Dechenhöhle - Tropfsteinhöhle und Deutsches Höhlenmuseum

Forschungsprojekt der
Arbeitsgruppe Höhlen
am Institut für Geologie, Mineralogie und Geophysik der Ruhr-Universität Bochum
Rasmus DREYER, Rafael GRAW, Stefan NIGGEMANN & Detlev K. RICHTER

Wissenschaftliche Ausgrabung in der Dechenhöhle - Königshalle

Die seit Oktober 1999 laufende wissenschaftliche Grabung in der Dechenhöhle ist ein modernes, interdisziplinäres Forschungsprojekt zur Rekonstruktion der Entwicklungsgeschichte der heimischen Höhlensysteme durch die Untersuchung klastischer Sedimente, dem sogenannten "Höhlenlehm", Altersdatierungen von Tropfsteinen und paläontologischen Funden. Durchgeführt wird das Projekt von der Arbeitsgruppe Höhlen des "Instituts für Geologie, Mineralogie und Geophysik" der Ruhr-Universität-Bochum.

Die Lokalität der Forschungsgrabung befindet sich in der Königshalle der Dechenhöhle

Die Lokalität der Grabung wurde vor Grabungsbeginn sorgfältig ausgesucht. Da der Höhlenquerschnitt in der Königshalle röhrenartig aussieht, konnte von einem >2 m mächtigen Sedimentprofil ausgegangen werden. Etwa 50 Prozent des ursprünglichen Hohlraumvolumens schienen mit Sedimenten gefüllt zu sein. Die gesamte Bodenfläche in der Königshalle war beim touristischen Ausbau der Höhle mit Kies bedeckt worden. Darunter fand sich eine dünne Tropfsteinlage, die intakt, aber durch den Kies unwiederbringlich verdreckt, war. Diese Tropfsteinlage garantierte, dass der Boden an dieser Stelle unberührt war. Weiterhin beeinträchtigt der Schurf die touristische Nutzung nicht und die Ergebnisse können optimal in die Höhlenführung integriert werden.

Situation der Grabungsstelle bei Beginn der Ausgrabung im Oktober 1999.

Blick in die Grabung mit der freigelegten Knochenschicht und einigen Röhrenknochen.

Die Grube wurde zu Beginn nur auf ca. 1m Breite abgeteuft, um einen ersten Überblick der Bodenschichten zu erhalten. Ab ca. 60 cm Tiefe fanden sich die ersten Knochen von Großsäugern, zumeist Zähne oder Fußknochen von Höhlenbären. In 1 - 1,4 m Tiefe befindet sich dann die eigentliche Lage mit Höhlenbärenknochen. Diese Knochenlage wurde bestmöglichst freigelegt, was sich als schwierig erwies, da im Lehm auch zahlreiche unterschiedlich große Kalksteinpartikel enthalten sind.

Die Knochenschicht mit Röhren-knochen und einem Unterkiefer-fragment von Höhlenbären.

Als klar wurde, dass diese Grube sehr interessante Funde liefert, wurde die Grabungsfläche vergrößert. Nahe der westlichen Grabungswand fand sich eine größere Anzahl kleinerer Knochen. Diese lagen durch umliegende Kalksteinbrocken begrenzt nahe zusammen und gehörten offensichtlich zu einem Individuum.

Fundsituation des Höhenbären-Neugeborenen.

Der gesamte Lehm in diesem Bereich wurde entnommen und durch ein Sieb geschlämmt. Die bis zu 3 mm kleinen Knochen wurden anschließend unter einem Binokular ausgelesen. 120 Einzelknochen und Knochenbruchstücke ergeben ein ca. 30 cm langes, nahezu vollständiges Skelett. Durch den Vergleich mit dem Skelett eines Braunbären-Neugeborenen aus der Sammlung des Westfälischen Museums für Naturkunde in Münster konnte der Fund als Höhlenbären-Neugeborenes bestimmt werden.

Das zusammengelegte Skelett des Höhlenbären-Neugeborenen

Dies ist eine Seltenheit, denn bisher ist neben dem Fund aus der Dechenhöhle nur ein Höhlenbären"baby"-Skelett in Deutschland bekannt. Vergleichbare Nachweise aus dem alpinen Raum wurden von ABEL & KYRLE (1931) und RABEDER (1991) beschrieben.

