„Es gibt verschiedene Sinterformen, die nur unter Wasser entstehen. Darauf kann man dann schließen, dass einfach mal in der Höhle Wasser stand oder Wasser geflossen ist.“ Alexander Schneider, Vorstand im Höhlen- und Heimatverein Laichingen, sagt das im Interview ohne Pose. Er liest aus Sinter, wo vor zehntausend Jahren Wasser in der Höhle floss. Tropfsteine sind nicht nur schön. Sie sind ein Archiv. Bevor man sie lesen kann, braucht es das Vokabular.
Die Eselsbrücke
Sinter ist der Überbegriff
Schneider sortiert die ganze Familie in einem Satz.
Sinter zuerst. Stalaktit, Stalagmit und alle Sonderformen darunter. Wer das einmal sortiert hat, kommt im Vokabular nicht mehr durcheinander. Der wissenschaftliche Fachbegriff für die ganze Familie lautet Speläothem, ein 1952 vom amerikanischen Höhlenforscher George William Moore eingeführter Sammelbegriff. Weltweit sind über 300 Varianten dokumentiert.
Die zwei Hauptformen
Stalaktiten hängen von der Decke. Das Sickerwasser tritt aus dem Gestein, bildet einen Tropfen, und beim Hängen verliert dieser Tropfen Kohlendioxid an die Höhlenluft. Ein winziger Rest Calciumcarbonat bleibt zurück. Tropfen für Tropfen, Jahr für Jahr. Über Jahrtausende baut sich eine schlanke, oft sehr dünne Struktur.
Stalagmiten entstehen am Boden. Dort wo die Tropfen aufschlagen, lagert sich ebenfalls Calciumcarbonat ab. Stalagmiten sind meist dicker und plumper als Stalaktiten. Das liegt am Aufschlag. Wenn der Tropfen auftrifft, spritzt er leicht zur Seite. Die Ablagerung verteilt sich auf eine größere Fläche, der Hügel wird breit, nicht spitz.
Wenn sich beide treffen
Stalaktit und Stalagmit wachsen oft direkt übereinander. Der Tropfen, der vom Stalaktit fällt, baut den Stalagmiten exakt darunter auf. Über Hunderttausende von Jahren können beide aufeinander zuwachsen und sich treffen. Aus zwei Tropfsteinen wird eine Säule. Im Fachvokabular heißt diese Säule Stalagnat.
Stalagnaten gelten als Zeichen einer stabilen Höhle. Wo das Wasser über Jahrhunderttausende den gleichen Weg nimmt, wo die Temperatur konstant bleibt, wo kein Erdbeben den Tropfpfad verschiebt, wachsen Stalagnaten.
Wie schnell so etwas wächst
Drei Faktoren bestimmen die Wachstumsrate. Temperatur. Kalkgehalt im Sickerwasser. Sättigungszustand des Wassers bei Eintritt in die Höhle. Was alle Tropfsteine teilen: Sie wachsen langsam. Sehr langsam. In stabilen Höhlen Mitteleuropas rechnet die Forschung mit 0,1 bis 1 Millimeter pro Jahr, meist eher am unteren Ende.
Wer das einmal sehen will, statt nur darüber zu lesen, kann zuschauen.
Säule komplett. Hunderttausende Jahre.
Wie alt ist mein Tropfstein?
Wer in einer Schauhöhle vor einem Stalaktiten steht, will wissen, wie lange der schon dort hängt. Genau weiß man es nur per Datierungsmethode (siehe unten). Eine grobe Schätzung gibt es aber über die Länge und die Wachstumsrate. Der Rechner macht das für dich.
Bewege den Schieberegler. Links der Stalaktit wächst mit, rechts bekommst du das geschätzte Alter mit historischem Anker.
Schätzwert auf Basis typischer Wachstumsraten. Genaue Datierung nur per Uran-Thorium-Methode.
Wie man das Alter wirklich bestimmt
Tropfsteine schreiben mit. Beim Wachstum bauen sie wasserlösliches Uran aus dem Sickerwasser in den Kalk ein. Thorium, das Zerfallsprodukt von Uran, bleibt im Boden über der Höhle. Erst im Kalk beginnt der Uran-Zerfall die radioaktive Uhr zu ticken. Wer das Verhältnis von Uran zu Thorium in einer Kalkschicht misst, kennt das Alter dieser Schicht.
