sedimenttransport im mündungsgebiet des alpenrheins

W. SKALA - - Lithologische Untersuchungen an den Kirchberger Sanden

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Sedimenttransport im Miindungsgebiet des Alpenrheins I)

Von GERMAN MiJLLER und ULRICH F6RSTNER, Heidelberg*)

Mit 20 Abbildungen und 8 Tabellen

Zusammenfassung In regelm~iBigen Abst~nden wurden dem Alpenrhein am Pegel Lustenau,

wenige Kilometer vor seiner Einmiindung in den Bodensee, etwa 500 Wasser- und Sehwebstoffproben bei versehiedenen Pegelst~inden entnommen.

Die Leitf~ihigkeit und H~irte der Wasserproben nimmt mit steigendem Dureh- flul3 (100--1000 m3/see) entsprechend der Verdfinnung ab, der pH-Wert (8,0 bis 8,8) steigt schwach an. Die Redoxpotientale sind stets positiv.

1) Dem Osterreichischen Rheinbauleiter, Herin Hofrat Dipl.-Ing. FERDINAND WAIBEL, Bregenz, in Dankbarkeit gewidmet.

*) Anschrift der Verfasser: Prof. Dr. G. Mi2LLER und Dr. U. F6RSTNER, Labora- torium fiir Sedimentforschung, Mineralogisch-Petrographisches Institut der Uni- versitiit, 69 Heidelberg, Berliner Strage 19.

229

Aufs~itze

Mit ansteigendem Wasserdurchflul3 nimmt die Schwebstoffkonzentration stark zu (50--5000 mg/1).

Zur Zeit des Fr/ihsommer-Hochwassers sind bei gleicher Wasserf/_ihrung die Schwebstoffgehalte bei ansteigendem Hochwasser hSher als bei absteigendem Hochwasser. Als Ursache wird die Ausr~iumung des im FluBbett wiihrend des Winters und Friihjahrs bei Niedrigwasser akkumulierten Lockermaterials an- gesehen.

Setzt man die Schwebstoffgehalte in Beziehung zur Flie/3geschwindigkeit (1--8 mVsec), so ergibt sich fiir den MeBpunkt Lustenau eine Zunahme des Schwebguts (C S in rag/l) mit der sechsten Potenz der FlieBgeschwindigkeit (V):

C s (Alpenrhein Lustenau) = 5. V 6 In einer allgemeinen Beziehung

C s = x �9 Vy, die fiir versehiedene F1/isse nach Literaturdaten abgeleitet wurde, scheint der Exponent y ein Mag fiir die Str6mungserosion (abhfingig von Form und Nei- gung des Flul3bettes), der Faktor x fiir die iiul3eren Einfliisse wie Klima, Vege- tation, Stabilit~it der Flul3geometrie darzustellen. Eine iihnliehe Abh~ingigkeit besteht zwischen der Schwebstoff- und Wasserfiihmng.

Die Korngr613enverteilung und Karbonatgehalte sind von den DurehfluB- mengen bzw. Flieggesehwindigkeiten nahezu unabh~ingig, stehen jedoeh in deutlicher Beziehung zu bestimmten Liefergebieten. Eine Hiiufigkeitsstatistik der mittleren KorngrSl3en von FluBsanden (HAHN, 1967) und Sehwebstoffen (diese Arbeit) zeigt ein auffallendes Minimum bei etwa 0,04 ram. Dieser Wert kann zur Abgrenzung der Schwebstoff- und Flul3bettfraeht am Mel3punkt Lustenau benutzt werden. Werte fiir die Sortierung, Sehiefe und Kurtosis erweitern die grundlegenden Untersuchungen von FOLK & WARD (1957) naeh feineren Korn- grSf3en hin.

Im Mittel setzen sich die Schwebstoffe aus 10~ Ton, 70Yo Silt und 20~o Sand zusammen. Der Karbonatgehalt betr~gt durehsehnittlieh 37~o (26% Caleit, 11~ Dolomit). Die Tonfraktion besteht iiberwiegend aus Illit und Chlorit.

Abstract

500 samples of water and suspended load were taken at different water levets from the Alpenrhein at Lustenau, a few kilometers' distance from its Lake Con- stance-delta.

Conductibility and hardness of the water decrease with increasing water discharge (100~1000 m3/sec) corresponding to the dilution, the pH-values (8.0 to 8.8) weakly increase. The redox-potentials are always positive. With increasing water discharge, the suspended load concentration increases strongly (50 to 5000 nag/l).

At the same water levels, the suspended load concentration during early- summer high-water is greater during rising than during falling water level. This may be caused by the loose material (accumulated during winter and spring low waters) being washed out of the river channel.

On a double logarithmic scale the relation between flow velocity (V = 1--8 mS/see) and suspended load concentration (C s in mg/1) can be expressed by a straight line. Its equation is

C s (Alpenrhein at Lustenau) = 5 �9 V 6 In a general equation

C s = x �9 V Y ,

230

G. MOLLER U. a. - - Sedimenttransport im Miindungsgebiet des Alpenrheins

for various rivers (data taken from literature), the exponent y seems to be a measure of the erosional forces (depending on cross-section and slope of the river channel); the factor x seems to express outer influences as climate, vegetation, rock erodibility, stability of the channel geometry. A similar relationship exists between the suspended load concentration and the water discharge.

Grain-size distribution and carbonate content are almost independent of water discharge and flow velocity respectively. They are, however, clearly related to distinct supply areas. A pronounced frequency minimum exists at about 0.04 mm between the mean sizes of river sands (HAHN, 1967) and that of suspended load (this paper). This value may be used to distinguish suspended load from bedload at Lustenau sampling station. The values for sorting, skewness and kurtosis amplify the results of FOLK & WARD (1957) concerning finer grain sizes.

On an average, the suspended load consists of 10~o clay ( ~ 0.002 mm), 70~o silt (0.002--0.068 ram) and 20~o sand ( > 0.068 mm). The mean carbonate content is 87~o (26~o calcite, 11~o dolomite). The day minerals are mainly illite and chlorite.

R4sum4

A des intervalles de temps rSguliers, h peu prgs 500 gchantillons d'eau et de mati6re en suspension ont 6t6 pr61ev6s de l'Alpenrhein, ~t la station de jaugeage de Lustenau, situ6e h quelques kilom~tres en amont de son embouchure dans le Lac de Constance.

La conductivit6 et le degr6 hydrom6trique dans les 6chantillons d'eau d6- croissent en fonction d'une dilution relative, due gt une augmentation du dgbit (100 ~t 1000 m3/sec). I1 y a une 16g6re eroissance de la valeur du pH (8.0 ~ 8.8) lorsque le d6bit augmente. Les poter~tiels redox sont toujours positifs.

La concentration de la mati~re en suspension augmente rapidement 50 ~t 5000 mg/1) en fonction de l 'augmentation du d6bit.

En temps de erues, au d6but de 1'6t6, la concentration de: la mati6re en suspension est plus 61ev6e pendant la mont6e des erues qu'~ la deseente - - le d6bit 6tant du m6me ordre. Ce ph6nom6ne est expliqu 6 par un proeessus de balayage de la mati6re non eonsolid6e, aecumul6e au fond du lit de la rivi6re pendant les p6riodes d'6tiage au eours de l 'hiver et au printemps.

En 6tablissant une relation entre la concentration de la mati6re en suspension et la vitesse d'6eoulement (1 ~ 8 ma/see), on trouve pour la station de jaugeage de Lustenau une augmentation de teneur de la mati6re en suspension (C s e n mg/1) avee la puissance 6 de la vitesse d'6eoulement (V):

C s (Alpenrhein, Lustenau) = 5-V" d'ofl l '6quation g6n6rale

C s = X" MY,

qui ressort aussi des 6tudes de diverses rivi6res cit6es dans la litt6rature. L'exponent y semble done pouvoir servir eomme r~gle pour la d6termination de l'6rosion d'6coulement (qui d6pend de la g6om6trie et de la pente du lit du fleuve), le faeteur x refl6tant des influenees externes comme le elimat, la v6g6- tation et la stabilit6 de la g6om6trie du fleuve. Une relation analogue existe entre la coneentration en mati6re en suspension et le d6bit.

I1 n'y a pratiquement pas de relation direete entre la distribution granulo- m@rique ou les teneurs en carbonates d'une part, et le volume du d6bit ou la

231

Aufs~tze

vitesse de l'6eoulement d'autre part; or il apparalt une relation intime avee eer- taines r6gions d'alimentation. On note un minimum marqu6 autour de 0.04 mm dans la distribution statistique des grains A diam6tre moyen dans les sables des fleuves (HAHN, 1967) et de la mati6re en suspension (eette 6tude). A l'aide de eette valeur il est possible de diff6rencier, A la station de jaugeage de Lustenau, la mati6re transport6e au fond du lit de l'Alpenrhein et celle transport6e en suspension. Des valeurs pour le elassement, l'assym6trie et ,, l'augulosit6 >7 (kurtosis) eompl6tent les reeherehes de base de FOLK & WARn (1957), en ce qui eon- eerne la distribution granulom6trique dans la classe des grains les plus fins.

Comme constitution moyenne on trouve dans la mati6re en suspension 10~o d'argile, 70~o de silt et 20~ de sable. La teneur moyenne en carbonates est de 87yo (26~o de calcite, 10~o de dolomie). Dans la fraction des argiles on trouve essentiellement de l'illite et de la chlorite.

