Schwäbische Alb

Im Südwesten wird die Alb in Randen, Baaralb und Hegaualb gegliedert. Das obere Donautal quert den Albkörper in einem engen Durchbruchstal. Der über 900 m NN hohe Randen liegt zum größten Teil auf Schweizer Staatsgebiet. Der weniger hoch gelegene südwestliche Ausläufer des Randens, der auch als Kleiner Randen bezeichnet wird und größtenteils auf deutschem Gebiet liegt, bildet das südwestliche Ende der Schwäbischen Alb. Die zwischen Tuttlingen und dem Raum Albstadt gelegene Westalb (Großer Heuberg, „Hohe Schwabenalb“) ist mit 800–1000 m NN der höchstgelegene Bereich des Mittelgebirges. Etliche Höhenpunkte liegen hier in Traufnähe um 1000 m NN, darunter der Lemberg (1015 m NN) als höchste Aufragung der Schwäbischen Alb. Zur Donau hin wird die Westalb durch das Tal der Bära und das Schmiecha-/Schmeietal entwässert. Auf der Traufseite greifen die kurzen Oberläufe der Eyach und Starzel, die beide zum Neckar entwässern, in den Albkörper ein.

Auch die Ostalb, die meist Höhenlagen um 700 m NN aufweist, lässt sich wiederum in einen nördlichen Kuppenalb-Bereich (Albbuch und Härtsfeld) und die südlich gelegene Flächenalb untergliedern (Lonetal-Flächenalb). Lone und Brenz bilden die Hauptentwässerungsadern der Ostalb. Im Norden greift bei Aalen der Oberlauf des Kochers in den Albtrauf ein. Im Südosten grenzt die Ostalb an die breite Talniederung des Donaurieds und hat an der bayrischen Grenze noch einen geringen Anteil am Nördlinger Ries. Der viel kleinere, ebenfalls auf einem Meteoritenimpakt beruhende Krater des Steinheimer Beckens befindet sich etwa 30 km südwestlich davon mitten auf der Ostalb. Die an das Nördlinger Ries südlich anschließende und vollständig in Bayern gelegene Riesalb gehört gleichermaßen noch zur östlichen Schwäbischen Alb.

Die Schwäbische Alb besitzt aufgrund ihrer Höhenlage ein relativ kaltes Klima mit Jahreswerten, die großenteils zwischen 6,5 °C und etwas über 7,0 °C liegen. Gegenüber den mehrere Hundertmeter tiefer gelegenen Gebieten des Neckarlands und der Gäulandschaften steht die Schwäbische Alb in einem deutlichen Temperaturkontrast, welcher in der Redensart mündet, dass es auf der Alb „immer einen Kittel kälter ist“. In den besonders hoch gelegenen Bereichen der Westalb sinken die Jahrestemperaturen weiter ab, auf Werte, die nur noch zwischen 6,0 und 6,5 °C liegen. Aufgrund der kurzen Vegetationsperiode tritt der Ackerbau dort gegenüber dem Grünland deutlich in den Hintergrund. Allgemein kann es auf der Alb in den zahlreichen Hochtälern und Karstwannen bei winterlichen Hochdruckwetterlagen durch zufließende Kaltluft sehr kalt werden, wobei die Temperaturen stellenweise auf negative Spitzenwerte bis unter -30 °C absinken. Die Jahresniederschläge erreichen entlang des Albtraufs und in den höchsten Lagen der Kuppenalb Werte, die meist um 1000 mm schwanken. In Richtung Flächenalb, nach Südosten hin, nehmen sie deutlich ab (750–850 mm) und erlangen am Übergang zum Donauried nordöstlich von Ulm die niedrigsten Werte (700–750 mm).

