Summary Class notes - Bodenkunde

Course
- Bodenkunde
- Frau Lang
- 2017 - 2018
- Universität Freiburg
- Umweltnaturwissenschaften
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4 Students
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Summary - Class notes - Bodenkunde

  • 1508277600 geologische Grundlagen

  • Warum sind geologische Grundlagen für Bodenkunde von Bedeutung?
    Die Geologie eines Gebietes beeinflusst die Bodenbildung in großen Maße und ist mitbestimmend in der Entscheidung was für ein Boden sich bilden wird

    - z.B Böden sie aus bestimmten Steinen entstehen sind nährstoffreicher oder saurer als Böden von anderen Gesteinen
  • Erklären Sie kurz, wieso man die Erde in geologischen Zeiträumen als „Gesteinsrührwerk“ bezeichnen kann.
    Der Kreislauf der Gesteine
    - bis ein Molekül Kreislauf durchläuft dauert es mehrere Million Jahre



    Teile der Erdkruste tauchen ab und werden aufgeschmolzen (oder Gestein wird umgewandelt -> Metamorphose)  und tauchen wieder auf an divergierenden Plattenrändern
  • Woher stammt die Energie, die im Erdinneren gespeichert ist?
    Energie stammt von der bei der Entstehung der Erde gespeicherten Energie und vom radioaktiven Zerfall im Erdinnern

    gespeicherte Energie des Urknalls
  • Wieso würde es viel weniger oder vielleicht sogar gar keine Böden geben, wenn es auf der Erde keine endogenen Prozesse gäbe?
    Endogene Prozesse sorgen dafür, dass Sedimente die im Meer gelandet sind wieder aufgeschmolzen werden und wieder an die Oberfläche gelangen
    - ohne endogene Prozesse gebe es nur sehr alte und unfruchtbare Böden, die auch nicht nutzbar wären
    - ohne endogene Prozesse wäre Erde flach und es würden sich keine neuen Böden mehr bilden
  • Welche Faktoren treiben die exogenen Prozesse auf der Erde an? Woher kommt die Energie?
    Die Energie kommt von der Sonne und Klimatischen Bedingungen der Atmosphäre
    - treiben die Verwitterung von Material an, dass so abgetragen werden kann und wieder im Meer landet (z.B. das Gebirge wieder flach werden)
    - Erosion und Sedimentation durch:
    -> Flüsse
    -> Gletscher
    -> Wind
  • Erläutern Sie kurz das Konzept der Plattentektonik. Was ist die Ursache für Vulkanismus und Metamorphose?
    kontinentale Kruste schwimmt auf dem Erdmantel, der höhere Dichte hat
    kontinentale Kruste hat auch geringere Dichte als die ozeanische Kruste und ragt daher über sie hinaus

    Vulkanismus:
    Vulkanismus entsteht an den Plattengrenzen
    z.B. divergierenden Pattengrenzen -> Magma steigt aus dem Erdinneren nach oben (Island)
    konvergieren von ozeanischer und kontinentaler Platte -> Entstehung eines Vulkangürtels (80% der Vulkane)

    Entstehung: 
    magmakammer in der Lithosphäre entsteht und entleert sich über zentral liegenden Förderschlot und fließt an der Oberfläche als Lava raus

    Metamorphose:
    Im Erdinnern wirken große Kräfte auf das Gestein ein, und Elemente im Gestein werden umgeformt (Temperatur+hoher Druck)
    z.B an Subduktionszone -> Gestein subduziert und wird hohen Drücken ausgesetzt
  • Wie kann man i. d. R. Vulkanite und Plutonite im Gelände voneinander unterscheiden?
    Plutonit: im Erdinnern erkaltet, deshalb sind einzelne Kristalle im Gestein sehr gut voneinander Unterscheidbar - heterogene Masse + große Kristalle

    Vulkanit: bei schneller Explosion an der Erdoberfläche erkaltet
    -> deshalb sind einzelne Kristalle nicht unterscheidbar -> homogene Masse + kleine Kristalle
  • Was ist „Metamorphose“, wie kann man „Metamorphite“ im Gelände i. d. R. erkennen?
    Eine Umformung der Elemente in einem Gestein durch große Kräfte (hoher Druck+hohe Temperatur) 

    oft gebändert: Fraktionierung in unterschiedliche chemische Bestandteile
    oft geschiefert: Einregelung entsprechend der Mineralstruktur (blättrige Minerale)
  • Wie heißt das metamorphe Gesteinsäquivalent des Calcits (Kalkstein)?
    Mamor (petrographisch) -> Säurelöslich (Verwandtschaft mit Kalkgestein)
  • Wieso ist bei strömendem Wasser die Mobilisierungsenergie für Feinsand geringer als für Ton?

