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Sanderbildung durch subglaziäre, aufsteigende Schmelzwasserströme ?

Von Paul J a s p e r s e n , K i e l Allgemein ging b i s h e r die A n s c h a u u n g ü b e r die E n t w ä s s e r u n g des n o r d ­ deutschen Inlandeises d a h i n , daß sie subglaziär wie supraglaziär in zentrifugaler Richtung erfolgt und d a ß n u r so auch eine E r k l ä r u n g d e r vor dem ehemaligen Eisrand liegenden S a n d e r gegeben sei. Als Ursache des Aufsteigens des subglaziären Schmelzwassers aus der Mulde d e r Ostsee z u r Höhe der S a n d e r hinauf wird d e r hydrostatische Druck, u n t e r d e m das Schmelzwasser u n t e r h a l b des Eises s t a n d , a n g e n o m m e n . Gegen diese Theorie e r h e b e n sich mehrfache Beden­ ken. Sie liegen zunächst auf morphologischem Gebiet; aber auch die physi­ kalisch-hydrostatischen F r a g e n k ö n n e n noch keineswegs als geklärt gelten. Das Hinaufdrücken des Schmelzwassers auf die Höhe d e r Sanderflächen ist aber nicht n u r ein hydrostatisches P r o b l e m , sondern gleichzeitig u n d mindestens ebenso s e h r ein hydrodynamisches. V o n dieser Seite h e r ist die obige Theorie noch k a u m untersucht w o r d e n . Ein Versuch dazu soll im folgenden u n t e r n o m ­ men werden. H i e r b e i s i n d i n e r s t e r L i n i e d i e V e r h ä l t n i s s e d e r C i m b r i s c h e n H a l b i n s e l in B e t r a c h t g e z o g e n worden.

I. F r a . g e n a u f m o r p h o l o g i s c h e m

Gebiet

Zunächst sollen einige Bedenken morphologischer A r t kurze E r w ä h n u n g finden: 1.) Die S a n d e r sind i n fast u n u n t e r b r o c h e n e r Erstreckung von Norden bis Süden v o r h a n d e n und z w a r auch da, w o keine A u s m ü n d u n g e n von T u n n e l t ä l e r n v e r m u t e t w e r d e n können, weil die Oberflächenform k e i n e G r u n d l a g e dazu bie­ tet. Die T u n n e l t ä l e r sind also nicht Voraussetzung d e r Sander.

2.) Es fehlt vielfach, namentlich in Nord- u n d Südschleswig, a n e i n w a n d ­ freien S p u r e n einer V e r b i n d u n g von den v e r m u t e t e n T u n n e l t ä l e r n zu den nächstgelegenen, nach W e s t e n führenden Wasseriäufen, obgleich es sich bei den abzuleitenden Schmelzwassern um s e h r große M e n g e n gehandelt h a b e n müßte, deren S t r o m b e t t e n nicht ohne deutliche S p u r e n verschwinden w ü r d e n . Die Tat­ sache allein, daß w e s t - u n d ostwärts f ü h r e n d e Wasserläufe v o r h a n d e n sind, de­ ren U r s p r u n g s p u n k t e diesseits und jenseits der Wasserscheide in geringer, aber i m m e r h i n k i l o m e t e r w e i t e r E n t f e r n u n g voneinanderliegen, stellt k e i n e n Beweis dafür dar, daß es sich u m zusammengehörende, f r ü h e r durchgehende Wasser­ läufe h a n d e l t . Als Beispiel sei das v o m Busdorfer Teich bei Schleswig s ü d w ä r t s streichende Tal g e n a n n t . Es endet in e i n e m Talkessel, dessen u m r a h m e n d e Hö­ hen keine Lücken zeigen, die auf den f r ü h e r e n Durchlaß eines Wasserstroms hindeuten.

Wo a b e r ein f r ü h e r e r Auslauf nach Westen a n g e n o m m e n w e r d e n k a n n , wie mehrfach i m holsteinischen Gebiet, b e s t e h t keine Nowendigkeit, ihn als A u s ­ m ü n d u n g eines T u n n e l t a l e s zu e r k l ä r e n . E r ist als Überlauf eines b e i m Rück­ zug des Eisrandes g e b i l d e t e n Stausees (.zB. E m k e n d o r f e r Senke beim Westen­ see bei Kiel) oder als d i r e k t e r Abfluß s u p r a - oder inglaziären Schmelzwassers zu deuten.

