E&G – Quaternary Science Journal - Zur Genese der Böden aus Hochflutlehm auf der Niederterrasse... by Geozon Science Media

Eiszeitalter und Gegenwart

Band 15

Seite 81-91

Öhringen! Württ., 1. November 1964

Zur Genese der Böden aus Hochflutlehm auf der Niederterrasse im Räume Bonn-Köln-Krefeld Von

ERWIN

KOPP

Mit 4 Tabellen im Text Z u s a m m e n f a s s u n g . Eingehende Profiluntersuchungen von Böden aus den Hochflut lehmen der Niederterrasse haben ergeben, daß es sich hier nicht, wie bisher angenommen, um Parabraunerden, sondern um spezifische, außerordentlich stark durch hydromorphe Einflüsse geprägte schichtige Sedimente mit einem Phasenwechsel zum terrestrischen Boden handelt. Für sie wurde der Typenname „Altvega" vorgeschlagen. Es wurden synsedimentäre Tonverlagerungen und Gefüge ausbildungen festgestellt, wodurch der Indikatorwert der Tondurchschlämmung eingeschränkt wird. S u m m a r y : Closer investigations of soil profiles developed out of high flood loams of the Lower Terrace revealed that their classification as „Parabraunerde" (grey-brown podsolic soils) is not correct. It was found that they consist of layered sediments, and having been exposed to strong hydromorphic influences they show an alteration to terrestrial soils. For that great soil group the name "Altvega" is proposed. Synsedimentary clay depositions and structure formations in those soils reduce the indicative value of the clay migration. 1. E i n l e i t u n g D i e Bodenbildungen a u f der N i e d e r t e r r a s s e des Rheins w e r d e n , soweit sie aus H o c h flutlehm entstanden sind, überwiegend als P a r a b r a u n e r d e n , u n d w o sie aus Flugsanden gebildet w u r d e n , als S a n d - P a r a b r a u n e r d e (auch „ P a r a b r a u n e r d e aus S a n d " g e n a n n t ) a n gesehen ( W . P A A S 1961). Bei einer eingehenden Untersuchung einer P a r a b r a u n e r d e - G l e y Entwicklungsreihe aus d e m Hochflutlehm d e r Niederterrasse auf ihre Beziehung zwischen dem B o d e n t y p und d e m Gefüge und d e m bodentypologischen W a n d e l i n n e r h a l b der Bil dungsreihe w u r d e n jedoch hiervon abweichende Ergebnisse erzielt. F ü r diese Untersuchungen hatten T . D I E Z , W . K E R P E N u n d H . M E R T E N S 1961 im Ge lände 5 Profile a u f g e n o m m e n und in ungestörter L a g e r u n g in 3 5 x 2 0 x 15 cm großen Blechkästen z u r w e i t e r e n Bearbeitung i n d a s Institut f ü r B o d e n k u n d e d e r U n i v e r s i t ä t Bonn gebracht. Es h a n d e l t e sich dabei u m z w e i P a r a b r a u n e r d e n aus Hersel b e i Bonn u n d K ö l n , z w e i G l e y - P a r a b r a u n e r d e n aus K a p e l l e n I I u n d V l u y n u n d einen P a r a b r a u n e r d e - G l e y aus K a p e l l e n I, Eine O r i e n t i e r u n g über d i e Horizontfolge gestattet die T a b e l l e 1. A n diesen Profilen w u r d e n umfangreiche chemische, physikalische, m a k r o - , stereo- u n d mikroskopische, mine ralogische u n d röntgenanalytische U n t e r s u c h u n g e n v o r g e n o m m e n . D i e Untersuchungs ergebnisse ließen keine speziellen u n d allgemein gültigen Beziehungen zwischen Gefüge und D y n a m i k einerseits u n d den aufgeführten B o d e n t y p e n andererseits erkennen. Bei der Bearbeitung ergaben sich jedoch M e r k m a l e für eine a n d e r e Genese dieser Böden. Diese Ergebnisse machen es wahrscheinlich, d a ß s t a t t der unterstellten P a r a b r a u n e r d e - D y n a m i k das A u e n b o d e n s t a d i u m d i e Hochflutlehmböden am stärksten geformt h a t u n d sich noch im heutigen Bodenbild dokumentiert. Die ü b e r n o m m e n e n , v o n der P a r a b r a u n e r d e - D y n a m i k ausgehenden, genetischen H o r i zontbezeichnungen (Ap-A3-B-(B)- usw. Abfolge) werden i m folgenden bei d e r P r ü f u n g der neuen genetischen Situation der Gegenüberstellung wegen bis z u r Schlußfolgerung beibehalten. 6

