der IP-Daten in Form der Phasenverschiebung (Einheit rad) zwischen Strom und Spannung.
Im Zuge der Vorbereitung der Messungen wurde unweit vom Donnerloch eine kleine, fast kreisrunde kleine Bodeneinsenkung bemerkt und beschlossen, ein weiteres Profil Electrical Imaging diese Einsenkung symmetrisch queren zu lassen (Abb. 4). Die Länge wurde zu reduzierten 20 m, jedoch mit durchgehend 1 m Sondierungsabstand gewählt.
3.2 Ergebnisse
Profile über dem Donnerloch
Für die beiden 40 m langen Profile 1 und 2, die sich über dem Donnerloch kreuzen, zeigen die Abb. 5 und 6 die Pseudosektionen für den scheinbaren spezifischen Widerstand (Abb. 5) und die Pseudosektionen für die scheinbare induzierte Polarisation (IP, Abb. 6). In den Sektionen ist nach unten jeweils die Achse mit den zunehmenden Elektrodenabständen logarithmisch aufgetragen, die mit zunehmender Untersuchungstiefe korrespondieren. Dabei ist für den maximalen Elektrodenabstand von A-MN = 20 m eine Tiefe von ganz grob 12 – 15 m erreicht; auf der Hälfte bei A-MN = 5 m kommt die Schwerpunktinformation aus ganz grob 3-4 m Tiefe. Mit dieser groben Einordnung wird deutlich, in welchem Volumen der geoelektrischen Messungen sich der neue Schurf von LfU und TUM etwa bewegt hat (Abb. 6).
Abb. 5. Pseudosektionen des Widerstandes für die Profile 1 und 2 über dem Donnerloch. Beim Profil 1 beträgt der Sondierungsabstand zwischen PM 10 und 30 nur 1 m, während für den Rest des Profils und für Profil 2 ein Abstand der Sondierungen von 2 m gilt.
Bei der Gegenüberstellung der beiden Widerstandssektionen (Abb. 5) fällt die größere Unruhe im Vergleich mit Profil 2 auf. Das dürfte vor allem mit dem engeren Sondierungsabstand von nur 1 m auf dem Profil 1 zwischen PM 10 und 30 zusammenhängen (2 m sonst), was die Untergrundstrukturen in dem Bereich deutlicher auflöst. Vorstellbar ist auch ein echter Unterschied in der Ausbildung der Strukturen in Abhängigkeit von der Richtung der Profilstrecken.
Abb. 6 Pseudosektionen der Induzierten Polarisation für die Profile 1 und 2 über dem Donnerloch und eingerahmt etwa die Geometrie des Aushubs beim Baggerschurf von LfU, TUM.
Unabhängig von den etwas variierenden Sondierabständen wird das generell viel höhere Auflösungsvermögen der IP-Messung für fazielle Änderungen im Vergleich mit dem der Widerstandsmessung deutlich, eine Erfahrung, die immer wieder gemacht wird und insbesondere auch bei den früheren Donnerloch-Messungen des CIRT zu wesentlichen Erkenntnissen geführt hat.
Abb. 7. Pseudosektionen für Widerstand und Induzierten Polarisation für das Profil 1 über dem Baggerschurf Helming.
Die Interpretation der neuen geophysikalischen Messungen greift auf die früher gemachten Ausführungen (Ernstson et al. [2011]; ausführliche, verständliche Erklärung der Bodenverflüssigung in [8]) zum Prozess der Liquefaktion bei schwersten Erdbeben und hier im speziellen Fall beim „Erdbeben“ des Chiemgau-Impaktes zurück. Unter der Widerstandssektion in Abb. 7 wird eine grobe Zuordnung des Widerstandsspektrums (immer zu bedenken: scheinbare spezifische Widerstände) zur Lithologie der Untergrund-Lockergesteine hergestellt mit einer recht pauschalen Einteilung in tonig-lehmiges Material mit niedrigen Widerständen und sandig-kiesigem Material mit hohen Widerständen, wozu die verbackenen Nagelfluh-Konglomerate ebenfalls zu rechnen sind. Auch bei den IP-Sektionen kann man eine pauschale Gruppierung vornehmen mit reinem tonigen und reinem sandig-kiesigen Material, das im allgemeinen nur sehr geringe IP zeigt, sowie auf der anderen Seite tonige Sande und Kiese, deren IP stark vom Tongehalt bestimmt wird und größte Werte bei größenordnungsmäßig 10% auftreten, wobei viele andere Parameter weiteren Einfluss haben.