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Eiszeit und Gegenwart

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3.) Fördenbecken mit Schwellen u n d innere F ö r d e n t ä l e r mit Seen, die sich stufenweise a u f w ä r t s h i n t e r e i n a n d e r reihen, w e r d e n in A n l e h n u n g a n die glei­ chen Erscheinungen in S k a n d i n a v i e n als Kennzeichen von T u n n e l t ä l e r n a n g e ­ sehen (z.B. E. W E R T H 1 9 0 8 / 9 , S. 346ff.). Der wesentliche Unterschied, daß im einen Falle Eis u n d Wasser a b w ä r t s , im a n d e r e n Falle nach d e r herrschenden Theorie aufwärts, also gegen die Stufen, liefen, schließt aber die Analogie zu den subglaziären R i n n e n t ä l e r n in S k a n d i n a v i e n aus.

4.) Viele der v e r m u t e t e n T u n n e l t ä l e r v e r d a n k e n ihre E n t s t e h u n g erst spä­ teren, östlicher gelegenen Eisrandlagen, sie b e s t a n d e n also noch garnicht zu der Zeit, als das Eis bis zu den S a n d e r n reichte (z. B. innerstes H a d e r s l e b e n e r F ö r ­ d e n t a l u n d das Tal K r u s a u - P a t t b u r g bei Flensburg). Ein von der hier b e h a n ­ delten Hypothese nicht beeinflußter Beobachter w ü r d e schwerlich ein Tal wie das K r u s a u - P a t t b u r g e r als subglaziär durch aufwärtsfließende Schmelzwässer oder durch eine Eiszunge e n t s t a n d e n erklären, da das äußere Bild unzweifel­ haft darauf hindeutet, daß die T a l f ü h r u n g ein Ergebnis des s p ä t e r aufgeschüt­ teten östlicheren Rückens darstellt. Z u beachten ist auch, daß dieses Tal recht­ winklig zur wahrscheinlichen H a u p t b e w e g u n g s r i c h t u n g des Inlandeises von der F ö r d e abzweigt, d a n n seine Richtung u m e t w a 1 5 0 ° ä n d e r t u n d so zweimal von der H a u p t b e w e g u n g s r i c h t u n g des Eises g e k r e u z t worden sein m ü ß t e . Es m u ß a n g e n o m m e n werden, daß das Eis den T u n n e l zuschütten u n d einebnen würde.

5.) Die vermeintlichen T u n n e l t ä l e r v e r e n g e r n sich nach oben zu B e t t e n klein­ ster Rinnsale ohne Anzeichen, daß sie früher g r ö ß e r e W a s s e r m e n g e n aufwärts geführt h ä t t e n ; sie zeigen hier im Gegenteil alle Kennzeichen von Erosion durch abwärtsfließendes Wasser. Wenn sie Becken einer Gletscherzunge gewesen w ä ­ ren, d a n n v ü r d e diese die aus weichem Boden bestehenden S t u f e n u n d T a l v e r ­ e n g u n g e n beseitigt u n d ein m e h r ausgeglichenes Tal hergestellt haben. (Die b r e i t e r e n Täler m i t Rinnenseen, w e i t e r östlich gelegen, weisen auf Eiserosion hin, z. B. die L a n g s e e - O x b e k r i n n e nördlich der Schlei.)

6.) Es ist damit zu rechnen, daß schon zur Zeit des Höchststandes der Weich­ seleiszeit das subglaziäre Schmelzwasser einen subglaziären Abfluß durch den Großen Belt oder den Sund zum K a t t e g a t t und S k a g e r r a k gehabt hat. Die m o r ­ phologischen Verhältnisse der Ostseemulde u n d des Belts sprechen dafür, d a ß ein Gefälle nach N o r d e n b e s t a n d e n h a t . Die A b s e n k u n g S k a n d i n a v i e n s w ä h r e n d der Weichseleiszeit infolge des Eisgewichts h a t sich auch auf die dänischen I n ­ seln erstreckt, sodaß eine tiefere L a g e des B e l t g r u n d e s zur d a m a l i g e n Zeit a n ­ z u n e h m e n ist; das subglaziäre W a s s e r konnte u n d m u ß t e also der Schwerkraft folgend nach u n t e n abfließen. Die Anschauung, d a ß sich an der Sohle des I n ­ landeises ein T u n n e l s y s t e m mit Schmelzwasser befunden habe, ist allgemein.

Das Schmelzwasser w u r d e zum Teil durch den aus der Erde k o m m e n d e n W ä r ­ m e s t r o m erzeugt. Diese Menge w a r z w a r sehr gering ( B R O C K A M P 1 9 5 1 , S. 5 4 ) , a b e r m a n m u ß sie als grundlegende, allgemeine Ursache zur B i l d u n g und zur d a u e r n d e n Aufrechterhaltung einer Schmelzwasserschicht ansehen, die d a n n durch h i n z u t r e t e n d e Oberflächen-Schmelzwässer v e r m e h r t w u r d e . Man k a n n w e d e r a n n e h m e n , daß sich dieses E n t w ä s s e r u n g s s y s t e m auf einzelne Gebiete b e ­ s c h r ä n k t habe, noch daß irgendwo Riegel bestanden, welche die durchgehende V e r b i n d u n g unterbrochen hätten. Auch die Tiefenverhältnisse im K a t t e g a t t u n d S k a g e r r a k deuten darauf hin, daß ein subglaziärer Abfluß zum A t l a n t i k bestan­ den hat. W e n n ein solcher aber bestand, konnte kein so hoher hydrostatischer Druck in der Ostseemulde e r h a l t e n bleiben, daß er zum Hinaufdrücken von Wasser u n d Gesteinsmaterial zu den S a n d e r n genügt hätte.

