Verwitterung und bodenbildende Prozesse sowie resultierende Bodentypen in den Tropen

Inhaltsverzeichnis

0.0 Einleitung

1.0 Einleitung zu den Typen der Verwitterung
1.1 Physikalische Verwitterungsformen
1.1.1 Thermische Verwitterung
1.1.2 Frostverwitterung
1.1.3 Salzverwitterung
1.1.4 Elektromechanische Verwitterung
1.2 Chemische Verwitterung
1.2.1 Hydratation
1.2.2 Hydrolyse
1.2.3 Lösungsverwitterung
1.2.4 Säureverwitterung
1.3 Biologische Verwitterung
1.3.1 Physikalisch- biologische Verwitterung
1.3.2 Chemisch- biologische Verwitterung

2.0 Bodenbildende Faktoren
2.1 Klima als bodenbildender Faktor
2.2 Relief als bodenbildender Faktor
2.3 Ausgangsgestein als bodenbildender Faktor
2.4 Wasser als bodenbildender Faktor
2.5 Lebewesen und Pflanzen als bodenbildende Faktoren
2.6 Zeit als bodenbildender Faktor
2.7 Der Mensch als bodenbildender Faktor

3.0 Bodenbildende Prozesse
3.1 Die Zersetzung
3.2 Mineralisierung
3.3 Humifizierung
3.4 Tonverlagerung
3.5 Podsolierung
3.6 Turbation

4.0 Bodentypen der Tropen

5.0 Bodentypisierung
5.1 FAO Nomenklatur
5.2 Die tropischen Böden in der FAO Nomenklatur
5.2.1 Acrisole
5.2.2 Ferralsole
5.2.3 Nitisol

6.0 Schluss

7.0 Literaturverzeichnis

8.0 Abbildungsverzeichnis

0.0 Einleitung

In dieser Arbeit über Verwitterung, bodenbildende Prozesse sowie die daraus resultierenden Bodentypen in den Tropen soll es in einem ersten Teil darum gehen, die Grundlagen für das Verständnis der Böden zu schaffen.

Dafür werden in einem ersten Schritt die Typen der Verwitterung, erläutert werden, welche entscheidend für die Bodenbildung sind. In einem zweiten Teil soll dann anhand von Faktoren und Prozessen welche die Bodenbildung beeinflussen aufgezeigt werden wie komplex dieses System funktioniert. In einem dritten und letzten Schritt wird die Bestimmung der Böden im Mittelpunkt stehen. Diese wird an Hand der FAO Nomenklatur stattfinden. Die Voraussetzungen sollen an Hand ihrer wichtigsten Merkmale und Typen gegeben werden.

1.0 Einleitung zu den Typen der Verwitterung

Bevor im Folgenden eine Unterscheidung in die verschieden Verwitterungsformen getroffen werden soll, muss berücksichtigt werden, dass Verwitterungsprozesse nie ausschließlich wirken sondern, dass immer eine Vielzahl von Prozessen für die Bodengenese verantwortlich sind. Eine Unterscheidung in vorwiegende Regionen ist nur unter der Bedingung möglich, dass davon ausgegangen wird welche Verwitterungsprozesse in welcher Region ausschlaggebend sind.

In der folgenden Arbeit wird der Fokus auf die für die Tropen besonders relevanten Verwitterungsprozesse gelegt. Prinzipiell ist für die Tropen die chemische Verwitterung besonders wichtig, da sie zum einen die Art der Böden vorwiegend bestimmt und zum anderen die geringe Fruchtbarkeit der tropischen Böden erklärt.

Unter dem Begriff der Verwitterung sind allgemein alle Prozesse zusammengefaßt die an der Gestein- bzw. Mineralzerstörung teilhaben. Diese finden sowohl auf als unter der Erdoberfläche statt. Zu der physikalischen Verwitterung gehören sowohl die Insolationsverwitterung, die Frostverwitterung, die Salzsprengung als auch die elektromechanische Verwitterung.

