Kalziumkarbonatgehalte und -arten

49 % der Proben hatten einen Kalziumkarbonatgehaltgehalt von weniger als 10 Masse-%, davon hatten 95 % der Proben weniger als 5 Masse-% (vgl. Tabelle 27). Im Bereich zwischen 10 und 70 Masse-% liegt eine nahezu gleichmäßige Häufigkeitsverteilung vor. Zwischen 70 und 90 Masse-% tritt ein Häufigkeitsmaximum auf.

Tabelle 27: Probenanzahl (eine Probe entspricht einer Schicht) nach Kalkgehalts-Klassen

Klasse CaCO3 in Masse-% Anzahl Prozente

< 10 131 48,9

10 bis < 20 15 5,6

20 bis < 30 12 4,5

30 bis < 40 10 3,7

40 bis < 50 9 3,4

Nach der Häufigkeitsverteilung der Gehalte an Kalziumkarbonat lassen sich somit drei Gruppen ausweisen:

- Gruppe 1 = 0-5 Masse-%

- Gruppe 2 = 5-70 Masse-%

- Gruppe 3 = 70-90 Masse-%.

Auf der Basis der Faktoren Kalkgehalt und Entstehungsart, werden im Folgenden Gruppen (Kalkgehalt) und Typen (Entstehungsart) unterteilt, die in einem Vorschlag für die Substratklassifikation verwendet werden (siehe Kapitel 8).

Gruppe 1

Typ 1: Vereinzelt in den Sedimenten auftretende Molluskenschalen führen zu geringfügigen Kalkgehalten.

Hierbei ist das Kalziumkarbonat nicht gleichmäßig verteilt, wie es bei präzipitativ entstandenen Kalken der Fall ist, sondern er kommt in im Sediment unregelmäßig verteilten Anhäufungen der Schalenreste von Mollusken vor.

Typ 2: Bei Typ 2 in Gruppe 1 handelt es sich um Detritusmudden bzw. oftmals um im Verlandungsbereich eines Sees entstandene torfhaltige Mudden, die nur als eine geringmächtige Schicht darunter liegende Kalkmudden überdeckten. Diese entstanden auf landwirtschaftlich genutzten und gepflügten Flächen, auf denen die obere Schicht der Kalkmudde infolge von Bodenbearbeitung zerstört und Aggregate in die darüber liegende Torfschicht eingearbeitet wurde.

Typ 3: Mudden mit sehr geringen Glühverlusten und Kalkgehalten und hohen Ton- und Schluffgehalten kamen auf Flächen vor, deren Einzugsgebiete durch Erosion geprägt sind, wodurch mineralisches Material mit dem abfließenden Wasser in den See bzw. auf die Flächen gelangte. Dieser Typ trat auf den zwei Untersuchungsflächen in Thüringen auf.

Gruppe 2

Typ 1: Die Mudden mit geringeren Kalkgehalten in Gruppe 2 entsprechen der Bildung nach dem Typ 2 aus Gruppe 1. Ein Sonderfall trat auf der Fläche ZIETH auf, hier wurde künstlich Mergel zur Bodenverbesserung aufgetragen, was zu Kalkgehalten zwischen 15 und 20 Masse-% führte. Die Mergelschicht ließ sich recht deutlich von den liegenden und hangenden Schichten abgrenzen.

Typ 4: Bei etwa 10 Schichten bestand die Kalkmudde fast ausschließlich aus Molluskenschill. Dabei handelt es sich um Schalen sowie Bruchstücke derselben von Kalkschalen tragenden Organismen, überwiegend Schnecken und Muscheln, die durch seeinterne Strömungen in Stillwasserbereichen zusammengespült werden. An Molluskenschill reiche Mudden kommen in zwei Ausprägungen vor: Zum einen als reiner Schill, eingebettet in eine Matrix von organischer Substanz, die meist mehr oder weniger flüssig ist. Dieses Substrat ist strukturlos, die Schalenreste liegen lose nebeneinander. Eine andere Variante sind in eine Matrix aus Kalziumkarbonat eingebettete Schalenreste. Das Substrat weist ein Kohärentgefüge auf. Mit steigendem Anteil an Schalenresten wird das Sediment lockerer und brüchiger.