Sanderbildung durch subglaziäre, aufsteigende Schmelzwasserströme?

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7.) Nachdrückliche Zweifel rufen die 100 m hochgelegenen S a n d e r im n o r d ­ westlichen J u t l a n d hervor. Sie liegen in nächster N ä h e der N o r d s e e und damit in g e r i n g e r E n t f e r n u n g vom tiefen, nicht m e h r vom geschlossenen Inlandeis bedeckten Meer. D a ß das subglaziäre Schmelzwasser aus der g r o ß e n Tiefe zu d e m d a m a l s vielleicht 180 m ü b e r dem Meeresspiegel liegenden Sandergebiet e m p o r steigen w ü r d e , statt westlich a b w ä r t s z u m n a h e n A t l a n t i k auszuweichen, erscheint unwahrscheinlich.

II.

Fragen

auf

hydrostatischem

Gebiet

Die S t ä r k e des hydrostatischen Drucks in d e m u n t e r h a l b des Eises befind­ lichen Schmelzwasser richtet sich nach der H ö h e des Wasserspiegels in den s u b ­ glaziären Wasserläufen bzw. in den bis z u r Oberfläche reichenden Spalten. Maß­ gebend für den die Ü b e r w i n d u n g der Schwelle bewirkenden hydrostatischen Druck ist n u r der Teil der Wasserhöhe in den Spalten, der über d e m Niveau der Abflußöffnung auf der Schwelle liegt, und f e r n e r kommt n u r in Betracht die Wassersäule in den letzten Spalten, die sich in Richtung auf die Ausflußöffnung zu befinden, weil nach dem Gesetz der k o m m u n i z i e r e n d e n R ö h r e n der h y d r o ­ statische Druck aus h ö h e r gelegenen Spalten durch die tiefer gelegenen E n t ­ l a s t u n g erfährt.

Teilweise wird angenommen, daß das Inlandeis keine S p a l t e n gehabt habe, die v o n der Ober- bis zur Unterfläche durchgingen. Ob diese A n s c h a u u n g rich­ tig ist, k a n n hier dahingestellt bleiben. Jedenfalls ist sie aber nicht v e r e i n b a r mit d e r Theorie, daß u n t e r dem Eise ein hydrostatischer Druck b e s t a n d e n habe, der z u m Hinaufdrücken von Wasser u n d Gletscherschutt zu den S a n d e r n genügt habe. Ohne H i n z u n a h m e der H ö h e der Eisdecke u n d entsprechende E r h ö h u n g des Wasserspiegels in Spalten k o n n t e kein g e n ü g e n d s t a r k e r Druck erzeugt w e r d e n . Da zum a n d e r e n das subglaziär e n t s t e h e n d e Schmelzwasser, wie alle Gletscher im W i n t e r zeigen, n u r v e r h ä l t n i s m ä ß i g geringe Mengen aufweist, m u ß der Z u t r i t t supraglaziären Wassers auf dem W e g e durchgehender Spalten vor­ ausgesetzt werden, w e n n eine g e n ü g e n d e S c h w e m m W i r k u n g (siehe unter III) e r w a r t e t w e r d e n soll. Ein solcher Z u t r i t t ist n a t u r g e m ä ß wesentlich auf das Z e h r g e b i e t des Inlandeises beschränkt.

III. Fragen

auf

hydrodynamischem

Gebiet

I n beiden oben b e r ü h r t e n F r a g e n der S p a l t e n b i l d u n g und des Abflußes zum K a t t e g a t t mögen die Meinungen geteilt sein. U m a b e r auf jeden Fall ein vor­ eiliges Urteil zu vermeiden, soll in der folgenden h y d r o d y n a m i s c h e n U n t e r ­ suchung zunächst noch in beiden F r a g e n die d e r bisherigen H y p o t h e s e günsti­ gere A l t e r n a t i v e zu G r u n d e gelegt werden. Es soll also z u m Z w e c k e d e r U n t e r s u c h u n g z u n ä c h s t v o r a u s g e s e t z t werden, d a ß es Spalten mit W a s s e r f ü h r u n g von der Ober- bis zur Unterfläche gegeben h a b e und daß kein subglaziärer Abfluß zum K a t t e g a t t b e s t a n d e n habe. Es soll f e r n e r die Wir­ k u n g r a n d n ä h e r e r Spalten (siehe II Abs, 1) u n b e a c h t e t gelassen w e r d e n . P h y ­ sikalisch gesehen würde der größte, überhaupt denkbare hydrostatische Druck dann entstehen, wenn im Über­ g a n g s g e b i e t zwischen dem N ä h r - und dem Z e h r g e b i e t des G l e t s c h e r s bis zum Rand mit W a s s e r gefüllte S p a l t e n die Verbindung vom supraglaziären zum subglaziären Wasser hergestellt hätten.