Der Begriff der chemischen Verwitterung bezeichnet die Prozesse der Hydratation, der Hydrolyse, der Lösungsverwitterung als auch die der Säureverwitterung. Einen nicht zu unterschätzenden Beitrag trägt auch die biologische Verwitterung bei. Diese umfaßt Verwitterungsprozesse in Folge von pflanzlichen und tierischen Organismen.

1.1 Physikalische Verwitterungsformen

Für den Komplex der physikalischen Verwitterung gilt, dass dies alle Prozesse den Zerfall von Gesteinen und Mineralien in kleine Teilchen bewirken. Dadurch vergrößert sich die Oberfläche des Materials und wird der chemischen Verwitterung zugänglich.

1.1.1 Thermische Verwitterung

Für die thermische Verwitterung wird durch einen wiederholten Temperaturwechsel und der damit zusammenhängenden Ausdehnung bzw. Kontraktion hervorgerufen. Diese Temperaturwechsel können in einen täglichen oder jährlichen Rhythmus stattfinden (vgl. Richter; 1992, 47). Durch die komplexe Zusammensetzung der Gesteine und der unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten der einzelnen Minerale kommt es zu Spannungen an der Gesteinsoberfläche. Diese führen mit der Zeit zur Gefügelockerung bis es schließlich zu einem Absprengen kleiner Sand- bis Feinkiesgröße klastische Gesteinsbruchstücke (Grus), oder ganzer Schuppen kommt. „Je nach Klüftung neigen die Gesteine dann zu Abgrusen (z.B. Granit), zur Abschuppung (z.B. Schiefer) (...).“ (Eitel; 2001, 21). Die thermische Verwitterung ist in Gebieten hoher Sonneneinstrahlung besonders hoch, da sich in diesen Gebieten die Gesteinsflächen tagsüber bis 80°C erhöhen können und Nachts auf wenige Grad abkühlen. Dies kann zu Temperaturschwankungen bis zu 100°C führen(Hendl/Liedtke; 1997, 160). Dabei kommt es dann zum lösen Schuppen und Schalen auch Desquamation genannt. Bei Quarz reicht zum Beispiel eine Temperaturerhöhung um 40°C aus um einen Druck von 54,5 MPa zu erzeugen (vgl. Richter; 1992, 47). Eine weitere Form der thermischen Verwitterung können Kernsprünge sein. Diese „Zerspaltung“ von Gesteinsblöcken findet an radial verlaufenden Fugen bzw. Klüften statt. Dabei kommt Spaltung sogar großer Blöcke in zwei oder mehrere größere Einzelblöcke vor (vgl. Bremer; 1989, 20). Voraussetzungen die diese Form von Verwitterung sind Gebiete mit hohen Temperaturschwankungen, einer geringmächtigen Bodendecke und wenig Vegetation. Sie ist deshalb besonders in Hochgebirge, kalt- ariden und warm- ariden Gebieten zu beobachten (vgl. Kuntze et al.; 1994, 42).

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 1

1.1.2 Frostverwitterung

Für die Frostverwitterung sind die spezifischen Eigenschaften von Wasser entscheidend, denn Wasser verhält sich bei Temperaturänderungen entgegengesetzt der bereits erwähnten Minerale. Es dehnt sich zwar bei Erwärmung aus hat aber dieselbe Eigenschaft beim Abkühlen unter vier Grad Celsius. Die höchste Dichte von Wasser ist bei vier Grad Celsius. Bei der Aggregatzustandssänderung zu Eis vergrößert sich das Volumen bis zu einer Temperatur von -22°C (vgl. Richter; 1992, 47). Bei dieser Temperatur übt Wasser (Eis) einen Druck von 2200 kql/cm² im Gegensatz zur maximalen Zugfestigkeit der Gesteine von 250 kql/cm² (vgl. Eitel; 2001, 22). Auswirkungen auf Gesteine hat es weil das Wasser in Gesteinsporen eindringt und bei einer Temperaturabsenkung unter 0°C senkrecht zur Gefrierfront gefriert – Volumenzunahme um 9 % (vgl. Kuntze et al.; 1994, 43).

