Moränensedimente

Unter der Sammelbezeichnung Moränensedimente werden im hydrogeologischen Sinn Ablagerungen einer glaziogenen Deposition verschiedenster Herkunft verstanden. Die ebenfalls hierzu gehörenden räumlich weit verbreiteten fluvioglazialen Kiese und Sande (Schotter) sowie die (feinkörnigen) Beckensedimente der Dietmanns-, Illmensee-, und Hasenweiler-Formation werden gesondert betrachtet, da sie sich hydrogeologisch signifikant von den Moränensedimenten unterscheiden und deshalb eigenständige (hydro-)geologische Kartiereinheiten sind.

Bei den Moränensedimenten handelt sich um ein Gemenge aus

• matrixgestützten Diamikten, die aus wenig sor­tierten kiesigen Gesteinsfragmenten in einer tonig schluffigen Grundmasse mit vergleichs­weise hohem Feinkornanteil bestehen,
• meist locker gelagerten kom­ponenten­gestützten Diamikten, die – im Vergleich zu den matrixgestützten Diamikten – einen deutlich größeren Kiesanteil aufweisen,
• eingeschalteten feinklastischen Sedimenten,
• sandig-kiesigen Einlagerungen.

Aufgrund ihrer unterschiedlichen lithofaziellen Ausbildung können sich Moränensedimente hinsichtlich ihrer hydrogeologischen Ausprägung sehr stark unterscheiden. Die Durchlässigkeit der Sedimente reicht von mäßig (Diamikte) über mittel (sandige Kiese) bis stark wechselnd. Dementsprechend variiert auch die Grundwasserführung dieser Sedimente stark.

Die Grundwasseroberfläche in den Moränensedimenten kann frei sein. Sind die grundwasserführenden Sedimente von geringer durchlässigen Diamikten oder feinklastischen Beckensedimenten überlagert, kann sie gespannt bis artesisch gespannt sein.

Die Moränensedimente – insbesondere die kom­ponentengestützten Diamikte, die vorzugs­weise in den End­moränen vorkommen – sind in wechselndem bzw. gerin­gem Umfang grundwasserführend.

Im Zusammenhang mit hydrogeologischen Arbeiten im Singener Becken wurde für matrixgestützte Diamikte eine Durchläs­sigkeit von 8 · 10^‑6 m/s und für komponentenge­stützte Diamikte von 1,2 · 10^‑5 m/s ermittelt (Stadtwerke Singen, 1997b). Untersuchungen im Gebiet von Ostrach erga­ben für Grundmoränensedimente Durchlässigkeitswerte zwischen 5 · 10^‑5 und 5 · 10^‑8 m/s und für Geschiebe­mergel der Endmoräne Werte zwischen 3 · 10^‑7 und 5 · 10^‑11 m/s (Geotechnisches Institut, 1991). Vorflut für die Grundwässer in den Moränensedi­menten sind die pleistozänen Kiesrinnen, die die Moränengebiete drainieren.

Die Neubildung des oberflächennahen Grundwas­sers erfolgt in den Moränensedimenten durch Infiltration von Niederschlag. Die Neubildungsrate beträgt im langjährigen Mittel (Periode 1981 bis 2010) 6,3 l/s · km². Bezogen auf die Fläche von ca. 1 800 km² ergibt sich langfristig ein Grundwasserdargebot aus der Infiltration von Nie­derschlag von 11 400 l/s. Zusätzlich zur flächenhaften Grundwasserneubildung durch Niederschlag können die Grundwasserkörper in Moränensedimenten aus den angrenzenden Gesteinseinheiten gespeist werden. Außerdem können auch Flüsse und Bäche durch Infiltration zur Grundwasserneubildung beitragen.

In den tief liegenden Grundwasserstockwerken erfolgt die Grundwasserneubildung durch Zusickerung aus den oberflächennahen grundwasserführenden Gesteinspartien, insbesondere im Bereich hydraulischer Fenster (z. B. im Singener Becken). Zum Teil kann auch ein Randzufluss oder im südlichen Molassebecken ein Aufstieg von Grundwasser aus der Molasse zur Neubildung der tiefen Grundwas­servorkommen beitragen.

Aufgrund des großen Anteils an karbonatischen Bestandteilen findet man in den Moränensedimenten des Alpenvorlandes nahezu ausschließlich hydro­genkarbonatisch-erdalkalische Süßwässer. In den zu einer hydrogeochemischen Einheit zusammengefassten Becken- und Moränensedimenten liegen die mittleren Konzentrationen für die überwiegend aus der Karbonatlösung stammenden Inhaltsstoffe Calcium bei ca. 90 mg/l, Magnesium bei ca. 20 mg/l und Hydrogenkarbonat bei 337 mg/l (Plum et al., 2009a). Nahezu ausschließlich über das Sickerwasser gelangen Natrium, Kalium, Chlorid und Sulfat in das Grundwasser. Die mittlere Konzentration der gesamten gelösten Stoffe beträgt 510 mg/l.

Lokal erhöhte Gehalte an organischer Substanz im Gestein bewirken reduzierende Verhältnisse im Grundwasser, die mit erhöhten Eisen‑ und Mangankonzentrationen einhergehen. Der jeweilige geogene geochemische Charakter wird in vielfältiger Weise anthropo­gen überprägt.

Das überwiegend in den kiesigeren Partien der Moränensedimente vorkommende Grundwasser ist je nach der Überlagerungssituation durch geringer durchlässige Deckschichten in unterschiedlichem Maße vor Verunreinigungen von der Erdoberfläche aus geschützt. Die Geschütztheit kann kleinräumig stark variieren.

Die Grundwasservorkommen in den kiesigen Moränensedimenten speisen kleinere Quellen und werden stellenweise durch Brunnen mit meist geringer Ergiebigkeit für die lokale Wasser­versorgung genutzt.