Stoffliche Veränderungen im Mikro- und Submikrobereich von Mineralkörnern und Bildung neuer Phasen bei Verwitterung und Bodenbildung in Löß
by Andreas Glasow
Date of Examination:2000-06-22
Date of issue:2002-04-03
Advisor:Prof. Dr. Hans Ruppert
Referee:PD Dr. Hartmut Heinrichs
Persistent Address:
http://hdl.handle.net/11858/00-1735-0000-0006-B6E8-A
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Format:PDF
Description:Dissertation
Abstract
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Die Untersuchung der Verwitterungsprozesse primären
Gesteinsmaterials, welche eine zentrale Rolle bei der
Bodenbildung spielen, an möglichst einfachen
natürlichen Systemen aus Löß dient der Verknüpfung von
Laborsimulationen mit Beobachtungen an natürlichen
Böden. Neben den typischen Bodenbildungspro;zessen bei
gemäßigt humidem Klima wie Entkalkung, Verbraunung und
Tonverlagerung sind an den beiden untersuchten,
lößdominierten Bodenprofilen (Reinhausen bei Göttingen
und Solling) trotz der Vorverwitterung des Lößmaterials
mehrere Prozesse der chemischen Verwitterung
unterschiedlicher Intensität nachzuweisen. Eine
besondere Bedeutung kommt hierbei der Bodenmatrix aus
fein- bis feinstkörnigen Phasen zu, die größere
Mineralkörner überzieht bzw. zu Aggregaten verkittet
und die reaktive Oberfläche darstellt, mit der das
Sickerwasser in Kontakt tritt. Während Feldspäte keine
Verwitterungsprozesse erkennen lassen und Quarzkörner
durch SiO2-Abscheidung aus dem Sickerwasser wachsen
bzw. verheilen, sind Glimmer und Tonminerale stark von
der chemischen Verwitterung betroffen.
Mikromorphologische sowie mikro- und phasenanalytische
Untersuchungen zeigen an, daß Tonminerale, die vor
allem illitisch und smektitisch sind, zu einem
erheblichen Teil durch Kationenwegfuhr und Abschelfern
aufgeweiteter Randbereiche aus Glimmern gebildet
werden. Smektitische Tonminerale liegen größtenteils
schon in dem primären Löß bevorzugt in der
Feintonfraktion vor und sind mit kalzitischem Ca
gesättigt. Sie verwittern deutlich schneller als
illitische Tonminerale, welche v .a. in der
Grobtonfraktion vorliegen. Verwitterungsprodukt beider
Phasen ist nach einem Übergangsstadium begrenzt
aufweitbarer (bis 1,4 nm) Tonmineral- phasen letztlich
AI-Chlorit (Bodenchlorit). Fe liegt in der Tonfraktion
im wesentlichen in Form oxidischer bis
oxidhydroxidischer Phasen vor, Fe-reiche Tonminerale
(z.B. Vermikulit) spielen vermutlich eine
untergeordnete Rolle. Die chemische Verwitterung,
vermutlich unter Beteiligung organischer
Komplexbildner, ist fiir die Bildung der zur
Profiloberfläche hin stark zunehmenden Anteile
"amorpher, freier" (oxalatextrahierbarer) Fe- und auch
Al- Oxidhydroxide im Lößprofil verantwortlich. Mit
zunehmender Versauerung (Solling-Profil) findet bei der
Ausfallung von Fe-Oxidhydroxiden ein Einbau von Al
statt, dessen Verfügbarkeit aufeine fortgeschrittene
Silikatverwitterung hinweist. Ca. 20-25 Mol-% des Fe
werden hier durch Al ersetzt.