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 2

Entscheidend für diese Verwitterungsart ist das Vorhandensein von Wasser und eine Abfolge von Temperaturwechseln, damit dieser Prozess wiederholt wird. Dieser Prozess ist besonders in Gebieten mit starken tageszeitlichen Temperaturwechseln zu beobachten, wie es in den tropischen Gebirgen der Fall ist (Strahler/Strahler; 1999, 330). Der gleiche Prozess kommt aber auch in Regionen mit jahreszeitlichen Temperaturschwankungen wie den Mittelbreiten vor. Beim Auftauen kann es, wenn nur der Oberboden schmilzt, zu Solifluktion kommen (vgl. Lexikon der Geographie; 2001, I 415).

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthaltenAbbildung 3

1.1.3 Salzverwitterung

Die Ursachen der Salzverwitterung liegen in dem Wechsel von Durchfeuchtung und Austrocknung begründet. Während dieses Wechsels kommt es zum kapilaren Aufstieg von wässrigen Lösungen an den Gesteinsoberflächen. In Folge des Verdampfens dieser wässrigen Lösungen an der Oberfläche kommt es zur Ausfällung der im Wasser gelösten Salze. (vgl. Lexikon der Geographie; 2001, II 175) Während dieses Vorgangs der Ausfällung kommt es durch die Bildung von Kristallen zu einer Volumenzunahme. Diese Volumenzunahme übt Druck – in der Größenordnung von 50 bis 80 MPa - auf die direkte Umgebung aus, und wird als Kristallisationsdruck bezeichnet (vgl. Kuntze et al.; 1994, 44).

Da dieser Prozess der wechselhaften Durchfeuchtung und Austrocknung kommt es automatisch zu einer neuen Durchfeuchtung der bereits ausgefällten Salze. Dabei quellen diese auf und üben erneut Druck auf die umgebenden Gesteinsflächen aus. Dies wird als Quelldruck bezeichnet. Mit dieser Form der Verwitterung geht eine Lockerung des Mineralverbandes im Gestein einher, da Ionen durch das Kapilarwasser gelöst werden.

Die Auswirkungen der Salzverwitterung sind zum einen die Absprengung von Gesteinsteilen und zum anderen kann es zu Desquamation kommen (Strahler/Strahler; 1999, 331).

1.1.4 Elektromechanische Verwitterung

Die Elektromechanische Verwitterung soll im Kontext der Verwitterungsprozesse der Vollständigkeit halber kurz erläutert sie spielt aber nur begrenzt eine Rolle. Dabei ist die Eigenschaft von Blitzen entscheidend. Diese treffen mit bis zu 160000 km/s auf der Oberfläche auf und haben eine Temperatur von bis zu 30000°C. Bei dem Auftreffen eines Blitzes auf Gesteinsoberflächen kommt es zu einer schnellen Volumen- und Temperaturaufnahme. Einher mit dieser Veränderung geht eine Gesteinszerstörung bzw. Neubildung von den Ausgangsgesteinen zu Fulguriten.

1.2 Chemische Verwitterung

1.2.1 Hydratation

Mit Hydratation, ist die Anlagerung von Wassermolekülen an Ionen, Molekülen oder Kolloidteilchen gemeint. Gemeint ist die Absorption von Wasser durch dessen Anlagerung unter Ausbildung von Hydrathüllen – bei manchen Mineralen wie Gips auch seinen Einbau in das Kristallgitter. Damit ist eine Volumenzunahme verbunden, die erneuten Druck auf den Mineralverband erzeugt (vgl. Eitel; 2001, 22). Diese Anlagerung von Wasser findet an den Grenzflächenionen vor allem silikatischer Gesteine und Salze statt.

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