Anwendungen der Geoinformatik für die hochauflösende 3D-Modellierung fluviatiler Terrassenkörper

Ausgangspunkt der vorliegenden Untersuchung sind langjährige, systematische Geländeaufnahmen des Iller-Lech-Gebietes (bayerisches Alpenvorland) und Widersprüche in vielen regionalen Beschreibungen, die die pleistozäne Stratigraphie und die fluss- und landschaftsgeschichtliche Entwicklung dieser Region betreffen. Die Arbeit führt alle Geländeinformationen des Gebietes zwischen Iller und Lech zusammen und präsentiert hydraulisch konsiste 3D-Modelle aller prä-risszeitlichen Schmelzwasserterrassen. Die heterogene Interpretation der geologischen Daten in der Literatur beruht u.a. auf dem Fehlen einer geometrisch stimmigen Gesamtlösung der flussgeschichtlichen Entwicklung. Diese wird in vorliegender Arbeit durch die Betrachtung des gesamten Vorlandes des Illergletschers sowie die Anwendung der GIS-gestützten 3D-Modellierung erarbeitet. Im gesamten Pleistozän werden 22 kaltzeitliche Einheiten unterschieden, anhand derer eine chronologische Gliederung erstellt und die paläogeographische Entwicklung des Untersuchungsgebietes rekonstruiert wird. Umfangreiche sedimentologische und petrographische Untersuchungen führen zur Charakterisierung des Ablagerungsraumes. Methodisch neu ist die 3D-Modellierung quartärer Terrassenkörper auf der Basis eines Konzeptes zur Hydraulik von Tälern. Die allgemein gültigen, geometrischen Grundparameter von Schmelzwassertälern werden durch diese Vorgehensweise für stratigraphische Korrelationen von Schottervorkommen und für paläogeographische Rekonstruktionen genutzt. Bei der Modellierung wird zunächst die Oberfläche und danach die Basisfläche einer jeden Terrasse virtuell erzeugt (top-down modelling), um lokale Unterkantenschwankungen von stratigraphisch relevanten Niveaudifferenzen zu trennen. Als Modellinput dienen Höhenwerte der Terrassenoberfläche und -basis, sedimentologische und petrographische Informationen sowie solche zur Paläoströmungsrichtung. Die Position der ursprünglichen Terrassenoberfläche wird aus den heutigen Schottermächtigkeiten und der Auflagerungshöhe von Deckschichten rekonstruiert. Anhand dieser Daten und unter Berücksichtigung der geometrischen Grundparameter werden die untersuchten Terrassenkörper als 3D-Objekte dargestellt. Systematische Validierungen der Modellvoraussagen im Gelände führen zu einer iterativen Optimierung der einzelnen Modelle. Die hochauflösende Untergrundmodellierung wird hier erstmals auf ein großes, zusammenhängendes Gebiet angewendet und damit ihr hoher Nutzwert für geologische Fragestellungen demonstriert. Da die vorliegenden Datenbestände mit GIS- gestützter Software erschlossen sind und georeferenziert vorliegen, entstanden von den untersuchten Einzelregionen u.a. lagegenaue Schichtverbreitungskarten, Profilschnitte und 3D-Ansichten. Aus dem Unterpleistozän werden fünf biberzeitliche und sieben donauzeitliche Terrassenakkumulationen unterschieden. Habitus und Terrassengeometrie legen für den Illergletscher unterpleistozäne Eisvorstöße bis in das Alpenvorland nahe. Das Illertal ist Südwest-Nordost ausgerichtet gewesen und hat sich im Verlauf der Bibereiszeit nordwestwärts verlagert. Während des Donau 1 bis 3 ist der Zusammenfluss von Iller und Lech im Gebiet von Buchloe zu vermuten, bevor ein Talwechsel der Iller nach Norden erfolgt ist. Bis zur Brunhes/Matuyama-Grenze sind zwischen Ulm, Augsburg und Memmingen weitflächig Schotter der jüngeren Donaueiszeit (Donau 4) abgelagert worden, deren mehrphasige Entstehung durch petrographische Merkmale sowie die 3D-Modelle angedeutet wird. Bis zur Günzeiszeit, die durch eine glaziale Serie überliefert ist, ist die Umstellung der Entwässerungsrichtung in Süd-Nord-Richtung erfolgt, nachdem Schmelzwässer des Illergletschers autochthone Täler des Gletschervorlandes okkupiert hatten. Während der Haslacheiszeit, die ins Cromer der norddeutschen Gliederung zu stellen ist, hat der Illergletscher seinen Maximalstand erreicht. Die nachfolgende Mindeleiszeit ist dreigeteilt und stratigraphisch zum Älteren und Jüngeren durch Paläoböden abgegrenzt. Im Mindel 1 wird der Hochstand des Illergletschers erreicht. Während der Mindeleiszeit hat sich der Haupt-Schmelzwasserauslass des Illergletschers vom Obergünzburger Gebiet westwärts in das Kemptener Becken verlagert. Zwischen Mindel- und Risseiszeit schiebt sich eine weitere Eiszeit (Paar ?) ein, deren stratigraphische Eigenständigkeit durch pedologische Befunde und das Vorliegen einer glazialen Serie angezeigt wird.