Eiszeit und Gegenwart

Erwin Kopp 2. G e o l o g i s c h e V e r h ä l t n i s s e

D i e Ältere ( O b e r e ) Niederterrasse w u r d e v o m Beginn der W ü r m - V e r e i s u n g a b a n gelegt. Spätere Erosionen haben den g r ö ß t e n Teil dieser Terrasse m i t möglichen älteren Bodenbildungen zerstört. I n der J ü n g e r e n Dryaszeit ( W . P A A S 1 9 6 1 ) erfolgte d a n n die Aufschotterung der über den Bereich der Älteren N i e d e r t e r r a s s e hinausgehenden, Laacher Bims führenden J ü n g e r e n Niederterrasse ( W . A H R E N S 1 9 3 0 ) . Die Sedimentation auf der Jüngeren N i e d e r t e r r a s s e schließt m i t einem 1 bis z. T . 5 m mächtigen Hochflutlehmpaket ab. D e r Hochflutlehm w ä r e demnach erst frühestens w ä h r e n d der J ü n g e r e n Dryaszeit, wahrscheinlich später sedimentiert w o r d e n . Es h a t den Anschein, als o b im Boreal die Aufschlickung der J ü n g e r e n Niederterrasse abklang, denn nach H . N I E T S C H ( 1 9 4 0 ) setzte zu dieser Zeit schon eine ungestörte M o o r b i l d u n g in R i n n e n auf der Niederterrasse ein. W e i t e r e Schlickzufuhr u n d A u f l a n d u n g nach dieser Zeit ist aber noch für die nördlichen Gebiete denkbar. D a s Alter der Bodenbildungen aus Hochflutlehm w ü r d e demnach e t w a 8 0 0 0 — 9 0 0 0 J a h r e betragen, also relativ jung sein. D i e auf der Niederterrasse v o r k o m m e n d e n D ü n e n sind infolge ihrer V e r z a h n u n g m i t dem Hochflutlehm wenigstens teilweise e t w a gleichaltrig. N a c h H . B R E D D I N ( 1 9 2 6 ) steht die Sedimentation des Hochflutlehmes u n d die D ü n e n b i l d u n g im direkten zeitlichen Z u s a m m e n h a n g mit der A n l a g e des der zeitigen Hochflutbettes. Die Eintiefung eines Flusses schließt die gleichzeitige A k k u m u lation im weiten Auenbereich ja nicht aus.

