Löß & Böden

Gedanken zur Entstehung und Einteilung von  Bodensubstraten und ihrer Verwitterungshorizonte

GProf. Dr. Kurt Metzger

 Unter Theorie,Praxis und Aufschlüsse werden die vielfältigen Einflüsse besprochen, die die beobachtbaren und messbaren Eigenschaften von Böden aus Löß und seinen Derivaten bestimmen. Nicht nur die chemischen, physikalischen und mineralogischen Größen sind verantwortlich für den Gang der Verwitterung und Bodenbildung sondern auch die Umstände die bei der Ablagerung des Ausgangssubstrates herrschten. Durch immerwährende  mechanische und chemische Abtragung, Umlagerung sowie Diagenese des Lockersediments Löß, ist denkbar, dass typischer Löß nur in wenigen Fällen der Bodenbildungen als Muttersubstrat dient. Viele Böden sind überwiegend auf Lößderivaten als Ausgangssubstrat entstanden. Nach einem Bericht von FINK[1] (1973), über die Aufgaben der I N Q U A - Lößkommission sollte in absehbarer Zeit  mit einer genauen begrifflichen Abgrenzung der unzähligen Löß- und Lößderivatbezeichnungen zu rechnen sein. Man hatte damals erkannt, dass eine exakte Abgrenzung allein anhand sichtbarer Unterscheidungsmerkmale (Farbe, Struktur, Gefüge, Körnung usw.) nicht möglich ist, aber bis dato ist noch keine allgemeingültige Beschreibung der Lösse und ihrer Derivate gefunden worden. Zur Beschreibung und Gliederung sollten auch chemisch-physikalische Analysendaten der Substrate verwandt werden. Laborwerte ermöglichen eine exaktere Untergliederung von Modifikationen der Lockersedimente, sie geben auch Hinweise auf deren Sedimentationsgenese.

 Einflüsse bei der Bodensubstratbildung auf die Substrateigenschaften

 Man kann grundsätzlich davon ausgehen, dass drei Möglichkeiten der Bodensubstratbildung in Lockersedimenten gegeben sind. Durch sie wird die Bodengenese weitgehend bestimmt; dadurch kommt es zur Ausbildung von:

  •  a) Böden auf einem juvenilen Substrat. Also jene autochthonen Bodenbildungen, die aus einem Substrat  hervorgingen, das keine Tertiär- und Quartärstrukturen einer älteren Oberfläche enthält. Die Substrate erhalten nach Definition die Bezeichnung: Löß, Sandlöß, Tonlöß, Flugsand.
  •  b) Böden auf veränderten autochthonen Lößderivaten. Das sind Bodenbildungen auf nicht verlagerten aber bereits vorgeprägten Substraten. Das Ausgangsmaterial der Bodenbildung enthält Tertiär- und Quartärstrukturen einer früheren Landoberfläche. Die Substrate sind als Semipedolithe oder Pedolithe anzusprechen, oder bei schwächerer eluvialer Überprägung als Lößlehm, Staublehm, Decklehm oder auch Gleylöß.
  •  c) Böden auf veränderten allochthonen Lößderivaten. Das sind die Bodenbildungen, die sich auf verlagerten vorgeprägten Substraten entwickeln. Auch hier enthält das Ausgangssubstrat Sekundär- und Tertiärstrukturen einer ehemaligen Landoberfläche. Die Quartärstrukturen sind durch die Verlagerung weitgehend zerstört und für die Neuprägung unwirksam geworden. Die Bezeichnung dieser Derivate richtet sich nach dem Veränderungsvorgang. So führen diluviale Prozesse zu Gehängelößderivaten,  solifluidale Prozesse zu Fließlößderivaten, fluviale Prozesse zu Schwemmlößderivaten, kryoturbate Veränderungen zu Kryoturbatlößderivaten.