Sichere Berechnungen der absoluten Höhe des hydrostatischen Drucks kön­ nen schon deswegen nicht aufgestellt werden, w e i l nach obigen Darlegungen 9

*

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positive A n g a b e n d a r ü b e r , in welchem H ö h e n n i v e a u die E n t s t e h u n g des höch­ sten Drucks tatsächlich stattgefunden h ä t t e , nicht g e m a c h t werden k ö n n e n . U n ­ ter den obigen Voraussetzungen w ü r d e sich zwar ein hydrostatischer Druck von g e n ü g e n d e r S t ä r k e ergeben, um das Wasser bis zu den Sandern hinaufzu­ drücken. Die Hypothese d e r T u n n e l t ä l e r mit aufwärts gerichtetem W a s s e r s t r o m spricht a b e r nicht n u r von einem Wasseraustritt, s o n d e r n auch von einer kräf­ tigen S a n d - u n d Schuttförderung, die z u r Aufschüttung der Sander diente. Zu einer solchen F ö r d e r u n g ist aber eine beträchliche Geschwindigkeit des schie­ benden Wasserstroms erforderlich. Z u r B e a n t w o r t u n g d e r Frage nach d e r W a s ­ sergeschwindigkeit m ü ß t e zunächst das Gefälle des Wasserlaufs b e k a n n t sein.

Das Gesamtgefälle des subglaziären Wasserstroms in d e m oben geschilderten günstigsten Fall ist g e n a u gleich dem Gesamtgefälle d e r darüberliegenden Eis­ oberfläche, da die A n f a n g s - und E n d p u n k t e beider dieselben sind. Das Gefälle der Eisoberfläche k a n n m i t recht großer Sicherheit veranschlagt werden: A u s einer höchsten Höhe des Eises von etwa 3000 m auf der schwedischen Eisscheide u n d einer Weglänge von e t w a 1000 k m ergibt sich ein Gesamtgefälle von 3°/oo. W e n n m a n die H e r k u n f t des Eises aus dem Bottnischen B u s e n annimmt, so w ü r d e der Weg von dort ü b e r Südschweden noch länger u n d das Gefälle entsprechend kleiner sein. Dies w ä r e allerdings das Gefälle „in d e r Luftlinie". Da das Wasser aber u n t e r dem Eise nicht auf dem k ü r z e s t e n Wege nach Westen geflossen sein wird, s o n d e r n zweifellos in W i n d u n g e n u n d U m w e g e n (siehe u n t e n c), so wird das Gefälle des tatsächlichen Weges wesentlich g e r i n g e r zu veranschlagen sein.

Es w i r d d e m g e g e n ü b e r aber geltend gemacht, d a ß i m Abschmelzgürtel ein sehr viel höheres Gefälle bestanden h a b e n müsse, m a n c h m a l u n t e r B e r u f u n g auf grönländische u n d isländische Verhältnisse. Ein Vergleich mit einem I n l a n d ­ eis, das wie in den d o r t i g e n Gebieten ü b e r mehr oder weniger steilem U n t e r ­ g r u n d a b w ä r t s fließt, ist n u n z w a r n u r beschränkt angängig. R. GRAHMANN hat indessen für die letzte Vereisung u n t e r Berücksichtigung dessen, daß das norddeutsche Inlandeis i m Randgebiet sich aufwärts bewegte, ein Oberflächen­ gefälle des Eises von 5°/oo zu Grunde gelegt (R. GRAHMANN 1937, S. 58), ein B e t r a g der zutreffend sein k a n n . Auch hier m ü ß t e ein gewisser Abschlag erfolgen, u m dem g e w u n d e n e n Weg des Schmelzwassers durch S p a l t e n und Tunnel R e c h n u n g zu t r a g e n . Es k a n n also für die folgende h y d r o d y n a m i s c h e Betrachtung ein G e ­ fälle des Wassers von 4,5°/oo zu G r u n d e gelegt w e r d e n .