Im Gebiet der Schwäbischen Alb setzt die Schichtenfolge des Oberjuras (synonym: Weißer Jura) mit etlichen Zehnermetern von grauen, mit Kalksteinbänken durchsetzten Mergel- und Kalkmergelsteinen der Impressamergel-Formation ein (früher: Weißjura alpha), die neben ihrem Kalkanteil noch einen deutlichen Tongehalt besitzen. Sie bilden typischerweise auf der Traufseite den Sockel des Steilanstiegs der Alb und erreichen im Abschnitt der Mittleren Alb mit bis über 100 m ihre größte Mächtigkeit. Darüber folgen die auffälligen, vielerorts an Geländeanschnitten sichtbaren weißlich-hellgrauen Kalksteine der Wohlgeschichtete-Kalke-Formation (früher: Weißjura beta). Ihre meist nur wenige Dezimeter mächtigen Kalksteinbänke werden durch dünne Mergelfugen getrennt und erinnern an grobes Mauerwerk. Die Mächtigkeit der Wohlgeschichtete-Kalke-Formation beträgt großenteils zwischen knapp 20 m und bis etwas über 30 m und steigt allerdings zur Westalb deutlich an, wo sie bis über 80 m erreicht.

In den darüber einsetzenden, bis über 200 m mächtigen Schichten des Oberen Oberjuras (früher: Weißjura zeta) dominieren gebankte Kalksteine. Die das Schichtpaket nach oben abschließenden Kalksteine der Hangende-Bankkalke-Formation erinnern mit ihrer intensiven Bankung dabei an die grob-mauerartige Ausbildung der Wohlgeschichte Kalke-Formation des Unteren Oberjuras. Charakteristisch für den Oberen Oberjura sind die in seinem mittleren Abschnitt verstärkt auftretenden Mergel- und Kalkmergelsteine der Zementmergel- bzw. der sich mit Bankkalken verzahnenden Mergelstetten-Formation. Diese wurden in schüssel- und wannenartigen Senken zwischen riffartigen Erhebungen abgelagert, an deren Bildung im Bereich der Ostalb nun auch Korallen beteiligt waren. Die bis über 500 m betragende Gesamtmächtigkeit des Oberjuras, die aus Bohrungen unter schützender Bedeckung im Molassebecken ungefähr bekannt ist, hat sich im Gebiet der Schwäbischen Alb allerdings nicht komplett erhalten und wurde durch Abtragung im Verlauf der Landschaftsentwicklung reduziert.

Die Schwäbische Alb steht mit ihrem mächtigen, sich mauerartig aus dem Vorland erhebenden Steilanstieg fast sinnbildlich für das Südwestdeutsche Schichtstufenland. Dabei stellt sie nur das oberste, allerdings besonders markante und eindrucksvolle Element des Stufenlands dar. Dieses hat sich im Wesentlichen seit dem jüngeren Tertiär im Zusammenhang mit der Entstehung des Oberrheingrabens herausgebildet. Noch zu Beginn des Tertiärs vor 66 Mio. Jahren befanden sich die heute das Stufenland aufbauenden mesozoischen Sedimentgesteine in einem horizontal lagernden, bis über 1000 m mächtigen Schichtenstapel, der das Grundgebirge in Süddeutschland überspannte und sich bis weit nach Ostfrankreich erstreckte.

Nachdem das Kalksteingebiet des Oberjuras Festland geworden war, bildete es zunächst für sehr lange Zeit eine Flachlandschaft, in der unter tropischen und subtropischen Bedingungen intensive Verwitterung und Bodenbildung herrschten. Die Abtragungsprodukte der damals entstandenen Böden finden sich stellenweise noch heute in geschützter Lage auf der Schwäbischen Alb. Ausgangspunkt für die spätere Entwicklung der Schichtstufenlandschaft waren die großräumigen geotektonischen Plattenbewegungen, die zur Bildung der Alpen führten und durch die von ihnen verursachte gewaltige Krafteinwirkung auf die Erdkruste nördlich der Alpen auch die Entstehung des Oberrheingrabens nach sich zog. Durch aufsteigendes, teilweise aufgeschmolzenes Material aus dem Erdmantel kam es entlang einer Schwächezone im Bereich von Schwarzwald und Vogesen zur Hebung. Die daraus resultierende Dehnung der Erdkruste führte im späten Eozän vor etwa 35 Mio. Jahren zu ersten Anzeichen eines Grabenbruchs. Weitere Hebungen verstärkten die Absenkung des Oberrheingrabens und exponierten die Ränder im Bereich von Schwarzwald und Vogesen zunehmend, was zu einer zunächst schwachen Verkippung und schließlich pultartigen Schiefstellung des mesozoischen Schichtenstapels aus den Gesteinen des Buntsandsteins, Muschelkalks, Keupers und Juras führte.