Damit wird in Abb. 7 und 8 deutlich, dass tonig-lehmige Ablagerungen zur Tiefe hin von sandig-kiesigem Material abgelöst werden. Eine Computer-Modellierung bei PM 6 auf Profil 1 ergibt rund 4 m für die hangenden Tone/Lehme. Relativ einfach strukturiert zeigt sich das Widerstandsbild für das Profil 2 (Abb.8) mit einer grob 8 m breiten Einsenkung und randlichen Aufwölbungen der Liegendschichten, wobei der Donnerloch-Einbruch mit nur 1 m Durchmesser ganz am Rande der breiten Einsenkung erfolgt ist. Schon hier zeigt sich, dass beim Donnerloch von Helming wiederum der Prozess der schock-induzierten Liquefaktion in seinen beiden Hauptzügen dokumentiert ist: zunächst Materialtransport von unten nach oben mit Aufwölbung, dann später Einsenkung als geologisch vertrauter Erdfall nach Feinkornauswaschung.
Profil 1 ist vergleichsweise feiner strukturiert, was vor allem mit der höheren Messpunktdichte zwischen PM 10 und 30 zusammenhängen dürfte, aber auch klar macht, dass der Untergrund über mehrere Zehner Meter kurzwellig deformiert ist, was mit der gewohnten ebenen Lagerung, wie sie aus den Kiesgruben der Nachbarschaft bekannt ist (Abb. 9), nicht in Einklang zu bringen ist. Ein weiterer Umstand könnte zu dem ruhigeren Profil 2 und dem unruhigeren Profil 1 beigetragen haben, wenn man an die wichtige Rolle von Deckschichten denkt, die sie bei der Liquefaktion mit explosiver Druckentladung nach oben spielt. Bei den früheren Baggerschürfen des CIRT wurde in beiden Fällen eine Nagelfluhbank unter hohem Druck von unten her perforiert, wobei mehrere 100 kg schwere Nagelfluh-Blöcke bis zu einem Meter angehoben wurden. Gibt es beim Erdbeben-/Impakt-Schock Vorzugsrichtungen in einer Aufreihung von Schwächestellen im Nagelfluh, was ohne weiteres denkbar ist, so wird sich die energetische Entladung nach oben auch bevorzugt linienförmig abspielen, was die Unterschiede bei den Profilen 1 und 2 erklären könnte, durch ein dichteres, homogenes Messraster aber noch zu belegen wäre.
Letztlich weitaus aufschlussreicher sind aber – wie bei den früheren Donnerloch-Messungen – die Pseudosektionen der IP (Abb. 7, 8). Die induzierte Polarisation ist ein synchron zum Widerstand gemessener elektrischer Parameter, der hochauflösend insbesondere die Feinheiten in der Gesteinsausbildung (Fazies) unterscheiden kann, wobei, wie angesprochen, die Verteilung von Tonen innerhalb sandig-kiesiger Sedimente bzw. die umgekehrte Verteilung maßgeblich für die IP-Ausbildung ist, die, mit einfacheren Worten, tonige Sande/Kiese bzw. sandig-kiesige Tone charakterisiert.
Im Widerstandsbild sieht man die Anhebung der Widerstandslinien um den Einbruch des Donnerlochs herum. Diese höheren Widerstände kommen dadurch zustande, dass sandig-kiesiges Material beim Impakt aus der Tiefe unter hoher Energie und explosionsartig nach oben transportiert wurde. Im Bild der IP kommt das noch viel dramatischer zum Ausdruck, wie die Bodenverflüssigung mit Auf- und Abwärtsbewegungen den geologischen Untergrund vollkommen durchmischt hat und zwar über weite Strecken des Messprofils in einem Radius von mindestens 20 m. Das verdeutlicht, dass der Baggerschurf von LfU/TU mit einer Grundfläche des Aufschlusses in der Tiefe von nur noch einem Quadratmetern nur einen sehr, sehr kleinen Ausschnitt des ganzen geologischen Szenarios erfasst hat (siehe Abb. 6).
Abb. 8. Pseudosektionen für Widerstand und Induzierte Polarisation für das Profil 2 über dem Baggerschurf Helming.