3. G r u n d z ü g e der B o d e n e n t w i c k l u n g auf d e r N i e d e r t e r r a s s e Die heutige Niederterrasse ist ursprünglich T a l b o d e n gewesen; in ihrem oberen, bin digen Teil w u r d e diese v o n Hochflutlehmen, d. h. durch periodische Überschwemmungen, aufgebaut. Sie unterscheidet sich in ihrem E n t s t e h u n g s p r i n z i p k a u m v o n den heutigen A u e n . D e r Hochflutlehm ist das P r o d u k t der Sedimentationsvorgänge in einer aktiven Aue. E r ist keine Bodenbildung, sondern ein Sediment aus umgelagertem u n d selektiertem Boden- u n d Gesteinsmaterial, das aus Suspension mit gewissen faziellen W i r k u n g e n sedi mentiert u n d anfangs besonders den h y d r o m o r p h e n u n d später den terrestrischen Boden bildungsfaktoren u n t e r l a g . F ü r die Hochflutlehme der Niederternasse k a n n allgemein die folgende Entwicklung a n g e n o m m e n w e r d e n : Sie w a r e n anfangs mindestens a n der Basis starken G r u n d w a s s e r einflüssen ausgesetzt u n d z. T . G l e y b ö d e n (Rohgleye). M i t z u n e h m e n d e r A u f l a n d u n g b z w . Eintiefung des Rheins ging der p e r m a n e n t e Grundwassereinfluß mehr o d e r weniger stark zurück u n d die periodischen Überschwemmungen u n d G r u n d w a s s e r s c h w a n k u n g e n unter w a r f e n den Hochflutlehm der A u e n b o d e n - D y n a m i k . D i e Gley- u n d A u e n p h a s e ist dabei u n t e r den klimatischen u n d biologischen Verhältnissen des Spät/Postglazials u n d unter dem Widerspiel v o n Sedimentation u n d Bodenbildung z u betrachten. D e r periodische Grundwassereinfluß w i r d sehr weit u n d lange über die Auflandungsperiode hinaus w i r k sam gewesen sein u n d h a t möglicherweise Anteil an der E n t k a l k u n g . D i e D a u e r dieser P h a s e ist nicht b e k a n n t . Die Niederterrasse liegt im R a u m B o n n - K ö l n - K r e f e l d 8 — 1 5 m über dem Rhein, u n d noch in den letzten J a h r z e h n t e n w u r d e n Rhein-Kegelschwankungen v o n 1 0 m registriert ( H . N I E T S C H 1 9 5 3 ) . Erst nach d e m Ausbleiben der Ü b e r s c h w e m m u n gen u n d nach einer stärkeren G r u n d w a s s e r a b s e n k u n g w e r d e n die Prozesse der terrestri schen V e r b r a u n u n g voll eingesetzt haben. D e n Verhältnissen einer Aue entsprechend, dürf ten diese h y d r o m o r p h e n u n d terrestrischen Einflüsse die N i e d e r t e r r a s s e n b ö d e n regional u n d zeitlich in unterschiedlichem M a ß e betroffen haben. D i e geologische Situation führt aber z u dem Schluß, d a ß aus dem Hochflutlehm über eine Gleyphase allochthone braune A u e n b ö d e n e n t s t a n d e n sein müssen, die später durch die terrestrische V e r b r a u n u n g über p r ä g t w u r d e n . O b diese Entwicklung n u n weitergehend bis zur P a r a b r a u n e r d e - D y n a m i k geführt hat, w i r d noch erörtert.

Zur Genese der Böden aus Hochflutlehm

Bei d e n älteren Betrachtungen über die Genese u n d die D y n a m i k der T e r r a s s e n b ö d e n scheinen die Bodenentwicklungsvorgänge auf den Mittelterrassen, besonders a b e r auf der H a u p t t e r r a s s e , auf alle T e r r a s s e n b ö d e n ü b e r t r a g e n w o r d e n zu sein, ohne d a ß dabei die Unterschiede z u r N i e d e r t e r r a s s e im Hinblick auf S e d i m e n t a t i o n ( d o r t äolischer L ö ß , hier Hochflutlehm), P e t r o g r a p h i e , Wasserverhältnisse, Alter u n d den daraus resultierenden unterschiedlichen bodengenetischen F a k t o r e n genügend berücksichtigt w o r d e n sind. 4 . Petrographische Verhältnisse Die B ö d e n aus Hochflutlehm werden aus mehreren G r ü n d e n als P a r a b r a u n e r d e n an gesehen. V o n der im w e i t e r e n R ä u m e herrschenden B r a u n e r d e - P a r a b r a u n e r d e - D y n a m i k wird diese V o r s t e l l u n g leicht abgeleitet. D i e sandigere Beschaffenheit der K r u m e u n d des d a r u n t e r l i e g e n d e n Bereichs sowie die Tondifferenzierung im Profil (s. T a b . 1) scheinen die P a r a b r a u n e r d e - D y n a m i k z u bestätigen. H i n z u k o m m e n T o n a b s o n d e r u n g e n auf Klüften und in P o r e n , so d a ß die Einstufung als P a r a b r a u n e r d e n hinreichend b e g r ü n d e t erscheint. Tabelle 1: Horizontierung, Tongehalt und Feinsand- : Grobsandverhältnis (FS : GS) von Böden aus Hochflutlehm H e r s e l (Bonn) Parabraunerde Hör.

Ap A.) B B(B) (B) DCa

25 41 62 82 106 135

VoTon

14,6 22,6 25,8 23,9 20,4 5,5,

Köln Parabraunerde FS:GS

2,5 1,0 5,9 3.5 2,8 2,5

Hör.