Die aufgeworfene F r a g e nach der Geschwindigkeit des subglaziären Wasser­ stroms entzieht sich a b e r auch dann, w e n n das Gefälle b e k a n n t ist, der e x a k t e n hydrodynamischen Berechnung, da die hydraulischen Berechnungsformeln E r ­ f a h r u n g s w e r t e und Koeffizienten enthalten, die für die subglaziären W a s s e r ­ wege fehlen und nicht beschafft w e r d e n können, s o d a ß auf zahlenmäßige B e ­ rechnung verzichtet w e r d e n muß.

G r u n d g e d a n k e der U n t e r s u c h u n g : Es w i r d d e s w e g e n in der folgenden U n t e r s u c h u n g von den b e k a n n t e n Werten offener W a s s e r l ä u f e a u s g e g a n g e n . W e n n sich h i e r b e i er­ geben wird, daß selbst unter den günstigeren W i d e r s t a n d s ­ v e r h ä l t n i s s e n o f f e n e r W a s s e r l ä u f e eine für die S c h u t t f ö r ­ d e r u n g a u s r e i c h e n d e W a s s e r g e s ch w in d i g k e it bei dem ge­ g e b e n e n G e f ä l l e n i c h t e n t s t e h t , d a n n m u ß sie, da die W i ­ d e r s t ä n d e im s u b g l a z i ä r e n W a s s e r s t r o m u n g l e i c h g r ö ß e r e sind, h i e r als a u s g e s c h l o s s e n b e t r a c h t e t w e r d e n . Die V e r ­ h ä l t n i s s e offener W a s s e r l ä u f e w e r d e n also l e d i g l i c h als Grenzwert verwendet.

S a n d e r b i l d u n g durch subglaziäre, aufsteigende Schmelzwafcserströme?

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In Flüssen, also bei a b w ä r t s gerichtetem Gefälle, fängt die Geschiebeför­ d e r u n g , zunächst des Sandes, b e i etwa 0,6—0,7 m/sek. Wassergeschwindigkeit a n (VAN RINSUM 1950, S. 55). F ü r kiesigen B o d e n wird die Geschwindigkeit m i t 1,0 m/sek. u n d für grobsteinigen Boden m i t 1,25 m/sek. angegeben ( „ H ü t t e " I S. 479). F ü r e i n e Fließrichtung aufwärts, entgegen einem Gefälle, das b e i m Aufstieg a u s d e r Ostseemulde recht beträchtlich ist, w ü r d e die A n n a h m e e i n e r erforderlichen Geschwindigkeit von doppelter Größe gerechtfertigt sein, es soll indessen z u r Vorsicht n u r eine Geschwindigkeit von 2 m/sek. zu G r u n d e gelegt w e r d e n . Das oben veranschlagte Gefälle v o n 4,5°/oo entspricht etwa d e m v o n Wasserläufen i n Gebieten m i t etwas s t ä r k e r e r Oberflächenneigung, also z w i ­ schen Flachland u n d Gebirge (VAN RINSUM 1950a, S. 73). Untersuchungen a n d e r Wertach, e i n e m bei A u g s b u r g in den Lech m ü n d e n d e n Nebenfluß, h a b e n bei Hochwasser u n d bei einem Gefälle von 4°/oo eine mittlere Geschwindigkeit v o n 1,83 m/sek. e r g e b e n und a n d e r Sohle infolge der Reibung n u r 0,57 m/sek.

(VAN RINSUM 1950,

S.

53).

Aus d e m vorstehenden, v o n dem Verfasser VAN RINSUM beliebig g e w ä h l t e n Beispiel eines offenen Flußlaufes, der bei 4°/oo Gefälle n u r eine Sohlengeschwin­ digkeit von 0,57 m/sek. zeigt, geht hervor, d a ß in dem subglaziären E n t w ä s s e ­ r u n g s s y s t e m m i t etwa 4,5°/oo Gefälle die Sohlengeschwindigkeit des W a s s e r s noch u n t e r 1 m/sek. bleiben m u ß t e und z w a r sogar dann, w e n n die g ü n s t i g e r e n Verhältnisse offener Flußläufe vorliegen w ü r d e n . Die Mindestgeschwindigkeit des Wassers, b e i der F ö r d e r u n g von S a n d u n d Geröll eintritt, w a r oben m i t 2 m/sek. festgestellt worden. N u n sind a b e r die Fließwiderstände im s u b g l a ­ ziären T u n n e l selbstverständlich mehrfach h ö h e r als in offenen Wasserläufen: a) Zunächst ist die Reibung abhängig v o m benetzten U m f a n g des Querschnit­ tes des W a s s e r s t r o m s . Im offenen Wasserlauf sind n u r Sohle und W ä n d e des Flußbettes b e n e t z t , w ä h r e n d i m völlig gefüllten subglaziären T u n n e l keine freie Oberfläche, s o n d e r n allseitig benetzter U m f a n g des Wasserstroms gegeben ist.