 Böden sind funktionelle Zellen der Pedosphäre und damit in ein definiertes Ökosystem eingebunden. Alluvialböden sind nicht existent. Derartige Bezeichnungen für rezente Marschböden oder Auwaldböden beschreiben nur das Ausgangssubstrat als angeschwemmtes Material nicht aber die typologische Einordnung des  Bodens. Vergleichbare alluviale lößähnliche Sedimente des Pleistozäns bezeichnet man als "Infusionslöß" oder  "Alluviallöß". Es ist sehr schwierig oder gar unmöglich fossile Alluviallößhorizonte von echten pleistozänen Bodenbildungen zu unterscheiden. In der oft unübersehbaren Vorgeschichte der Bodensubstrate ist die Schwierigkeit zu suchen, die bei der Korrelation und Datierung der Sedimente mit Hilfe physikalischer und chemischer Methoden auftritt. Dies gilt besonders auch für paläomagnetische Untersuchungen[2],wie das von der Deutschen Forschungsgemeinschaft geförderte Forschungsvorhaben, an dem die Bayreuther Geomorphologen Dr. Ulrich Hambach und Prof. Dr. Ludwig Zöller beteiligt sind, sie versuchen den Einfluss der Dynamik des  Paläo-Erdmagnetfeldes in der letzten und vorletzten Warmzeit auf Sedimente zu erfassen.Untersuchungen die auch im letzten Jahrhundert von M. A. PEVZNER in der UdSSR und von G. KUKLA[3]  in China und A. KOCI et. al.[4] Im Rhein-Main Raum durchgeführt wurden. Jede Störung der Lagerung nach der Sedimentation führt zu falschen Aussagen. Deshalb ist es gerade bei der Ausnutzung des Paläomagnetismus zur relativen Datierung besonders wichtig, die Aussagen nur an autochthonem Material durchzuführen. Zur Feststellung der Lagerung in  situ dient neben dem Feldbefund besonders die mikromorphologische Untersuchung der Substrate, daneben können aber auch chemische, physikalische und mineralogische Untersuchungen Hinweise auf die "Bodenständigkeit" des Sediments geben.

  Verwitterungshorizonte auf autochthonem primärem Ausgangssubstrat

 
AC-Profil auf Löß, Am roten Kreuz, Zeutern, Kraichgau, Baden-Württemberg

Hierbei handelt es sich in erster Linie um Verwitterungsbildungen auf Löß- Sandlöß-  Tonlöß- Flugsand usw. Makromorphologisch sind diese Verwitterungszonen oder Bodenbildungen durch einen, deutlichen Strukturwandel im Profil zu erkennen. Ebenso ist der einheitliche Farbton eines Horizontes ein Indiz für eine primäre Lagerung und Überprägung. Die Untersuchung der Gefügeformen lässt unter Umständen ebenfalls eine  Entscheidung über die Entstehungsgeschichte des Bodens und seines Ausgangssubstrates zu. Das Auftreten von Aggregat- oder Segregatgefüge[5] in einem  fossilen C-Horizont ist ein Hinweis auf seinen allochthonen Charakter oder auf eine vorausgegangene Überprägung. Die Gefügeformen entstehen durch das  Zusammenwirken mineralischer und organischer Bodenkolloide mit den Organismen des Edaphons[6], den Wurzeln höherer Pflanzen und den Salzen der Kohlensäure im Boden.  Im autochthonen nicht überprägten Ausgangssubstrat sollten Fließ- und Gleitvorgänge sowie Tonverlagerungen und die Bildung von Stresscutane infolge von  Quelldruckwirkungen nicht zu beobachten sein. Von den im Labor ermittelten chemischen Parametern kann ein hoher und möglichst gleichmäßiger Gehalt an kohlensauerem Kalk ein juveniles Ausgangssubstrat anzeigen. Stark schwankender Kalkgehalt innerhalb eines Horizontes ist ein Fingerzeig auf eluviale Vorgänge im Substrat. Der Gehalt an organischem Kohlenstoff sollte in einem primären Sediment sehr  niedrig sein und ebenfalls eine gleichmäßige Verteilung aufweisen. Das langsame Ansteigen des Kohlenstoffgehaltes in einem Sedimentpaket zur Basis hin, beweist einen Sedimentationsrhythmus (Bestimmung  des organischen Kohlenstoffgehaltes zur Ermittlung relikter und fossiler Oberflächen im Abschnitt Löß. Untersuchungen). Der erhöhte Kohlenstoffwert bei einsetzender Sedimentation rührt von der Ausblasung eines  Ah- Horizontes an einer anderen Stelle her.  Von den physikalischen Analysenergebnissen können der Rf-Wert und die Korngrößenanalyse als Indikatoren angesehen werden. Diagenetische Veränderungen und  unterschiedliche Zusammensetzung des Ausgangsmaterials werden durch die Retentionsfaktoren deutlich zum Ausdruck gebracht. Gleiche Rf-Werte (Retentionsfaktoren) innerhalb eines Horizontes beweisen mit einer an  Sicherheit grenzender Wahrscheinlichkeit die Gleichheit des Substrates sowohl in der Körnung als auch der chemischen Zusammensetzung. Fraktionsanalysen werden schon seit geraumer Zeit zur Charakterisierung von  Sedimenten herangezogen; auf die Problematik dieser Methode wird weiter unten eingegangen.