%Ton

FS:GS

21 36 55, 82 92 98 114 131

15,1 22,2 29,9 30,8 29,8 19,6 15,5 1,6

3,5 6,3 7,8 24,0 13,6 8,4 4,4 9,7

A3B B (B) (B)CCa (B)CCa DCa

K a p e l l en I I Gley--Parab raunerd e cm

°/oTon

1--S-.GS

Hör.

30 50 60 70 92 136 150

13,4 18,1 26,6 28,6 26,7 28,3 19,1

2,2 3,9 8,4 8,2 8,1 7,5 2,6

21 36 48 82 110 140

A GoB G0B12 BGo " DGo 3 2

Hör.

Ap A3

GB BGo Go Gor GorCa DGr

VoTon

FS:GS

19 30 46 64 82 100 107 130

13,4 24,4 24,0 26,6 20,2 24,6 17,1 8,2

2,7 4,8 6,1 4,2 1,5 2,9 3,5 4,7

K a p e 1 1e n I Parabraunerde-Gley

Hör.

AJI

Vluyn Gley-Parabraunerde

GA3 A3G

BGo Gro DGro

%Ton

15,1 15,2 21,7 33,0 28,2 15,0

FS:GS

1,8 2,4 3,0 7,5 4,4 49,0

D e r Hochflutlehm der N i e d e r t e r r a s s e besteht z u m g r o ß e n T e i l aus umgelagertem L ö ß material u n d a n d e r e n tonigen, schluffigen u n d sandigen V e r w i t t e r u n g s p r o d u k t e n der stromauf liegenden Einzugsgebiete. D i e petrographische Z u s a m m e n s e t z u n g u n d der ver tikale A u f b a u der T e r r a s s e n u n d Auen ist v o n der ständig wechselnden T r a n s p o r t k r a f t des Flusses u n d der Überflutungswässer a b h ä n g i g . In gefällereichen T a l a b s c h n i t t e n großer Flüsse ist v o n v o r n h e r e i n kein einheitlicher petrographischer A u f b a u der T e r r a s s e n bzw. der T a l a u e n z u e r w a r t e n . Die A u s w e r t u n g der K o r n a n a l y s e n u n d der stereomikroskopischen Beobachtungen er brachten s t a r k e Zweifel a n einem petrographisch einheitlichen A u f b a u i n n e r h a l b der ein zelnen Profile. Es w u r d e n vielmehr eine mehrschichtige Z u s a m m e n s e t z u n g d e r B ö d e n aus Hochflutlehm festgestellt. 6

Erwin Kopp

Bei der F e l d a n s p r a c h e sind m i t d e r Fingerprobe bei möglicherweise schichtigen Böden k a u m genetische D e u t u n g e n möglich. Z u d e m läßt ein unterschiedlicher T o n g e h a l t n u r bei einheitlichem Ausgangsmaterial genetische Schlüsse zu. Deshalb k a n n erst unter E i n b e z i e h u n g der S a n d f r a k t i o n e n festgestellt werden, w i e w e i t das Bodenprofil petrographisch h o m o g e n ist. D i e S a n d f r a k t i o n als r e l a t i v stabiler Bestandteil verschiebt sich bei gleichem Ausgangsmaterial i n n e r h a l b eines Profils durch die V e r w i t t e r u n g k a u m in ihrem V e r hältnis von z. B. Feinsand zu G r o b s a n d . Wechselnde F e i n s a n d - G r o b s a n d - V e r h ä l t n i s s e zeigen deshalb p r i m ä r unterschiedliche petrographische Z u s a m m e n s e t z u n g e n an. In der T a b . 1 sind in einer Spalte neben d e m T o n g e h a l t die Feinsand : G r o b s a n d - V e r h ä l t n i s s e ( F S : GS) aufgeführt. D i e Ü b e r p r ü f u n g der 5 Profile ergibt folgende S i t u a t i o n : Alle Profile zeigen von H o r i z o n t z u H o r i z o n t s t a r k wechselnde F e i n s a n d : G r o b s a n d Verhältnisse, die keine Beziehung z u m T o n g e h a l t zeigen u n d d a m i t eindeutig den m e h r schichtigen A u f b a u d e r H o c h f l u t l e h m b ö d e n nachweisen. I n n e r h a l b der Profile schwankt das Feinsand : G r o b s a n d - V e r h ä l t n i s f o l g e n d e r m a ß e n : Tabelle 2: Schwankungsbreite der Feinsand : Grobsand-Verhältnisse Profil:

Hersel

Feinsand Grobsand

1-5,9 1

Köln 3,5-24,0 1 1

Vluyn

Kapellen

1,5-6,1

2,2-8,4 1

Kapellen

1,8-7,5 1

I m Profil K ö l n zeigen z. B. die einzelnen H o r i z o n t e folgende T o n g e h a l t e und Fein sand : G r o b s a n d - V e r h ä l t n i s s e : Tabelle 3 Tongehalt zum Feinsand : Grobsand-Verhältnis Horizont

Tongehalt

A B B (B)

F e i n sa n d :G r o b s a n d

29,9% 30,8% 29,8%

7,8 24,0 13,6

Bei a n n ä h e r n d gleichem T o n g e h a l t weisen die drei H o r i z o n t e ganz verschiedene S a n d beimengungen auf, die nur auf die p r i m ä r unterschiedliche A b l a g e r u n g zurückgeführt w e r d e n können. D e r fast gleich h o h e T o n g e h a l t dieser übereinander liegenden Schichten ist praktisch zufällig. Dagegen k ö n n t e n am Profil K a p e l l e n I I die T o n g e h a l t e und die Feinsand : G r o b s a n d - V e r h ä l t n i s s e des A32, G o B n u n d G0B12 auf eine m e h r h o r i z o n t i g e Schicht schließen lassen. Die B e t r a c h t u n g der gesamten Analyse l ä ß t a b e r ebenfalls eine echte Mehrschichtigkeit erkennen. Tabelle 4 Feinsand : Grobsand-Verhältnis zur Schichtung (4+5:6) Horizont

A-J2

GoB GoB

n 1 2

FS : GS

8,4 8,2 8,1

1 <0,002

26,6 28,6 26,7

2 0,002-0,006

11,3 9,2 8,0

3 0,006-0,002

18,7 15,5 12,9

0,002-0,06

0,06-0,2

25,2 21.7 18,0

13,6 19,9 28,6

6 0 , 2 - 2 , 0 mm F r a k t i o n

4,6 5,1 5,8

T r o t z ähnlicher T o n g e h a l t e u n d beieinanderliegender V e r h ä l t n i s z a h l e n ist aus d e n nach unten ansteigenden Sandanteilen die H e t e r o g e n i t ä t zu ersehen. D i e q u a n t i t a t i v e n P r o p o r t i o n e n müssen d a r u m ebenfalls geprüft w e r d e n . Bei der Bestimmung der K ö r n u n g h a t jede K o r n a n a l y s e den Nachweis für eine selbstän dige Schicht erbracht. D a die petrographische Schichtung der fluviatilen Sedimente aber k a u m mit der genetischen H o r i z z o n t e i n t e i l u n g z u parallelisieren ist, w i r d das p e t r o g r a -