Die Methode heißt Uran-Thorium-Datierung oder kurz U/Th. Sie ist die genaueste Datierungsmethode, die für Tropfsteine zur Verfügung steht.
Die Halbwertszeit von Uran-234 beträgt 245.500 Jahre. Mit moderner Massenspektrometrie lassen sich Tropfsteine bis etwa 500.000 Jahre verlässlich datieren. Forschungsteams in Heidelberg, Karlsruhe und Innsbruck arbeiten regelmäßig mit Material aus deutschen und österreichischen Höhlen.
Was Tropfsteine über die Eiszeiten erzählen
Schneider sagt im Interview einen Satz, der das ganze Konzept der Klimaarchiv-Forschung in einem Bild zusammenfasst.
Was Schneider beschreibt, ist das Grundprinzip der Klimaarchiv-Forschung. Tropfsteine speichern Information darüber, wie es draußen war, als sie wuchsen. Nicht nur das Vorhandensein von Wasser, auch das Klima.
Konkret funktioniert das so. Regenwasser besteht aus Wassermolekülen mit Sauerstoffisotopen unterschiedlichen Gewichts. Bei warmer Witterung fällt mehr schwerer Sauerstoff im Niederschlag, bei kalter Witterung weniger. Dieses Verhältnis wandert mit dem Sickerwasser in den Tropfstein und wird dort in den Kalkschichten gespeichert. Wer die Schichten Mikrometer für Mikrometer analysiert, liest jährliche Klimaschwankungen.
Aus einem Stalagmiten der Spannagelhöhle im Zillertal wurde so eine 2.000 Jahre lange Temperaturkurve rekonstruiert, die den Übergang vom warmen Mittelalter zur Kleinen Eiszeit zeigt. Ein Stalagmit aus der Kleegrubenhöhle dokumentiert die Würm-Eiszeit zwischen 58.000 und 48.000 Jahren vor heute, samt der rasanten Klimasprünge, die Forscher als Dansgaard-Oeschger-Ereignisse bezeichnen.
In Süddeutschland hat ein Team von KIT und Universität Heidelberg um Tobias Kluge in der Kleinen Teufelshöhle bei Pottenstein einen aktiv wachsenden Stalagmiten untersucht. Wachstumsrate: ein bis vier Zentimeter pro Jahrtausend. Eine Haaresbreite Kalk pro Jahr, in der eine ganze Saison Klima steckt.
Schneider arbeitet nicht in dieser Forschung, sieht aber dasselbe Material. Was bei ihm „die Entstehungsgeschichte von der Höhle“ ist, ist bei Kluge ein quantitatives Klimaarchiv. Zwei Augen, ein Stein, dieselbe Geschichte.
Die ganze Sinter-Familie auf einen Blick
Stalaktit und Stalagmit sind die bekanntesten, aber bei weitem nicht die einzigen Sinter-Formen. Die wichtigsten Verwandten auf einen Blick.
Schneider nennt im Interview die drei Sonderformen, die er regelmäßig sieht. Knöpfchen-Sinter, Excentriques und Macaroni. Zu den Excentriques sagt er einen Satz, der pekuu-typisch ehrlich ist.
Das ist Höhlenforschung von ihrer ehrlichen Seite. Manche Formen wachsen entgegen der Schwerkraft, in unregelmäßigen Richtungen, manchmal fast horizontal, manchmal in Spiralen. Die Forschung vermutet Kapillarkräfte und leichte Luftströmungen als Ursachen. Eine wirklich befriedigende Erklärung gibt es nicht. Wer eine Höhle voller Excentriques sieht, sieht das ungelöste Rätsel.
Wenn Sinter fließt statt tropft
Nicht jeder Sinter ist ein Tropfstein. Wo Wasser nicht tropft, sondern an einer Wand abwärts fließt, entstehen flächige Calciumcarbonat-Schichten. Sinter-Überzüge. In der Laichinger Tiefenhöhle, der tiefsten Schauhöhle Deutschlands, gibt es davon viele.
Wer klassische Tropfsteine sehen will, muss Schneider zufolge in andere Schauhöhlen der Alb. Die Sontheimer Höhle und die Schertelshöhle bei Westerheim sind die nächsten Adressen, beide nur wenige Kilometer entfernt.