IgpaT~oe coAepmamle

I/IccJie~ot3aH oca;~oqnLifi TpaI{cnopT ~ ycTbeBofI 062IaCTH pem~ A:IblIeHpeftHa. Hect~o~im~o HHOIOMeTpOB gepe~ BIIO,/~@HFIeM B Bo~eHcHoe oaepo HoqepHHyTL] 500 npo6. HpoBoAI4M0CTI~ n ~eCTKOCTI~ np06 BOAI~I y6aBnHtOTCH C yBeaI4~HBa- tO~HM IIpOTeKaHHeM (100--1000 Ma/ceH); pH-BesII~HHa (8,0--8,8) B03pac- TaeT MaJIO; OHHeJII4Te21bHO-BOCCTaHOB!~ITeJIbHI~Ie IIOTeHI~Ha~I,I B e e P ~ a no:JIO- 7I~idTe~It, t tbIe. C yBe~IIIqHBaIoIn~HM IlpoTeHaHIIeM BOjII~I co~epmaHHe HaHOCOB B Bo~e CHJI~,HO Bo3pacwaeT. FI3 COOTHOIIIeHI/IH Merely eo;~ep~aH!/ieM HaHOCOB I/I cH0pOCTbIO TeqeHHff Ho21yqHTCH yBeJiHqeHHe B3Be[HeHHblX BelILeCTB e 6. CTeHeHBIO c H o p 0 c T H Te~IeHFIH.

Inhalt

1. Einleitung; bisherige Untersuchungen; Probenahme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23"2 2. Durehttul3menge und Str5mungsgesd~windigkeiten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 234 3. Hydrochemisehe und physikalisehe Messungen am Alpenrhein-Wasser . . . 236 4. WasserdurdafluB und Schwebstoffgehah . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 237 5. Granulometrie der Sehwebstoffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 246 6. Vergleieh der KorngrSBenparameter von Sehwebstoffen mit Flul3bett-

sanden des Alpenrheins . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 258 7. Karbonatgehalt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 254 8. Tonanteile . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 255

1. Einleitung; bisherige Untersuchungen; Probenahme

Das Flul3system des , ,Alpenrheins" (WAGNER, 1962) entw/issert mi t t iber 6000 km 2 einen Gro/3teil der Ostsehweiz. Bei Reiehenau (Schweiz) ents teht der Alpenrhe in dureh den Z~sammenflu/3 von Vorderrhcin und Hinter - rhein, die im St . -Gotthard- bzw. Adu la -Geb ie t entspr ingen; 100 km verl~iuft er dann fiber die postglaziale Auff i i l lung eines tier e ingeschni t tenen frti- heren Bodensee-Neben-Beekens , n i m m t als wieht ige Zuflfisse die Land- quar t und Ill auf und mi inde t bei der Fussaeh-Bueht, e inem tiber 6 km 2 gro/3en Del ta -Gebie t , in den Bodensee (Abb. 1). D e m Alpenrhe in ent- s t ammt ungeffihr 70~o des gesamten Bodensee-Zuflusses (KmFER, 1955), sein Antei l an der Gesamt -Sed iment -Zufuhr ist noch hSher.

232

G. Mi~LLEa U. a. - - Sedimenttransport im Miindungsgebiet des Alpenrheins

Am Alpenrhein und an seinem Delta sind in den letzten Jahren neue Beobachtungen durehgeftihrt worden: G. MiiLLEH & HArlN (1964) und HAHN (1967) untersuehten F lul3sande im Einzugsbereich des Alpenrheins

Korbonotprovinzen

Rhe/n

S e e r h e / n B o d e n s e e

Gef4:itte der wicht igst-en m A[ pe n r hein zu f liJsse,10O- fclch

600- ~ k\ '-~. ~ 0berhiSht

~nn ~\: '..~ " Lustenau

A penrhei~ ~" . . . . . ~ 1 Bod :/ 400 . . . . . . . "~i" ' r ~ e e

km 160 120 B0 40 0 - / L

Lustenou

P r o v i n z I 0-3 Gew.% Karbona t

Provinz [I 30-50 Gew.% Karb.,Ca/Do,6

P r o v i n z III 60-80 Gew.~ Karb,Ca/Do~l

Provinz I'v 30-&0 Gew.*/o K~rb.,C~/Do

5-6/2-3

r-~C, " "G;Fopr

" t a F : ~ ~ ~ " . I . ~ ' .'-~:i:':~ :!:::::?...?.;.L~, " - ~ �9 : : . : - . : . z " .

0 10 2 0 km " 1 . . . ....'/;/.~i t i I

Abb. 1. Einzugsgebiet des Alpenrheins sowie distributive Karbonatprovinzen nach HAHN (1967).

und gliederten mehrere Schwermineral- und Karbonatprovinzen (Abb. 1) aus; G. MtiLLER verglich die Hydrodaemie des Alpen- mit derjenigen des Seerheins (1965) und zeigte die Entwicklung des Alpenrhein-Deltas seit 1900 auf (1966 a, b), F6HSTNm~, G. Mf3LLEH & REtNECK (1968) untersuch-

233

Aufs/itze

ten Sedimente und Sedimentgeffige des Ilheindeltas im Bodensee. Die In- ternationale Rheinregulierung fiihrt seit 1911 in zehnjghriger Folge See- grundaufnahmen im Delta dureh (WAIBEL, 1952 und 1962). Aus Vorland- sedimenten leitete J)ICKLI (1957, 1958) die Intensit~it des rezenten Abtrags der Alpen ab.

Die vorliegende Untersuehung gilt dem Zusammenhang von Fliel3ge- sehwindigkeit (und damit der Durehflul3menge) des Wassers in Delta- N~he und seinem Anteil an Sdawebstoffen. Darfiber hinaus sollten hydrochemisehe und physikalisehe Daten gewonnen und mit der Durehflul3- menge verglidlen werden.

Von April 1965 bis Mai 1966 wurde von Mitarbeitern des Laboratoriums ffir Sedimentforsehung am Mineralogisehen Institut der Universit~t Heidel- berg bei versehiedenen Wasserst~inden etwa 450 Proben an der MeB- station ,,Lustenau Eisenbahnbrfieke" aus etwa 50era Tiefe aus dem Alpenrhein entnommen. Die MeBstation liegt 6 km vor der Einmfindung des Alpenrheins in den Bodensee. Wertvolle Unterstiitzung verdanken wir der Internationalen Rheinbauleitung Bregenz, insbesondere Herrn Dipl.- Ing. WMBEL, Herrn Dipl.-Ing. GASSE~ sowie Herrn LACKNEI L denen wir an dieser Stelle unseren herzliehen Dank ausspreehen.

2. Durehflul~menge ur~d StriJmungsgesehwindigkeiten

Die Mel3daten der folgenden Absehnitte wurden in Beziehung zur Durehflul3menge (m3/sec) gesetzt, die aus dem Pegelstand bereehnet wurden. Die Beridate der Rheinbauleitung Bregenz lieferten nfitzliche Ver- gleichswerte fiir die Jahre 1981--1960: die mittleren Durchttugmengen sehwankten in diesem Zeitraum zwisehen 149 m3/see (1949) und 275 mS/ see (1985). Die Durchflul3menge im Beobaehtungszeitraum 1965/66 (Tab. 1)

Tabelle 1. Mittelwerte fiir Durchflul3menge und Triibstoffgehalt im Alpenrhein bei Lustenau

JahresabfluB Triibstoff- menge

Gesamt Mittel (Mio. m 3) (mS/see) mg/1

1942 bis 19601) 6902 219,0 414 Okt. 1962 bis Sept. 19632) 5890 186,8 95 April 1965 bisM~rz 1966 8795 279,5 289 April 1966 bisMarz 1967 9380 297,0 n.b.

1) WAIBEL (1962, nach Messungen 1936--39). 2) M/SLLElt (1965).

war also mit 279,5 m3/sec retativ hoeh. Zum Vergleich wurden noch die Mel3werte von 1966/67 angeffihrt, diese Werte wurden weniger dureh

234

G. M/JLLEI1 u. a. - - Sedimenttransport im Miindungsgebiet des Alpenrheins

aul3ergew6hnlich hohe Pegelst~inde als vielmehr durch l~nger anhaltende mittlere Hochwasser erreicht.

Abb. 2 enth~ilt die Durchflul3mengen des ZeitrauInes 1. April 1965 bis

m 3/sec

1000

900

800

700

600

5o0 t /-,00

30O

200 I ~

100

0 ,

~ 14 12 10 8 6 4 2 0

I I I I E I I I I I I

1 / Durchf[ul3 menge l * m o n a t [ i c h e r Mi t te twer t -

1965/66

~ , ~ x j A r ~ ~ ~ ' } ~ ' 4 / ~ , ~ Wassertemperatur

1966167 .~ ~ ~

V ~ 1965166

A p r i l t N a i I J u n i t Ju t i i Aug i Sept.t Okt, t Nov. i Dez. I Jan. t Febr. iNi~rz

m3/sec

1000

- 900

800

700

-- 600

~- 500

400

- 300

~_ 200

100

0

, 14 oC - 1 2 -io - 8 - 6

2 0

Abb. 2. DurehfluBmengen und Wassertemperaturen am Pegel Lustenau im Un- tersuchungszeitraum (1965/66) sowie zum Vergleich im darauffolgenden Jahr.

80. Mfirz 1967. Deutlieh ist, bedingt dureh das Abschmelzen des Sehnees im Alpenraum, der Anstieg des Hochwassers im Mai und das Abklingen in den Herbstmonaten zu erkennen.

Aus der DurehfluBmenge ist bei bekanntem Quersehnitt die Fiiel3ge- aehwindigkeit zu erreehnen. Sie lag im untersuehten Zeitraum zwischen 1 und 8 m/see.

235

Aufsgtze

3. Hydroehemisehe und physikalisehe Messungen am Alpeurhein-Wasser

Im Zeitraum April--Juli 1965 wurden 450 Wasserproben aus dem Alpenrhein bei Lustenau entnommen und unmittelbar nach der Probe- nahme der pH-Wert, das Redox-Potential und die Leitf/ihigkeit gemessen. Die Karbonath/irte wurde durch Titration mit 0,1 n HC1, die permanente H~irte mit 0,1 n Na.~CO3 bestimmt, wobei in beiden Ffillen Methylorange als Indikator diente. Die H/irte wird in ,,Grad deutsche H/irte" (rag CaO pro 100 ml H20 ) angegeben.