Räumt man den angeführten Indizien zur Identifizierung autochthoner ungeprägter Ausgangssubstrate eine gewisse Aussagekraft ein, dann ist es schwer eine Abgrenzung zu den veränderten oder abgelagerten Substraten zu finden. Im Gegensatz zum kristallinen Gestein wird Sedimentgestein immer eine "Erbmasse", enthalten. Diese lässt sich dann ausmachen, wenn die Untersuchungsmethoden zu ihrer Ermittlung fein genug sind. Die derzeitig verwendeten Methoden zur Einordnung von Verwitterungshorizonten genügen bei weitem noch nicht den Anforderungen die man dafür stellen muss. Ein breites Spektrum bekannter Analysentechniken aus dem Gebiet der Chemie, der Physik und der Mineralogie stehen zur Verfügung. Nur die breitere Anwendung dieser Methoden zur Klärung pleistozäner Veränderungen der Erdoberfläche wird zu tieferem Verständnis und damit zu weiterer Klarheit führen.

  Verwitterungshorizonte auf sekundärem autochthonem und allochthonem Ausgangssubstrat

 Es ist unbestritten, dass besonders im Verlauf des Eiszeitalters ältere Verwitterungsdecken durch solifluktive, äolische und aquatische Vorgänge abgetragen wurden. Diese Feststellung lässt sich auf alle zeitlich davor liegenden ehemaligen Pedosphären übertragen. Die zu beantwortende Frage in diesem Zusammenhang ist, inwieweit wurde das Abtragungsmaterial vollständig weggeführt, inwieweit nur örtlich verlagert, oder sind Reste der ehemaligen Landoberfläche noch am Orte ihrer Entstehung erhalten geblieben? Man kann sicher davon  ausgehen dass mit zunehmendem Alter die erhaltenen Relikte geringer werden. Es dürften die im Quartär und im jüngeren Tertiär gebildeten Pedosphären in geschützten Lagen zumindest mit Resten erhalten geblieben sein. So glauben MÜLLER (1958) und BRUNNACKER (1959) in Ostwürttemberg und in Mittelfranken sehr alte Reliktböden  semiterrestrischer Bildung gefunden zu haben. BRUNNACKER (1970) ordnet die Entstehung der Paläosole des Sandsteinkeupers zwischen Frankenhöhe und Rednitztal in das ausgehende Jungtertiär ein. Entscheidend ist es  in diesem Fall inwieweit die heute anstehenden Böden reliktische Merkmale enthalten und auf welchen Entstehungsmechanismus diese hinweisen. Wesentlich einfacher ist die Interpretation jüngerer pleistozäner  Basisfließerden die oft von echtem Löß oder anderen Lößderivaten bedeckt sind. Diese Profile sind für Untersuchungen mit herkömmlichen Methoden zwar ebenfalls nicht sonderlich gut geeignet um durch sie Verlagerungsvorgänge und deren Mechanismen zur Interpretation eiszeitlicher Rhythmen zu erkennen. Durch verwenden physikalisch-chemischer Untersuchungsmethoden ist es heute in vielen Fällen möglich eine Entscheidung über die Genese des Ausgangssubstrates zu fällen. Damit können aus den beobachtbaren Bodenresten sehr wichtige Schlüsse auf ehedem herrschende Umweltverhältnisse gezogen werden. Bei diesen Untersuchungen ist es von grundsätzlicher Bedeutung ob das Ausgangssubstrat des jungen beobachtbaren Boden oder Bodenrestes ein ehemaliger in situ erhaltener Bodenhorizont war, oder ob es sich um umgelagertes ehemaliges Bodenmaterial handelt. Am Entstehungsort erhaltene Bodenhorizonte sind Zeugen eines ehedem funktionierenden Ökosystems. Sie tragen die Merkmale der bei ihrer Bildung wirksamen Geo- Biofaktoren Durch sie war die Ausbildung einer konsequenten Bodentypensequenz gegeben. Der in der Klimax gebildete Bodentyp wurde durch nachfolgende Ereignisse verändert. Das kann durch eine Abtragung mit nachfolgender Überdeckung gewesen sein. Bei genügender Mächtigkeit der Deckschicht wurde der Bodenrest konserviert. Derartige fossile Reste eines pleistozänen Pedons sind selten, sie besitzen die höchste Aussagekraft über ehemalige  Verhältnisse. Bei der Laboruntersuchung liefern sie Werte wie sie für Verwitterungshorizonte auf autochthonem primärem Ausgangssubstrat besprochen wurden. Meist sind die Bodenreste nicht gleich oder nicht mehr durch ein Sediment überdeckt worden. In diesen Fällen begann eine erneute Bodenbildung auf dem Relikt unter anderen  äußeren und inneren Voraussetzungen. Die Pedogenese führt zu einem Bodentyp der Merkmale eines fremden Ökosystems trägt. Erkennt man die inneren Zusammenhänge nicht, dann unterliegt man bei der Interpretation  des Bodens einer Täuschung. Meist lassen sich reliktische Merkmale anhand des Feldbefundes nicht erkennen. Aus den Laborbefunden gehen sie durch unerwartetes Verhalten der Korngrößenverteilung hervor.  Selbstverständlich ist auch in diesem Fall der Verlauf der Retentionsfaktoren ein sicheres Indiz auf systemfremde Einflüsse im ablaufenden Zyklus. Die Anreicherung von organischem Kohlenstoff in ungewöhnlichen Horizontabschnitten sollte stets den Verdacht auf reliktischen Einfluss wecken. Die Redoxwerte liefern ebenfalls  brauchbare Hinweise auf eine morphogenetische Beeinflussung der Biogeozönose durch bereits vorgeprägtes Material. Ein unvermutetes Ausbrechen der Werte signalisiert die lithomorphe Beeinflussung diagenetischer Prozesse durch vorgeprägte Strukturen. Trotz aller Hilfen, die durch die angeschnittenen Laboruntersuchungen gegeben sind, ist die Feststellung von sekundärem autochthonem Muttersubstrat in Böden und Bodenresten ein heikles und bis heute ungelöstes Problem. Daraus geht hervor, dass eine exakte Typologisierung und damit Zuordnung zu einem geschlossenen Bildungszyklus für relikte und fossile Böden und deren Reste auf Lößlehm, Staublehm und Decklehm als Muttersubstrat ausgeschlossen ist. Nahezu gleichgelagert ist die Problematik die sich für Böden aus allochthonem Ausgangsmaterial ergibt, welches erhaltene Reste einer ehemaligen Landoberfläche enthält. Bei der Beurteilung dieser Bodenbildungen nach Art und Typ muss der Ablagerungsmechansimus ihres Ausgangssubstrates mitberücksichtigt werden. Die dafür in den Periglazialgebieten hauptsächlich in Frage kommenden Medien, sind das Wasser, der Wind und die Gefrornis des Untergrundes. Im Glazialbereich kommt die Aufschüttung durch das Eis selbst hinzu. Bodenbildungen auf Moränenmaterial werden in dieser Arbeit nicht besprochen, daher wird auf das zuletzt genannte Transportmedium nicht näher eingegangen.