Abb. 9. Zum Vergleich: die normale ruhige Ablagerung der Sedimente in Kiesgruben der Region, im oberen Bild mit eingelagerten Nagelfluh-Bänken.
Das Profil über der abseits gelegenen Einmuldung
Das Ergebnis des 20 m langen Profils mit einem engen Sondierungsabstand von 1 m zeigt Abb. 10. Man erkennt, dass auch weitere Bereiche der Wiese von der Bodenverflüssigung mit der Schockwirkung von unten nach oben und mit offenbar größeren Einbruchstrukturen verknüpft sind. Im Bereich der Einmuldung zeigt der Block deutlich erhöhter IP, dass hier in erheblichem Maße sandig-kiesiges Material von unten nach oben gekommen ist. Interessant ist der Profilbereich von etwa 12 m bis 20 m. Hier erscheint der Sand/Kies mit den hohen Widerständen über 5-6 m nach unten eingebrochen zu sein (die weißen Pfeile). Dazu passt die bei 12-13 m scharf einsetzende Lage hoher Widerstände an der Oberfläche, die vermutlich eine Lage Kies darstellt, die nach dem Einbruch zum Geländeausgleich eingebracht wurde. Das kann schon vor 100 Jahren passiert sein, und man kann sich gut vorstellen, dass das ein Donnerloch-Erdfall war, in dem dann ein ganzes Fuhrwerk einbrach.
Abb. 10. Electrical Imaging mit Pseudosektionen für Widerstand (oben) und Induzierte Polarisation über einer flachen Einmuldung nahe beim Donnerloch mit Interpretation.
4 Vergleich mit den früheren Messungen
Neben den geologischen Befunden zu den Donnerlöchern, die bei den Baggerschürfen in allen Fällen einen Materialtransport von unten nach oben beweisen, z.T. mit Belegen enormer Energie, zeigen vor allem die geophysikalischen Messungen einerseits ebenfalls diesen z.T. eng kanalisierten Materialtransort von unten nach oben, andererseits aber auch, dass um die an der Erdoberfläche meist nur kleindimensionierten Erdfälle ein erhebliches Volumen mit radialer Erstreckung von teilweise mehr als 20 m in den Prozess der schock-induzierten Gesteinsumlagerungen eingebunden war. In einer lockeren Zusammenstellung in Abb.11 wird das noch einmal deutlich.
Abb. 11. Pseudosektionen für Widerstand und Induzierte Polarisation für Messungen an verschiedenen Donnerlöchern mit charakteristischer Dokumentation des aufwärts gerichteten Materialtransportes.
5 Einige geologische Beobachtungen zum Baggerschurf; Liquefaktion und Injektite
Abb. 12. Der Baggerschurf Helming von LfU und TUM. Foto: H. Schiebl.
Abb. 13. Die Endteufe des Baggerschurfs von LfU und TUM mit einem höhlenartigen Einbruch des aufgelockerten Materials. Fläche des Schurfs in der Endteufe ca. 1 m2. Foto: H. Schiebl.
An der geologischen Aufnahme des Schurfes (Abb. 12, 13) selbst nicht beteiligt, waren die Autoren immerhin in der Lage, Beobachtungen zu den entstehenden Aufschlussflächen und zum Aushubmaterial des Baggers, das inspiziert wurde, zu machen. Dabei wurde deutlich, dass sich die Aufschlussverhältnisse praktisch überhaupt nicht von denen der früheren beiden Baggerschürfe des CIRT unterschieden, was nach den geophysikalischen Messungen auch genauso zu erwarten war. Grobstückige, scharfkantig zerbrochene Gerölle bis hin zu einer bunten Brekziierung (Abb. 14, 15) sowie bis zu kopfgroße, offenbar aus der Tiefe hochgekommene Quarzitgerölle (Abb. 16), eingemischt in die Lehme bis praktisch zur Erdoberfläche, gehörten zum Inventar. Selbst Nagelfluh-Brocken, die der Bagger mit lehmigem Material nach oben gebracht hatte, konnten dem Aushub entnommen werden und erinnerten zwangsläufig an die früheren Baggerschürfe des CIRT mit den nach oben transportierten Nagelfluh-Komponenten.
Abb. 14. Aus dem Aushub des Baggerschurfs Helming: scharfkantig zerbrochene Gerölle, zu einer polymikten Brekzie vermischt.
