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Fold structure and underground drainage pattern in the alpine karst system Hochifen-Gottesacker

Abstract.

This paper summarises seven years of hydrogeological research in the alpine karst system Hochifen-Gottesacker (Germany/Austria). Geologically, the site belongs to the Helvetic nappes and consists of Cretaceous sedimentary rocks. The Schrattenkalk limestone forms a relatively thin karst aquifer above or between thick marl aquicludes, forcing groundwater to flow parallel to the strata. The limestone is intensively cut by faults and fractures favouring karstification. The fault offsets are relatively small, so that their influence on the large-scale groundwater flow paths is limited. The site is thus ideal to study the influence of fold structures on the drainage pattern. Multi-tracer tests with a total of 16 injections demonstrated that troughs of plunging synclines form the main underground flow paths, while crests of anticlines act as local groundwater divides in the higher karst zones where the base of the aquifer is above the level of the surrounding valleys. In an adjacent valley that receives inflow from several synclines, tracer tests confirmed a major underground drainage system running across the folds. An axial culmination in the area is part of the continental water divide Rhine-Danube; an axial depression acts as a zone of confluence.

Zusammenfassung.

Dieser Artikel fasst die Ergebnisse von sieben Jahren hydrogeologischer Forschung im alpinen Karstsystem Hochifen-Gottesacker zusammen (Deutschland/Österreich). Das Gebiet gehört zu den Helvetischen Decken und besteht aus Sedimentgesteinen der Kreide. Der Schrattenkalk bildet einen geringmächtigen Karstaquifer oberhalb bzw. zwischen mächtigen Mergelformationen. Der unterirdische Abfluss erfolgt überwiegend schichtparallel. Der Kalkstein ist stark geklüftet und von Störungen durchzogen, was die Verkarstung begünstigt. Der Versatz der Störungen und somit auch ihr Einfluss auf die grossräumigen Fliesswege ist aber recht gering. Das Gebiet ist deshalb ideal, um den Einfluss der Faltenstrukturen auf das Entwässerungsmuster zu studieren. Durch Markierungsversuche mit insgesamt 16 Eingaben konnte gezeigt werden, dass die Troglinien der abtauchenden Synklinalen unterirdische Abflussbahnen bilden, während die Scheitellinien der Antiklinalen als lokale Wasserscheiden wirken, zumindest in den Hochlagen, wo sich die Aquiferbasis oberhalb des Talniveaus befindet (seichter Karst). In einem angrenzenden Tal, das die unterirdischen Zuflüsse aus mehreren Synklinalen sammelt, konnte ein Entwässerungssystem quer zum Faltenbau belegt werden. Eine Achsenkulmination im Gebiet ist Teil der kontinentalen Wasserscheide Rhein-Donau; eine Achsendepression bildet eine hydrologische Sammelstruktur.

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Correspondence to Nico Goldscheider.

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Manuscript received July 8, 2004 Revision accepted February 3, 2005

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Goldscheider, N. Fold structure and underground drainage pattern in the alpine karst system Hochifen-Gottesacker. Eclogae geol. Helv. 98, 1–17 (2005). https://doi.org/10.1007/s00015-005-1143-z

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Key words.

  • Hydrogeology
  • karst aquifer
  • fold structure
  • tracer test
  • Alps
  • Helvetic nappes
  • Schrattenkalk
  • Gottesacker