     Tonminerals sind bindiger als Feinsand
  • Nennen Sie drei typische „Requisiten“ einer glazial geformten Landschaft.
    U-förmiges Trogtal
    scharfe Bergkämme
    Hängetal mit Wasserfall (kommt von vorherigem Seitental)
    Zungenbeckenseen -> von Seiten und Endmoränen eingeschlossenes Seenbecken (Gardasee)
    unsortiertes Gesteinsmaterial (alle Größen und eckig und gerundet)
  • Was versteht man unter „periglazialen Solifluktionsdecken“?
    Solifluktion ist das Bodenfließen in Periglazialgebieten (Permafrost). Die Auftauschicht des Permafrostes taut um Sommer auf -> hoher Wassergehalt der Auftauschicht -> Wasser kann nirgends hin (nicht  nach unten sickern) also fließt es hangabwärts und es kommt so zu einem Bodenfließen. bei flächenhaftem auftreten -> Solifluktionsdecken
  • Nennen Sie je ein Beispiel für ein klastisches Sediment, ein chemisches Sediment und ein biogenes Sediment.
    klastisches Sedimentgestein: Felspat, Quarz   
    chemisches Sedimentgestein: Dolomit
    biogenes Sedimentgestein: Kohle, Torf
  • Was ist der Unterschied zwischen Kalkstein und Dolomit?
    • Dolomit ist meistens diagenetisch veränderter Kalkstein →Ca durch Mg ersetzt
    • Dolomit ist härter und dichter als Kalkstein
    • ist gelblich und zuckerkörnig
  • Was versteht man unter „Diagenese“, wie wird sie von der Metamorphose abgegrenzt?
    • mineralische Zusammensetzung verändert sich nur geringfügig
    • Verfestigung des Gesteins
    • Lockere Sedimente werden zu Sedimentgestein


    Metamorphose: 
    - hoher Druck+hohe Temperatur
    - Neubildung des Gesteins und Veränderung des Stoff und Mineralbestands
    - Vulkanite und Plutonite auch unter Einfluss der Metamorphose
  • Was ist der Unterschied zwischen Grundgebirge und Deckgebirge? Nennen Sie je ein Beispiel? Welche Gesteinsbildenden Prozesse laufen jeweils ab?
    Grundgebirge: magmatitisches und metamorphes Gestein (Prozess: Kristallisation, Metamorphose)
    Deckgebrige:  Sedimente bzw. Sedimentgestein (Sedimentation, Diagense)

    Deckgebirge liegt über dem Grundgebrige -> ist jünger

    Beispiele: Schwarzwald -> Magmatide (Granit) + Metamorphite (Gneis)
    Beispiel: Schwarzwald Deckgebirge -> Buntsandstein und Muschelkalk
  • Zeichnen Sie schematisch einen geologischen Querschnitt durch den Oberrheingraben bei Freiburg.
    Oberrheingraben

    Manteldiapir, Hebung, Kaiserstuhl, Grundgebirge (Granit, Gneiss), Buntsandstein → Muschelkalk → Keuper → Jura, tertiäre Grabenfüllung, eiszeitliche Flussschotter
  • Charakterisieren Sie kurz die Klimageschichte des Pleistozäns im Quartär
    Dauer: 2.5 Mio Jahre 
    - alpidische Faltung
    - geprägt durch den Wechsel von Warm und Kaltzeiten

    auslöser der Eiszeiten:
    - Schwankungen in der Erdumlaufbahn und der Stellung zur Sonne   
    - Konzentrationsändrung der Treibhausgase CO2 und CH4 