  Aquatische und semiaquatische Ablagerungen des Substrates

 Die meisten Bodenbildungen, die in diesem Zusammenhang interessieren, sind auf Ablagerungen des Wassers entstanden. Dabei darf man nicht nur an größere fließende oder stehende Wassermassen denken, sondern auch an die Abspülung und Ablagerung im Nahbereich, also an eine Art Verspülung. Der Sedimentationsvorgang im strömenden und stehenden Wasser wird im Abschnitt „Löß Theorie“ angesprochen. Dazu sind an dieser Stelle jedoch einige Anmerkungen nötig.
Bei der Verfrachtung von Bodenmaterial durch Wasser wird die vorhandene Quartärstruktur des im Pedon vorliegenden Substrates nicht schlagartig aufgelöst. Man muss vielmehr davon ausgehen, dass zunächst bei einer Wasserspannung von 0,1 bis 0,01 at neben der Verlagerung von Tonfraktion- und Oxidanteilen, auch ganze Bodenaggregate unter Erhaltung ihrer Struktur transportiert werden. Ein weiterer Überschuss an Wasser führt  schließlich zur Auflösung der Strukturen. Die Bodenteilchen in ihrer Primärstruktur werden durch elektrokinetische Erscheinungen, die durch die relative Bewegung zwischen Wasser und Teilchen hervorgerufen werden und zur gleichnamigen Aufladung ihrer Oberfläche führt, voneinander getrennt gehalten. Der Auflösungsgrad der Bodenaggregate wird weitgehend von den Parametern Wasser, Transportweg und Stabilität der Bodenstruktur  bestimmt. Bei Verlagerung in „nicht fließendem Gewässer", also einer flächenhaften Verspülung bleiben höhere Bodenstrukturen erhalten. Derartige Ausgangssubstrate täuschen eine intensive Bodenbildung unter extremen Verhältnissen vor. Sie gleichen in ihren Horizontkombinationen den sekundären autochthonen Bodenbildungen.  Zu ihrer Erkennung werden sie als Böden auf “s e m i a q u a t i s c h e n  A b l a g e r u n g e n” bezeichnet.  Stärkere Schichtfluten und Überschwemmungen verlängerten die Transportwege, die Bodenaggregate werden bis zur Sekundär- und teilweise Primärstruktur aufgelöst. Die Sortierung des Materials setzt ein, sodass gröberes  porenreiches Material zunächst abgelagert wird, den Abschluss der Sedimentation bildet tonreiches Feinmaterial. Diese Substrate beeinflussen die nachfolgende Bodenbildung durch ihr hohes Wasserrückhaltevermögen. Die ablaufende Bodensequenz führt in der Regel zu Pseudogleyen, die keineswegs klimamorph bedingt sind, sondern von der aquatischen Ablagerung ihres Ausgangssubstrates geprägt wurden.