Typ 5: Auf einer Fläche wurden Characeenkalke anhand der zylinderförmigen Struktur der Bestandteile identifiziert. Die Zylinder wiesen eine Größe von 0,5 bis 2 mm auf und hatten in der Mitte ein Loch. Das Loch ist die Stelle, wo sich während der Sedimentation der Characeen-Stängel befand, der später verwest ist. Das Substrat hatte eine Feinsandähnliche Struktur, haftete im nassen Zustand aneinander, und lies sich im trockenen Zustand wie Feinsand zerreiben. Wegen der im Gewässer möglichen Rücklösungsprozesse kann es sein, dass außer den eindeutig als Characeenkalke identifizierten Kalkmudden noch andere Mudden Characeenreste enthalten oder eben enthielten, nur das die Characeenskelette dort der Auflösung ausgesetzt waren.

Gruppe 3

Visuell unterscheidbar traten bei Kalkmudden mit extrem hohen Kalkgehalten zwei Typen auf, die sich vor allem in ihrer Konsistenz unterschieden.

Typ 6: Gallertartige, meist rosa oder hellgelb gefärbte Kalkmudden

Typ 7: Schneeweiße Kalkmudden von im trockenen Zustand pulveriger Konsistenz.

In Tabelle 28 sind die Durchschnittwerte der Kalkgehalte für alle Untersuchungsflächen angegeben.

Die geringen Kalkgehalte sind ausschließlich in den Decktorfschichten zu finden, so dass deren Kalkgehalt deutlich geringer ist als der des darunter liegenden Horizontes. Dieser Fall trat bei 21 von 34 Profilen auf, davon wiesen 18 Profile weniger als 25 Masse-% und 10 Profile weniger als 50 Masse-% Kalziumkarbonat im ersten gegenüber dem zweiten Horizont auf.

Tabelle 28: Flächenbezogene Kalkgehalte

Fläche dominierende

Muddeart n Mittelwert Masse-% Standardfehler

Masse-% Kalziumkarbonat syngenetisch zur Akkumulation kam, also präzipitative Kalke und Characeenkalke, einen Gehalt von mehr als 50 Masse-% auf. Im Unterschied dazu ergaben Untersuchungen aus Sibirien deutlich geringere Kalkgehalte von maximal 36 Masse-% (Bgatov, 1985).

4.2.2.4 Bodenhorizonte, hydromorphe Merkmale und Gefügebildung

Bei den Kalkmudden dominierten hellgraue, beige bis rötliche Farbtöne, die durch reduzierte und oxidierte Eisenverbindungen hervorgerufen wurden. Auf Aggregatoberflächen bildeten sich tapetenartige rostrote Beläge. Einige Profile der Untersuchungsfläche DOBB zeigten eine durchgehende hellrostrote Färbung (vgl.

Grunert, 2002). Eisenoxidablagerungen an den Wänden von Klüften und Hohlräumen sowie inkrustierte Molluskenschalen, wie z.B. eine in einem Profil der Untersuchungsfläche JAG aufgefundene vollständig mit rostrotem Eisenoxid erfüllte Teichmuschelschale, belegen deren Funktion als Leitbahnen für den nichtkapillaren Wasser- und Gasfluss.

Rund 90 % der untersuchten Profile wiesen einen Oberbodenhorizont aus vererdetem Torf auf. Infolge von Bodenbearbeitung waren Kalkmuddeaggregate der liegenden Kalkmuddeschichten nach oben befördert und in den Oberbodenhorizont eingearbeitet worden (JAG, RHIN, MOS). Folgende Horizonte (nach Bodenkundlicher Kartieranleitung, 1994) kamen vor: nH-c/eGo, c/eGro, c/eGor, c/eGr.