    Höhepunkt der Vereisungen vor 20.000 Jahren  
    - mittlere Temperatur 4-8° unter heute 
    - auch der Schwarzwald war vereist
  • Geologen bezeichnen die kristallinen Gesteine Gneis und Granit als typisch für das „Kellergeschoß“ der festen Erdkruste. Wieso muss man in Freiburg bergauf fahren, um dieses „Kellergeschoß“ besichtigen zu können?
    • Herausheben des Schwarzwalds -> Variskische Faltung
    • tektonische Absenkung des Oberrheingrabens
    • oberen Gesteinsschichten rutschten ab
    • Grundgebirge mit Granit und Gneis kam als Schwarzwald und Vogesen zum Vorschein.
  • Wann entstand der Schwarzwald?
    Eozän: Einbruch des Oberrheingrabens
    Pliozän: ausgeprägte, aber ungleichmäßige Aufwölbung -> Fernwirkung der alpidischen Orogenese
  • 1969 landeten die Amerikaner erstmals auf dem Mond. Die Presse berichtete, die Astronauten hätten auf dem Mond Bodenproben gesammelt und zur Erde mitgebracht. Stimmt das?
    nein auf dem Mond gibt es keine Böden, nur Gesteine
  • Die Eigenschaften der Sohlensedimente eines Flusses im Oberlauf eines Flusses und an der Mündung unterscheiden sich. Wie? Warum?
    • Oberlauf: keine kleinen Partikel, da Strömungsgeschwindigkeit hoch und Erosion von größeren Steinen
    • Sohlensedimente aus größeren Steinen und Partikeln
    • Mündung: langsamen Fließgeschwindigkeit→ auch kleine Partikel -> Akkumulation
    • Sohlensedimente -> hauptsächlich aus kleinen Partikeln : Ton, Schluff 
  • Nach den verschiedenen Hochphasen der letzten Eiszeit vertieften sich aufgrund der hohen Schmelzwasservorkommen in den folgenden wärmeren Phasen die Flüsse zunehmend. So entstanden unterschiedliche Flussterrassen. Durch Nacheiszeitliche Verwehung wurden die Flussterrassen mit einer Schicht von Löss überzogen. Auf welcher Terrasse findet sich diese Lößschicht nicht? Warum?
    kein Löss auf der Oberterrasse da dieser durch Wind und Niederschlag wieder abgetragen wurde bevor sich nennenswerte Mengen akkumulieren konnten.
  • Was wäre im Schwarzwald anders, hätte es keine Eiszeit gegeben? Nennen Sie zwei Beispiele.
    keine Relikte der vergletscherung am Feldberg
    - andere Vegetation (keine alpine Flora)
    -  keine Endmoränen von Gletschern
    -  keine Gletscherendseen
    - keine Karseen
  • Magnesium-Mangel wird als Folge von Bodenversauerung und Mg-Auswaschung in Wäldern beobachtet. Auf welchen Geologischen Einheiten würden Sie in Süddeutschland besonders mit Mg-Mangel rechnen? Warum?
    • auf sauren Braunerden aus Buntsandstein sowie aus Graniten, Orthogneisen (Nordschwarzwald)
    • Die H+Ionen lagern sich an Bodenteilchen → Mg geht in Bodenlösung und kann ausgewaschen werden (Hydrolyse)
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Erläutern Sie einige Charakteristika der Auenböden. Was unterscheidet sie von Gleyen und Niedermooren?
-> episodsiches Zuschusswasser, das auch die Oberfläche überfluten kann
-> zeichnen sich i.d.R. durch eine feine Schichtung aus, die durch die Sedimentation bei
den jährlichen Hochwässern entsteht 
-> besitzen i.d.R. keine Redoximorphiemerkmale (sauerstoffreiches Wasser, kurze Überflutungsdauer) 
-> Typischerweise sind Auenböden im Untergrund kiesig, darüber sandig, und im Oberboden schluffig (Sedimentationsgeschichte) -> Ferillo kann gebildet werden
Ein Bodenprofil weist einen Horizont auf mit Oxidkrusten auf Aggregatoberflächen und gebleichten Aggregatinnenbereichen. Um welchen Horizont und um welchen Bodentyp handelt es sich?
Grundwasserboden (Gley)
->  Go-Horizont
-> extrovertierte Redoximorphose
Was versteht man unter einem „primären“, was unter einem „sekundären“ Pseudogley?

Staukörper durch Einlagerungsverdichtung (aus Parabraunerde) : sekundärer Pseudogley
-> Stauschicht pedogen entstanden
Staukörper aus dichter Schicht: primärer Pseudogley
-> Stauschicht geogenen Ursprungs
Eine Spatenprobe aus einer Fahrspur riecht nach „faulen Eiern“. Welcher Prozess und welche chemische Verbindung ist dafür verantwortlich?

Bodenverdichtunng kann zum kleinräumigen Zusammenbruch der Bodenbelüftung führen.