Zuletzt soll die Bodenzerstörung durch fließendes Wasser angesprochen werden. In diesem Fall stehen eine genügende Masse des Transportmediums und eine langer Transportweg der Stabilität der Bodenaggregate gegenüber. Das Gleichgewicht liegt ganz auf der Seite der Primärstrukturen, so dass von der Eigenschaft des  erodierten Bodens bei der folgenden Akkumulation nicht auf das Sediment übertragen wird. Es handelt sich um ein juveniles Sediment, das eine von den gegebenen Umweltfaktoren gesteuerte Überprägung erfährt. Seine  Zusammensetzung ist durch die Form der aquatischen Sortierung bestimmt. Eine Übersicht über die Korngrößenverteilung und den Ablagerungsbereich (n. JANIK) ist in Tab. 1 des theoretischen Teils  wiedergegeben. Derartige Sedimente sind in ihrer Wertigkeit als Ausgangssubstrat einer Bodenbildung sehr eng mit äolischen Ablagerungen verwandt.

 Äolische Ablagerung des Substrates

 
Löß mit Resthorizonten fossiler Paläoböden, Penning Niederbayern

Es handelt sich hierbei um die Windsedimente, die mit dem Begriff "Löß"  umschrieben werden. 'Es sind dies im allgemeinen Substrate, die keine besondere Schichtung oder Gefügestruktur aufweisen, und deren Poren größtenteils mit Luft und nicht mit Wasser gefüllt sind. In vielen Situationen ist auffallend, dass selbst in großer Tiefe unter der heutigen Oberfläche deutlich sichtbare Wurzelkanäle vorhanden sind. Im Löß des Kaiserstuhls sind diese bis zur Basis des jüngeren Lösses in Tiefen von 12 m zu beobachten. Eine Erklärung für diese Erscheinung wäre die, dass die Staubablagerung in diesen Fällen auf einem intakten mit Pflanzen bewachsenen Boden stattfand die Pflanzendecke musste ihr Wachstum auf die Sedimentationsgeschwindigkeit einstellen und ihre Tiefenwurzeln immer mehr aus dem Bodensubstrat zurückziehen. Diese Hypothese erklärt zudem den relativ hohen Anteil an organischem  Kohlenstoff in den echten äolischen Ablagerungen. Die in diesen Sedimentpaketen auftretenden Verbraunungszonen wären nach dieser Anschauung auf einen zeitweiligen Sedimentationsstillstand während einer Vereisungsperiode zurückzuführen. In solchen Phasen kommt es zu einer intensiveren Bodenbildung, die durch die längere Bildungsdauer zu erklären wäre und nicht etwa durch wesentliche klimatische Veränderungen  wie sie bisweilen für Interstadiale angenommen werden. im Unterschied zu den rein aquatisch verfrachteten Bodensubstraten werden bei dem äolischen Transport die wasserlöslichen Bestandteile weitgehend geschont und nicht aufgelöst und entzogen, daher ist ein hoher Gehalt an kohlensauren Salzen für das windtransportierte Sediment charakteristisch. Eine weitere auffallende Eigenschaft echter äolischer Ablagerungen ist ihre nach  außen hin auftretende Trockenheit. Der Löß ist durch seine hohe Kapillarität und dem damit verbundenen hohen Bodenluftgehalt im Gegensatz zu den vom Wasser abgelagerten Substraten, welche meist Zweiphasensysteme sind, ein typischer Vertreter eines Dreiphasensystems. Durch das an den Berührungsstellen der Körner haftende Wasser erhält das Material eine gewisse Kohäsion die gespannten Wasseroberflächen setzen sich mit dem  Dampfdruck der im Inneren des Lößkörpers vorhandenen Atmosphäre ins Gleichgewicht und lassen die freigelegten Oberflächen jeweils trocken erscheinen. Die hohe Standfestigkeit der echten Lösse wird demnach durch die vom Porenwasser hervorgerufene Kohäsion erzeugt. Die Ursache der Kohäsion ist wiederum ausschließlich durch den Kapillardruck des Porenwassers bedingt, das die einzelnen Sedimentbestandteile miteinander verbindet. Aus diesem Grund führt eine Wassersättigung des Materials zur sofortigen Aufhebung der Kohäsion und damit zu seiner Verfrachtung. Äolische Substrate werden daher sehr leicht durch  Oberflächenwasser erodiert, so dass häufig dasselbe, aber neuerlich gelagerte Material mit anderen Eigenschaften angetroffen wird. Solche Ausgangssubstrate sind unter semiaquatisch abgelagertes Material einzuordnen.