Abb. 15. Aus dem Aushub des Baggerschurfs Helming: von der Baggerschaufel erzeugter Anschnitt einer polymikten, bunten Brekzie aus der Wandung mit Amphibolit- und Kalkstein-Komponenten.
Abb. 16. Aus dem Aushub des Baggerschurfs Helming: Großes Quarzit-Geröll, das isoliert, matrixgestützt in der Wandung steckte.
Abb. 17. Aus dem Aushub des Baggerschurfs Helming: aus einem verzweigten Gangsystem, das kurzzeitig in der Wandung des Schurfs aufgeschlossen war – vermutlich ein Injektit. Detail in Abb. 18.
Abb. 18. Aus dem Aushub des Baggerschurfs Helming – Nahaufnahme des vermuteten Injektits von Abb. 17 mit deutlicher Salbänderung. Eine Altersabfolge zeigt, dass der Gang eine zuvor gebildete polymikte Brekzie durchschlagen hat.
Eindrucksvoll zeigten sich andersfarbige schmale Gänge, die ganze Systeme bildeten und offenbar in die Lehme und zuvor gebildete polymikte Brekzien von unten injiziert worden waren (Abb. 17, 18). Das Material konnte nicht genauer untersucht werden, ebenso wenig wie der offensichtliche Reaktionssaum eines Salbandes.
Gerade solche injizierten Gänge und Gangsysteme (Fachwort auch: Injektite innerhalb von Seismiten, eingeführt in die internationale Literatur von Prof. Seilacher (1969), Tübingen) gehören zum regelmäßigen Inventar von erdbeben-veränderten Lockersedimenten (Abb. 19 – 21).
Abb. 19. Erdbeben-Liquefaktion mit Injektiten von unten (Alaska). Bild: Bretwood Higman [16].
Abb. 20. Liquefaktion mit von unten injizierten Gängen; ältestes Pleistozän, Useless Bay, Whidbey Islands, WA, USA. Quelle [17].
Abb. 21. Erdbeben-induzierte Liquefaktionsstrukturen; derselbe Aufschluss wie in Abb. 20. Useless Bay, Whidbey Islands, WA, USA. Foto: Dave Tucker [17]. Die eingefügte IP-Sektion des Electrical Imaging vom Baggerschurf Helming zeigt verblüffende Ähnlichkeit.
6 Donnerlöcher und Georisiken im nördlichen Landkreis Traunstein
Zu Beginn des Abschnitts fassen wir noch einmal die Ansicht des Bayerischen Landesamtes für Umwelt, LfU, Abteilung Ingenieurgeologie und Georisiken, Leitung Dr. von Poschinger, zusammen: Die Donnerlöcher von Kienberg im nördlichen Landkreis Traunstein sind nichts Ungewöhnliches; vergleichbare Erdfälle gibt es zu Tausenden in Bayern, die von Geologen des LfU seit Jahrzehnten erfasst werden. Ein besonderes Risiko für den Raum Kienberg besteht nicht; Schäden an Wohngebäuden oder bei Verkehrswegen sind nicht bekannt geworden.
Und auf der Internetseite des LfU steht nach wie vor der Beitrag zu den „Donnerlöchern“ [13], die bei sog. „geologischen Orgeln“ angesiedelt werden, wobei in Bezug auf die Kienberger Donnerlöcher Fotos von Oberschroffen eingestellt sind, die geologische Orgeln in freien Nagelfluh-Felswänden zum Hindurchgucken zeigen. Ein weiterer Kommentar zum Geologieverständnis beim LfU erübrigt sich hier.