Durch den Einbruch des Oberrheingrabens wurde die gesamte Gesteinsfolge des Deckgebirges auf der Grabenseite freigelegt und war hier nun der Verwitterung und verstärkter Erosion ausgesetzt. Für die Herausbildung der Schichtstufenlandschaft spielte die unterschiedliche Widerständigkeit gegen Abtragung der aus wechsellagernden harten Sand- und Kalksteinen und leichter erodierbaren Ton- und Mergelsteinen bestehenden Schichtenfolge zusammen mit ihrer tektonischen Schiefstellung eine entscheidende Rolle. Im Verlauf der Landschaftsentwicklung verlagerten sich die einzelnen Schichtstufen aus tonigen Sockelgesteinen und harten Stufenbildnern zunehmend in Richtung des allgemeinen Schichteinfallens nach Südosten, mit dem weitesten Verlagerungsbetrag für die oberste Schichtstufe aus den Oberjuragesteinen der Schwäbischen Alb. Für die Rückverlegung der Schichtstufen war die verstärkte Abtragung der weichen, tonigen Sockelgesteine besonders wirksam. Diese führte zu fortschreitender Übersteilung des Stufenhangs und schließlich zum Nachbrechen der überlagernden, harten, schützenden Gesteine des Stufenbildners.

Als Wegmarke des zurückweichenden Albtraufs galt der etwa 15 Mio. Jahre alte Vulkanschlot von Scharnhausen, der wenige Kilometer südöstlich von Stuttgart liegt und den westlichsten Ausläufer des miozänen Urach–Kirchheimer Vulkangebiets darstellt. In seiner Schlotfüllung findet sich stellenweise heller Kalksteingrus, der bisher dem Oberjura zugeordnet wurde, jedoch nach neuen Untersuchungen von Kalksteinbänken aus dem höheren Unterjura stammt (Schweigert, 2018). Die gängige Lehrmeinung, dass mit Hilfe des Scharnhäuser Vulkanschlots die Verlagerung des Albtraufs seit seinem Ausbruch um mindestens 20 km nach Südosten belegt werden kann, ist daher nicht mehr haltbar.

Im Untermiozän griff vor ungefähr 18 Mio. Jahren das Meer vom Molassebecken auf den südlichen Rand der Schwäbischen Alb über und drang bis zu 20 km weit auf die Albtafel vor. Im Brandungsbereich entstand eine Steilküste, deren Kliff sich entlang der sog. Klifflinie noch heute abschnittsweise gut erkennen lässt. Die Klifflinie markiert eine wichtige geomorphologische Grenze und gliedert die Schwäbische Alb in zwei grundlegende Landschaftseinheiten. Südlich davon wurde die frühe tropische bis subtropische Flachlandschaft der Alb unter Molasseablagerungen teilweise konserviert. Im Bereich der sog. Flächenalb herrschen deshalb überwiegend geringe Reliefunterschiede mit teilweise ausgedehnten Verebnungen vor. Mit zunehmender tektonischer Verkippung der Albtafel erfolgte später die Zerschneidung durch einzelne Täler (Semmel, 1996), was aber für die Auflösung der alten Flachlandschaft nicht ausreichte.

Bereits vor dem Meeresvorstoß zu Beginn des Miozäns hat das damals noch mit Süßwasser erfüllte Molassebecken in Zeiten mit höherem Seespiegel bis auf den südlichen Bereich der Schwäbischen Alb gereicht und dort überwiegend feinklastische Ablagerungen aus Silten und Tonen hinterlassen. Auch später wurde der Südrand der Alb nochmals durch einen großen Süßwassersee beeinflusst, der im Zeitabschnitt der Oberen Süßwassermolasse erneut das Molassebecken eingenommenen hatte. Durch den Zufluss von karbonatreichen Wässern aus dem angrenzenden Festland der Schwäbischen Alb kam es im küstennahen Bereich zur Bildung von z. T. mächtigen Süßwasserkalken, die heute in einem wenige Kilometer breiten Streifen am Südrand der Alb auftreten. Ebenfalls zur Zeit der Oberen Süßwassermolasse wurden grobe Schotter aus Oberjura-Kalksteinen in Flussrinnen aus dem Albrückland dem Molassebecken zugeführt. Die grobklastischen, konglomeratischen Ablagerungen der sog. Juranagelfluh kommen heute in der Südhälfte der Schwäbischen Alb mit Schwerpunkt auf der Hegaualb vor, treten bereichsweise aber bis in die Gegend um Ulm auf.