Auf den beiden Untersuchungsflächen im Thüringer Becken, WEISS und SIEB, traten zwei Formen der Hydromorphie mit den entsprechenden Oxidations- und Reduktionsmerkmalen auf.

A. Die Kolluvien waren z.T. sehr dicht, so dass sich Stauwasserhorizonte (Sd) ausbildeten. Die Ursache dafür ist neben dem hohen Tongehalt in der Bodenbearbeitung und der dabei entstehenden Unterbodenverdichtung (Ausbildung einer Pflugsohle) zu suchen. Oberhalb des Stauhorizontes lag der durch Bodenbearbeitung gelockerte Oberbodenhorizont, der als Stauwasserleiter (Sw) fungierte.

B. Da es sich bei beiden Flächen um Niederungen handelte, waren die Grundwasserstände im Vergleich zu den umliegenden Böden hoch. Sie lagen zwischen 90 und 120 cm unter Flur. Die Substrate beider Flächen wiesen auf Grund ihrer Textur eine starke Kapillarität auf, so dass der Kapillarsaum und damit die wassergesättigte Zone, wahrscheinlich höher als der zum Zeitpunkt der Profilaufnahme festgestellte Grundwasserstand lag. Die Oxidationshorizonte (Go) begannen in ca. 70 cm Tiefe.

Kalkmudden waren im nassen Zustand kohärent und besaßen eine schmierige Konsistenz. Bei Austrocknung entstanden harte Klumpen, die sich zu einzelnen Körnern zerreiben ließen.

Infolge der Entwässerung kam es auf allen untersuchten Flächen durch Schrumpfung und Sackung zur Ausbildung eines Sekundärgefüges und zu Einbrüchen mit scharfkantigen Grenzen (siehe Abbildung 23).

Dabei entstanden Gefügekörper mit vertikal und horizontal verlaufenden 1-10 cm breiten und 150 cm tiefen Klüften und Rissen, die teilweise mit Material des Oberbodens verfüllt waren und ansonsten mit Luft bzw.

Wasser erfüllte Hohlräume waren.

Hohlräume wurden auch durch meist vertikal liegende, gröbere Pflanzenreste, wie z.B. Anhäufungen von Schilfrhizomen, vertikal verlaufende Wurzeln und Wurzelbahnen oder schon während der Sedimentation entstandene körnungsbedingte Grenzflächen gebildet. Unterhalb der maximalen Entwässerungstiefe war der Boden immer wassergesättigt, so dass dort schrumpfungsbedingte Gefügeformen nicht auftraten.

Abbildung 23: Schematische Darstellung der Horizonte in Böden aus Kalkmudden Folgende Horizonte sind charakteristisch für Kalkmudden:

I Oberbodenhorizont: Der Oberbodenhorizont wird einem Mischsubstrat aus Mudde und Torf gebildet.

Charakteristisch sind klumpige Muddeaggregate, die bis zu 5 cm groß sind. Diese sind in eine Matrix von stark zersetztem Torf integriert.

II Schrumpfungshorizont: Dieser Horizont besteht aus Aggregaten. Er weist ein unregelmäßige Polyedergefüge auf. Diese sind unterschiedlich groß. Charakteristisch sind intensive Eisenausfällungen, die als Tapeten auf den Polydern auftreten bzw. Makroreste, wie z.B. Muscheln und faserreiches Material

III Konsolidierungshorizont: Der Konsolidierungshorizont weist ebenfalls ein Polyedergefüge auf. Die Polyeder sind größer als im darüberliegenden Horizont. Innerhalb der Polyeder tritt das für pedogenetisch unveränderte Mudden charakteristische Kohärentgefüge auf.