30 2.S ~6

Z4

20 u) ' : l . 1,8

6

1,2 1,0 -$

10

9

~B 7

iso 2po 3po , 490 , Bpo , 6po , 7oo , epo 9po lqoo ~I,oo , _

�9 L e i t f ~ h i g k e i t -

�9 p H - W e r t

�9 . - . . . . . ,.: . . : . . , " , ..

150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 8~0 900 950 I000 ' 11'00 '

Durchflussmenge ( m3/sec )

Abb. 8. Abh~ingigkeit von Leitf~ihigkeit und pH-Wert vonder Durehflugmenge.

Der pH-Wert variiert zwisehen 8,0 und 8,8, die Leitfghigkeit zwisehen 120 und 260/~S, das Redoxpotential zwisehen -4- 5 und 4- "260 mV. Die Ge- samthfirte sehwankt zwischen 6 ~ dH und 11,5 ~ dH, fiir die Karbonath~irte ergeben sieh Werte zwisehen 8,5 und 8 ~ fiir die permanente H~irte zwisehen 1,1 und 5,5 ~ dH.

In den Abb. 8--5 sind die Resultate fiir diesen Zeitraum zusammen- fassend in Abh~ingigkeit von den DurehfluBmengen dargestellt. Die Linien f/Jr H~irte- und LeiffahigkeitSwerte verlaufen + parallel und nehmen bei st~irkerem DurehfluB entspreehend der Verdfinnung ab (Abb. 8 u. 4). Diese AbhSngigkeit der H6he der LSsungsfraeht v o n d e r Wasserf/ihrung des Alpenrheins wurde bereits friiher beselnieben (MtiLLER, 1965).

Die HCO~-Komponente wird mit steigenden DurehfluBmengen relativ angereiehert, was sieh in einem Ansteigen der pH-Werte der Abb. 8 aus- driickt. Die Redox-Potentiale sind bei stark unterschiedlichen Einzelwerten stets positiv (Abb. 5).

236

G. M~JLLER U. a. - - Sedirnenttransport im Miindungsgebiet des Alpenrheins

12 edH o Oesamth~ir te

,~o ~ % �9 Karbonath~.rte

~p~ ~8 o ~ ~o o ~ ~ o permanente H~rte

10- o~ o ~ o ~ . . . . ? ~ - ~ o ~ o ; O o ~ o0 o o o ,

9 - .~ ~ ~ 1 7 6 1 7 6 1 7 6 1 7 6 1 7 6 " ~ 1 7 6 1 7 6 ~ ~~ ~ 0~ o j o

�9 ~ . . . . o ~ 7 : ~ . ~ . . b ~ o O O o ~ 0o o o o

? 2 " "L'- [ . . . . . . . . . o . . . . .

150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 1000 1100

Durchf lussmenge ( m 3 / s e c )

Abb. 4. Abh~ingigkeit von Gesamth~irte, Karbonath~irte und Permanenter H~irte vonder Durchflul3menge.

~" +260 E

220

c 180 e

o 140

o 100 "o

60

20

+ 0

�9 R e d o x - P o t e n [ i a {

�9 ~149 � 9 1 7 6 1 7 6 .�9 �9

. "'2." �9 �9 �9 . . . . : .�9 ~ y . " . � 9 . . " . . .: ~,~:~:.'. �9 �9 - . : . : :: -._: _ .." _" ......:"'.: .- . . : . . ' . ' . . . . " - : . . . . "~'~: - : " = - - : . - " - ' . " . . . . ~--" = . ..-~i . . : . - ' - ' - - - : " _ : - '

" ~ � 9 ~ �9 �9 : " � 9 �9 { , , - ~ �9 ~ ~ �9

�9 . . : . " �9 ~ :. , " : . .

�9 �9 ~ ~

150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 1000 1050 1100

D u r c h f I u s s m e n g e ( m 31sec )

Abb. 5. Abh~ingigkeit des Redoxpotentials vonder Dur~flul3menge.

4 . W a s s e r d u r c h l ] u B u n d S c h w e b s t o f f g e h a l t

Die Theorie des fluviatilen Stofftransportes (z. B. COLBY, 1968; BAGNOLD, 1966) unterscheidet die rollend, gleitend und springend befTrderte FluB- betffracht (bedload) und das Schwebgut (suspended load)�9 Die durch die verschiedenen Transportarten bewegten Partikeln unterscheiden sich vor allem durch ihre KorngrTBe: die FluBbetffracht umfaBt im wesenflichen KSrner des Sand- und Kiesbereiches, im Schwebgut treten fast ausschlieB- lich KTrner von Silt- und Ton-KorngrTBe auf (vgl. Abschn. 6).

Die KorngrSBenverteilung der FluBbetffracht h~ngt yon den hydraulischen Parametern (Neigung, Form und Rauhigkeit des FluBbettes) ab,

2 3 " /

Aufs~itze

m3/s ec mg/ [

1300

1200

1100

8000-

7000-

G0O0-

H o c h w a s s e r v o m 10.-12.6.65

- - D u r c h f L u l 3 (m3/sec) S c h w e b s t o f f ( r a g / I )

% D o l o m i t "

% C a l c i t

% A n t e i l d e r F r a k t ' i o n e n > 6 3 ,u

00000 S000i 000 800 3ooot//

700 o/o

800 20

" ~ ' - ~ " . . . . . . 10

880- o ~ / " ~ - ~ " ' - . . . . . ~ 0 14oo 18oo 22 ~ 200 6~ 10oo 14oo 18oo 22 ~ 200 600 lOOO

I 10.6.65 --*,~-- 11.6.65 12.6.65

Abb. 6 Abb. ~-8, Beziehungen zwis&en Sehwebstoffgehalt, Sandanteil, Karbonatfiih- rung und der Durehflugmenge bei drei aufeinanderfolgenden Ho&w~issern im

Jahr 1965.

die Korngr613enverteilung und die Menge des Sehwebgutes hingegen wird im wesentliehen von ~iul3eren Faktoren (Klima, Vegetation, Gesteinsbe- schaffenheit) bestimmt. In der Praxis zeigt sich, dab die komplizierte Mes- sung der Flul3bettfraeht zwar die Transportbedingungen besehreiben kann, jedoch nieht viel fiber die absoluten Feststoffmengen aussagt. So bringt der Alpenrhein nur 1~o seiner Sedimente als Flul3bettfraeht in den Bodensee (WAIBEL, 1962)! Ffir Bilanzrechnungen und langfristige Voraussagen ist daher die Kenntnis der Schwebstoffgehalte erforderlich.

238

G. M/JLLER 11. a. - - Sedimenttransport im Miindungsgebiet des Alpenrheins

m 3 / s e c m g / I

1200

1100

I000

900

800

700

1000

8000-

7000-

8000-

5000-

4000-

3000"

2000-

600

550"

16.6.65 ~ [ ~ 22oo 20o 60o 10oo 14 o= 18 oo 22 ~ 2oo 600 10oo 14 ~ 18oo 22o=

17.6.65 - - + - - 16665 ---I Abb. 7

1300

Hochwasser vom 16.-18.6.65

Durchf[ul3 (m3/sec) Schwebst'of-f (mg/[)

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30

20

10

0

Naehfolgend werden die Sehwebstoffkonzentrationen (Cs in mg/1) des Alpenrheins in Beziehung zu den jeweiligen FlieBgeselawindigkeiten (V in mjsee) bzw. Durchflul3mengen (Q in mS/see) gesetzt und mit den Verh~ilt- nissen in anderen Flul3systemen vergliehen. Neben den Proben des Beob- achtungszeitraums 1965/66 wurden aueh iiltere Sdlwebstoffuntersuehungen (MtiLLEn, 1965) vom Megpunkt Eisenbahnbriieke Lustenau-Au beriieksiehtigt.

a) Z e i t l i c h e A b f o l g e d e r S e h w e b s t o f f - u n d D u r c h - f l u g m e n g e Drei aufeinanderfolgende Frfihjahrshoehw~isser im Alpenrhein sind in

den Abb. 6--8 dargestellt. W~ihrend beim ersten Hoehwasser ( 1 0 . - - 1 2 . 6

239

Aufs8tze

m3/s ec m g / I

1300

1200

1100

1000

900

800

700

600

550-

8000-

7000-

6000-

5000-

4000-

3000"

2000-

1000-

0 14oo 18ao

20.6.65

H o c h w a s s e r vom 20.-22.6.65

- - Durchf tu l3 ( m 3 / s e c ) 5 c h w e b s t ' o f f ( m g / [ )

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2200 200 600 10oo 14oo 18oo 2200 200 6o0 10oo 14oo 18oo

--I" 21.6.65 - ~ t ~ - - - 22.6,65

Abb. 8

50

40

30

20

10

0

1965) noeh die erhShte Schwebstoffkonzentration dem Durehttul3maximum vorauseilt, zeigt das n~iehste Hoehwasser (16.--18.6. 1965) einen nahezu parallelen Verlauf der DurehfluB- und Sehwebgutmengen. Am 21.6. 1965 schliel31ieh wird ein kurzzeitiges Schwebstoffmaximum erst gegen Ende einer breiten Durehflugwelle erreieht.

Die Ursaehe f/ir diese untersehiedliehe Abhiingigkeit der Sehwebstoff- menge vom Wasserdurchttui3 beim ersten Hochwasser diirfte darin zu su- then sein, dab schon eine geringe ErhShung des Pegelstandes zu einer Ausr~iumung von noeh reiehlieh vorhandenem, in den Zeiten mit niedrigen Pegelsginden angereieherten Loekermaterial fiihrt.

240

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W a s s e r - D u r c h f - [ u s s Q (m3/sec) 50 I00 200

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2.0 30

V ( m / s e c )

�9 d i e s e A r b e i t ~ M O L L E R , 1 9 6 5 Abb. 9. Beziehungen zwischen Schwebstoff-Konzentration und Wasser-Durch-

fluB bzw. FlieBgeschwindigkeit am Alpenrhein, Pegel Lustenau.