Auf der Ostalb sind Residualtone mit vergleichsweise größerer Mächtigkeit jedoch weit verbreitet. Teilweise führen sie kieselige Komponenten („Feuersteinlehme“) deren Material aus den Skelettbestandteilen von Schwämmen im Oberjurameer stammt. Die Residualtone werden wiederum häufig von lösslehmhaltigen Deckschichten überlagert. Braunerde-Terrae fuscae und Terra fusca-Braunerden sowie bei größerer Deckschichtmächtigkeit meist schwach staunasse Terra fusca-Parabraunerden sind die zugehörigen Böden.

Die Flächenalb bildet häufig einen deutlichen Kontrast zu den übrigen Bodenlandschaften der Alb. Auf unterschiedlich mächtigen Lösslehmen sind hier bereichsweise Parabraunerden weit verbreitet. Besonders im Gebiet der östlichen Flächenalb mit ihren großflächigen Lösslehmdecken (Ulmer Alb, Lonetal-Flächenalb)  ermöglichen tiefgründige Böden eine besonders intensive ackerbauliche Nutzung.

Seit die Albhochfläche durch den Menschen landwirtschaftlich genutzt wird, wurde Bodenmaterial durch Erosion von den Hängen in Mulden, Karstwannen und Trockentäler verlagert. Dort finden sich daher verbreitet tiefgründige, humose Lehmböden (Kolluvien).

Mit der beginnenden Industrialisierung zu Anfang des 19. Jahrhunderts entwickelten sich vorwiegend in den Tälern der Alb und in ihrem Vorland zahlreiche Industriebetriebe und boten der in ihrem Einzugsbereich lebenden Bevölkerung Arbeit (Feyer, 1973). Neben maschinellen Spinnereien und Webereien entstanden hauptsächlich  Fabriken zur Metallwarenerzeugung sowie zur Herstellung von Papier und seiner Verarbeitung. Durch den mit der Industrialisierung einhergehenden erheblich gesteigerten Bedarf an Roheisen erlebten der auf der Alb schon seit langer Zeit durchgeführte Abbau von Bohnerz und seine Verhüttung einen starken Aufschwung. In manchen Gebieten hatte dies durch den enormen Holzbedarf zur Gewinnung der Holzkohle für die Schmelzöfen große Auswirkungen auf die Wälder. Die ab etwa 1850 einsetzende und bis ca. 1900 abgeschlossene verkehrsmäßige Erschließung der Alb durch die Eisenbahn beförderte den mit der Industrialisierung  eingeläuteten wirtschaftlichen Wandel. Zugleich setzte mit der Etablierung des Eisenbahnnetzes in Südwestdeutschland der Niedergang der bis dahin bedeutenden Bohnerzgewinnung und -verhüttung ein, da nun billigeres Roheisen und Eisenwaren aus anderen Gebieten eingeführt werden konnten.

Über die kleinbäuerliche Landwirtschaft hinausgehende Erwerbsmöglichkeiten hatten mit der Industrialisierung zunehmend an Bedeutung gewonnen. Unproduktive Flächen, die früher zur Aufrechterhaltung der Eigenversorgung im Rahmen der Subsistenzwirtschaft gebraucht wurden, konnten nun aus der Nutzung genommen und aufgeforstet werden. Betroffen waren v. a. Flächen mit schlechten Böden, siedlungsferne Lagen oder etwa Bereiche mit starker Kaltluftgefährdung. Ebenfalls in weiten Teilen wieder aufgeforstet sind die früher größere Flächen einnehmenden Schafweiden, auf für die Ackernutzung ungeeigneten Bereichen. Die schon seit jeher auf der Alb praktizierte Schafhaltung hatte im 19. Jahrhundert durch einen europaweit angewachsenen Bedarf an Schurwolle einen starken Aufschwung erfahren und eine erhebliche Ausdehnung der Weideflächen zwischen 1830 und 1870 nach sich gezogen (Bumiller, 2008).

