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Oberrheinische Tiefebene
Erdbeben · Der Oberrheingraben ist ein Gebiet erhöhter Seismizität. Die Erdbeben sind im Allgemeinen von geringer Stärke und Intensität (gemäß der MSK-Skala).
Inhalt6 Abschnitte
Überblick und Lage
Die Oberrheinische Tiefebene, naturräumlich meist Oberrheinisches Tiefland und seltener Oberrhein-Untermain-Senke genannt, ist eine Talsenke am oberen Mittellauf des Rheins. Sie ist etwa 300 km lang, bis zu 40 km breit und reicht von Basel im Süden bis Frankfurt am Main im Norden. Der Oberrhein durchfließt sie auf einem etwa 350 km langen Abschnitt. Die Ebene ist wichtig als dicht besiedelter Lebens- und Wirtschaftsraum, als landwirtschaftliches Gebiet sowie wegen ihrer großen Grundwasser- und Rohstoffvorkommen.
Der südlichste Teil liegt in der Nordwestschweiz um Basel. Der südwestliche Abschnitt gehört zu den französischen Départements Haut-Rhin und Bas-Rhin im Elsass. Der nordwestliche Teil und die Gebiete östlich des Rheins liegen in Baden-Württemberg, Rheinland-Pfalz und Hessen. Naturräumlich gehört auch das Rhein-Main-Tiefland dazu, das dem Unterlauf des Mains nach Nordosten und der Wetter durch die Wetterau nach Norden folgt.
Die Ebene wird von Randgebirgen begleitet: westlich liegen Vogesen und Pfälzerwald, östlich Schwarzwald und Odenwald. Die Höhenunterschiede an den Grabenrändern reichen von kaum 100 m zum Kraichgau hin bis zu weit über 1000 m im Schwarzwald und in den Vogesen. Für den deutschen Anteil nennt das Handbuch der naturräumlichen Gliederung Deutschlands eine Fläche von 10.612,8 km². Es unterscheidet das Südliche, Mittlere und Nördliche Oberrheintiefland sowie das Rhein-Main-Tiefland mit zahlreichen kleineren Naturräumen, darunter Freiburger Bucht, Kaiserstuhl, Ortenau, Vorderpfälzer Tiefland, Hessische Rheinebene, Wetterau und Rheingau.
Gewässer und Klima
Alle größeren Fließgewässer der Tiefebene entspringen in den umliegenden oder weiter entfernten Mittelgebirgen und münden in den Rhein. Zu den mehr als 200 km langen Nebenflüssen gehören rechtsrheinisch Neckar und Main sowie linksrheinisch Ill und Nahe. Natürliche Seen sind selten; bei ihnen handelt es sich meist um ehemalige, teilweise verlandete Flussschleifen. Die meisten heutigen Stillgewässer sind Baggerseen, die durch den industriellen Abbau von Sand und Kies entstanden. Entlang des Oberrheins angelegte Polder können zum Hochwasserschutz gezielt geflutet werden.
Der Oberrheingraben und seine Randzonen gelten als wärmste Region Deutschlands. Sie besitzen die wärmsten Sommer und nach dem Niederrhein die zweitmildesten Winter; die Niederschläge sind gering bis mäßig. Die Jahresdurchschnittstemperatur erreicht stellenweise etwa 12 °C. Im Juli liegen die Durchschnittswerte um oder knapp über 20 °C, was in Deutschland außerhalb einiger städtischer Wärmeinseln kaum erreicht wird.
Ursachen sind häufige Südwest-Wetterlagen mit Luft aus dem westlichen Mittelmeerraum und Föhn-Effekte: An der westlichen Grabenbruchkante sinkt Luft ab und erwärmt sich. Nach Osten nehmen die Niederschläge zu, weil aufsteigende Luft an der östlichen Bruchkante Steigungsregen verursacht. Im Winter treten häufig Inversionswetterlagen auf. Dabei sammelt sich kalte Luft wie in einem „See“ in der Ebene, während darüber wärmere Luft liegt. Nebel oder Hochnebel reflektieren die Sonneneinstrahlung und können deshalb wochenlang bestehen bleiben.
Entstehung des Oberrheingrabens
Die heutige Tiefebene ist der an der Oberfläche sichtbare Rest eines mit Sedimenten aufgefüllten Grabenbruchs. Der Oberrheingraben gehört zu einer Grabenbruchzone, die von der Nordsee bis zum westlichen Mittelmeer reicht. Nach heutigen geophysikalischen und geodynamischen Erkenntnissen entstand er nicht durch eine unterirdische Wärmequelle, sondern durch passives Rifting: Zugspannungen dehnten und verdünnten Erdkruste und Erdmantel, sodass sich die Erdoberfläche absenkte. Gleichzeitig wölbte sich die Kruste-Mantel-Grenze, die Moho, unter dem Graben auf. Westlich und östlich wurden Vogesen und Pfälzerwald beziehungsweise Schwarzwald und Odenwald als Grabenschultern angehoben. Erosion trug dort Gestein ab, während sich im Graben Sedimente ablagerten.