16 Geologische Rundschau, Bd. 58 ~4|

Aufs~itze

Beim 2. und 8. Hochwasser ergibt sich ein ausgeglichener Kurvenverlauf f/it die Schwebstoff- und DurchfluBmengen.

b) A l l g e m e i n e B e z i e h u n g z w i s c h e n S c h w e b s t o f f k o n - z e n t r a t i o n u n d D u r c h f l u B m e n g e

Abb. 9 zeigt den engen Zusammenhang der Schwebstoffkonzentrationen im Alpenrhein mit dem Wasserdurchflu6 bzw. der Fliel3geschwindigkeit. Bei logarithmisch unterteilter Ordinate und Abscisse ergibt sich als Mittel- wert eine Gerade der Formel

Cs (Alpenrhein bei Lustenau) = 0,004 'Q~,-~ Schwebstoffwerte anderer Flul3systeme wurden nach Literaturangaben zu- sammengestellt und in derselben Weise aufgetragen. In allen Fallen, wo fiber einen langeren Zeitraum gentigend Messungen durchgef~hrt wurden, ergaben sich Abhangigkeiten nach der allgemeinen Gleichung (Abb. 10, Tab. 2): Cs = a .Qb

Tabelle 2. Zahlenwerte fiir a, b, x und y in den Formeln fiir die Beziehung zwischen Sehwebstoffgehalt und Durchflul3menge bzw. Sdlwebstoffgehalt und Fliel3-

gesehwindigkeit

C s = a" Qb C s = X" VY Literatur Flul3 a b x y

Seerhein (Konstanz) 20 0,0 '20 0~0 MIJLLER, 1965

Rio Puerco (Bemardo, N. Mexico) 80.000 0,2 80.000 0,8 NORDIN, 1963

Rio Grande / (Bernalillo, N. Mexico) 100 0,7 2.000 1,0 NO,DIN & BEVErtACE, Rio Grande | 1965 (Cochiti, N. Mexico) 10 1,5 9.00 4,0 1 Mississippi (St. Louis) 0,01 1,6 800 4,0 JORDAN, 1965

Rapa~ilven (Laitaura-Delta, Sdaweden) 0,004 2,2 700 4,5 AXELSSOHN, 1967

Alpenrhein Mi3LLER, 1965 (Lustenau, Osterreich) 0,004 2,2 5 6,0 und diese Arbeit

~Vhite River (Mr. Rainier, Wash.) 40 2,5 40 8,0 FAHNESTOCK, 1968

Es sei hier besonders auf den Seerhein hingewiesen, der die natfirliehe Fortsetzung des Alpenrheins (und einiger kleinerer Bodenseezuflfisse) nach Durchquerung des Bodensees darstellt. Da Sand, Silt und ein Grol3teil der Tonfraktion im Obersee abgelagert wurden (vgl. Mi2LLER, 1966, 1967), zeigt die Sedimentkonzentration des Seerheins bei mehr als 300 Proben keinerlei Abh/ingigkeit vonder Durehflul3menge.

Cs (Seerhein bei Konstanz) = 0,20" QO

242

G. MOLLEI~ U. a. - - Sedimenttransport irn Mfindungsgebiet des Alpenrheins

Di~�9 a liegen bei den hier untersuchten Fliissen zwischen 0,004 (Alpenrhein bei Lustenau) und 80 000 (Rio Puerco bei Bernardo). Der Ex- ponent b variiert zwischen 0,0 irn Seerhein bei Konstanz und 2,5 im White River des Mount l~ainier . . . . .

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10 100 1 000 10 000 100 000

W e s s e r - D u r c h f t u s s Q ( m 3 / s e c )

Abb. lO. Beziehungen zwischen Schwebstoff-Konzentration und Wasser-Durch- fluB in versdaiedenen Fliissen nach Zahlenangaben in der Literatur (vgl. Tab. 2).

Eine ~ihnliche Abh~ingigkeit besteht zwischen der Schwebstoffkonzentra- tion urtd der mittleren Fliel3geschwindigkeit. Nach der empirischen MAN- NiNc-Formel (vgl. LEOPOLD et al., 1964, S. 158) wird im allgemeinen die Durchflul3menge aus Messungen der 171ieBgeschwindigkeit gewonnen. Die meisten Literaturbeispiele enthielten deshalb die Angabe sowohl der Durchflul3mengen wie der Fliel3geschwindigkeiten. In der Tabelle 1 sind Faktoren und Exponenten der allgemeinen Cleichung

C~ =. x" VY

der untersuchten Flul3systeme wiedergegeben. Die Werte f/Jr x liegen

243

Aufs~itze

zwischen 5 (Alpenrhein) und 80 000 (Rio Puerco), jene von y zwischen 0 (Seerhein) und 8 (White River).

Die einzelnen Fl/isse bzw. deren Lokalit/iten sind in der Tabelle 2 nach steigenden Zahlenwerten ihrer Exponenten b und y angeordnet. In derselben Rich~mg vergrSl3ern sich die Erosionskr/ifte, welche vor allem durch die Neigung und die Form des Flul3betts bestimmt werden: im

0,063 -0,002 mm 50 < 0,002 mm

Abb. 11. Lage der Probenpunkte im Sand-Silt-Ton-Dreieck.

Seerhein bei Konstanz ist so gut wie keine Erosion wirksam (b und y = O); der Rapa~ilv, Alpenrhein und White River (b = 2,2---2,5; y = 4,5--8,0) sind dagegen typisehe Gebirgsfliisse mit hoher Reliefenergie.

Gr6Bere Faktoren a bzw. x finden sieh fiir Gebiete starker Verwitterungs- intensit~it, leiehter Erodierbarkeit der Gesteine oder h~iuflger Knderung der FluBgeometrie. Ein extremes Beispiel fiir das Zusammentreffen aller dieser Merkmale ist der Rio Puereo, der h~iufig trockenfiillt und naeh starken Regenf/illen regelrechte ,,SchlammstrSme" bildet.

Die geringe Verwitterung im Hinterland des Alpenrheins und White Rivers ist eine Folge von alpinem Klima und Vegetation, aber auch der grSBeren Stabilit~it der FluBgeometrie und geringen Erodierbarkeit der anstehenden Gesteine.

244

G, M/)LLER U. a. - - Sediment t ranspor t im Miindungsgebie t des

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7 5 70

60

50 40

30 2 5

20 16

10

5 4 3 2

0.5

0,2 0.1 0.05 0.02

2 1 0.5 0.25

I I I I - 1 - 0 + 1 2

-1 - 0 + 1 2

0.125 0.0625 0.0313 0,0156 0,0078 010039 010020 0,0010 m m

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99.95 99.9 99.8

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50 4O

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20 16

10

4 5 3 2

0 5

0 2 0.1 0.05

002

3 4 5 6 7 8 9 10

DURCHMESSER(~ Skala) Abb. 18. Schwebstoff-Summenkurven fiir versd~iedene Wasserdurehflul3iIntervalle

am Alpenrhein, Pegel Lustenau.

Diese einfachen Beziehungen zwisehen dem Sehwebstoffgehalt und der Wasserffihrung, (bzw. FlieBgesehwindigkeit) die an jedem beliebigen FluB- Quersehnitt zu gewinnen sind, kSnnen zu einer langfristigen Vorausbereeh- nung des Sedimenttransportes und damit zu einer Bereehnung der Ab- tragung yon Gebirgen beniitzt werden.

5. Granulometr ie der Schwebs to f fe

Die Siebanalysen wurden mit einem Siebsatz DIN 4188, die 8edimen- tationsanalysen mit einem Sedimentometer der Fa. Evans Electroselenium (Besehreibung s. Mi)LLER, 1964) durehgeffihrt. In Tabelle 8 sind der Kfirze wegen nur die aus der KorngrSl3enverteilung abgeleiteten Parameter ,,mean size" (Mz), ,,sorting" (oi), ,,skewness" (Ski) und ,,kurtosis" (Ko) in der Definition von FOLK and WARD (1957) ausgeffihrt.

2 4 6

G. MOLLER U. a. - - Sedimenttransport im Miindungsgebiet des Alpenrheins

a) I m S a n d - S i l t - T o n - D r e i e e k (Abb. 11) liegen die Analysenpunkte vorwiegend in der Siltecke, sie werden mit der 50~o- Linie gegen den Sand und mit der 20~o-Linie gegen die Tonfraktion abgegrenzt. Der Sehwerpunkt der Verteilung entsprieht einem Sedi- ment, das zu etwa 70~o aus Silt, etwa 20Yo aus Sand und etwa 10~o aus Ton aufgebaut wird (sandiger Silt bis tonig-sandiger Silt). Tr~igt man dieses Sand-Silt-Ton-Verhiilt- nis gegen die DurchfluBmenge auf, so sind - - bei gleichen Pegelst~inden - - Proben, die bei ansteigen- der Durehflugtendenz entnommen wurden, grobk6rniger als solehe bei fallender Tendenz (Abb. 12).

Diese Entwicklung wird im wesentliehen von dem ZufluB der Ill verursaeht, die naeh starkem Ge- f~ille (vgl. Abb. 1) etwa 80km ober- halb des Deltas in den Alpenrhein mfindet. Die Ill bringt nieht nur gew6hnlich das erste Hoehwasser des Einzugsgebietes zum Delta, sondern ftihrt auch - - vergliehen mit dem Alpenrhein vor der Ill- mfindung - - gr6berk6rniges Mate- rial (HAHN, 1967). Abb. 6--8 zeigen, dab jeweils zu Beginn des Hochwassers die Kurve der Pro- zentanteile der Sandfraktion an- steigt. Im weiteren Hoehwasierver- lauf wirkt sieh darm die geringere Korngr66e des Sehwebgutes der miindungsfemeren Zuflfisse aus,

0,5 0,125 0,0313 0,0078 0,0020 L_L J , ~ 0.062s j 0,015 j 0,0039 jo,o?omm

O+ I 2 3 4 5 6 7 8 9 10 ~D

D U R C H N E S S E R ( { ) - S k a l a )

A b b . 14. Schwebstoff-Histogramme ftir versehiedene Wasserdurehflu6-Intervalle

am Alpenrhein, Pegel Lustenau.

am deutliehsten bei abfallenden Wasserstiinden. Die Kornverteilung wird damit in erster Linie von dem jeweiligen Liefergebiet bestimmt und viel sehw/ieher nur von Materialangebot und ZufluB im gesamten Einzugsbereieh des Alpenrheins.

b) In den Abb. 18 und 14 sind Mittelwerte der Sehwebstoffsummen- kurven und -histogramme dargestellt.