Zur Genese der Böden aus Hochflutlehm

phische Bild durch eine P r o b e je H o r i z o n t n u r unvollständig wiedergegeben. W i e Ver gleiche ergaben, wechselt die T e x t u r auch i n n e r h a l b der genetischen H o r i z o n t e beträcht lich. Auffällig ist, daß dabei die Fein- u n d G r o b s a n d a n t e i l e (FS : GS) wesentlich stärker betroffen w e r d e n als der T o n g e h a l t . U m ganz sicher Verwitterungseinflüsse auszuschalten, sollten die resistenten Q u a r z anteile der Sandfraktionen z u e i n a n d e r ins V e r h ä l t n i s gesetzt w e r d e n (P. K U N D L E R 1 9 5 9 ) . D e r sog. „ Q u a r z t e s t " setzt eine mineralogische Untersuchung v o r a u s u n d ist bei feineren Profilunterschieden n o t w e n d i g . Stärkere Unterschiede, wie sie hier auftreten, sind aus der K o r n g r ö ß e n a n a l y s e am V e r h ä l t n i s Feinsand : G r o b s a n d auch u n m i t t e l b a r abzulesen. D e r Q u a r z t e s t w u r d e in A n l e h n u n g a n die KuNDLERSche Silikatzahl-Bestimmung ( P . K U N D L E R 1 9 5 6 ) an 3 Profilen v o r g e n o m m e n . Es traten e t w a s andere V e r h ä l t n i s z a h l e n auf. D i e M e h r schichtigkeit w i r d aber auch hierbei deutlich bestätigt. Die anscheinend weit verbreitete sandige K r u m e bzw. obere Schicht stellt ein besonderes Problem d a r . D i e Feinsand : G r o b s a n d - V e r h ä l t n i s s e charakterisieren ein relativ g r o b s a n d reiches M a t e r i a l . D a z u k o m m t eine deutliche Begrenzung der Stein- u n d Kiesführung auf die sandigere Oberschicht, die an ihrer Basis in einer Kiesgrube bei Hersel sogar durch eine Steinsohle vom bindigeren Hochflutlehm getrennt wird. Diese sandigeren Deckschich ten stellen wahrscheinlich eine jüngere stratigraphische Einheit d a r , die durch ihre beacht liche Erstreckung (Bonn-Köln-Krefeld) anscheinend mit einer jungen Erosions-Sedimentationsphase des Rheins z u s a m m e n h ä n g t . D a n e b e n kann sicher auch mit Flugsandeinwehungen u n d Tonausblasungen im ganzen Niederterrassenbereich gerechnet w e r d e n , was d a n n ebenfalls zu einem absolut oder relativ geringeren T o n a n t e i l des O b e r b o d e n s beige tragen haben w i r d . Diese V o r g ä n g e w ü r d e n auch die stellenweise auffällige Beschränkung der sandigeren Oberschicht auf den A p - H o r i z o n t , die gepflügte K r u m e , erklären. Die petrographischen Untersuchungsergebnisse schließen die Einstufung als P a r a b r a u n erde auf G r u n d petrographischer M e r k m a l e aus. Die Bestimmung der P a r a b r a u n e r d e aus der Texturdifferenzierung k a n n , soweit nicht a n d e r e eindeutige M e r k m a l e vorliegen, bei schichtigen B ö d e n nicht allein durch die Berücksichtigung der F i n g e r p r o b e u n d des ana lytisch ermittelten Tongehaltes v o r g e n o m m e n w e r d e n . Es müssen d a z u die gesamten K o r n fraktionen herangezogen u n d dabei die a b s o l u t e n und relativen Anteile besonders der restistenten K o r n g r ö ß e n u n d Minerale a u s g e w e r t e t werden. Die Mehrschichtigkeit der B ö d e n aus Hochflutlehm auf der N i e d e r t e r r a s s e des Raumes B o n n - K ö l n - K r e f e l d dürfte als sicher gelten. 5. T o n v e r l a g e r u n g Die P a r a b r a u n e r d e - D y n a m i k ist durch eine abwärts gerichtete T o n v e r l a g e r u n g ge kennzeichnet. Diese führt durch die T o n v e r a r m u n g der oberen H o r i z o n t e u n d T o n a n r e i cherung im u n t e r e n Profilteil z u einer Texturdifferenzierung des Profils. Eine gleichsinnige T e x t u r a b f o l g e w u r d e auch bei den Hochflutlehmen angetroffen und h a t t e m i t d a z u beigetragen, diese Böden bodentypologisch der „ P a r a b r a u n e r d e " z u z u o r d nen. Diese A r t der T o n v e r l a g e r u n g und i h r e Erscheinungen, besonders die T o n ü b e r z ü g e auf den Kluftflächen, w e r d e n allgemein als spezifisches M e r k m a l der P a r a b r a u n e r d e D y n a m i k angesehen. a. T o n v e r l a g e r u n g

Hochflutlehm

Bei den Hochflutlehmen ergibt sich die N o t w e n d i g k e i t , den Zeigerwert der T o n v e r lagerung für die Klassifizierung einzuschränken, denn mit der S e d i m e n t a t i o n des H o c h flutlehmes u n d der A u e n b o d e n - D y n a m i k sind intensivste Durchschlämmungen gekoppelt, die auch die morphologischen M e r k m a l e der Durchschlämmung erzeugen.