IV Gallerthorizont: Dieser Horizont weist keine pedogenetisch bedingten morphologischen Veränderungen auf. Es handelt sich also um das Ausgangsmaterial, das sowohl seine urspüngliche Farbe als auch seine ursprüngliche Konsistenz besitzt. Auch hier wird der Begriff Gallerthorizont vorgschlagen.

Auf den folgenden Seiten sind Fotos von Kalkmudden abgebildet, die wesentliche morphologische Merkmale von Substraten und Böden zeigen und das Spektrum der auftretenden Ausprägungen verdeutlichen.

Kalkmudde im ursprünglichen Zustand, also nicht pedogenetisch verändert. Der Gehalt an Kalziumkarbonat liegt bei rund 80 Masse-%. Als Beimengungen sind vereinzelt Schneckenreste und Reste von Pflanzen zu erkennen. Die Mudde ist rötlich-beige gefärbt und von schwarzen und nassgebleichten hellgrauen Reduktionsflecken durchzogen.

Abbildung 24: Kalkmudde der Untersuchungsfläche RHIN, Tiefe: 60 – 70 cm

Durch wechselnde Grundwasserstände pedogenetisch veränderte Kalkmudde.

Tiefe Grundwasserstände haben zur Schrumpfung und Aggregatbildung geführt. Dadurch sind Risse und Klüfte entstanden, die zum Teil mit Material des Oberbodens verfüllt und zum Teil hohl sind. An den Aggregatoberflächen haben sich tapetenartige rostrote Eisenoxide abgelagert.

Abbildung 25: Kalkmudde der Untersuchungsfläche RHIN, Tiefe 25 – 40 cm

Profilwand eines Gleys aus Kalkmudde. Der Oberboden besteht aus vererdetem Torf, darunter steht der Go-Horizont an, zu erkennen an seiner rötlichen Färbung. Am Boden des Profils beginnt der Gr-Go-Horizont, der geprägt ist durch eine graue Farbe.

Abbildung 26: Kalkmudde der Untersuchungsfläche RHIN

Oberboden vererdeter Torf

Oxidationshorizont aus Kalkmudde

Reduktionshorizont aus Kalkmudde

Profilwand an der die Schichtung von Substraten mit unterschiedlichem Humusgehalt, vertikal verlaufende Schrumpfrisse sowie Rostflecken deutlich zu erkennen sind. Die Rostflecke zeichnen Schwächezonen nach, die als bevorzugte Wasser- und Luftleitbahnen fungieren.

Abbildung 27: Humusreiche Kalkmudde der Untersuchungsfläche ZEH

Mix aus vererdetem Torf und Kalkmudde

Humusreiche Kalkmudde

Torf

In diesem Profil traten besonders stark ausgeprägte Eisenausfällungen an der Grenze zwischen Mudde und Torf auf. Möglicherweise fungiert die Mudde als Stauschicht auf der das Wasser entlangfließt.

Abbildung 28: Humusreiche Kalkmudde der Untersuchungsfläche JAG, Tiefe: 0 – 50 cm Mix aus vererdetem Torf und Kalkmudde

Eisenreiche Kalkmudde 0 cm

30 cm

35 cm

50 cm

Turbation durch Bodenorganismen sowie Schrumpfungs- und Quellungsprozesse haben hier die Vermischung von Schichten mit hohem und geringerem Humusgehalt bewirkt. Dadurch kommt es zu einer Marmorierung des Horizontes. Zu erkennen ist außerdem die Rostfleckigkeit des Profils.

Abbildung 29: Humusreiche Kalkmudde der Untersuchungsfläche ZEH, Tiefe: 16 – 30 cm

Abbildung 30: Kalkmudden mit hohem Schluff- und Tongehalt der Untersuchungsfläche WEISS

Abbildung 31: Kalkmudden mit hohem Schluff- und Tongehalt, Untersuchungsfläche WEISS

Im Dokument Zwischen Niedermoor und Boden (Seite 67-80)