Die Dehnung der Erdkruste in WNW-OSO-Richtung beträgt 6 bis 8 km. Die Erdoberfläche sank im Graben bis etwa 4 km ab; diese Vertiefung ist fast vollständig mit Sedimenten gefüllt. Die Moho stieg von ursprünglich 30 km Tiefe auf 25 bis 26 km. Die Grabenschultern wurden bis zu 2,5 km angehoben, auf ihnen erodierte eine bis zu 1,5 km mächtige Gesteinssäule. Die linksrheinischen Gebiete wurden vermutlich um weniger als 5 km nach Südwesten verschoben.
Die Entwicklung begann vor mehr als 50 Millionen Jahren und verlief im Wesentlichen in zwei Phasen. In Phase I, vor 50 bis 20 Millionen Jahren, wurde die Dehnung an vorhandenen Verwerfungen gebündelt. Zwischen Frankfurt und Basel senkte sich die Oberfläche über die gesamte Grabenlänge, Sedimente wurden abgelagert und die Randgebiete angehoben. In Phase II ging die Dehnung in ein Blattverschiebungsregime über, bei dem sich Gesteinsbereiche seitlich gegeneinander bewegen. Elsass, Pfalz und Rheinhessen verschoben sich gegenüber den rechtsrheinischen Gebieten nach Südwesten. Weitere Absenkung fand vor allem nördlich von Karlsruhe statt; andere Teile wurden angehoben und erodiert. Das Blattverschiebungsregime ist noch aktiv. Nach jüngeren Änderungen der Spannungen lagern sich heute wieder im gesamten Graben Sedimente ab.
Erdbeben und Vulkanismus
Der Oberrheingraben weist eine erhöhte Seismizität, also Erdbebenaktivität, auf. Die meisten Beben sind schwach. Durchschnittlich tritt alle paar Monate ein Beben der Stärke 3 auf, das nahe dem Epizentrum spürbar sein kann. Etwa alle zehn Jahre sind überregional wahrnehmbare Beben mit Stärken über 5 und leichten Schäden zu erwarten. Eine Ausnahme ist die Gegend um Basel und den Schweizer Jura: Dort verursachten Beben wie das Basler Erdbeben von 1356 beträchtliche Zerstörungen. Vermutlich hängen sie mit der fortdauernden Überschiebung des Schweizer Juras auf den südlichen Oberrheingraben zusammen.
Erdbeben entstehen bis in etwa 15 km Tiefe. Darunter sind die Temperaturen so hoch, dass sich Gestein durch langsames, räumliches Kriechen verformt. Der für Erdbeben nötige plötzliche Versatz entlang von Verwerfungen findet dort nicht mehr statt.
In Südwestdeutschland sind Reste ehemaliger Vulkane verbreitet, beispielsweise Kaiserstuhl, Hegau, Steinsberg, Katzenbuckel, Pechsteinkopf und Otzberg. Die meisten vulkanischen Gesteine sind etwa 40 Millionen Jahre alt; ein zweiter Höhepunkt lag vor 18 bis 14 Millionen Jahren. Die Magmen kamen fast ausschließlich aus einem bis zu 2 % aufgeschmolzenen Bereich der Asthenosphäre, des verformbaren oberen Erdmantels, in mehr als 70 km Tiefe. Sie erreichten nahezu unverändert die Oberfläche und erstarrten meist als Nephelinite und Melilithite.
Im nördlichen Graben liegt das Nierstein-Astheim-Vulkansystem, ein durch den Kontakt von Magma und Wasser entstandener Maar-Diatrem-Vulkan. Dort ereignete sich vor etwa 56 Millionen Jahren eine phreatomagmatische Eruption. Messungen wiesen an der westlichen Hauptstörung aufsteigendes Tiefenwasser nach. Ob dafür eine hydraulisch aktive Verwerfung oder das Vulkansystem verantwortlich ist, bleibt ungeklärt. Der Vulkanismus wird eher mit der Entstehung der Alpen als unmittelbar mit der langsamen Grabenbildung in Verbindung gebracht.