Wie sich Sinter chemisch bildet
Der Chemismus ist simpel und gleichzeitig elegant. Calciumcarbonat (CaCO₃) löst sich in normalem Wasser fast nicht. In leicht saurem Wasser löst es sich gut. Regenwasser ist von Natur aus leicht sauer, weil es beim Fallen Kohlendioxid aus der Luft aufnimmt. Sickert dieses Regenwasser durch Kalkstein, löst es Calciumcarbonat aus dem Gestein und nimmt es mit nach unten.
In der Höhle dreht sich die Chemie um. Die Höhlenluft enthält weniger Kohlendioxid als das Sickerwasser. Das CO₂ entweicht aus dem Tropfen an die Luft, das Wasser wird weniger sauer, und das gelöste Calciumcarbonat fällt aus.
Wo der Tropfen hängt, entsteht ein Stalaktit. Wo der Tropfen aufschlägt, entsteht ein Stalagmit. Wo das Wasser über eine Wand fließt, entsteht ein Sinter-Überzug. Wo das Wasser in einer Vertiefung steht und langsam verdunstet, entsteht ein Sinterbecken mit Höhlenperlen darin. Ein einziges chemisches Prinzip, dutzende Erscheinungsformen.
Warum die Höhle das Material so gut konserviert
Tropfsteine wachsen langsam. Aber sie verfallen auch nicht. Schneider erklärt im Interview den Grund.
Was draußen in zehn Jahren zu Schotter zerfällt, hält in der Höhle hunderttausend Jahre. Konstante Temperatur, hohe Luftfeuchtigkeit, kein Frost, keine direkte Sonne, keine biologische Verwitterung. Genau diese Stabilität ist es, die Tropfsteine zum Klimaarchiv macht. Ohne sie wäre keine Datierung über mehr als ein paar tausend Jahre möglich.
Warum ein einziger Fingerabdruck reicht
Sinter wächst über Jahrtausende. Zerstören lässt er sich in Sekunden. Wer einen Stalaktit anfasst, hinterlässt Hautfett auf der Oberfläche. Hautfett bildet eine wasserabweisende Schicht. Wo diese Schicht liegt, kann sich kein neues Calciumcarbonat mehr ablagern. Der Tropfstein wächst dort einfach nicht mehr weiter.
Bei einem Macaroni reicht ein leichter Druck mit dem Finger, um das hohle Sinterröhrchen abzubrechen. Wachstum: zehntausend Jahre. Zerstörung: eine halbe Sekunde. Es gibt keinen Wiederaufbau.
Deshalb steht in jeder Schauhöhle das gleiche Schild. Nicht anfassen, nicht mitnehmen, nicht berühren. In Bereichen mit besonders empfindlichen Strukturen sind die Wege so geführt, dass Besucher gar nicht in die Nähe kommen.
Wo man Sinter auf der Schwäbischen Alb sehen kann
Auf der Schwäbischen Alb gibt es mehrere Schauhöhlen mit unterschiedlichem Sinter-Charakter. Die Sontheimer Höhle bei Heroldstatt zeigt klassische Tropfsteine. Stalaktiten von der Decke, Stalagmiten am Boden, vereinzelt Stalagnaten. Die Schertelshöhle bei Westerheim hat Tropfsteine in beiden Formen, dazu auffällige Sinter-Überzüge an den Wänden. Die Laichinger Tiefenhöhle ist die tiefste begehbare Schauhöhle Deutschlands. Klassische Tropfsteine sind hier selten, dafür gibt es ausgedehnte Sinter-Überzüge und einen direkten Blick auf die Karst-Geologie der Alb.
Wer alle drei besucht, hat die wichtigsten Sinter-Formen der Schwäbischen Alb gesehen.
Was man als Besucher mitnimmt
Wer in einer Tropfsteinhöhle einen großen Stalagmiten sieht und versteht, dass dieser möglicherweise 50.000 Jahre alt ist, hat eine andere Beziehung zu ihm als jemand, der nur „schönen Stein“ denkt. Tropfsteine sind nicht Dekoration. Sie sind Zeitspur. Sie sind Wasserarchiv. Sie sind Klimaschreiber. Eine sehr langsame, sehr genaue Form von Geologie. Die Schwäbische Alb hat davon viele Beispiele, wenn man weiß, wohin man fährt.