Erwin Kopp

Im allgemeinen erfolgt die A u f l a n d u n g in der A u e aus vielen u n d verschiedenartigen Suspensionen. D i e ständigen Überschwemmungen u n d das abwechselnde Trockenfallen bewirken eine außerordentlich s t a r k e , nach unten gerichtete, fortlaufende Durchspülung des gesamten aufgelandeten M a t e r i a l s . D a z u k o m m e n aber noch a u f w ä r t s u n d a b w ä r t s gerichtete Grundwasserspiegelschwankungen u n d oft eine zügige seitliche P e r k o n l a t i o n . Je nach der H ö h e der A u e über d e m niedrigsten Grundwasserspiegel w e r d e n diese v e r schieden gerichteten Wassereinflüsse m i t unterschiedlicher Intensität w i r k s a m . Es ist aber nicht anzunehmen, d a ß diese Durchspülung andere mechanische W i r k u n g e n auf die fein sten Bodenteilchen h a t als die Niederschläge. Es w i r d gerade bei der Durchspülung in der Aue mit stärkeren T o n v e r l a g e r u n g e n z u rechnen sein als in terrestrischen Böden. I m G e gensatz z u r P a r a b r a u n e r d e w i r d die T o n v e r l a g e r u n g nicht erst nach der V e r b r a u n u n g , sondern u n m i t t e l b a r m i t der A u f l a n d u n g , also syngenetisch, beginnen. Diese Durchschlämmung m ü ß t e eine d e m allochthonen (braunen) A u e n b o d e n inhärente Eigenschaft sein, die allerdings wegen der in einer A u e unterschiedlich w i r k e n d e n Bodenbildungsfaktoren b e trächtlich varieren k a n n . Der T o n g e h a l t des Hochflutlehmes stammt sicher z u m g r ö ß t e n T e i l aus dem Boden material der stromauf im Einzugsgebiet liegenden L ö ß b ö d e n . Es w u r d e n hier also o r t s u n d typenfremde B o d e n t o n m i n e r a l e abgelagert. Ferner ist für die J ü n g e r e Dryaszeit u n d vielleicht auch für das Boreal in d e r A u e nur eine spärliche V e g e t a t i o n anzunehmen. D a s w ü r d e jeweils nach d e m Trockenfallen d e r Aue bei der nächsten Austrocknung zu Schrump fungen u n d T r o c k e n r i ß b i l d u n g e n geführt haben. Diese Risse w ä r e n d a n n Ableitungsbahnen für die nächsten Niederschläge u n d Hochwässer ( m i t Tonsuspensionen) gewesen; z u m anderen führten sie zu einer vertikalen Gefügegliederung, nämlich z u m polyedrischprismatischen Gefüge des Sedimentes. D i e Tondurchschlämmung u n d auch die Gefügeaus bildung vollziehen sich schon von d e r Basis des Hochflutlehmes a n u n d sind hier sedimen tationseigene K r i t e r i e n u n d nicht n u r W i r k u n g e n der Bodenbildung. b.