In 2-3 m Tiefe wurde schließlich der Felsboden der Höhle erreicht. Nur an einer Stelle führt eine schmale lehmverfüllte Spalte weiter in die Tiefe. Das freigelegte, maximal 3 m mächtige Profil hat 8 klastische Schichten der Höhlenverfüllung und 3 Sinterlagen (Si 1 - 3) erschlossen. Die Schichtnummerierung ist vom Top zur Basis vorgenommen worden, um bei Erweiterungsgrabungen zu erwartende ältere Schichtglieder direkt anreihen zu können.

Schematisches Profil der Grabung Dechenhöhle - Königshalle. Weitere Erläuterungen im Text.

Blick in die Grabung 2001

Das aufgeschlossene Bodenschichten-Profil der NW-Wand bis zum Felsboden.

Erläuterung der einzelnen Schichten:

Schicht 9 - Kalkstein (fester Fels)

Schicht 8 - Die z.T. konglomeratische Basisschicht setzt sich aus gerundeten Ton- / Siltstein- sowie zwischengeschalteten Sandsteingeröllen - wohl aus benachbarten Einzugsgebieten des Grüner Baches und seiner Zuflüsse - und Holzresten zusammen. Sie dürfte durch einen Höhlenbach abgelagert worden sein.

Schicht 6(/7) - Die konkretionär teilzementierte Schicht 6 (Schicht 7 wurde später Schicht 6 zugerechnet) zeichnet sich durch eine sehr schlechte Sortierung mit Korngrößen zwischen der Ton- und Blockfraktion aus, so daß es sich um Ablagerungen allochthoner höherviskoser Massenströme (sog. Debrisflows) handeln dürfte. Die Ablagerungen enthalten Gerölle aus umkrustetem Massenkalk (Wirtsgestein der Höhle) und Sandstein aber auch Bruchstücke von stark korrodierten Speläothemen (= Sinter = Tropfstein). Diese Tropfsteine representieren eine oder mehrere Tropfsteingenerationen (Si3). Die ältesten Tropfsteine der Dechenhöhle aus dieser Schicht entstanden nach neusten Studien vor mehr als 400.000 Jahren.

Schicht 5 - Die Schichten 6 und 5 unterscheiden sich durch einen Farbwechsel von grau nach braun. Zwischen den beiden Schichten konnten zudem in der ca. 40 cm mächtigen "Knochenlage" (vgl. SOERGEL 1940), die sich in einer Tiefe von 1,1 m bis 1,5 m erstreckt, über 1700 bestimmbare Knochen- und Zahnreste vom klimatisch indifferenten Höhlenbären (Ursus spelaeus ROSENMÜLLER 1794) geborgen werden. Die obere Debrisflow-Schicht 5 hat offensichtlich einen älteren versinterten Höhlenboden zerstört.
Über Zahnfunde von Höhlenbären sind nach RABEDER (1991, 1999) zumindest relative Altersangaben möglich, da sich die Molaren (Backenzähne) im Verlauf der Evolutionsentwicklung vom Alles- zum Pflanzenfresser signifikant verändert haben (sog. Molarisierung). Die bislang in den Schichten S 5/6 gefundenen P4-Molaren sind einheitlich ausgebildet. Die Ober- und Unterkiefermolaren können anhand ihrer Gestalt verschiedenen Morphotypen zugeordnet werden. Die Unterkiefer-P4 der Dechenhöhlenfunde sind dem Morphotyp C1 und die Oberkiefer-P4 dem Typ A zuzurechnen. Sie deuten eine niedrige Evolutionshöhe der Höhlenbären an. Nach RABEDER (1991) entsprechen die Maße in Relation zu verschiedenen absoluten Alterdaten aus Höhlen einem mittelpleistozänen Alter von 150.000 - 200.000 Jahren. Viele Massenkalkpartikel, die Höhlenwand und der Höhlenboden sind im Bereich der Schichten 8 - 5 von schwarz/weiß-laminierten mm- bis cm-dicken Krusten überzogen. Röntgendiffraktometrische Untersuchungen legen ein apatitähnliches Phosphat-Mineral (? Hydroapatit) nahe.