Sulfidbildung als Bodenprozess, bei dem SO4 als alternatives Oxidationsmittel im Stoffwechsel von Bakterien genutzt wird, da durch die Verdichtung des Bodens durch die Fahrspur O2-Mangel herrscht → es entsteht H2S – Schwefelwasserstoff. -> fauliger Geruch
Erläutern Sie, wie und wo in einem Boden mit Schichtung fein auf grob bei episodischer Wassersättigung (z.B. Auendynamik) ein Eisenbändchen (z.B. NadisBoden, Ferillo) entstehen kann

Feinsedimente oberhalb von grobporigen zeitweise wasserführenden Schichten können zu einer Go-Horizont-Bildung führen:
Ursache: bei sinkendem Wasserspiegel bleibt kapillare Nässe im Feinmaterial bestehen während der Kies/Sandbereich von Seiten her belüftet wird

Wasser bleibt als Haftnässe in Feinmaterial erhalten, im groben Material fließt das Wasser ab
und es wird von den Seiten belüftet. Diffundiert nun gelöstes Fe2+ an die Grenze von feuchtem zu Durchlüfteten Boden, wird es an der Luft zu Fe3+ oxidiert und fällt aus, dadurch entsteht das Eisenbändchen
Erläutern Sie 3 Merkmale von Marschböden.
-> an flachen Meeresküsten unter dem Einfluss von Ebbe und Flut aus Schlick entstanden
->  Marschen beinhalten oftmals Prozesse von Auenböden (Druckwasser, Überflutung,
Sedimentation), Grundwasserböden (hoher Grundwasserspiegel) und Stauwasserböden
(undurchlässige Feinsedimente)->  hoher org. Anteil durch  Gezeiten,oft Kalkreich, zeitweise Belüftung
Erläutern Sie 3 Bodentypen mit Grundwasserstand 50, 10 und 0 cm unter GOF auf einem sonst gleichen Substrat (sandig-schluffige fluviale Ablagerungen) die Sie dort erwarten können.
  • 50cm: Normgley: bis vielleicht 10 cm: Ah-Horizont; bist 50cm: Go-Horizont (verrostet, da Oxidationshorizont von Fe(III) geprägt, extrovertierte Redoximorphose; unter 50cm: Gr-Horizont (durch reduktive Immobilisierung an Fe verarmt, nass, grau) 
  • 10cm: Nassgley: bis 10 cm: Aoh-Hoizont (humusangereicherter Oberboden, der stark oxidiert ist, da der Go-Horizont mit seine Eigenschaften im Ah-Horizont aufgeht); darunter: Gr-Horizont (s.o.)
  • 0cm: je nach Standort Moorgley oder Anmoorgley: je nach Bodentyp entweder Torf (Moorgley) oder von Auendynamik geprägter Mineralboden Aa, darunter rGo/rGr-Horizont
Erläutern Sie kurz 3 Reduktionsmittel/Elektronendonatoren, die im Boden eine Rolle spielen und damit verbundenen Prozesse.
  • organische Substanz bei nahezu allen Bodenprozessen (Bioturbation, Denitrifizierung, Sulfidbildung, Wurzelatmung)
  • NH3, NO2-: Nitrifizerung
  • H2O : Photosynthese
  • Fe(II), Mn(red.): oxidative Immobilisierung
Erläutern Sie kurz 3 Oxidationsmittel/Elektroneaktzeptoren, die im Boden eine Rolle spielen und damit verbundenen Prozesse.
  • O2 : Wichtigstes Oxidationsmittel für Bioturbation, Mineralisierung und Wurzelatmung
  • NO3, N2O: Teilelement des Stickstoffkreislaufes, Denitrifizierung
  • Fe(III) : reduktive Mobilisierung bei der Redoximorphose
Pseudogleye gelten als unfruchtbar. Nennen und erläutern Sie 2 Gründe.
extreme Schwankung zwischen Trockenheit und wassersättigung
- Im Sommer sehr trocken -> nciht günstig für den Wasserhaushalt
- im Winter verfaulen Wurzeln, da es ein reduktiver Bereich wid

Bodentemperatur:
- man benötigt mehr Energie um Wasser zu erwärmen, deshalb erwärmt sich Boden nicht s schnell
- nach dem Sommer wird die WÄrme allerdings nciht länger gehalten, da Boden nach Sommer trocken ist
- > dies fürht zu einer verkürzten Vegetationszeit