D a r a u s r e s u l t i e r t schon fast eine V e r d o p p e l u n g des ä u ß e r e n Reibungswider­ standes. b) Zu b e a c h t e n ist ferner, d a ß der R e i b u n g s w i d e r s t a n d e t w a mit dem Q u a ­ d r a t der Wassergeschwindigkeit wächst (L. PRANDTL 1949, S. 103). Bei einer S t e i ­ g e r u n g der Geschwindigkeit auf das erforderliche Maß w ü r d e also d e r Rei­ b u n g s w i d e r s t a n d auf einen mehrfachen B e t r a g anwachsen. c) Die subglaziären T u n n e l waren vielfach verzweigt infolge der ü b e r d e n U n t e r g r u n d v e r t e i l t e n E n t s t e h u n g des Schmelzwassers durch den Schmelzvor­ gang und d u r c h unterteilten Zufluß auf d e m Spaltenwege. D i e durch Richtungs­ ä n d e r u n g e n entstehenden P o t e n t i a l v e r l u s t e w a r e n also erheblich größer als beim offenen Flußlauf. Von noch größerer B e d e u t u n g sind Verengungen u n d namentlich E r w e i t e r u n g e n d e r Tunnelquerschnitte. J e plötzlicher die Ü b e r g ä n g e sind, u m so g r ö ß e r wird d e r P o t e n t i a l v e r l u s t . A m b e d e u t s a m s t e n sind die E r ­ weiterungen, da hier Neigung der S t r ö m u n g z u r Ablösung v o n der W a n d b e ­ steht (L. PRANDTL, S. 162 u n d „Hütte", S. 482). Sie w e r d e n in den T u n n e l n in i m m e r e r n e u t e r Wiederholung und mit i m m e r weiterer D r u c k m i n d e r u n g auf­ treten, w ä h r e n d sie in offenen Wasserläufen weniger b e d e u t s a m sind, da h i e r die freie Oberfläche das Ausweichen g e s t a t t e t .

E r g e b n i s : A u s der h y d r o d y n a m i s c h e n Betrachtung ergibt sich, d a ß die z u r F ö r d e r u n g v o n Gletscherschutt durch d i e Tunnel aus d e r Ostseemulde auf­ w ä r t s zu d e n S a n d e r n erforderliche Wassergeschwindigkeit aus dem z u r V e r ­ fügung s t e h e n d e n Gefälle nicht erreicht w e r d e n konnte. W e n n schon i m o f ­ f e n e n F l u ß l a u f mit e i n e m Gefälle v o n 4%o eine Sohlengeschwindigkeit

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von n u r 0,57 m/sek. festgestellt wurde, so m u ß u n t e r g l e i c h e n V e r h ä l t ­ n i s s e n die Geschwindigkeit bei 4,5 oo Gefälle offensichtlich weit u n t e r 1 m/sek. bleiben u n d k a n n d a m i t die zur Geröllförderung erforderliche M i n d e s t ­ geschwindigkeit von 2 m/sek. noch nicht z u r Hälfte erreichen. Die im v o r s t e h e n ­ den aufgeführten Momente verursachen f ü r d e n i m T u n n e l einge­ s c h l o s s e n e n W a s s e r s t r o m o h n e f r e i e O b e r f ä c h e eine V e r ­ vielfachung des G e s a m t w i d e r s t a n d e s u n d d a m i t eine R e d u k t i o n der G e s c h w i n ­ digkeit auf einen Bruchteil der erforderlichen. Die Gesamtdifferenz zwischen Soll u n d Ist bleibt so groß, d a ß sie auch d u r c h eine im R a h m e n des D e n k b a r e n bleibende noch günstigere Gestaltung d e r geschätzten Z a h l e n w e r t e u n d d e r v e r w e n d e t e n E r f a h r u n g s w e r t e nicht b e h o b e n w e r d e n k ö n n t e . Nach der u n t e r b) angeführten E r f a h r u n g s r e g e l w ü r d e bei S t e i g e r u n g d e r Geschwindigkeit v o n 0,57 m/sek. auf 2 m/sek. der R e i b u n g s w i d e r s t a n d auf den ü b e r 12-fachen B e t r a g ansteigen. Zu seiner Ü b e r w i n d u n g m ü ß t e das Gefälle im gleichen Maß v o n 4 auf 49°/oo gesteigert werden. W e n n m a n d a n e b e n noch die große Steilheit d e r meisten T u n n e l t ä l e r in i h r e m letzten Teil berücksichtigt, so wird in aller D e u t ­ lichkeit ersichtlich, d a ß v o m h y d r o d y n a m i s c h e n Gesichtspunkt aus die T u n n e 1h y p o t h e s e a u f g e g e b e n w e r d e n muß.