  Glaziale und semiglaziale Ablagerung des  Substrates

 
Fossiler Mesoplastosolrest unter Mindelmoräne, Rottum R:69140 H:22850, Oberschwaben Baden-Württemberg

Eine weitere Ursache für das Entstehen heutiger Bodensubstrate ist das Eis und die Gefrornis im glazialen und periglazialen Bereich. Das Material der glazial verfrachteten Ausgangssubstrate für die Bodenbildung fällt durch seine grob- und  gemischtkörnige Zusammensetzung auf. Ebenso sind keinerlei systematische Strukturen die vom Sedimentationsvorgang herrühren zu erkennen. Die tiefen  Temperaturen verhindern bei Entstehung dieser Sedimente eine nennenswerte Abführung von leichter löslichen Bestandteilen, so dass glazial abgelagerte  Substrate in der Regel karbonathaltig sind. Werden von dem fließenden Eis ehemalige Böden oder Bodenreste aufgenommen so ist anzunehmen, dass ihre  Quartär und Tertiärstrukturen erhalten bleiben. Durch die regellose und unsortierte Ablagerung finden je nach Situation Anhäufungen statt. Diese rein  zufällige Verteilung ehemaliger Bodenrelikte in Moränenmaterial macht es beinahe unmöglich über eine pedologische Auswertung von rezenten Böden auf Moränen Rückschlüsse auf deren Bildungsalter zu ziehen. Dieses Ergebnis brachte auch ein Versuch von HERRMANN (1967), der mit Hilfe chemophysikalischer Methoden Moränenkuppen im Gebiet zwischen Riß und Rot geologisch zu datieren suchte. Die von ihm gefundenen Laborwerte waren verwirrend und konnten von ihm nicht interpretiert werden. An diesem Beispiel wird anschaulich wie wichtig eine umfassende Feldbeobachtung ist. Zur Beurteilung der Messwerte müssen die  exakte Aufnahme des zu untersuchenden Profils und der den Entnahmeort umgebenden morphologischen Situation vorliegen. Durch diese Zusammenschau lassen sich oft die Einflüsse  relikter im Ausgangssubstrat enthaltener Strukturen abschätzen. In den Fällen in denen die relikten Anteile die  jüngeren Überprägungen überwiegen sind die gefundenen Laborwerte nicht oder kaum interpretierbar; dies ist bei glazial abgelagerten ehemaligen Oberflächenresten stets der Fall. Im Unterschied zur glazialen Ablagerung, die im Gebiet ehemaliger Vergletscherung ihre Hauptverbreitung hat, ist die als semiglaziale Sedimentation bezeichnete, vornehmlich im Periglazialbereich anzutreffen. Es handelt sich dabei um Fließbewegungen des  wasserdurchtränkten Oberbodens, die durch abwechselndes Frieren und Auftauen in Verbindung mit der Schwerkraft hervorgerufen wird. Derartige abgelagerte Substrate sind durch die Analyse des umgebenden Reliefs  und ihrer Eigenstruktur leicht auszumachen. Sie tragen in der Regel die Sekundär- und Tertiärstrukturen der vorausgegangenen Oberfläche in sich. Überprägungen findet man hauptsächlich durch eingewehte Bestandteile. Je nach Erscheinungsform handelt es sich hierbei um reine Fließerden oder äolisch-semiglaziale Ablagerungen.

Bei der Beurteilung reliktischer Merkmale in Bodenbildungen aus äolisch-semiglazialen Ablagerungen geben Größen wie Rf-Wert, Karbonatgehalt und Adsorptionsverhalten wichtige Hinweise. Solchermaßen sedimentiertes Ausgangsmaterial ist hauptsächlich in jüngeren pleistozänen Substraten zu finden. Merkwürdigerweise  verschwinden in den älteren und alten Ablagerungen mehr und mehr die Spuren von abgelaufenen Fließprozessen. Diese Erscheinung, die im gesamten untersuchten Periglazialgebiet beobachtete wurde, ist bis heute noch nicht erklärt.