Wie uns Abb. 18 zeigt, nimmt der Antefi der grSberen Kornklassen mit steigenden DurchfluBmengen zuniichst zu, wie das aueh zu erwarten ist.

24'/

Tabelle 3. Mel3daten der Schwebstoffuntersuehungen (Q = WasserdurehfluBmenge; C s = Sehwebstoffkonzentration; M z = mittlere

KorngrSBe; ~I = Sortierung; Sk I = Schiefe; K G = Kurtosis)

Probe Temp.

Nr. Tag Zeit ~

Q cs

m 3 mg see 1 Sand Silt Ton

Granulometrie

Mz oi Ski KG

1 2.04.65 11.80 2 3.04.65 11.30 3 4.04.65 11.30 4 6.04.65 11.30 5 8.04.65 10.30 6 10.04.65 11.30 7 11.04.65 10.00 8 12.04.65 10.00 9 13.04.65 10.30

10 14.04.65 11.00 11 15.04.65 10.30 12 16.04.65 10.00 18 17.04.65 9.30 14 18.04.65 10.00 15 20.04.65 9.30 16 22.04.65 19.00 17 24.04.65 9.30 18 25.04.65 11.00 19 26.04.65 10.30 20 27.04.65 10.30 21 28.04.65 10.80 22 30.04.65 9.00 23 1.05.65 20.00 24 2.05.65 9.00 25 8.05.65 10.00 26 5.05.65 11.80 27 6.05.65 19.00 28 8.05.65 15.30 29 10.05.65 10.30 80 12.05.65 19.80 31 14.05.65 11.00 32 18.05.65 16.00 33 19.05.65 11.00 34 20.05.65 13.00 35 21.05.65 14.00 36 22.05.65 17.00 37 24.05.65 14.00 38 26.05.65 20.00 39 2.06.65 17.30 40 4.06.65 20.00 41 8.06.65 9.30 42 10.06.65 14.30 43 10.06.65 16.00 44 10.06.65 17.00 45 10.06.65 18.00 46 10.06.65 19.00 47 10.06.65 20.00 48 10.06.65 21.00 49 10.06.65 22.00

6,2 158 6,8 163 6,9 177 7,1 173 6,9 174 6,5 147 7,3 155 7,0 130 6,7 146 6,2 139 6,1 130 6,2 157 5,7 196 6,0 149 6,2 136 5,8 189 5,7 150 7,6 140 6,8 141 6,9 174 6,7 166 7,1 140 9,9 136 8,7 141 8,1 163 7,8 260 6,9 259 8,9 226 8,9 887 9,8 248 8,9 292 8,8 681 7,6 946 7,0 682 7,8 481 9,5 358 9,1 859 9,1 468 9,9 827 9,4 879 8,5 448 7,2 573 7,3 684 7,8 742 7,8 809 7,4 860 7,8 854 7,4 872 7,8 898

260 216 260 227 166 79 57 66 95 69 51 91 95 76 89 64

111 87

118 145 35 48 45 79

414 1134 362 197

1573 209 550

1802 4765 1121 515 420 817 379 130 105 950

1227 3262 3149 5041 4868 3820 3631 3840

1,8 77,0 18,2 4,0 80,8 15,2

14,4 70,9 14,7 18,0 69,0 18,0 17,8 67,1 14,3 9,9 76,2 13,9

18,0 75,2 6,8 24,0 62,6 13,4 39,0 53,8 7,2 28,0 60,6 5,4 20,8 78,8 524 28,0 68,9 8,1 17,9 79,6 2,5 9,0 88,1 2,9

17,0 82,,1 0,9 15,0 78,9 6,1 6,7 81,9 11,4 8,0 82,4 9,6

10,0 79,9 10,1 7,4 83,8 8,8 9,3 81,1 9,6

12,0 63~9 14,1 18,0 72,0 10,0 10,0 82,8 7,2

1,3 87,4 11,3 4,0 82,5 13,5 7,5 76,7 15,8 8,0 82,2 9,8 7,1 82,5 10,4 7,0 87,0 6,0

12,3 76,3 11,4 22,8 63,2 14,5 16,9 66,5 16,6 P,~,2 62,2 15,6 gg,2 68,9 8,9 27,8 66,1 6,1 17,3 72,0 10,7 20,6 70,6 8,8

9,8 78,6 11,6 6,8 87,9 5,3

14,1 79,4 6,5 21,6 69,7 8,7 14,5 73,5 12,0 11,2 80,9 7,9 9,9 83,4 6,7

17,3 74,4 8,8 16,9 74,8 8,8 12,1 78,5 9,4 10,0 80,8 9,2

7,14 1,82 --0,06 1,57 7,42 1,69 --0,08 1,46 6,68 2,26 --0,13 1,28 6,56 2,32 --0,25 1,55 6,43 2,26 --0,06 0,80 6,92 2,02 --0,06 1,20 6,09 2,03 --0,08 0,81 6,89 2,33 --0,19 0,69 5,47 2,20 + 0,30 0,67 5,95 2,06 --0,17 0,64 6,00 2,03 --0,18 0,81 5,76 2,00 --0,09 0,65 6,04 1,86 --0,30 1,03 6,24 1,65 --0,08 1,05 5,95 1,53 --0,41 1,28 6,05 1,92 --0,01 0,98 7,04 1,63 + 0,05 1,30 6,83 1,77 --0,17 1,11 6,97 1,85--0,29 1,15 6,87 1,77 --0,24 0,98 6,82 1,91 --0,22 0,96 6,74 2,10 - -0 , !8 0,75 6,48 2,11 --0,18 0,65 6,33 1,84 + 0,02 0,82 7,07 1,59 --0,12 0,66 6.69 1,86 § 0,21 0,83 7,17 1,90--0,08 1,08 6,82 1,82 --0,18 0,91 6,70 1,87--0,04 1,04 6,16 1,64 4-0,12 0,97 6,20 2,11 + 0,26 0,85 6,09 2,46 -q-0,09 0,76 6,34 2,38 + 0,14 0,77 6,18 2,44 + 0,09 0,71 6,03 2,25 --0,05 0,77 5,63 2,19 --0,01 0,80 6,19 2,20 --0,09 1,06 6,07 2,23 --0,16 0,98 6,59 2,00 --0,04 0,97 6,05 1,61 -1-0,23 0,96 6,09 1,91 0,00 0,96 5,79 2,19 + 0,10 0,95 6,19 2,21 + 0,17 0,90 6,10 1,89 + 0,24 0,97 5,92 1,80 q-0,32 1,03 5,76 2,08 + 0,27 0,96 6,04 2,14 + 0,06 0,85 6,51 2,00 --0,13 0,94 6,45 1,94 + 0,08 0,79

Karbonat

Cal- Dolo- cit mit % %

18,8 2,4 17,1 2,7 18,9 4,4 24,8 4,8 27,0 8,1 20,0 10,1 20,2 2,6 18,4 7,3 24,5 3,7 15,6 7,2 21,5 4,3 14,1 7,6 20,4 8,6 19,3 5,8 24,9 3,8 21,9 10,9 23,3 11,3 19,4 10,1 21,8 9,5 23,4 18,0 21,3 14,9 23,0 15,2 28,2 11,9 81,0 7,8 20,6 11,7 29,7 5,2 18,1 12,5 22,0 17,5 23,8 18,9 40,6 4,9 83,8 8,7 81,7 10,7 35,9 5,8 28,7 19,6 84,3 10,9 42,8 6,8 41,7 9,8 84,2 7,9 27,9 20,6 19,9 7,0 40,6 6,4 41,2 5,1 33,2 7,3 31,7 9,0 25,7 7,9 27,5 11,6 27,4 11,5 27,4 12,1 20,2 24,7

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Tabelle 8 (Fortsetzung)

Probe Temp.