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Als Widerspruch zu diesem Ergebnis k ö n n t e die Beobachtung von „ s p r i n g ­ b r u n n e n a r t i g e n " Erscheinungen an arktischen Gletschern angesehen w e r d e n .

Aber e i n m a l sind diese Beobachtungen n u r seltener; z u m a n d e r e n sind die E r ­ scheinungen meistens recht unbedeutend. A m eindrucksvollsten ist d e r a m Malaspina-Gletscher von RÜSSEL festgestellte 12—15 F u ß hoch a u f s p r i n g e n d e Wasserstrom. Es ist der Ausfluß eines n u r a b w ä r t s f l i e ß e n d e n S t r o m s .

Wenn ein F l u ß gleicher E n e r g i e im Randgebiet, etwa im Bereich der westlichen Ostsee eingetroffen wäre, so w ü r d e seine K r a f t doch bei weitem nicht a u s r e i ­ chen, u m zu den S a n d e r n in d e r Höhe des 10—20-fachen seiner Steighöhe h i n a u f zu gelangen. Der M a l a s p i n a - „ S p r i n g b r u n n e n " spricht also bei seiner r e l a t i v g e ­ ringen Steighöhe nicht für die Hypothese, s o n d e r n gegen sie.

Schließlich m u ß nochmals d a r a n e r i n n e r t w e r d e n , daß d e r h y d r o d y n a m i s c h e n U n t e r s u c h u n g drei Voraussetzungen beigegeben waren (siehe III Abs. 1), die n u r gemacht w u r d e n , u m bei der U n t e r s u c h u n g die der bisherigen Theorie g ü n ­ stigsten V e r h ä l t n i s s e u n t e r Ausschaltung s t r i t t i g e r Fragen zu Grunde zu l e g e n .

W e n n m a n a b e r ein T u n n e l s y s t e m an der Sohle des Inlandeises a n n i m m t , w i e es auch die Hypothese selbst tut, dann k a n n aus den schon unter I 6 a n g e ­ gebenen G r ü n d e n wohl k a u m die A n n a h m e e i n e r zum K a t t e g a t t d u r c h g e h e n d e n V e r b i n d u n g des u n t e r d e m Eis befindlichen Entwässerungssystems als u n b e ­ gründet a b g e l e h n t werden. —• Hinsichtlich d e r Spalten, die offenbar im A b ­ schmelzgürtel sehr zahlreich gewesen sein w e r d e n (R. GRAHMANN 1937, S. 60f.), muß nochmals (siehe u n t e r II) auf die Tatsache hingewiesen werden, d a ß n a c h dem Gesetz d e r k o m m u n i z i e r e n d e n R ö h r e n für die Größe des hydrostatischen Drucks n u r die letzten r a n d n a h e n Spalten in Betracht gezogen werden d ü r f e n , wodurch die Erreichung genügenden Druckes von v o r n h e r e i n ausgeschlossen ist. Selbst w e n n n u r allein diese l e t z t g e n a n n t e Voraussetzung fallen gelassen wird, w a s aus physikalischen Gründen u n a b w e i s b a r ist, d a n n ist das h y d r o ­ dynamische Untersuchungs-Ergebnis für die Hypothese noch ungünstiger: E s e r s c h e i n t d a n n nicht nur die F ö r d e r u n g von Gletscher­ s c h u t t , s o n d e r n s o g a r die B e w e g u n g n u r eines Wasser­ s t r o m s zur S a n d e r h ö h e h i n a u f a u s g e s c h l o s s e n . Als E r g e b ­ nis der U n t e r s u c h u n g darf also f e s t g e s t e l l t w e r d e n , d a ß die b i s h e r g e w ö h n l i c h v e r t r e t e n e T h e o r i e d e s in T u n n e l -

Sanderbildung durch subglaziäre, aufsteigende Schmelzwasserströme?

t ä l e r n a u f s t e i g e n d e n u n d G 1 e t s c h e r s c h u 11 subglaziären Schmelzwassers nicht haltbar

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mitführenden ist.

Die hydrodynamische U n t e r s u c h u n g b e h a n d e l t e i n e n Teil des g e s a m t e n F r a ­ genkomplexes, der n u r n e b e n den auf morphologischem Gebiet (siehe I) ge­ machten Darlegungen zu betrachten ist. M a n mag gegen die eine oder a n d e r e davon B e d e n k e n erheben, a b e r das d a r g e s t e l l t e Gesamtbild zeigt z u m m i n d e ­ sten, daß das Problem e i n e r erneuten P r ü f u n g von g e ä n d e r t e n Gesichtspunkten aus bedarf. W e n n die bisherige H y p o t h e s e aufgegeben wird, so ergibt sich die Notwendigkeit, die Erscheinungen des E i s r a n d e s u n d d e r S a n d e r b i l d u n g anders als bisher zu erklären. Die S c h u t t f ö r d e r u n g von u n t e n z u m Eisrand hinauf hat n i c h t a u c h f l u v i a t i l , s o n d e r n n u r g l a z i ä r stattgefunden. Die Z e r t e i l u n g d e r vor dem R a n d e aufgehäuften Schuttmassen sowie die Aufschüt­ tung der S a n d e r k o n n t e nicht durch subglaziäre, s o n d e r n n u r durch s u p r a glaziäre oder inglaziäre Schmelzwasser erfolgen.