Wir haben im Eingangs-Abschnitt (Vorgeschichte) bereits darauf hingewiesen, dass sehr wohl Risiken durch die Häufung von Donnerlöchern, die mit großer Sicherheit auch in Zukunft einbrechen werden, bestehen. Wir haben den Einbruch genau auf der Straßenkreuzung in Stöttham angesprochen, wir haben auf die beginnende Einsenkung von immerhin 7 m Durchmesser unmittelbar neben einer Straße südöstlich von Kienberg verwiesen, sowie die riesigen Donnerloch-Hohlräume, die beim Fundamentieren des Feuerwehrhaus-Neubaus in Traunreut angetroffen wurden und mit einem zusätzlichen Kostenaufwand von 80 000 DM plombiert werden mussten, als besonders krassen Fall herausgestellt. Erst in jüngerer Zeit wurde in der Zeitung (Traunsteiner Tagblatt) über vermehrtes Auftreten von Donnerlöchern beim Straßenbau (Ausbau Traunring) in Traunreut berichtet; Zitat: „… offenbar wurde der Unterbau mehrmals geflickt. Alle paar Meter tauchten neue Situationen und sogenannte Toteislöcher auf.“
Die „Toteislöcher“ und die Eiszeit, die bereits in der Vergangenheit von Geologen des LfU sowie von Dr. Darga noch bis in jüngste Zeit ins Gespräch gebracht wurden [14], sind nichts anderes als die Donnerlöcher, und wenn „alle paar Meter neue Situationen auftauchten“, so ist das eine feine Beschreibung der Situationen, wie sie bei den aufgegrabenen Donnerlöchern und den geophysikalischen Messungen aufgezeigt wurden. Wenn weiter berichtet wird, dass „von jedem Abschnitt Proben genommen werden mussten“, so beschreibt das eine gewisse Hilflosigkeit im Umgang mit dem Problem; denn eine einfache Probennahme durch das „Fachbüro für Geologie“ (Zeitung) bei einem derart komplexen Donnerloch-Untergrund mit geologisch völlig unüblicher Strukturierung, rapiden Festigkeitswechseln auf kleinstem Raum bis hin zur Hohlraumbildung, ist der Sachlage mit Sicherheit nicht angepasst, und das Donnerloch-Phänomen wird die Straßenbauer wohl auch in Zukunft noch beschäftigen.
Das Risiko von Personenschäden ist dagegen im Vergleich eine viel ernstere Angelegenheit. Dass es besteht mit möglicherweise sehr ernstem Ausgang, hat der Vorfall mit dem 8 m tiefen Donnerloch zwischen Rabenden und Kienberg, in das beinahe ein Mädchen gestürzt wäre, deutlich gemacht, und es bleibt abzuwarten, ob und wie das LfU eine veränderte Einschätzung von Risiken im nördlichen Landkreis Traunstein in Zukunft einnehmen wird. Dass sich ein plötzlicher Donnerloch-Einbruch mitten in der Nacht mitten auf einer Straße ereignet, ist ein vorstellbares Szenario mit möglicherweise gravierenden Folgen. Vergleichbare Ereignisse plötzlicher, z.T. größerer Einbrüche sind aus anderen Regionen mit Erdfällen ganz anderer Ursachen bekannt.
Hier soll keine Panikstimmung erzeugt werde, was wir auch bisher stets vermieden haben, und die Wahrscheinlichkeit, beim Spazierengehen in ein Donnerloch zu fallen, ist vermutlich deutlich geringer, als vom Blitz getroffen zu werden. Eine Statistik dazu kann verständlicherweise nicht vorgelegt werden.
7 Zusammenfassung und Schlussfolgerungen
Die wesentlichen Punkte der vorangegangenen Ausführungen sollen noch einmal im zeitlichen Ablauf kurz zusammengefasst werden:
— Das Phänomen der Donnerloch-Erdfälle im Raum Kienberg ist seit Menschengedenken bekannt.
— Eine plausible Erklärung hat es nie gegeben, selbst nicht von Geologen, die gelegentlich von Folgen der Eiszeit gesprochen, aber niemals ein Donnerloch untersucht haben.
— Die erste gründliche geologische und geophysikalische Erkundung ab 2009 mit großen Baggerschürfen und detaillierten geoelektrischen Profilaufnahmen auch im Umfeld der Einbrüche erfolgte durch die Forscher vom CIRT. Das Ergebnis ist die schlüssige Erklärung des Phänomens durch Prozesse der Liquefaktion (Gesteinsverflüssigung), ausgelöst durch den erdbebenähnlichen extrem energiereichen Schock im Zuge des Chiemgau-Impaktes.
— Die offizielle Geologie in Bayern ignoriert das Ergebnis, das international publiziert wird (2011, 2012), vollkommen.
— Noch 2013 wird in einem Buch zu Georisiken im nördlichen Landkreis Traunstein die Meinung des LfU vertreten, dass den Donnerlöchern vergleichbare Erdfälle in Bayern überall existieren und ein besonderes Risiko für die Region Kienberg durch sie nicht gegeben sei.