Nr. Tag Zeit ~

Q Cs

m s mg sec l Sand Silt Ton

Granulometrie

Mz oi Ski KG

Karbonat

Cal- Dolo- eit mit % %

102 25.06.65 20.00 12,1 108 26.06.65 8.00 10,4 104 26.06.65 20.00 12,4 105 27.06.65 8.00 10,1 106 28.06.65 8.00 9,9 107 28.06.65 20.00 11,2 108 29.06.65 8.00 9,8 109 29.06.65 20.00 12,3 110 80.06.65 8.00 10,6 111 80.06..65 20.00 12,4 112 1.07.65 8.00 10,8 113 1.07.65 20.00 10,9 114 2.07.65 20.00 11,8 115 3.07.65 8.00 10,6 116 4.07.65 8.00 10,2 117 5.07.65 8.00 9,2 118 6.07.65 8.00 8,1 119 7.07.65 8.00 8,1 120 8.07.65 8.00 10,5 121 8.07.65 17.30 10,0 122 8.07.65 20.00 9,7 128 9.07.65 20.00 9,8 124 10.07.65 20.00 9,8 125 11.07.65 20.00 10,8 126 12.07.65 20.00 12,9 127 18.07.65 20.00 18,6 128 14.07.65 20.00 18,5 129 15.07.65 20.00 13,4 180 16.07.65 20.00 11,2 181 17.07.65 20.00 10,0 182 18.07.65 20.00 12,6 138 19.07.65 20.00 12,9 184 20.07.65 8.00 11,8 185 20.07.65 10.00 11,5 186 20.07.65 20.00 12,6 187 22.07.65 20.00 10,6 188 28.07.65 20.00 12,5 189 24.07.65 20.00 11,8 140 25.07.65 20.00 12,4 141 26.07.65 20.00 10,7 142 27.07.65 20.00 10,7 148 28.07.65 20.00 12,6 144 29.07.65 8.00 10,9 145 30.07.65 8.00 10,4 146 81.07.65 8.00 10,0 147 11.08.65 7.00 10,0 148 15.08.65 12.00 12,0 149 16.08.65 7.00 11,1 150 21.08.65 7.00 11,8 151 28.08.65 7.00 10,4 152 26.08.65 7.00 9,8 158 28.08.65 7.00 9,8

902 1511 911 1799 922 1847 985 1911

1015 2772 902 2002 798 1804 725 1202 756 1488 748 1578 745 1215 788 1185 777 1146 708 979 652 759 606 882 477 648 411 557 411 485 684 2109 781 2282 588 648 424 688 864- 676 414 1730 400 4602 484 561 497 810 547 746 527 520 404 877 460 619 883 2824 456 1000 470 807 458 662 449 558 418 404 468 1232 588 755 479 608 484 489 852 229 887 171 884 220 271 64 818 881 247 178 254 109 814 4722 807 190 459 1461

26,8 63,0 10,2 27,4 63,9 8,7 86,4 64,3 9,8 18,8 75,5 5,7 27,9 65,7 6,4 24,5 69,2 6,8 88,1 65,1 1,8 85,4 62,8 2,8 20,1 75,6 4,8 81,4 66,4 8,2 28,2 68,6 8,2 82,4 63,7 8,9 86,6 61,2 2,2 29,6 66,4 4,0 22,8 72,1 5,1 37,0 59,5 8,5 14,4 81,2, 4,4 21,4 75,6 8,0 26,1 67,0 6,9 26,8 65,8 7,9 25,6 65,6 8,8 30,6 61,5 7,9 80,8 61,2 8,0 22,8 69,7 7,5 42,6 52,1 5,8 86,6 57,2 6,2 80,8 60,7 8,5 14,2 75,3 10,5 85,4 57,0 7,6 2,9,0 61,9 9,1 26,5 65,7 7,8 26,1 64,1 9,8 2.8,8 61,2, 10,0

8,5 88,0 18,5 18,4 72,2 9,4 50,0 45,5 4,5 17,8 74,0 8,2 28,8 68,8 7,9 29,4 61,9 8,7 26,6 65,9 7,5 26,6 65,9 7,5 29,8 62,4 7,8 17,5 74,6 7,9 24,0 69,8 6,2 26,0 66,7 7,8 32,0 63,4 4,6 11,0 82,2 6,8 14,5 79,6 5,9 25,0 65,9 9,1 12,0 80,0 8,0 24,0 66,5 9,5 9,4 78,0 17,6

6,19 2,42 --0,29 0,70 6,02 2,81 --0,16 0,69 5,94 2,52 --0,27 0,63 6,18 2,05 --0,24 0,78 5,98 2,86 --0,81 0,68 6,01 2,20 --0,28 0,75 4,87 2,08 ~ 0,08 0,96 5,13 2,07 q-0,11 0,74 5,95 2,00 --0,26 0,87 5,55 2,18 --0,08 0,69 5,55 1,97 --0,05 0,71 5,70 2,22 --0,22 0,69 5,18 2,21 --0,14 0,70 5,48 2,22 --0,04 0,75 5,98 2,20 --0,22 0,79 5,87 2,35 --0,22 0,66 6,14 1,87 --0,16 0,87 5,76 1,81 --0,07 0,73 6,18 2,18 --0,27 0,67 6,03 2,88 --0,28 0,78 6,22 2,81 --0,81 0,69 6,02 2,26 --0,19 0,64 5,81 2,21 --0,06 0,78 6,10 2,18 --0,20 0,75 5,05 2,38 + 0,28 0,69 5,78 2,26 --0,04 0,64 6,05 2,27 --0,20 0,64 6,78 1,99 --0,27 1,26 6,02 2,89 --0,84 0,62 6,27 2,28 --0,83 0,62 6,30 2,18 --0,83 0,60 6,15 2,88 --0,22 0,71 6,18 2,34 --0,25 0,65 7,11 1,69 --0,02 0,98 6,57 2,18 --0,42 1,21 4,80 2,40 q-0,44 0,65 6,86 2,09 --0,24 0,75 6,26 2,12 --0,28 0,68 6,01 2,88 --0,20 0,67 6,22 2,24 --0,85 0,65 6,03 2,22 --0,16 0,70 6,09 2,23 --0,25 0,64 6,34 2,13 --0,26 0,82 5,77 2,21 --0,12 0,85 6,07 2,12 --0,18 0,69 5,74 2,13 --0,14 0,68 6,25 1,80 --0,04 1,01 6,15 1,84 --0,13 0,92 6,32 2,34 --0,41 0,68 6,59 1,92 --0,26 0,90 6,45 2,23 --0,40 0,62 7,85 1,77 --0,27 1,35

27,7 14,7 28,2 14,1 24,8 18,8 22,0 8,1 28,8 6,6 21,3 7,5 19,5 9,8 24,0 12,7 16,0 6,9 22,0 11,9 22,5 11,5 24,0 11,5 18,8 18,5 24,7 10,7 25,5 18,0 27,8 6,6 14,1 8,8 15,5 7,6 18,8 7,7 18,5 12,9 16,9 18,6 15,4 8,5 11,8 6,8 9,5 7,3

14,5 8,2 10,8 9,7 14,8 5,9 17,0 10,7 15,1 8,9 18,7 9,6 17,2 8,0 12,7 7,6 11,7 8,6 11,0 7,2 11,2 8,9 11,0 6,8 12,5 9,0 15,1 7,0 16,6 5,6 28,8 4,5 17,8 6,4 12,8 7,4 16,1 10,0 14,7 6,6 9,8 9,5

15,1 9,2 28,0 11,4

8,8 21,4 9,5 15,0

27,5 2,8 22,1 1,5 20,1 9,5

Tabelle 8 (Fortsetzung)

Probe Temp.

Nr. Tag Zeit ~

154 1.09.65 7.00 10,0 155 8.09.65 12.00 9,0 156 6.09.65 12.00 8,7 157 10.09.65 7.00 9,8 158 10.09.65 12.00 9,8 159 11.09.65 12.00 7,7 160 13.09.65 12.00 8,4 161 21.09.65 12.00 9,8 162 26.09.65 12.00 10,0 168 1.10.65 12.00 9,4 164 6.10.65 12.00 8,6 165 11.10.65 12.00 8,8 166 16.10.65 18.00 7,7 167 21.10.65 12.00 7,7 168 26.10.65 12.00 5,9 169 1.11.65 9.00 6,8 170 11.11.65 12.00 6,5 171 16.11.65 12.00 3,8 172 21.11.65 12.00 6,1 173 26.11.65 12.00 4,1 174 1.12.65 12.00 4,8 175 6.12.65 12.00 5,2 176 11.12.65 12.00 8,8 177 19.12.65 12.00 4,4 178 21.12.65 12.00 4,9 179 26.12.65 12.00 4,5 180 1.01.66 12.00 4,7 181 10.01.66 12.00 2,0 182 21.01.66 12.00 2,9 188 80.01.66 12.00 4,9 184 6.02.66 12.00 4,4 185 11.02.66 12.00 4,8 186 16.02.66 12.00 4,2 187 21.02.66 12.00 6,2 188 26.02.66 12.00 '5,3 189 1.08.66 12.00 ~0 190 6.03.66 12.00 5,8 191 11.03.66 12.00 5,9 192 16.03.66 12.00 8,8 198 21.03.66 12.00 5,4 194 26.03.66 12.00 4,8 195 1.04.66 12.00 5,8 196 6.04.66 12.00 6,8 197 11.04.66 12.00 7,2 198 21.04.66 12.00 6,4 199 26.04.66 12.00 7,5 200 1.05.66 12.00 8,7 201 6.05.66 12.00 7,9 202 11.05.66 12.00 7,5 203 16.05.66 12.00 9,5 204 26,05.66 12.00 7,7 205 26.05.66 12.00 7,7

Q

m 3

C$

mg

Sand Silt Ton see

818 1008 428 818 978

lOOO 564 859 223 884 284 182 168 158 135 108 126 115 103 107 110 134 125 137 124 102 120 107 106

98 129 161 125 120 143 160 183 186 133 109 127 181 155 170 298 241 838 483 800 465 505 5O5

885 6767 580

2820 5582 8009

905 141 29 81 49 85 10 28 24 16 20 52 24 26 19 69 47 97 55 19 21 17 18 24 28

118 86 88 56 66 81 55 84 5O 42 52

140 118 446 264 897 688

90 405 4O4 484

19,4 71,0 9,6 16,7 73,4 9,9 14,8 75,6 10,1 17,9 74,0 8,1 18,0 75,3 6,7 21,4 66,9 11,7 20,1 61,5 18,4 23,9 64,1 12,0 15,7 78,2 6,1 22,0 69,4 8,6 26,1 67,0 6,9 81,0 68,4 5,6 25,0 67,9 7,1 15,0 79,5 5,5 22,O 71,0 7,0 24,0 70,5 5,5 15,5 71,g 12,8 84,6 59,4 6,2 59,1 64,2 6,7 85,0 59,2 5,8 26,0 67,7 6,8

8,8 63,9 17,8 21,0 71,2 7,8 16,7 78,1 10,2 8,2 78,1 18,7

21,7 68,0 10,8 30,7 73,0 6,8 20,9 68,8 10,8 85,2 57,7 7,1 19,8 69,7 10,9 15,0 74,2 10,8 11,1 78,8 1571 81,8 62,6 6,1 84,4 58,5 7,1 22,8 62,0 15,7 16,4 70,5 18,1 41,8 51,2 7,5 87,6 58,4 9,0 84,8 57,8 8,4 18,6 65,4 16,0 20,7 72,0 7,8 2O,O 67,7 12,7 10,9 75,9 13,2 10,8 75,4 18,8 14,6 72,4 18,0 9,2 79,9 10,9

