In die Ozeane Veränderte Gesteine und Minerale

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1 In die Ozeane Veränderte Gesteine und Minerale
Resistente Minerale, z.B. Quarz Transformation Chemische Verwitterung Ton und In die Ozeane andere sekundäre Mineralien Auflösung Auflösung Säuren, Sauerstoff Ionen Ionen Ionen in Lösung Gelöstes Material

2 Bodenbildende Prozesse können in vier Gruppen unterteilt werden:
Inputs (z.B. gelöster Stoffe mit dem Regen, fester Stoffe durch Winddeposition) in das Bodenprofil, Outputs (z.B. gelöster Stoffe durch Auswaschung, fester Stoffe durch Erosion) aus dem Bodenprofil, Verlagerungen (gelöster Stoffe, z.B. Podsolierung, fester Stoffe, z.B. Lessivierung) innerhalb des Bodenprofils, Umformung (z.B. sekundäre aus primären Schichtsilikaten). BW2.32

3 Die vier Grundprozesse der Pedogenese manifestieren sich im Bodenprofil in der Ausbildung von Bodenhorizonten mit den Haupthorizonten O (organische Auflage), A (mineralischer Horizont im Oberboden mit Anreicherung an organischer Substanz und meist, mit Ausnahme der Trockengebiete, Verlust an mineralischer Substanz, E - international, in D: Ae –(mineralischer Horizont im Oberboden mit dem grössten Verlagerungs/Auswaschungsverlust), B (mineralischer Horizont im Unterboden mit verändertem Mineralbestand aufgrund von Verlagerung aus dem Oberboden und/oder Umformung in situ), C – in D: lC – (lockeres Ausgangsmaterial, z.B. stark verwittertes anstehendes Gestein oder Geschiebe), R – in D: mC – (festes Ausgangsmaterial, meist anstehendes Gestein). Die verschiedenen Bodentypen unterscheiden sich durch verschiedene Horizontabfolgen bzw das Ausmass der Bodenentwicklung lässt sich zumindest teilweise aus der Horizontabfolge ableiten.

4 Jedes Bodenprofil zeigt den pedogenetischen Hauptprozess Umformung und Input (nämlich von organischer Substanz und somit letztendlich C aus der Atmosphäre) an, da ohne diese Prozesse Boden im technischen Sinne garnicht existieren würde. Diese Horizontabfolge (in D: Ah –Ae- Bt) lässt ausserdem auf den Hauptprozess Verlagerung schliessen (Verlagerung von was?).

5 Das linke Bodenprofil (in D: Ah-Ae-Bh) mit seiner perfekten Horizontausbildung lässt auf den Hauptprozess Verlagerung und die Einzelprozesse Eluviation (wegen E), Illuviation (wegen Bh), Podsolisierung (Kombination E-Bh), Bleichung (im E), Melanisierung (in Ah und Bh) und Rubifizierung (im B unterhalb des Bh) schliessen, insbesondere aber auf eine progressive Pedogenese bzw das Vorherrschen proanisotroper Prozesse. Proisotrope, also der Horizontbildung entgegenwirkende Prozesse, sind ofensichtlich nicht am Werk. Das rechte Bodenprofil (in D: Ah-Bv) zeigt ausser der Melanisierung (Ah) die Rubifizierung (Unterprozess der Kategorie Umformung) im Bw, der eben wegen diesem Prozess als solcher identifiziert werden kann. Welche chemischen Prozesse liegen der Rubifizierung zugrunde?

6 Die Konsequenzen eines Verlagerungsprozesses sind nicht notwendigerweise sichtbar, da nicht alle Produkte einer Verlagerung sichtbar sind. Aus dem Diagramm rechts wird z.B. abgeleitet, dass im Profil links nicht nur organische Substanz und Fe aus dem E (in D: Ae) in den Bs verlagert wurden, sondern auch Al.