 Die würmeiszeitlichen Sedimente sind in den eisfreien Räumen bei semiglazial vorherrschender Verlagerung  durch Fließerden gegliedert, bei überwiegender äolischer Verfrachtung dagegen durch Verbraunungszonen. Dabei ist auffallend dass in beiden Fällen häufig eine Dreigliederung des jüngsten Sedimentpaketes zu  beobachten ist. Diese Beobachtung spricht für drei Eisvorstöße mit ihren Rückzugsphasen, wobei das letzte "Interstadial bis heute anhält. Im alpinen Bereich wären die beiden älteren Stadien, das Schlieren- und  Ammerseestadium; als Schlußvergletscherung müßten bei dieser Betrachtung das Schlern- Gschnitz-, Daun- und Egesenstadium zusammengefaßt werden.

Diese abschließenden Betrachtungen über die unterschiedlichen Transportmedien und die damit verbundene bodengenetische Wertigkeit der Muttersubstrate sollte die grundlegendsten Schwierigkeiten bei der Auswertung  physikalisch-chemischer Untersuchungsergebnisse sichtbar machen. In der Natur kommen selbstverständlich, je nach Transportart und Umweltbedingung, alle Übergänge vom äolischen über das aquatische und glaziale  Sediment vor. Darüberhinaus sind meistens diese ebengenannten Ausgangssubstrate in Gestalt der Strukturen von der verschiedenartigsten Zusammensetzung gemischt vorhanden und diese an sich schon ins Uferlose  gehenden Variationsmöglichkeiten werden noch dadurch gesteigert, dass alle diese nach der Strukturzusammensetzung möglichen Bodensubstrate nach diagenetischer Bedingung in einer anderen Richtung ihre Weiterentwicklung erfahren. Es ist daher ausgeschlossen, alle diese Übergangsformen zu beschreiben oder zu versuchen, sie auf Grund der Gefüge der Aufbaustoffe voraussagen zu wollen. Man muss sich derzeit damit  zufrieden geben, imstande zu sein, aus den bekannten Laborwerten und durch genaues Geländestudium diejenigen Aussagen herauszufinden, die doch möglich sind. Der Forscher, der sich mit der Datierung relikter und  fossiler Paläosole befaßt, muss sich heute noch damit begnügen, die im Labor gefundenen Werte und jene im Gelände beobachteten Erscheinungen zu erfassen und gegeneinander kritisch abzuwägen.

Zusammenfassung

In den von der pleistozänen Vereisung nicht erreichten Gebiete im Norden und Osten der Alpen sind auf und in den verschiedensten Lockersedimenten mittel- bis tiefgründig entkalkte Böden mit einem braunen bis rötlichen B-Horizont verbreitet. Diese Böden und Bodenreste werden in bezug zu ihrem Ausgangsmaterial untersucht. Dabei wurden ca. 5000 Analysen von rund 500 Bodenproben aus 63 Fundstellen (einschließlich der hier nicht näher besprochenen Böden aus den nieder- und ostösterreichischen Untersuchungsgebieten sowie den Räumen  in Franken und der nördlichen Oberrheinebene gemacht. An sieben exemplarischen Aufschlüssen aus drei unterschiedenen Bildungsräumen wurde der Versuch unternommen, die Genese und den Verwitterungszustand  der dort vorliegenden Bodenformen weiter zu klären. Das Schwergewicht der Untersuchungen lag im experimentellen Teil auf

  • a) der Ermittlung der Redoxverhältnisse,
  • b) der Erfassung der Retentionsfaktoren und
  • c) der Messung der Adsorptionsfähigkeit.

In der Feldarbeit wurde besonders Augenmerk auf die Aufnahmen der Profile gelegt, wobei die  Gammastrahlungsmessung an den aufgeschlossenen Profilwände mit einer Szintillationssonde eine entscheidende Rolle spielte. Aus den experimentell gefundenen Werten ergaben sich Diagramme, die je nach Ausbildungsgrad und Abstammung des Bodens in typischer Form variieren. Neben den beschriebenen Untersuchungen wurden die Korngrößenzusammensetzung des Bodenmaterials, sein organischer Kohlenstoffgehalt, seine Remissionswerte, sein Gehalt an gebundener Kohlensäure, seine Wasserstoffionenkonzentration und die Verhältnisse von Na+/K+ Ionen sowie Ca ++ /Mg++ - Ionen bestimmt. An  der abgetrennten Tonfraktion der wichtigsten relikten und fossilen Böden wurden zur Aufklärung ihrer Tonmineralzusammensetzung röntgenographische Bestimmungen vorgenommen. Die feldgeologisch gewonnenen Ergebnisse wurden den im Labor gefundenen Werten gegenübergestellt und deren Aussagen verglichen. Durch den Vergleich der pedologischen Stratifizierung mit den chemischen, physikalischen und mineralogischen Laborbefunden konnte für die ausgeschiedenen Bildungsräume und die dort anstehenden Böden und Bodenresten gewisse Regelmäßigkeiten festgestellt werden.

