Entstehung von Stauch- und Stauchendmoränen

Die Bildung von Moränen hängt von drei wesentlichen Prozessen ab:

1. der Aufpressung (ice pushing) an der Gletscherfront
2. der Aufstauchung (thrusting) durch Glazitektonik vor der Gletscherfront
3. der passiven Ablagerung (dumping) an den Gletschergrenzen, abhängig von Vorstoß, Stillstand oder Rückzug der Inlandeismassen

Dabei spielen die periglazialen Verhältnisse, also ob vor oder/und unter den Eismassen warme (plus)oder kalte(minus) Temperaturen vorherrschen eine bedeutende Rolle.

Um die Begrifflichkeiten der Stauchmoräne (Thrust moraines) und der Stauchendmoräne (Push moraines) auseinanderhalten zu können, bedarf es in Anlehnung an STEFAN WINKLER folgende erklärende Definition:

„Stauchmoränen bedürfen eine kaltbasale Gletscherbasis plus Permafrost im proglazialen Areal.”
„Stauchendmoränen bedürfen eine warmbasale Gletscherbasis ohne Permafrost im Vorfeld.”

Stauchmoränen entstehen nur während des Vorstoßes der Gletscherfront und erzeugen dadurch den notwendigen Druck auf vorgelagertes gefrorenes Material, um dieses in Schollenform abzuscheren. Diese in ihren Sedimentstrukturen noch erhaltenen Schollen schieben sich nacheinander aufeinander, sodass der äußerste Moränenkamm stets der jüngste, der innerste stets der älteste ist.

Die folgenden Zeichnungen stammen von Hans-Heinrich MEIER aus der Arbeit: ”Die Stauchendmoränen der Rehburger Eisrandlage und ihre Entstehung”, 1987 und geben in eindrucksvoller Form die Phasen der Reliefentwicklung einer Stauchendmoräne wieder.

Bildung einer Flexur durch Vorschub und Eigengewicht des Gletschereises

Abscherung und Bildung einer ersten, mit der Gletscherbasis verbundenen Scholle (Primärscholle)

Destruktion der Schollenköpfe (Bildung von Schutthalden, Rutschungen)

Erneute Flexurbildung durch Vorschub und Eigengewicht des Primärschollenkomplexes

Abscherung und Bildung einer Sekundärscholle, anschließend mehrfache Wiederholung

Abschluß der Frontalstauchung, beginnende Überfahrung der Stauchzone

Überfahrung und Einrumpfung der Stauchzone

Niedertauen des Eises unter Zurücklassung der Grundmoräne (Glazigene Rohform)

Selektive Abtragung im periglazialen Milieu. Entstehung von Tälern und Kiesrippen (heutige Form)

Der Aufpressungsprozess bei Stauchendmoränen bezeichnet man als „ice pushing” oder „bulldozing”. Die ungefrorenen und damit deformierbaren vorgelagerten Sedimente ergeben beim Vorstoß des Gletschereises sehr verschiedenartige, stark deformierte Strukturen. Den größten Einfluss haben jedoch die bodenmechanischen Eigenschaften des überfahrenen Untergrundes, wobei es eine große Rolle spielt, ob sie aus sandigen oder tonigen Sedimenten bestehen. KELLER errechnete unter der Annahme einer 200-400m dicken Eismasse, die etwa zu 1/5 aus Gesteinsfracht bestand, einen Belastungsdruck von ca. 30-50kp/cm2, die sich bis 100 bzw. 180 m Tiefe auswirkten.
Belastungsdruck und Vorschub sind die elementaren Kräfte für die Verformung des Untergrundes Ton.

VAN DER WATEREN erklärt den Vorgang der Abscherung auch damit, dass durch die Auflast auf feinkörniges, wassergesättigtes Sediment, wie Ton, ein hoher Porenwasserdruck erzeugt wird, der dazu führt, dass Sediment und Eis Auftrieb bekommen und abscheren können. In feinkörnigen lehmigen Schichten baut sich aufgrund seiner geringen Wasserleitfähigkeit der Porenwasserdruck nur langsam ab, sodass die Stauchung über weite Strecken anhält. Ein schnelles Vorstoßen der Gletscher erhöht noch zusätzlich den Porenwasserdruck und begünstigt das Abscheren.

Es ist heute allgemeine Auffassung, dass eine spontane Abscherung ohne tiefgründigen Dauerfrostboden als die häufigste Stauchungsart in Mitteleuropa angesehen wird; so auch ITES, der in einer Arbeit speziell über die Lagerungsverhältnisse und den Schichtaufbau in Quartäraufschlüssen der östlichen Brelinger Berge berichtet.

Den direkten Untergrund der Brelinger Berge bilden Schmelzwassersedimente und Ton-Sedimente des Alb und Apt der Unterkreidezeit. Die in den Brelinger Bergen eingeschuppten Lagen stammen wahrscheinlich von dem ca. 3km nördlich zu Tage liegendem Vorkommen.

Dass die Stauchendmoränen der Rehburger Phase in ihren verschiedenen Aufschlüssen ähnliche Überschiebungen zeigen und mehr oder weniger zeitgleich entstanden, hängt mit der Präsenz oberflächennaher Tone zusammen. Diese verlaufen parallel zum Mittelgebirgsrand und lieferten die Gleitfläche für einen relativ weiten Transport von einigen Kilometern.

Weiterhin ist festzustellen, dass der Anstieg des präquartären Untergrundes – in den Brelinger Bergen von 0m auf 40m in teilweise nur kurzer Entfernung von 2 – 10km – als Hindernis galt und das Eis seinen „Moränenschutt” davor zusammenschob. Dieser Höhenunterschied ist ein typisches Beispiel, wie Moränenbildungen ausgelöst werden können.

Die Höhenlagen der Oberfläche des präquartären Untergrundes ist den Erläuterungen von LANG zu Blatt Mellendorf entnommen.

In den letzten Jahren wurde versucht die Entwicklung von Stauchendmoränen (fault propagation fold), auch als frontale Knickfalte bekannt, auf eine theoretische Grundlage zu stellen. Dabei halfen die für Gebirgstektonik bereits entstandenen Theorien. Drei Faktoren spielen hier eine besondere Rolle:

1. die verschiedenen Höhenunterschiede des Untergrundes, wobei deren Neigung zur Horizontalen auch als Rampenwinkel bezeichnet wird
2. die Position der Spitze des Eislobus, inwieweit sie tief in das Erdreich reicht und es hochhebt
3. der Reibungswiderstand entlang der Stauchung, wobei dieser Faktor den größten Einfluß hat

RICHARD ALLMENDINGER entwickelte mit seiner ”trishear” genannten Theorie ein brauchbares System, um den Einfluss nur einer, zweier oder aller drei Größen zu zeigen. BRANDES und LE HORN berichten eindrucksvoll, wie gut Theorie und Praxis hier in den Brelinger Bergen übereinstimmt.