Blick in die ca. 2 m tiefe Grabung. Entnahme von Höhlenlehm-Proben zur Pollenuntersuchung.

Wahrscheinlich handelt es sich um lateralsekretionäre Bildungen, indem Knochensubstanz zumindest partiell gelöst worden ist, um zur Ausscheidung von (?) Hydroapatit an Kalkpartikeln sowie der Höhlenwand zu führen. Als weitere Phosphorquellen sind auch Bären- und Fledermausexkremente oder -kadaver denkbar.
Die konkretionären Verhärtungen des Höhlenlehms in den Schichten 6 und 5 haben sich nach der Ablagerung der Schichten gebildet, sie nehmen zur Basis hin an Größe zu.

Die Schicht 5 enthält nach Herrn Dr. Stritzke (Krefeld) eine eher warmzeitliche Pollenvergesellschaftung: Kiefer - ca. 70%; Hainbuche, Ulme, Birke und Tanne - ca. 30%; 1 Sumpfzypressenpolle. In anderen Proben des Profils kommen vereinzelt palmenähnliche Pollen vor, die wohl umgelagertes Tertiärmaterial darstellen.

Schichten 4 und 3 - Im oberen Abschnitt des Profils dominieren feinklastische, vorwiegend siltige Lockersedimente. Es lassen sich 3 verfüllte Rinnen rekonstruieren, so daß wir Verfüllung und Rinnenverlagerung auf Aktivitäten von Überflutungen durch temporäre Bäche und Einschwemmung von Löß zurückführen. Die gelbbraune homogene Schicht 4 weist große Mächtigkeitsunterschiede auf und ist teilweise nur als cm-dünne Lage ausgebildet. Sie wird durch eine zentimeterdünne konkretionäre Schicht 3 von der roten Schicht 2 getrennt. Die Schichten enthalten reichlich Knochen von Kleinsäugern. Diese Knochenfunde werden z. Zt. bearbeitet. U. a. finden sich zahlreiche Knochen von Fledermäusen.

Herausgeschlämmte Knochen von Fledermäusen aus der Schicht 4, darunter einige Kieferfragmente mit Zähnen.

Sinterlage Si 2 - Am Top der Schicht 4 befindet sich die Sinterlage Si 2, die mit einem massigen, 1,8 m hohen Stalagmiten 2 m südlich der Grabung korrespondiert. Der ehemalige Sinterboden mit Sinterbecken ist zerbrochen und verkippt. Bodensinterproben im Bereich der Schicht Si 2 haben TIMS-U/Th-Alter von 205.000 bis 174.000 Jahren ergeben. Die Sinterlage Si 2 korrespondiert augenscheinlich mit der konkretionären Schicht 3 und stellt einen alten Höhlenboden dar.

Schichten 1 und 2 - Die Schichten 2 und 1 sind jünger als etwa 174.000 Jahre und unterscheiden sich u. a. durch ihre Farbe. Während Schicht 2 rotbraun ausgebildet ist, weist Schicht 1 eine graubraune Farbe auf. Die jüngste Rinne mit Schicht 1 tritt nur nahe der Höhlenwand auf. Sie ist feinlaminiert geschichtet und enthält zentimetergroße konkretionsartige Verfestigungen. Der siltige Löß enthält eine Landschneckenfauna. Die Arten Succinea oblonga DRAPARNAUD 1801, Columnella columnella MARTENS 1830, Pupilla muscorum LINNÈ 1758, Vitrinobrachium breve? FERUSSAC 1821 und Oxychilus sp. (juv.) wurden von Herrn Prof. Strauch (Münster) bestimmt und repräsentieren in ihrer Vergesellschaftung u. a. nach MANIA (1973) eine weichselzeitliche hoch- bis spätglaziale Klimaperiode. Bei diesem schneckenführenden Löß handelt es sich offensichtlich um ein Reliktvorkommen, denn außerhalb der Dechenhöhle sind zwar Löss-Ablagerungen in der näheren Umgebung bekannt (v. KAMP 1972), aber ohne entsprechende Gastropodenfauna. Das Alter der roten Schicht 2 muß also jünger als ~ 170.000 und älter als ~ 25.000 Jahre sein.