7 In Klimata mit geringen Jahresniederschlägen kann, sofern das Ausgangsmaterial für die Bodenbildung kalkhaltig ist, das während der Bodenbildung freigesetzte Ca auch nur verlagert werden (statt, wie in feuchten Klimata, ganz ausgewaschen werden). Dabei ist nicht der Verlust aus dem Auswaschungshorizont sichtbar, sondern die Anreicherung in einem Einwaschungshorizont wegen der Ausfällung von sekundärem CaCO3, hier ab einer Tiefe von etwa 45 cm. Horizonte mit > 5% Sekundärkalk werden mit dem Kleinbuchstaben c modifiziert.

8 Hier wird schematisch die Abhängigkeit der Verlagerungstiefe von Ca vom Jahresniederschlag gezeigt (P: Niederschlag, PE: potentielle Evapotranspiration). In ariden Klimata findet kaum Verlagerung statt.

9 Ton Eine ausgeprägte Tonverlagerung (Lessivierung) führt zur Ausbildung eines Bt-Horizontes. Ein B-Horizont wird als solcher angesprochen, wenn die Tonzunahme gegenüber dem A-Horizont 3% (bei Sanden), 5% (bei Lehmen) oder 8% (bei Tonen) beträgt und ausserdem Tonhäutchen (Cutane) oder Tonbrücken zwischen Sandkörnern sichtbar sind (ggfs. mit der Lupe).

10 Dieses Auenbodenprofil zeigt, besonders in der Vergrösserung rechts, die Auswirkung periodischer Überflutung: dunkle Schichten (begrabene A-Horizonte) deuten auf überflutungsfreie Perioden, in denen wegen der Ansiedlung von Vegetation eine Akkumulation von organischer Substanz im damaligen Oberboden möglich war, hellere Schichten auf Überflutungsepisoden, bei denen neues Ausgangsmaterial abgelagert wurde, in dem sich dann ein neuer A-Horizont bilden konnte. Im vergrösserten Ausschnitt ist also eine Abfolge fossiler A/C-Böden zu sehen.

11 Der verrostete Go-Horizont eines Gleybodens; der typische Gr-Horizont folgt erst in grösserer Tiefe, wo permanent reduzierende Bedingungen herrschen.

12 Detailansicht aus dem Sd-Horizont eines Stauwasserbodens
Detailansicht aus dem Sd-Horizont eines Stauwasserbodens. Die Marmorierung ist auf den Wechsel von Vorhandensein von Stauwasser und Austrocknung zurückzuführen. Die Rostflecken bestehen aus den Eisenhydroxiden Goethit oder Lepidokrokit, in denen Fe dreiwertig vorliegt, während in den gebleichten Flecken Fe zweiwertig vorliegt.

13 Verschiedene Ferralsole aus tropischen Regionen (Profil rechts: Bws in D Bu). In manchen dieser Böden ist die Auswaschung als pedogenetischer Prozess nahezu abgeschlossen, ebenso die Umwandlung: die chemische Zusammensetzung des Sickerwassers entspricht in etwa der des Bestandsniederschlags, und Primärminerale sind kaum noch vorhanden. In manchen Böden ist allenfalls noch die Umwandlung des Sekundärminerals Kaolinit in AlOOH oder Al2O3 möglich, unter Verlust bzw Auswaschung von Si.

14 Ein Grundwasser-beeinflusster Boden
Ein Grundwasser-beeinflusster Boden. Der dominierende bodenbildende Prozess ist die Vergleyung, also der Transformationsprozess, bei dem freies Eisen aus der3- in die 2-wertige Form überführt wird.

15 Eisenoxide in einem Gleyhorizont
Eisenoxide in einem Gleyhorizont. Durch nicht mehr wassergefüllte Grobporen kann Luft, und somit Sauerstoff, in ansonsten noch weitgehend wassergesättigte Bodenbereiche vordringen. Dadurch wird 2-wertiges Eisen oxidiert, und die Anwesenheit von 3-wertigem Eisen manifestiert sich in der bräunlichen Farbe. Das Photo zeigt einen 11 mm weiten Ausschnitt aus der Bodenmatrix.

16 Solonchak in einer ariden Senkenlage: extremes Beispiel des pedogenetischen Prozesses Salinisierung.

17 Das Quellen und Schrumpfen von Vertisolen (Tongehalt >30%, hoher Anteil von Smectiten, z.B. Montmorillonit) ist ein Beispiel für die Pedoturbation, einen proisotropen oder horizontzerstörenden Prozess.