Den inglaziären Schmelzwasserläufen nach A r t d e r Skizze P . WOLDSTEDT'S (1929, A b b . 40) wird eine e r h ö h t e B e d e u t u n g zugemessen w e r d e n müssen, aber nicht als Schuttförderer, s o n d e r n als V e r t e i l e r des v o m Eis aufwärts bis zum Eisrand geschobenen S a n d e s und Gerölls. Eine gewisse Bestätigung b r i n g e n die Beobachtungen von E. TODTMANN am V a t n a - J d k u l l auf Island (E. TODTMANN 1951, S. 335). Beim Rückzug des Eises b i l d e t e n sich zunächst Stauseen, die bei E r ­ reichung genügender Wasserspiegelhöhe nach außen h i n ü b e r die Sanderflächen e n t w ä s s e r t e n , aber ohne Schuttführung, da die S t a u s e e n als Sandfang wirkten.

In dem noch späteren S t a d i u m fand e i n e subglaziäre E n t w ä s s e r u n g zu den Belten hin s t a t t (P. WOLDSTEDT 1950, S. 40 u n d 365), die indessen auch d a n n n u r vorstellbar sein dürfte, w e n n schon v o r h e r ein subglaziäres T u n n e l s y s t e m be­ s t a n d e n hat, sodaß n u r die letzte V e r b i n d u n g von den S t a u s e e n zu diesem her­ gestellt zu w e r d e n b r a u c h t e .

Mit den letzten A u s f ü h r u n g e n ist d a s Ziel dieser A r b e i t schon überschritten; denn es ist m i t ihr n u r beabsichtigt, die vielen Bedenken, die der Hypothese der T u n n e l t ä l e r entgegenstehen, zusammenzufassen und durch hydrodynamische Er­ w ä g u n g e n zu ergänzen. Die Lösung d e r vielen neu a u f t r e t e n d e n P r o b l e m e , wenn m a n ohne die Hypothese a u s z u k o m m e n sucht, k a n n n u r durch vereinigte Arbeit vieler in l ä n g e r e r Frist gelingen.

S c h r i f t e n v e r z e i c h n i s B . BROCKAMP: D i e b a r o m e t r i s c h e H ö h e n b e r e c h n u n g a u f d e r d e u t s c h e n d i t i o n . - N . J a h r b . f. G e o l . u . P a l . 1 9 5 1 , S . 5 3 .

Grönland-Expe­

R . GRAHMANN: F o r m u n d E n t w ä s s e r u n g d e s n o r d e u r o p . I n l a n d e i s e s . - M i t t . d. G e s . f.

E r d k . L e i p z i g 1937. „ H ü t t e " : D a s I n g e n i e u r s T a s c h e n b u c h . B e r l i n . 27. A u f l a g e .

L . PRANDTL: F ü h r e r d u r c h d i e S t r ö m u n g s l e h r e . B r a u n s c h w e i g

1949.

VAN RINSUM: D e r A b f l u ß i n o f f e n e n n a t ü r l i c h e n W a s s e r l ä u f e n . B e r l i n 1950. — N i e d e r ­ schlag und Abfluß im Regnitzgebiet. Beiträge zur Gewässerkunde. München 1950 [ 1 9 5 0 a ] .

E. M .

TODTMANN: I m G l e t s c h e r r ü c k z u g s g e b i e t d e s V a t n a - J ö k u l l a u f I s l a n d 1950. N e u e s J a h r b . f. G e o l . 1951, S. 3 3 5 .

E . WERTH: F j o r d e , F j ä r d e u n d F ö h r d e n . - Z e i t s c h r . f. G l e t s c h e r k . 1908/9.

P . WOLDSTEDT: N o r d d e u t s c h l a n d u n d a n g r e n z e n d e G e b i e t e i m E i s z e i t a l t e r . S t u t t g a r t 1950. — D a s E i s z e i t a l t e r . 1929.

Ms.

e i n g e g . 14. 3. 1952

A n s c h r i f t d e s V e r f . : R e g . - D i r . a . D . P a u l J a s p e r s e n , K i e l , G o e t h e s t r a ß e 8.