Sinterlage Si 1 - Das Profil der Forschungsgrabung wird von einer lokal als Sinterbecken ausgebildeten Tropfsteinschicht Si 1 mit gesunkenen Schwimmkrusten ("flakes"-Strukturen) und kleinen Stalagmiten abgeschlossen. Das Alter dieser Tropfsteinlage ist vermutlich spätglazial - holozän (< 14.000 Jahre).

Zusammenfassung und Interpretation der Ereignisse
Der erste Höhlenlehm gelangte wahrscheinlich bereits in die Höhle, als diese noch in einer vadosen Phase von einem Höhlenbach durchflossen wurde. Nach dem Trockenfallen des Höhlenganges suchten Tiere die Höhle auf. Die zahlreichen Knochen von Höhlenbären sprechen für eine Nutzung der Dechenhöhle als Winterquartier. Es kommen überwiegend weibliche und viele juvenile Höhlenbären vor. Durch den Fund des Höhlenbären - Neugeborenen und vieler Milchzähne kann davon ausgegangen werden, dass die Höhlenbären am Ende des Winterschlafs hier ihre Jungen zur Welt gebracht haben und auch in späteren Wintern mit ihrem Nachwuchs die Höhle aufgesucht haben. Das Alter der darüber liegenden, also jüngeren Tropfsteinlagen weist auf einen Zeitraum vor mehr als 200.000 Jahren hin. Höhlenlehm floss oder rutschte als "Schlammstrom" von außen in die Höhle und füllte sie bis zur Hälfte des Gangprofiles auf. Vermutlich in der Kaltzeit vor ca. 250.000 Jahren wurde Löss in die Höhle geschwemmt und bildete z. T. eine Rinne, in die das Material bei nachlassender Fließgeschwindigkeit wieder abgelagert wurde. In dieser Schicht findet sich eine reiche Kleinsäugerfauna. Auf diesem Lehm und Löss stehen viele der großen Tropfsteingebilde in der Dechenhöhle, die in einer Warmzeit vor etwa 200.000 Jahren entstanden.
In den nachfolgenden Kaltzeiten flossen kurzfristig erneut Bäche durch die Dechenhöhle. Diese schnitten sich in den Lehm ein und verfüllten die Rinnen anschließend wieder mit siltigem Material (Schwemmlöss), in dem Kleinsäuger-Knochen und eiszeitliche Schnecken enthalten sind.

Um die feineren Struckturen im Höhlenlehm besser erkennen zu können und um die Fundstelle des Höhlenbären - Neugeborenen zu erhalten, wurde ein sog. Sediment - Transfer - Präparat (STP) durch Lehrer und Schüler der Fachschule für präparationstechnische Assistenten in Bochum angefertigt. Das Sediment - Transfer - Präparat befindet sich nun in der Ausstellung des Deutschen Höhlenmuseums Iserlohn.

Entnahme eines Sediment - Transfer - Präparates

Brückenbau im Januar 2001

Die Grabungsfläche wurde im Januar 2001 mit dem Ziel erweitert, dass der gesamte Gangquerschnitt freigelegt würde. Dazu musste zunächst eine Brücke für die Besucher errichtet werden.

Heute können die Besucher von der Brücke aus in die Grube hinabschauen und erhalten einen Einblick in die über 400.000 Jahre alten Bodenschichten der Dechenhöhle. Über dem freigelegten Felsboden lassen sich die unterschiedlich gefärbten Höhlenlehmschichten gut erkennen. Mehrere Höhlenbärenknochen wurden in ihrer Fundposition belassen. Tafeln an den einzelnen Lehmschichten sowie eine Erläuterungstafel wurden für die Besucher angebracht.

Das Profil Dechenhöhle - Königshalle ist ein hervorragendes und im nordwestdeutschen Raum einzigartiges Anschauungsobjekt für wissenschaftliche Studenten und ermöglicht auch einem breiten Bevölkerungskreis einen fazinierenden Einblick in die letzten 400.000 Jahre Erdgeschichte des Eiszeitalters.

Aktueller Stand der Grabung Oktober 2003. Blick von der Brücke.