18 Unabhängig von Tongehalt und –art sorgt die Bodenfauna in fast allen Klimaregionen für Biopedoturbation, also die Durchmischung von Material aus verschiedenen Bodentiefen oder –horizonten.

19 Biopedoturbation durch Maulwürfe, auffälligerweise nur auf der Brachfläche.

20 Hinweise auf Biopedoturbation aufgrund der Krotovinen links im Profil: die dunklen Flecken bilden sich wegen der Einwaschung von Material aus dem A-Horizont, die durch Gänge wühlender Tiere ermöglicht wird.

21 Der bodenbildende Prozess Melanisierung (=Schwarzfärbung) führt zur Bildung von daher so genannten Schwarzerden, die sich sich durch einen mächtigen, humusreichen Oberboden auszeichnen; der Massstab ist in Fuss (1 Fuss~0.3 m).

22 Regenwurmaktivität Ort Region Haufenbildung (t ha-1a-1) Puerto Rico
Tropen 1-2 Abidjan, Elfenbeinküste Savanne 10-50 Ibadan, Nigeria 51.2 Indien New South Wales Subtropen/Gemäßigt- Kontinental 0.063 Subtropen 1.33 Südafrika Mediterran 24-50 Adelaide, Australien 2.5 England Gemäßigt-Maritim Luxemburg 15 Schweiz Gemäßigt-Kontinental 9-81.4 Deutschland Polen Snowy Mtns., Australien Montan 45.4 Quantitative Angaben zur Pedoturbation von Regenwürmern.

23 Diese Dünnschliffaufnahme erinnert daran, dass sich manche Regenwürmer nicht einfach durch den Boden wühlen, sondern fressen. Das Photo zeigt einen 5 mm breiten Schnitt durch einen Regenwurm in seinem Gang; zu sehen sind Darminhalt und die Porenwände.

24 Termitenaktivität Ort Region Haufenbildung (t ha-1a-1) Venezuela
Tropen Ibadan, Nigeria Savanne 1.260 Senegal 0.8 Indien 32.5 Northern Territory, Australien 4.7 Queensland, Semi-Arid Kenia 1.059 SA, Australien Mediterran 0.020 Quantitative Angaben zur Pedoturbation von Termiten.

25 Ameisenaktivität Ort Region Haufenbildung (t ha-1a-1) Ibadan, Nigeria
Savanne Sydney Basin, Australien Subtropen 0.003 Cordeaux, Sydney, 68.38 SA, Australien Mediterran 0.01 Idaho, USA Semi-Arid 0.1 Massachusetts, USA Gemäßigt-Maritim 67.25 Oregon, USA 1.9 Michigan, USA Gemäßigt-Kontinental 0.855 Wisconsin, USA Quantitative Angaben zur Pedoturbation von Ameisen.

26 Zur Illustration des bodenbildenen Faktors Zeit: unter konstanten Umweltbedingungen (z.B. keine Klimaveränderung) könnte sich ein A/C-Profil mit kalkhaltigem Ausgangsmaterial in der angedeuteten Weise entwickeln (die Horizontbezeichnungen Bw, Ck und Bk ent sprechen in D Bv, Cc und Bc). BW2.33

27 Zur Illustration des bodenbildenden Faktors Gestein: je nach Art des Ausgangsmaterials entstehen verschieden Bodentypen mit ihren typischen Horizontabfolgen. Bei dieser und ähnlichen Idealisierungen wird angenommen, dass alle anderen Umweltfaktoren über die Distanz dieser Lithosequenz die gleichen sind. SS8.1-2

28 Zur Illustration des bodenbildenden Faktors Relief: mit zunehmender Höhe, also zunehmendem Abstand vom Grundwasser, entstehen verschieden Bodentypen mit ihren typischen Horizontabfolgen. Bei dieser und ähnlichen Idealisierungen wird angenommen, dass alle anderen Umweltfaktoren über die Distanz dieser Toposequenz die gleichen sind. SS8.1-3