18,6 77,5 8,9 86,5 57,4 6,1 88,5 60,4 6,1 26,8 63,1 10,1 44,1 48,8 7,6 41,9 50,8 7,8

Granulometrie

M z o I Sk 1 KO

6,36 2,23 --0,28 0,79 6,56 2,16 --0,86 1,01 6,77 2,06 --0,48 1,20 6,35 2,16 --0,28 0,81 6,08 2,09 --0,06 0,81 6,40 2,87 --0,33 0,76 6,78 2,49 --0,41 1,26 6,32 2,84 --0,20 0,70 5,98 1,97 ~-0,04 0,92 6,27 2,32 --0,84 0,79 5,82 2,41 --0,22 0,76 5,31 2,25 q-0,15 0,80 5,88 2,80 --0,20 0,82 6,30 1,92--0,26 1,O0 6,14 2,22 --0,81 0,83 6,04 2,27 --0,35 0,78 6,55 2,21 --0,21 1,08 5,73 2,5.0 --0,80 0,66 5,31 2,52 q-0,05 0,68 5,64 2,48 --0,27 0,67 5,87 2,40 --0,80 0,79 7,04 2,07 --0,10 1,01 6,17 2,31 --0,30 0,86 6,44 2,18 --0,26 1,12 7,18 1,86 --0,28 1,28 6,32 2,46 --0,84 0,83 5,84 2,41 --0,27 0,72 6,43 2,3.5 --0,88 0,79 5,75 2,42 --0,28 0,72 6,42 2,38 --0,83 0,90 6,68 2,16 --0,26 1,01 7,21 1,97--0,28 1,29 5,82 2,40 --0,25 0,70 5,85 2,49 --0,81 0,69 6,43 2,53 --0,20 0,75 6,50 2,24 --0,16 0,85 5,17 2,56 q-0,17 0,70 5,94 2,54 --0,26 0,68 5,66 2,51 --0,07 0,70 6,66 2,47 --0,84 0,83 6728 2,28 --0,82 0,84 6,56 2,48 --0,44 1,00 7,07 1,96--0,80 1,21 7,07 2,00 --0,27 1,19 6,64 2,20 --0,22 0;87 7,00 1,85 --0,25 1,19 6,50 2,01 --0,20 1,06 5,56 2,44 --0,18 0,69 5,76 2,38 --0,23 0,71 6,24 2,48 --0,84 0,68 5,06 2,56 -k 0,26 0,70 5,26 2,45 -k 0,17 0,73

Karbonat

cal- Dolo- eit mit % %

16,7 8,1 22,4 8,8 29,6 5,9

.32,4 4,1 28,6 3,2 82,4 4,4 29,1 11,1 83,1 7,6 32,7 9,2 34,8 8,2 36,3 8,7 81,5 7,9 27,0 9,0 25,0 11,9 30,6 11,6 26,1 9,4 80,8 8,9 27,2 10,5 38,4 13,4 26,0 7,5 82,4 15,8 88,0 14,8 38,0 14,5 81,1 7,0 31,8 4,8 36,0 7,6 33,1 10,4 27,4 8,2 86,1 8,6 81,8 8,4 27,6 8,4 26,8 8,8 34,6 11,9 31,7 12,5 34,1 15,9 26,2 16,9 81,7 12,9 29,1 6,9 85,8 8,9 37,7 7,5 88,2 8,5 85,6 5,8 34,2 5,9 27,7 7,2 27,4 7,8 37,9 8,1 89,7 7,0 38,1 8,6 82,5 10,3 84,4 7,4 31,7 17,0 24,7 14,8

Aufs~itze

Nicht eingezeiclmet wurde die Summenkurve f/ir DurchfluBmengen fiber 800 mS/sec; sie ist dem Verlauf der 40O--60Oer Linie sehr iihnlich.

Man kann sich diesen Effekt nur so erkl~iren, dab der Alpenrhein trod seine Zuflfisse bei extremen Hochw/issem fiber ihre Ufer treten und dort feink6rniges Material, z.B. Bodenpartikel, aufnehmen. Die Histogramme der Abb. 14 weisen durchweg bimodale H~iufigkeitsverteilungen mit Mi-

�9 /-, 2 1 0.5 0;25 0,125 0,0625 0.0313 0,0156 0,0078 mm

I I I I I I [ I I [ I

F [ussbe t t - Sedimente

~176 [~ Schwe b stof-f 5 0 -

4O

3O

20 L - lo

0 I I i I [ I t I ~ [ i I i I I I I I I I r I

-2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8

M E A N S IZE M z

Abb. 15. H~iufigkeitsverteilung cler mittleren KorngrSBen (Mz) yon Schwebstoffen des Alpenrheins (Pegel Lustenau, cliese Arbeit) und FluBbett-Sedimenten aus

dem gesamten Einzugsbereieh des Alpenrheins (HAH~, 1967).

nima bei 0,02--0,068 mm auf. F/ir dieses eigentfimliche Verhalten, das aueh bei anderen Fliissen beobachtet wurde (z. 13. AXELSSOnN, 1967), wurde bisher noch keine schlfissige Erkl/irung gefunden. Es k6nnen daffir sowohl die hydraulischen Bedingungen wie die Zusammensetzung der Ausgangs- gesteine verantwortlieh sein.

Bei allen Wassersffinden wurde kein Korn gefunden, dab grSl3er als 0,68 mm war und K6rner gr6Ber als 0,2 mm sind nur ausnahmsweise zu mehr als 1~o an den Sehwebstoffen des Alpenrheins am MeBpunkt Lu- stenau vertreten.

c) D i e m i t t l e r e K o r n g r 6 B e (Mz) variiert zwischen 5,0q~ und 7,5 q~ (entspreehend 0,0318 und 0,0055mm). Ein Hfinfigkeitsmaximum liegt zwischen 6 und 6,5 q~ (0,0156--0,0110 ram).

d) D i e S o r t i e r u n g der Schwebstoffe liegt zwischen den Zahlen-

252

G. Mi)LLER U. a. - - Sedimenttransport im Miindungsgebiet des Alpenrheins

werten 1,5 und 2,6, was nach der Skala yon FOLK & WARD (1957) den Sortierungsgraden ,,poorly sorted" bis ,,very poorly" entspricht.

e) D i e W e r t e f i i r d i e S c h i e s ( s k e w n e s s , Ski ) l i egen zwischen - - 0 , 4 5 und + 0,3, wobei die negativen Werte mit Abstand tiberwiegen. Sie entsprechen damit fiberwiegend den Schiefeklassen ,,negatively skewed" bis ,,very negatively skewed".

4 2 1 0,5 0 ,25 0.125 0 , 0 6 2 5 0.0313 0 ,0156 O, O07B m m

i I I I I I t I I I

3.0

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o F l u s s b e t t - S e d i m e n t e / ~ / / �9

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-2 -I 0 1 2 3 4 5 5 7

MEAN SIZE Mz

Abb. 16. Beziehungen zwischen Mittlerer KorngrSl3e und Sortierung in S c h ~ v e b I

stoffen des Alpenrheins (Pegel Lustenau, diese Arbeit) und FluBbettsanden des gesamten Einzugsbereiehes des Alpenrheins (HAHN 1967). E s b e d e u t e n : v w s = v e r y w e l l so r t ed , w s = w e l l sorted, rows = medium well sorted, ps = poorly

sorted, v p s = v e r y p o o r l y sorted.

f) D i e ,, k u r t o s i s " (KG) weist Werte zwisehen 0,9. und 1,6 aus und unffagt damit alle Bereiche von , , v e r y p l a t y k u r t i e " b i s , , v e r y l e p t o -

k u r t i e " , wobei der Sehwerpunkt im Bereich v o n , , p l a t y k u r t i c " liegt.

6. Vergleieh der KorngrBllenparameter von Schwebstoffen mit FluBbett- sanden des Alpenrheins

In der Dissertation yon HAHN (1967) wurden insgesamt 9,00 Flugbett- sande aus dem gesamten Einzugsgebiet des Alpenrheins granulometrisch untersueht. Die granulometrischen Parameter der FluBbettsande werden nachfolgend gemeinsam mit den Parametern der Schwebstoffe betrachtet. Zusammen hilden sie einen KorngrSBenbereich, der ffir die mittlere Korn- grSge 10 q~-Intervalle u n ~ a B t .

Vergleicht man die H~iufigkeit der auftretenden mittleren KorngrSBen in Abb. 15, so f~illt ein Minimum bei 4,5--5 r (entsprechend 0;0818 bis

253

Aufsatze

0,0445 mm) auf. Da die Flugbettsande vor ihrer Ablagerung iiberwiegend als Flul3bettfracht transportiert wurden, dfirfte hier der ffir die, Abgren- zung Sehwebstofffraeht/Flugbettfraeht kritisehe Grenzwert ffir die mittlere Korngr613e liegen. In den Abb. 16--18 werden die Beziehungen zwischen mittlerer Korngr613e und Sortierung (Standardabweichung) (Abb. 16), skewness (Abb. 17) und kurtosis (Abb. 18) dargestellt.