Danksagung:
Die Obere Denkmalbehörde in Altena gestattete die Ausgrabung in dem eingetragenen Bodendenkmal.
Für logistische Unterstützung sowie zahlreiche Diskussionen danken wir besonders E. Hammerschmidt von der Betriebsführung der Dechenhöhle sowie den Mitgliedern der Speläogruppe Letmathe e. V.. Die TIMS-U/Th-Datierungen wurden dankenswerterweise von Prof. A. Mangini (Forschungsstelle Radiometrie, Heidelberger Akademie der Wissenschaften) ermöglicht. Für die Pollenuntersuchungen sind wir Dr. R. Stritzke (Geol. Dienst NRW/Krefeld) zu Dank verpflichtet. Weiterhin möchten wir Prof. F. Strauch (Institut für Geologie und Paläontologie, Univ. Münster) für die Bestimmung der kaltzeitlichen Landschnecken danken.

Literatur
ABEL, O. & KYRLE, G. (1931): Die Drachenhöhle bei Mixnitz.- Speläologische Monographien v. Speläol. Inst. b. Bundesmin. f. Land u. Forstwirtschaft, Band VII, VIII, 953 S.; Wien (Verlag österr. Staatsdruckerei).

DREYER, R., GRAW, R., NIGGEMANN, S. & RICHTER, D. K. (2000): Forschungsgrabung "Dechenhöhle": Erste Ergebnisse.- Bochumer geol. u. geotechn. Arb. 55: 169-178; Bochum.

HAMMERSCHMIDT, E. (1994): Bodenfunde in der Dechenhöhle.- Mitt. & Ber. Speläogr. Letmathe, 9 (1-4): 20-22; Iserlohn.

HAMMERSCHMIDT, E., NIGGEMANN, S., GREBE, W., OELZE, R., BRIX, M., RICHTER, D. K. (1995): Höhlen in Iserlohn.- Schriften zur Karst- und Höhlenkunde in Westfalen, 1, 153 S.; Iserlohn.

MANIA, D. (1973): Paläoökologie, Faunenentwicklung und Stratigraphie des Eiszeitalters im mittleren Elbe-Saalegebiet auf Grund von Molluskengesellschaften.- Geologie, 21, Beiheft 78/79: 1-175; Berlin.

NIGGEMANN, S. (1996): Sedimentologische Untersuchungen zur Entwicklung der Höhlensysteme im Grünerbachtal bei Iserlohn (Sauerland, NRW).- Unveröff. Diplomarbeit, Geol. Institut, Univ.-Bochum, 80 S.; Bochum.

NIGGEMANN, S. (1997): Origin and development of caves within the devonian massive limestones of the Rheinisches Schiefergebirge (Germany).- Proc. 12th. Int. Congress of Speleology: 151-154; La-Chaux-de-Fonds.

NIGGEMANN, S. (1998): Geologische Kartierung des Sedimentinventars der Dechenhöhle.- Speläolog. Jb. Ver. f. Höhlenk. Westf., 1997: 23-60; Iserlohn.

NIGGEMANN, S. (2000): Klimabezogene Untersuchungen an spät- und postglazialen Stalagmiten aus Massen-kalkhöhlen des Sauerlandes.- Bochumer geol. u. geotechn. Arb., 55: 1-129; Bochum.

NIGGEMANN, S., FRANK, N., MANGINI, A. RICHTER, D. K. & WURTH, G. (2000): Holozäne Stalagmiten des Sauerlandes als Klimaarchive.- Mitt. d. Verbandes d. dt. Höhlen- u. Karstforsch., 46 (1/2): 84-90; München.

PIELSTICKER, K. H. (2000): Höhlen und Permafrost.- Bochumer geol. u. geotechn. Arb. 55: 156-233; Bochum.

RABEDER, G. (1991): Die Höhlenbären der Conturines.- 124 S.; Bozen (Verlagsanstalt Athesia).

RABEDER, G. (1999): Die Evolution des Höhlenbärengebisses.- Mitt. Quartärkomm., Österr. Akad. Wiss., 11, 102 S. ; Wien.

SOERGEL, W. (1940): Das Massenvorkommen des Höhlenbären.- 112 S.; Jena (Gustav Fischer Verlag).