Grundwasser, Rohstoffe und Energie
Die jungen Sand- und Kiessedimente aus Pleistozän und Holozän bilden einen riesigen, mehrschichtigen Grundwasserleiter, den Oberrhein-Aquifer. Zwischen den wasserführenden Schichten liegen oft meterdicke, stauende Ton- und Schlufflagen. Der Aquifer enthält schätzungsweise 45 Milliarden m³ Wasser und gehört damit zu den größten Mitteleuropas. Niederschlag aus Hochebenen und Randgebirgen strömt unterirdisch sowie über Bäche und Flüsse in die Ebene. Der Grundwasserspiegel liegt meist nur wenige Meter unter der Oberfläche, in Auen, Quellen und Seen teilweise sogar darüber.
Das Grundwasser deckt zwischen Basel und Frankfurt mehr als drei Viertel des Trinkwasserbedarfs und mehr als die Hälfte des Wasserbedarfs der örtlichen Industrie. Auch die Landwirtschaft nutzt fast nur Grundwasser; eine Ausnahme sind große Flächen der Vorderpfalz, die mit Rheinwasser beregnet werden. Bei Karlsruhe liegt die Sohle des Grundwasserleiters 70 bis 260 m tief, im Heidelberger Loch über 500 m. Brunnen reichen bis 300 oder sogar 400 m. Wasser aus mehr als 100 bis 150 m Tiefe ist meist gut vor Umweltbelastungen geschützt und nahm zuletzt vor 5.000 bis 20.000 Jahren am natürlichen Wasserkreislauf teil. Regional können jedoch Arsen, Methan oder Brackwasser auftreten. Im südlichen Graben ist vom Menschen eingetragenes Salz ein großes Problem.
Erdöl ist seit 1498 in Merkwiller-Pechelbronn im Elsass belegt. Im Hessischen Ried wurde von 1952 bis 1994 und wieder seit 2018 Öl gefördert, bis 1979 auch Erdgas. Geringe Ölmengen werden außerdem bei Landau und seit 2008 bei Speyer gewonnen. Kies und Sand dienen als Baustoffe; ihr Abbau schuf zahlreiche Baggerseen. Aus Rheinkies wird etwas Gold gewonnen, Ton nur noch begrenzt für Ziegel.
Der Graben besitzt außerdem nutzbare Erdwärme. Anlagen befinden sich unter anderem in Soultz-sous-Forêts und Rittershoffen, beide seit 2016, sowie in Landau, seit 2007. Projekte können Risiken verursachen: In Staufen entstanden Hebungsrisse, und das Projekt Deep Heat Mining Basel wurde nach ausgelösten Erdbeben gestoppt.
Im Oberrheingraben wird Europas größtes und eines der weltweit größten Lithiumvorkommen vermutet. Vulcan Energie schätzt allein in einem untersuchten Teilgebiet 15 Millionen Tonnen; weltweit wurden 2021 insgesamt 85.000 Tonnen gefördert. Im Frühjahr 2026 erhielt das Unternehmen Genehmigung und Finanzierung für seine Anlage und plant die industrielle Produktion ab 2028. Anwohner lehnten das Vorhaben zunächst wegen des Erdbebenrisikos ab. Beim Geothermiekraftwerk Insheim wurden bis zum 19. Oktober 2022 insgesamt 166 Erdbeben registriert; das Kraftwerk Landau wurde nach Schäden und technischen Problemen vorläufig abgeschaltet und im April 2025 wieder in Betrieb genommen.
Wirtschaft und Landwirtschaft
Die Oberrheinische Tiefebene ist dicht besiedelt und umfasst mehrere bedeutende Wirtschaftsräume. Zur Trinationalen Metropolregion Oberrhein gehören Straßburg, Mülhausen und Colmar in Frankreich, Karlsruhe und Freiburg in Deutschland sowie Basel in der Schweiz. Weitere wichtige Räume sind die Metropolregion Rhein-Neckar mit Mannheim, Ludwigshafen und Heidelberg sowie das Rhein-Main-Gebiet mit Frankfurt am Main, Offenbach, Darmstadt, Mainz und Wiesbaden.
Das warme, sonnige Klima, die fruchtbaren Böden und das große Wasserangebot des Oberrhein-Aquifers schaffen sehr gute Bedingungen für die Produktion von Nahrungs- und Genussmitteln. Bis zur Hälfte der Fläche wird landwirtschaftlich genutzt. Zu den Sonderkulturen gehören Wein, Spargel, Zwetschgen, Süß- und Sauerkirschen, Erdbeeren, verschiedene Gemüsearten, Hopfen und Tabak. Rheinhessen, die Pfalz und Baden, die in dieser Reihenfolge flächenmäßig größten deutschen Weinanbaugebiete, liegen fast vollständig im Oberrheingraben. Auch Mandelbäume, Feigen und Esskastanien können im Freiland wachsen und Früchte tragen. Bei Spargel sorgt die Abdeckung der Felder mit Kunststofffolie für eine schnellere Erwärmung des Bodens und damit für einen früheren Austrieb.