I q q

0 , 6 ~ - -

v p 5

p s

n s y

n $

v r i 5

- 0 , 6

u3

0 , 3

u3 LD LU

0 . 0 LU

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- 0 , 3

Z. 2 1 0 ,5

I I I I

0 , 2 5 0,125 0 , 0 6 2 5 0 .0313 0 .0156 0 , 0 0 7 8 m m

l I I I I I

F t u s s b e t t - S e d i m e n t - e 1 0

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\ ~ o ~ 4 ~ 1 7 6 ~ - - . .- - . . , o o o o o g o ~ o ~ oo / \ " . . ~ - -

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- 2 - 1 0 1 2 3 4 5 6 7

MEAN SIZE M z

Abb. 17. Beziehungen zwischen Mittlerer KorngrSl3e und Schiefe in Sehweb- stoffen des Alpenrheins (Pegel Lustenau, diese Arbeit) und Flul3bettsanden des gesamten Einzugsbereiches des Alpenrheins (HAHN 1967). Es bedeuten: vns = very negatively skewed, ns - negatively skewed, nsy = nearly symmetrical,

ps = positively skewed, vps = very positively skewed.

Die Ergebnisse sind weitgehend in t3bereinstimmung mit den Unter- suehungen yon FOLK and WARD (1957) am Brazos River und erweitern darfiber hinaus die Erkenntnisse auf den Bereieh feink6rniger Sediment~ Sie zeigen deutlieh, dab aueh fiir die feink6migen Sedimente eindeutige Abh~ingigkeiten der granulometrisehen Parameter von der mittleren Korn- gr66e bestehen.

7. Karbonatgehalt

In Tabelle 8 sind die Gehalte an Calcit und Dolomit von 205 Trfib- stoffproben verzeiehnet, die als Oesamtkarbonat gasometrisch nach SCHEIB- LEn (vgl. MOLLE•, 1964) und dana& in Caleit-Dolomit-Verh~iltnis rSnt- genographisch nach WEBEa & SMITH (1961) bestimmt wurden.

254

G. MOLLEIt U. a. - - Sedimenttransport im Miindungsgebiet des Alpenrheins

Der Gesamtkarbonatgehalt variiert zwisehen 14 und 58~o, der mittlere Gehalt liegt bei 87~o, hiervon sind 26~o Caleit und llYo Dolomit. Tr~igt man die Karbonatgehalte gegen die Durehflul3menge auf, so ergibt sieh zun~iehst keine Abh~ingigkeit. Unterteilt man jedoch diese Daten wieder in solche bei ansteigendem und bei abfallendem Ho&wasser (Abb. 17), so zeigen sie - - deutlieher noch als die Korngr613enverteilung - - daft bei

4 2 1 0,5 0 . 2 5 0,125 0 . 0 6 2 5 0,0313 0 . 0 1 5 6 0 , 0 0 7 8 m m

I l i i I Lo i I I i

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2 , 0

1 , 5

1 , 0

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v

o F l u s s b e t t - S e d i m e n t e ~

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5 fi 7

MEAN SIZE M z

Abb. 18. Beziehungen zwischen Mittlerer Korngr6Be und Kurtosis in Selaweb- stoffen des Alpenrheins (Pegel Lustenau, dies~ Arbeit) und FluBbettsanden des gesamten Einzugsbereiehes des Alpenrheins (HAHN 1967). Es bedeuten: vpk = very platykurtic, pk = platykurtic, mk = mesokurtic, lk = leptokurtic, vlk

very leptokurtie.

gleiehen Wasserst~inden ansteigende Hoehw~isser hShere Gesamtkarbonat- gehalte aufweisen.

Wie bei der Korngr613enverteilung ist aueh bier die Ursaehe in einem besonderen Einflug der Ill zu such~ die einer Provinz hoher Karbonat- gehalte mit niedrigem Caleit : Dolomit-Verhiiltnis entstammt (Abb. 1).

In der Darstellung der drei Hoehw~isser im Friihjahr/Sommer 1965 (Ab- bildungen 6--8) ist jeweils zu Beginn des Hochwassers ein Anstieg des Gesamtkarbonat- und besonders des Dolomit-Gehaltes zu verzeiehnen.

8. Die Tonmineralien in den Schwebstoffen

Die Flul3-Sande des Alpenrheins und seiner Zuflfisse sind yon HAHN (1967) e~ngehend aus ihren Tonmineralbestand untersueht worden. Die wichtigsten Komponenten waren Illit und Chlorit. Als lokale Eigentiim-

255

50

40

30

20

10

0

40

30

20

10

0 40

30

20

10

0 10

8

6

4

2

0

Aufs~itze

" = N i e d r i g w o z s e r u n d A n s t i e g z u m s o m m e r / i c h e n

H o c h w e s s e r

o = A b s t i e ( yo re s o m m e r / f c h e n H o c h w o s s e r

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100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100

D u r c h f [ u s s ( m 3 / s e c )

Abb. 19. Karbonatgehalt und Calcit-Dolomit-Verh~iltnis in Abh~ingigkeit vonder Durehflul3menge.

lichkeit besehrieb HAHN den Paragonit des Nolla in den Bfindner Sdfiefern. Eigene B6ntgenuntersuehungen an den Trfibstoffen des Alpenrheins zei-

gen eine sehr gleiela.m~i6ige Verteilung der beiden vorherrsehenden Ton- minerale Illit und Chlorit im ganzen Beobachtungszeitraum. Eine zus~itz- liche Komponente, ein Wechsellagerungsmineral, trat jedoeh zu Beginn des Frfihsommer-Hoehwassers 1965 auf (8.6. 9.80 h~11 . 6. 1.00 h, 12 Pro- ben). Dieser Weehsellagerungsanteil wurde nach folgendem Schema (vgl. BRI•DLSY, 1966) untersueht:

256

G. M~)LLER 11. a. - - Sedimenttransport im Miindungsgebiet des Alpenrheins

a) Lufttrockenes Pr~iparat bei normalen Labora- toriumsbedingungen

b) Einbau von K+-Ionen (mit Kalziumazetat be- handelt)

c) Glykol-behandeltes Normalpr~iparat (40 Std. in Glykolatmo- sph~ire)

d) Glyzerin-behandeltes K+-Praparat (40 Std. in Glyzerinatmosph~ire)

e) NormalprSparat na& Erhitzen auf 850~ C (bis zu 12 Std.)

f) Normalpr/iparat naeh Erhitzen auf 550~ C (1 Std.)

Abb. 18 zeigt die unter diesen Bedingungen aufge- nommenen t{6ntgendiagram- me. Naeh a) kann die Weeh- sellagerung folgende Kompo- nenten in versehiedenen An- teilen enthalten: Illit, Smek- tit, Vermikulit und Chlorit. Diagramm d) sehliel3t die Weehsellagerung Illit-Smek- tit(-Chlorit) aus, da kein Re- flex zwisehen Illit (10.K) und Smektit (hier: 18,2--14,2•) liegt; dagegen ist Illit-Ver- mikulit(-Chlorit) mSglich, so- fern es sieh um einen ,,high charge vermiculite" mit Ba- sisabstand 10,6 ~_ handelt. Das Glykol-behandelte Nor- malpr/iparat e) zeigt neben einer freien Smektit-Kompo- nente (17 A) die Haupt- menge der Wechsellagerung

Abb. 20. Tonpriiparat 48. Tex- turaufnahme bei versehiedenen Aufnahme-Bedingungen.

Erliiuterungen siehe Text.

TonprbpQratMw as 5o kV 20mA43 (10.6.65,16~176 I b4F 1 Strahtung: Cu Kct 2M ~0g:Ci Zk 1 Fitter Ni

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Q

d

i

14 i i i

13 12 11

5500C

I [ t I t I I t

10 9 8 7 6 5 4 3 2 ~ 20

17 Geologische Rundschau, Bd. 58 ~

Aufs~itze

< 14A: Chlori t-Smekti t ist damit ausgesehlossen, I l l i t -Vermikuli t-Chlori t indessen mSglieh, w e n n die Summe von Vermikul i t § Chlorit den Il l i tanteil /ibersteigt. Aueh das K+-belegte Priiparat b) widersprieht bei gewissen Chlo- r i tantei len der Zusammense t zung Il l i t -Vermikuli t (10,4--10,6 •)-Chlorit nieht; ein Chlori tgehal t in der Wechsel lagerung ergibt sieh aus der Asym- metr ie des Illitreflexes in den D iag rammen d)--f) . Das Weehsel lagerungs- minera l bes teht folglieh aus den Komponen ten Vermikulit , Illit u n d Ghlorit.

Her rn Dr. QUAKERNAAT sei herzlieh fiir seine ffeundliehe Mithilfe ge- dankt.

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Hydrothermale Liisungen Experimentelle Untersuehungsergebnisse iiber hydrothermalsynthetische

L6sungen bis 600 ~ C und 2000 Bar

Vorl Gt~NTER STI10BEL, Giel3en*)

Mit 4 Abbildungen

Zusammenfassung Das hydrothermale AuflSsungsverhalten der vorwiegend als Gangarten auf-

tretenden Mineralphasen Fluorit (CaF2), Baryt (BaSO4), C61estin (SrSO~) und Anglesit (PbSO4) l~iBt sich iibersichtlich in einem Temperatur-L6slichkeitsdia- gramm darstellen nnd mit dem bekannten, qualitativ ~ihnlichen System SiO2-H~O vergleidaen.

Gegen/Jber dem molekulardispers gelSsten SiO2 ergeben sich abet fiir die in Ionen dissoziierten L6sungen der schwerl~slichen Sulfate und des Fluorits betr~ichtliche Verschiebungen der S~ittigungsgleiehgewichte, insbesondere bei An- wesenheit yon Elektrolyten als LSsungsgenossen.

Diese Beeinflussung, die fiir die genetischen Verh~iltnisse der Minerallager- st~itten yon entscheidender Bedeutung ist, wird fiir 0,1--2,0 normale NaC1-LS- sungen im NaG1-Konzentrations-LSslichkeits-Diagramm der Minerale Fluorit, Baryt, CSlestin und Anglesit isotherm bis zum Siedepunkt der w~iBrigen Misch- phasen untersucht.

*) Ansdarift des Verfassers: Dr. G. STROBEL, Mineralogisch-Petrologisches In- stitut der Universit~it, 68 GieBen, Landgraf-Philipp-Platz 4---6.

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sedimenttransport im mündungsgebiet des alpenrheins

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