Das Grundwasser zirkuliert in den Kalk- und Dolomit­gesteinen in einem groß­räumig zusammen­hängenden Kluft- und Karst­hohl­raum­system, wobei beide Weg­sam­keiten hydraulisch miteinander verbunden sind. Dieses Hohl­raum­system bewirkt hohe Grund­wasser­fließ­geschwindig­keiten und eine geringe bis fehlende Reinigungs­wirkung im Unter­grund.

Die Grundwasserergiebigkeit der Oberjura-Gesteine ist je nach Verkarstungs­grad und hydro­geologischer Position unter­schiedlich. Auf der Ost­alb und der Mittleren Alb (östlich der Lauter) sind die Grund­wasser­vor­kommen sehr ergiebig, auf der West­alb und am Alb­nord­rand (seichter Karst) sind sie gering ergiebig. Dement­sprechend sind die Grund­wasser­vorkommen wasser­wirtschaftlich von über­regionaler bis lokaler Bedeutung.

In den 90er Jahren des letzten Jahr­hunderts wurden aus dem Karst­aquifer der Schwäbischen Alb im Jahr ca. 150 Mio. m³ Grund­wasser zur Trink­wasser­versorgung gefördert. Das Grund­wasser­vorkommen im Karst­aquifer wird auf ca. 6 Mrd. m³ geschätzt (Villinger, 2011). Die größten Ent­nahmen erfolgen durch den Zweck­verband Landes­wasser­versorgung. Er nutzt in großem Umfang Karst­quell­wasser (Egau­wasser­werk), Karst­grund­wasser (Pumpwerk Giengen-Burgberg) und indirektes Karst­grund­wasser, das aus dem Oberjura­aquifer in die Kiese des Donau­rieds übertritt. Damit werden überwiegend die Groß­räume Stuttgart und Nord­ost­württem­berg mit Trink­wasser versorgt.

Das Grundwasser im Ober­jura ist hart (14 bis 18 °dH). Der Anteil an gelösten Fest­stoffen beträgt ca. 450 bis 600 mg/l, in den Quellen im Brenz­tal nur ca. 330 mg/l.

Weiterführende Informationen zu den hydrogeologischen Verhältnissen im Gebiet der Schwäbischen Alb finden sich in HGK (1985), Villinger (1997), Ad-Hoc-AG Hydrogeologie (2016) sowie in Lehn et al. (1996).

Die wichtigsten und größten Lagerstätten hochreiner Kalksteine kommen im Oberjura der Schwäbischen Alb vor. Hochreine Kalksteine werden neben der Baustoffindustrie vor allem in der chemischen Industrie, der Lebensmittel- und Papierindustrie, besonders auch im Umweltschutz sowie in der Land- und Forstwirtschaft eingesetzt. Auf der mittleren und östlichen Schwäbischen Alb stellen die Karbonatgesteine der Zementmergel-Formation bzw. Mergelstetten-Formation des Oberjuras die Grundlage der Zementindustrie dar, da deren Zusammensetzung von Natur aus dem Portlandzement entspricht. Die Zementmergel im Raum Ulm stellen seit 1864 die Rohstoffbasis für die „Wiege der deutschen Zementindustrie“ dar.

Die Kalksteine wurden in der Vergangenheit an zahlreichen Stellen aus verschiedenen Horizonten des Oberjuras auch zur Werksteingewinnung abgebaut, wie z. B. der Brenztal-Trümmerkalk im Raum Heidenheim a. d. Brenz. Heute werden als Naturwerksteine z. B. noch der Renquishausen-Plattenkalk im Niveau der Liegende-Bankkalke-Formation und „Quaderkalke“ im oberen Bereich der Untere-Felsenkalke-Formation (Handelsname: „Tuttlinger Marmor“) in geringem Umfang gebrochen. Der sog. Albschutt, Hangschutt aus der Wohlgeschichtete-Kalke-Formation des unteren Oberjuras, wird noch in mehreren Gewinnungsstellen auf der Westalb gewonnen und im Forstwegebau eingesetzt. Auf der Ostalb im Raum Bopfingen wurden verhältnismäßig reine, graubraune Dolomitsteine abgebaut, die bis 2014 für den Verkehrswegebau und untergeordnet zur Düngung genutzt wurden. Aufgrund des Sandmangels auf der Albhochfläche wurden an vielen Stellen Dolomitsande, Verwitterungsprodukt dolomitischer Kalksteine, gewonnen und als Putz- und Streusande verwendet.