Geologische Aufnahmen unter Boden

Von der Erdoberfläche bestehen bereits weitgehend geologische Karten. Die Höhlen bieten aber einen idealen Aufschluss unter die Erdoberfläche. Der komplexe geologische Aufbau kommt in den Höhlen zum Ausdruck. Die Aufnahme von Stratigraphie und Tektonik gehört zu den Aufgaben der Höhlenforschung.

Höhlengenese und Talbildungsphasen

Höhlen sind Zeugen längst vergangener Zeiten. Während an der Erdoberfläche die Erosion die Spuren der Vergangenheit weitgehend ausgelöscht hat, sind sie in den Höhlen erhalten geblieben. Die Forschung ist bestrebt, die Entstehungsphasen der Karsthöhlen zu erfassen und sie nach Möglichkeit zu datieren. Durch die Studien im Untergrund wird es möglich, Talbildungsprozesse in den Alpen im Laufe der letzten Eiszeiten genauer einzuordnen. Neueste Datierungsmethoden lassen erstmals eine zeitliche Einordnung zu.

Neotektonik in Höhlen

Die Hebung der Alpen ist auch heute noch voll im Gang, auch wenn sich die Hebung und Erosion in etwa die Waage halten. In den Höhlen sind Spuren der neuzeitlicheren Kluftbewegungen z.T. deutlich sichtbar. Ehemals phreatische und seit langer Zeit inaktive Höhlen bieten günstige Voraussetzungen zur Konservierung neotektonischer Verschiebungen. Durch die äusserst konstanten Klimabedingungen bleiben die Höhlengänge über Hunderttausende von Jahren oft beinahe unverändert erhalten. Besonders gut können diese Phänomene in Höhlen auf Melchsee-Frutt, insbesondere in der sogenannten Neotektonikhöhle, beobachtet werden. Die Höhlengänge sind längst nach ihrer Entstehung entlang von Klüften deformiert worden. Die relativ jungen Kluftverschiebung betragen bis zu 34 cm.

An Untersuchungen zur Neotektonik ist beispielsweise die Nagra interessiert. In ihrem Auftrag führte die Höhlenforscher-Gemeinschaft Trüssel (HGT) tektonische Beobachtungen in der Neotektonikhöhle der Melchsee-Frutt durch.

Studien zur Paläoseismik

Im Rahmen eines Projektes zur Untersuchung der Erdbeben der letzten 10’000 Jahre (Holozän) untersucht das federführende Geophysikalische Institut der ETH Zürich Rutschungen in den Seesedimenten des Vierwaldstätter Sees. Um die gefundenen Resultate zu stützen und zu eichen, haben die Forscherinnen und Forscher nach einer zweiten Möglichkeit gesucht, Erdbeben zeitlich weit zurückzuverfolgen und sind dabei auf die Datierung von deformierten und zerbrochenen Tropfsteinen aus Höhlen gestossen.

Grundsätzlich sollten die ausgewählten Höhlen einerseits einen kleinen Abstand zum Untersuchungsgebiet der Seesedimente aufweisen und anderseits möglichst nahe am Epizentrum liegen, da die Kraft der oberflächennahen Erdbebenwellen mit der Distanz schnell abnimmt. Zudem sollten die Höhlengänge nahe der Erdoberfläche sein, da die Erdbebenstärke mit der Entfernung zur Oberfläche abnimmt. Im hohen Gebirge werden die Erdbebenwellen durch die topografische Ausgesetztheit zusätzlich verstärkt. In dieser Hinsicht sind die Karst- und Höhlengebiete der Bannalp und Melchsee-Frutt für solche Untersuchungen geradezu prädestiniert.

Im Studienobjekt Boniloch wird es eine Herausforderung sein, im Zusammenhang mit der Erdbebenforschung gravitative oder isostatische Bewegungen ausschliessen zu können. Was es braucht, ist eine genaue Beobachtung der Geometrie der Brüche. Noch keine abschliessende Beurteilung gibt es auch in Bezug auf die zahlreichen abgebrochenen Stalaktiten und vereinzelten Stalagmiten, die sich nicht direkt auf Klüften entwickelt haben. Wurden die Abbrüche durch Erdbebenschwingungen oder doch durch andere Ereignisse wie Überflutungen verursacht?

Am Paläoseis-Projekt sind folgende Forschungsstellen beteiligt: Institut für Geophysik ETH Zürich, Geographisches Institut Universität Zürich, Geologisches Institut (Limnologie) ETH Zürich, Institut de Physique du Globe, Université Louis Pasteur, Strassbourg, School of Environmental Sciences, University of East Anglia, Norwich, Institut F.A. Forel; Université de Genève, und schliesslich Schweizerisches Institut für Karst- und Höhlenforschung in La Chaux-de-Fonds (Siska).

Erforschung unterirdischer Karstwasserwege

Karsthöhlen sind ehemalige oder noch heute aktive Wasserwege. Die genaue Kenntnis über den Verlauf solcher Wasserläufe ist bezüglich Wassernutzung und Gewässerschutz für die Öffentlichkeit von elementarer Bedeutung. Viele Wasserversorgungen Obwaldens werden von Karstwässern gespiesen. Dort, wo die Höhlenforscher keine schliefbaren Höhlengänge entlang der Wasserläufe mehr finden, kann der weitere Weg des Wassers durch Färbversuche belegt werden.