Grundwasserleiter-Typen
Die Schweiz birgt auf kleinem Raum eine grosse Vielfalt an Grundwasserleitern. Drei Haupttypen lasen sich unterschieden: Poren-, Kluft- und Karst-Grundwasserleiter. Die Ausprägung ihrer hydrogeologischen Eigenschaften wie Speichervermögen und Durchlässigkeit hängt von den Eigenschaften des jeweiligen Gesteins ab.
Grundwasserleiter sind Gesteinskörper, die miteinander verbundene Hohlräume aufweisen und dadurch Grundwasser speichern und leiten. Der Grundwasserleiter-Typ wird durch die Art der im Gestein vorhandenen Hohlräume bestimmt: Poren-, Kluft- und Karst-Hohlräume. Häufig ist in einem Grundwasserleiter eine Kombination verschiedener Hohlraum-Arten vorhanden.
Durch die Alpenbildung wurden auf dem Gebiet der Schweiz verschiedenartige Gesteine auf kleinem Raum zusammengefügt. Die Gesteine wurden teilweise tektonisch stark beansprucht, wodurch sich Trennflächen (Klüfte) gebildet haben. Die ursprünglichen sowie die durch die Alpenbildung hinzugefügten Eigenschaften eines Gesteins sind entscheidend für das Speichervermögen und die Durchlässigkeit der Grundwasserleiter und somit für die Ergiebigkeit des Grundwasservorkommens.
Lockergestein
Poren-Grundwasserleiter
Poren-Grundwasserleiter im Lockergestein bestehen vorwiegend aus Kies (Schotter) und Sand. Sie weisen einen grossen nutzbaren Porenraum auf. Speichervermögen, Durchlässigkeit (hydraulische Leitfähigkeit) und somit auch die Grundwasser-Ergiebigkeit sind gross.
Die wichtigsten Poren-Grundwasserleiter der Schweiz befinden sich in den rezenten Flussablagerungen (Alluvionen) der Flusstäler des Mittellandes und der grossen Alpentäler. Diese Grundwasserleiter liegen oberflächennah (bis ca. 50 Meter tief) und haben eine lokale bis regionale Ausdehnung. Die Grundwasservorkommen befinden sich somit in den am dichtesten besiedelten und den landwirtschaftlich intensiv genutzten Gebieten. Sie sind deshalb für die Wasserwirtschaft von grosser Bedeutung.
In der Nordschweiz befinden sich ausserhalb der heutigen Täler in leicht erhöhten Lagen weitere Grundwasserleiter aus Kies und Sand. Diese Ablagerungen sind fluvioglazialer Herkunft und werden als Deckenschotter bezeichnet. Sie entstanden während früherer Eiszeiten bei Gletschervorstössen und -schmelzen im Gletschervorfeld. Ihre Höhenlage entspricht der damaligen Landoberfläche.
Grundwasserleiter fluvioglazialer Herkunft können auch als tiefere «Grundwasserleiter-Stockwerke» vorkommen. In den heutigen Talfüllungen ist mitunter ein Stockwerkbau mit mehreren übereinander gestapelten Grundwasserleitern zu verzeichnen. Undurchlässige Schichten wie feinkörnige Ton- und Siltablagerungen oder verdichtete Moränenablagerungen trennen die Grundwasserleiter voneinander.
Auch Moränen sowie junge, grobkörnige Schuttablagerungen verschiedener Art wie Bachschutt, Hangschutt oder Schuttfächer können Poren-Grundwasserleiter bilden. Diese Grundwasserleiter haben eine geringe Ausdehnung und sind von lokaler Bedeutung.