— Im Oktober 2013 kurz nach Erscheinen des Buches tut sich im Raum Kienberg ein 8 m tiefes Donnerloch auf, in das beinahe ein Mädchen gestürzt wäre. Medien berichten umfangreich und auch über die von den CIRT-Wissenschaftlern vorgelegte Hypothese zur Ursache der ungewöhnlichen Donnerloch-Bildungen.
— 2014, auf Ersuchen des LfU, werden von der TU München zwei studentische Examensarbeiten (Bachelor) mit dem Thema der Kienberger Donnerlöcher vergeben. Im Rahmen der Arbeit wird ein kleinerer Baggerschurf (5 m x 5 m an der Oberfläche, ca. 1 m x 1m in der Endteufe von ca. 4 m) über einem kleinen Donnerloch mit geologischer Aufnahme durch die Studentinnen und LfU/TUM vorgenommen.
— Weder die Vergabe der Examensarbeiten noch das Vorhaben eines Schurfes und auch nicht der Termin des Schurfes werden den CIRT-Wissenschaftlern mitgeteilt. Diese erfahren davon erst durch den Bürgermeister und den Ortsheimatpfleger von Kienberg. Beide kommen dem Wunsch des CIRT nach und ermutigen zu einer geophysikalischen Vermessung noch vor dem Baggerschurf über dem unzerstörten Grund sowie zu einer Beobachtung von Durchführung und Aufnahme des Schurfes.
— Die geophysikalischen Messungen erbringen eindeutige Resultate mit der Erkenntnis, dass auch dieses Donnerloch dieselben Konstellationen wie die bisher vermessenen aufweist: eine Zweiphasigkeit mit zunächst energiereichem Massentransport von unten nach oben und erst dann der bekannte Prozess der Auswaschung mit der Entstehung eines im Prinzip normalen Erdfalls.
— Der Beobachterstatus mit der Möglichkeit, immerhin den Baggeraushub zu studieren, bringt den CIRT-Wissenschaftlern die Erkenntnis, dass auch die geologische Strukturierung und die ganz spezielle Fazies genau die bisherige Ansicht zur Genese der Donnerlöcher stützt. Der Donnerloch-Einbruch vom letzten Jahr zeigt exakt dieselben geologischen Zusammenhänge, wie vom CIRT in der Vergangenheit mit Geophysik und großen Baggerschürfen nachgewiesen wurde. Der Prozess mit Bodenverflüssigung und explosionsartigen Entladungen mit Materialtransport nach oben als Folge der Schockwellenausbreitung beim Impakt mit nachfolgender Auswaschung im Untergrund, Hohlraumbildung und schließlich Erdfall-Einbrüchen wird klar dokumentiert. Auch der Baggerschurf, soweit wir vom CIRT das beim Zuschauen beurteilen konnten, passt genau in dieses Bild. Inspektion des Baggeraushubs durch uns hat darüber hinaus die typischen geologischen Befunde der schockartigen Liquefaktion in Form von bunt gemischtem Brekziengestein mit z.T. scharfkantigen Gesteinsbruchstücken, hochkatapultierten, bis zu kopfgroßen Quarzitgeröllen innerhalb der Lehme und schmalen Gesteinsgängen, die die Lehme scharf durchschneiden, geliefert. Wie LfU und TUM mit diesen Befunden umgehen, ist bisher nicht bekannt.
Da dieser Ablauf im wesentlichen für sich selbst spricht, sind nur wenige zusätzliche Schlussfolgerungen zu ziehen. Der Umstand, dass das Projekt mit Examensarbeiten und Baggerschurf vor den Wissenschaftlern des CIRT offensichtlich geheim gehalten werden sollte, was bei der Konstellation der bereits vorliegenden umfangreichen Arbeiten des CIRT zur Donnerloch-Problematik nirgendwo in der Wissenschaft auf Verständnis stößt und auch ein ziemlich schlechtes Beispiel für die wissenschaftliches Arbeiten lernenden Studentinnen gibt, zeigt einmal mehr, dass das LfU wie regelmäßig in der Vergangenheit nicht bereit ist, in einen wissenschaftlich ernsthaften Diskurs mit den Forschern vom CIRT einzutreten.