  • a) In allen Bildungsräumen ist eine Zunahme des Redoxfaktors  mit dem Alter des Substrates und der damit verbundenen  Oberfläche festzustellen. Diese Erscheinung ist in den als "gemischter Typ" ausgeschiedenen Bodenbildungen am ausgeprägtesten ausgebildet.
  • b) Der Gehalt an organischen Substanzen nimmt mit dem Alter  der untersuchten Proben ab. Die gefundenen Laborwerte können in erster Linie bei der chronologischen Korrelation  der Bodensubstrate des "klimalithomorphen Typs" eine wichtige Entscheidungshilfe sein.
  • c) Die Adsorptionseigenschaften der relikten und fossilen  Böden und Bodenresten sowie jene ihrer  Ausgangssubstrate  verändern sich mit dem Alter. Eine stetige Zunahme der Adsorptionskraft ist besonders bei den Proben aus dem Gebiet lithomorpher Typen mit ihrem Alter zu beobachten.
  • d) Die Retentionsfaktoren geben in allen beobachteten Fällen  sehr genau Aufschluss über die einheitliche  Zusammensetzung des Substrates. Gleichartige Sedimente werden durch annähernd gleichhohe Faktoren angezeigt. Ebenso werden diagenetische Materialverlagerungen und Mineralneubildungen  durch Abweichen der Rf-Werte sichtbar gemacht.

Durch eine mit der Szintillationssonde unterstützte Aufschlussaufnahme sowie dem kritischen Vergleich der im Laboratorium aus den entnommenen Proben durch die beschriebenen Untersuchungen gewonnenen Daten, ist es in vielen Fällen möglich, innerhalb abgegrenzter Bildungsräume, fossile Oberflächen miteinander zu korrelieren. Die Schwierigkeiten, die bei der Auswertung der verschiedenen Befunde auftreten, liegen weit weniger als bisher angenommen in der unterschiedlichen Entwicklung der Oberflächen unter differierenden  Umweltbedingungen, sondern in der nicht erfaßbaren Vorgeschichte der Ausgangssubstrate. Ich versuchte zu zeigen, dass ein Boden eine höhere Organisation darstellt, deren Klimaxzustand durch die Einbindung ihrer ”Quartärstruktur” in die sie umgebende Biogeozönose gegeben ist. Werden derart ausgebildete Oberflächen durch Abtragung zerstört und ihr Material andernorts wieder abgelagert, dann ist für die erneut ablaufende  Bodenbildung der Erhaltungsgrad der "ererbten" Struktur von nicht zu unterschätzender Bedeutung. Somit ist noch nicht bewiesen ob die Entwicklung pleistozäner Böden (= Paläosole) an eine abzugrenzende Klimaregion gebunden ist, oder ob die vorherrschende Verlagerungsart der Muttersubstrate für den unterschiedlichen Ausbildungsgrad zwischen diesen Gebieten verantwortlich zu machen ist. Es kann abschließend festgestellt werden, dass die Art der Ablagerung des Ausgangssubstrates die pleistozänen Bodenbildungen entscheidend mitprägte. Ein Übergehen dieser Tatsache bei der Beurteilung des Bodenalters führt zu äußerst fragwürdigen Ergebnissen.

 

[1] Internationale Lößforschungen. Bericht der INQUA-Lößkommission. E. und G., Bd. 23/24; S. 415 – 426, Öhringen
[2] Die Erde besitzt schon seit ihrer Frühzeit ein Magnetfeld, das seine Ursachen hauptsächlich in einem im äußeren flüssigen Kern der Erde ablaufenden Dynamoprozeß hat. Dieser Vorgang ist instabil und in unregelmäßigen Abständen kommt es immer wieder zu Umpolungen des Dipolfeldes oder kurzen Ereignissen, während derer das Erdmagnetfeld extrem niedrige Feldstärken aufweist. Dies beeinflusst die Einrichtung ferromagnetischer Teilchen bei deren Sedimentation.
[3] Kukla, G., Heller, F., Liu, X.M. et al., Pleistocene climates in China dated by magnetic susceptibility, Geology, 1988, 16:
An, Z., Kukla, S., Porter, S.C. et al., Magnetic susceptibility evidence of monsoon variation on the Loess Plateau of Central
China during the last 13 000 years, Quarter Res., 1991, 36: 29.
[4]Koci A.,  Schirmer W.  & K. Brunnacker (1973) - Palaeomagnetische Daten aus dem mittleren Pleistozan des Rhein-Main-Raumes. Neues Tahrb. Geol. Pal., Monatsh: 545-554.
[5]durch Ausscheidung oder Absonderung gebildet

[6] Gesamtheit der in und auf dem Erdboden lebenden Kleinlebewesen.

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