Festgestein
Poren-Grundwasserleiter
Poren-Grundwasserleiter kommen auch in Festgesteinen vor. In der Schweiz sind dies vorwiegend die Sandsteine des Mittellandes (Molassegesteine). Bei deren Bildung wird der Porenraum verfüllt und die Sandkörner werden miteinander verkittet. Im Laufe der Zeit wird diese Verkittung durch die Zirkulation von Wasser in Oberflächennähe teilweise wieder aufgelöst. Dadurch entsteht erneut Porenraum für das Grundwasser. Das Speichervermögen und die Durchlässigkeit der Sandstein-Grundwasserleiter in der Schweiz sind von mittlerer Ausprägung. Die entsprechenden Poren-Grundwasservorkommen sind von lokaler bis regionaler Bedeutung. Oft liegen neben Poren-Hohlräumen auch Klüfte vor.
Kluft-Grundwasserleiter
Kluft-Grundwasserleiter finden sich in Kristallingesteinen wie Granit oder Gneis sowie in Sedimentgesteinen, die aus verkittetem Gesteinsschutt bestehen (klastische Sedimentgesteine) wie Konglomerate oder Flysch-Gesteine.
Klüfte vergrössern sich im Laufe der Zeit durch Druckentlastung beim Abschmelzen von Gletschereis, durch oberflächennahe Verwitterung und/oder Wasserzirkulation. In den Kristallingesteinen spielt die chemische Lösung des Gesteins eine untergeordnete Rolle und die Klüftung ist meist nur in den obersten wenigen hundert Metern so ausgeprägt, dass ein Grundwasserleiter vorliegt. In Zonen mit Instabilitäten wie Sackungen oder tiefgründigen Rutschungen hingegen tritt eine intensivere Klüftung auf.
Das Speichervermögen und die Durchlässigkeit der Kluft-Grundwasserleiter sind mittel bis klein, in Abhängigkeit von der Dichte und der Öffnung der Klüfte. Folglich ist die Ergiebigkeit der Grundwasservorkommen ebenfalls mittel bis klein. Eine höhere Ergiebigkeit ist in Zonen mit Gebirgsinstabilitäten gegeben. Eine Verallgemeinerung der hydrogeologischen Eigenschaften ist aufgrund der grossen Vielfalt dieser Grundwasserleiter sowie der beschränkten Datenlage jedoch nur bedingt möglich.
In den Sedimentgesteinen ist oft eine Kombination von Kluft- und Porenhohlräumen vorhanden. Die Gesteine der Voralpen und Alpen wurden während der Alpenbildung stark deformiert, weshalb dort Kluft-Hohlräume überwiegen. Die Sedimentgesteine im Mittelland und im Jura wurden kaum tektonisch beansprucht, weshalb hier die Poren-Hohlräume vorherrschend sind. Siehe dazu auch den Abschnitt Poren-Grundwasserleiter im Festgestein.
Karst-Grundwasserleiter
Karst-Grundwasserleiter bilden sich in den Kalksteinen, Dolomitgesteinen und evaporitführenden Gesteinen (Gips, Anhydrit, untergeordnet Salz) des Juragebirges, der nördlichen und südlichen Voralpen sowie der Alpen. Sie enthalten bedeutende, teils überregionale Grundwasservorkommen.
Karsthohlräume entwickeln sich bevorzugt entlang tektonischer Störungen und Schichtgrenzen im Gestein. Durch den steten Kontakt des Gesteins mit kohlensäurehaltigem (H2CO3) Wasser – erst oberflächennah, dann immer tiefer – kommt es zur chemischen Lösung der Karbonat- und Evaporitmineralien. Im Vergleich zu Kluft-Grundwasserleitern können Karsthohlräume aufgrund der Lösung der Karbonatmineralien ein deutlich grösseres Volumen erreichen. Das Speichervermögen und die Durchlässigkeit in Karst-Grundwasserleitern sind deshalb von mittlerer bis grosser Ausprägung. Die Fliessgeschwindigkeit kann bei grossen Karsthohlräumen hoch sein. Charakteristisch für Karstquellen ist deshalb die zeitlich schwankende Ergiebigkeit, da das Grundwasser nach der Infiltration in den Untergrund rasch durch das Gestein fliesst.