Die Konsequenz ist, dass dieser Baggerschurf in offensichtlicher Unkenntnis des weitaus größeren geologischen Rahmens, in dem letztlich nur als kleine Oberflächen-Auswirkung ein kleines Donnerloch einbricht, nicht viel Erkenntnis bringen dürfte und darüber hinaus sogar zu falschen Schlussfolgerungen führen könnte. Eine vorherige Absprache des Vorhabens mit dem CIRT, wissenschaftlich einfach nicht nur naheliegend sondern eher zwingend, hätte möglicherweise einen sinnvolleren Ansatz erlaubt. Wett gemacht wird dieses klare Manko nicht durch eine Profilaufnahme durch den LfU-Geologen an der Schurfwand mit Zollstock und Zentimeternotierung, wie es die Autoren beobachten konnten. Für eine studentische Übung mag das Erlernen der Technik der Profilaufnahme etwas Gescheites sein, aber vor dem Hintergrund, dass im Donnerloch-Durcheinander ein Profil 20 cm daneben einen völlig anderen Charakter hat, ist das für Studenten nicht eben ein sinnvoller Lernprozess.
Es mag eingewendet werden, dass auch die Baggerschürfe des CIRT von Heretsham mit einer Endfläche von bis zu 7 m x 7 m (Abb. 22, 23) nur einen Ausschnitt der großvolumigen Liquefaktion mit energiereichen Materialentladungen nach oben aufgeschlossen haben, aber in diesem Fall wurde der geologische Aufschluss unmittelbar in den geophysikalisch sehr detailliert aufgezeichneten großen Rahmen eingebunden, was sich dann ungemein eindrucksvoll ergänzt hat. Beim Baggerschurf Helming sind LfU/TUM einer Kooperation mit den CIRT aus dem Wege gegangen, wobei das Projekt und seine Anlage von den bereits vorliegenden umfangreichen Erkenntnissen des CIRT zur Geologie und Geophysik hätten profitieren können. Es bleibt der Schluss, dass insbesondere das LfU offenbar nicht vorhat, von seiner ablehnenden und diskreditierenden Haltung gegenüber der Forschung, den Forschern und den Forschungsergebnissen im Zusammenhang mit dem Chiemgau-Impakt abzurücken.
Abb. 22. Baggerschurf Heretsham #2 des CIRT.
Abb. 23. Baggerschurf Heretsham #1 des CIRT. Man beachte die fast kreisrunde Perforation in der vom Bagger weiß gekratzten Nagelfluh-Bank – konzentrisch unter dem Donnerloch-Einbruch an der Erdoberfläche.
Literatur
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Mauerkirchen/Oberösterreich. – Unveröff. Dipl.-Arb. Inst. Allg. Angew.
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Doppler, G., Geiss, E., Kroemer, E. & Traidl, R.: Response to ‘The fall of Phaethon: a Greco-Roman geomyth preserves the memory of a meteorite impact in Bavaria (south-east Germany)’ by Rappenglück et al. (Antiquity 84).
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Ernstson, K. & Neumair, A. (2011 b): Geoelectric Complex Resistivity Measurements of Soil Liquefaction Features in Quaternary Sediments of the Alpine Foreland, Germany. – American Geophysical Union, Fall Meeting 2011, Poster #NS23A-1555.
LfU – Bayerisches Landesamt für Umwelt (Hg.) (2013): Gefahrenhinweiskarte Alpen mit Alpenvorland. Steinschlag – Felssturz – Rutschung – Hanganbruch – Subrosion. Landkreis Traunstein. Georisiken im Klimawandel. Augsburg, 54 S.
[1] https://www.chiemgau-impakt.de/2011/12/02/ein-neuer-artikel-zum-chiemgau-impakt/
[4] https://www.chiemgau-impakt.de/2013/10/29/chiemgau-impakt-und-die-donnerloecher-ein-neues-kapitel/
[5] https://www.chiemgau-impakt.de/2013/10/30/noch-einmal-die-donnerloecher-von-kienberg/
[9] http://chiemgau-impakt.de/pdfs/Tuettensee_ges.pdf
[10] https://www.chiemgau-impakt.de/pdfs/artikel2.pdf
[11] https://www.chiemgau-impakt.de/einfuehrung/der-tuttensee-bisher-groster-krater-im-streufeld/
[13] http://www.lfu.bayern.de/geologie/doc/donnerloecher.pdf
[14] http://verein.chiemgau-impakt.de/2013/10/die-donnerlocher-und-das-toteis/