Mikromorphologie

Die T o n v e r l a g e r u n g w u r d e bei den 5 Profilen an 45 Dünnschliffen, die aus den Gefüge horizonten s t a m m e n , untersucht. Die Bearbeitung erbrachte übereinstimmend, d a ß die A p - u n d A 3 - H o r i z o n t e , soweit sie m i t der oberen sandigeren Deckschicht zusammenfallen, nicht das typische Bild des v e r armten A 3 - H o r i z o n t e s bieten. D e r gesamte unterlagernde, bindige Hochflutlehm weist mikromorphologisch einen einheitlichen C h a r a k t e r auf. Mikromorphologisch unterscheiden sich die B-, B(B)-, (B)-, GoB-, B G o - , B C - , G C a - u n d a n d e r e H o r i z o n t e k a u m voneinander. Sie weisen in d e r P a r a b r a u n e r d e , G l e y - P a r a b r a u n e r d e u n d z. T . auch im P a r a b r a u n e r d e Gley etwa den gleichen Anteil u n d die gleiche A r t der Verteilung der doppelbrechenden, orientierten T o n s u b s t a n z bis in die Profilbasis auf. Besonders auffällig ist die Tatsache, d a ß in allen Profilen, u n a b h ä n g i g v o n der P a r a b r a u n e r d e - H o r i z o n t i e r u n g , d a s derzeitige Kluftu n d Porensystem n u r in geringem M a ß e jüngere, aktuelle Tonverlagerungsprozesse er kennen l ä ß t ( K . Z I M M E R M A N N 1 9 6 2 ) . Die mit der H o r i z o n t b e z e i c h n u n g der P a r a b r a u n e r d e ausgedrückten genetisch-dyna mischen Verhältnisse w u r d e n m i t h i n nicht bestätigt, s o n d e r n die Gleichartigkeit des m i k r o morphologischen Bildes über das g a n z e Profil zeigt nicht A 3 - , B - , B(B)-, ( B ) C - oder B G - , sondern M - H o r i z o n t e a n . Mikromorphologische Vergleichsuntersuchungen rezenter A u e n b ö d e n fehlen leider noch überall. Sieht m a n v o n dem Fehlen der aktuellen Durchschlämmung a b , so bietet sich beim Hochflutlehm im einzelnen Dünnschliff das Bild eines durchschlämmten Bodens ( W . K U B I E N A 1 9 6 3 ) , das bislang d e r P a r a b r a u n e r d e - D y n a m i k gleichgesetzt w u r d e . W e n n aber die mechanische Tondurchschlämmung der P a r a b r a u n e r d e z u Fließstrukturen b e -

Zur Genese der Böden aus Hochflutlehm

stimmter T o n s u b s t a n z e n führt, m u ß auch die syngenetische mechanische Durchschlämmung bei der Sedimentation dasselbe mikromorphologische Bild erzeugen. Auch die T o n h ä u t chen der Aggregate besitzen bei fluviatilen Sedimenten (möglicherweise auch beim Schwemmlöß u n d bei Fließerde) nur b e d i n g t e n Zeigerwert für die P a r a b r a u n e r d e Dynamik. c. T o n v e r l a g e r u n g

den

Schottern

und

Sanden

In den u n v e r w i t t e r t e n Schottern und S a n d e n der Niederterrasse treten in A b s t ä n d e n von 2 0 — 1 0 0 cm häufig bis in über 10 m T i e f e r o t b r a u n e , lehmige Bänder auf, die nicht immer schichtenparallel verlaufen und d e s h a l b auf sekundäre Einlagerung hinweisen. W . P A A S (1961) führt das A u f t r e t e n der rötlichbraunen, lehmigen B ä n d e r i n n e r h a l b der Schotter u n d S a n d e auf T o n v e r l a g e r u n g e n r e z e n t e r Bodenbildungsprozesse zurück und sieht diese als Nachweis für die P a r a b r a u n e r d e - D y n a m i k an. Es l ä ß t sich so aber der Tonnachschub bis in m e h r e r e M e t e r Tiefe für zahlreiche leh mige T o n b ä n d e r mengenmäßig, z. B. aus einer n u r lehmigen S a n d - P a r a b r a u n e r d e , nicht erklären. E i n m a l ist k a u m zu erwarten, d a ß bei diesen relativ jungen, sandigen Böden derartige T o n m e n g e n p r o d u z i e r t werden k ö n n e n . Z u m a n d e r e n w ä r e die A r t d e r Aus fällung k a u m verständlich. M a n k a n n a n n e h m e n , d a ß die F ä l l u n g oder S t a u u n g w a n d e r n d e r Tonteilchen in H o r i z o n t e n mit a n d e r e n physiko-chemischen P o t e n t i a l e n b z w . anderen mechanischen Rückhaltevermögen erfolgt. Es w ä r e nicht erklärbar, wie a b w a n d e r n d e Tonteilchen zahlreiche Flockungs- o d e r Filterschichten gleichartiger T o n h a l t e fähigkeit u n g e h i n d e r t passieren können, u m d a n n in mehreren M e t e r n Tiefe festgelegt zu werden. Wahrscheinlicher w ä r e doch die Festlegung aller Tonteilchen bereits in der ersten Schicht mit einem T o n h a l t e v e r m ö g e n , wie es normalerweise bei bindigen Böden in den dem T o n v e r a r m u n g s h o r i z o n t A 3 u n m i t t e l b a r folgenden Tonanreicherungshori z o n t B geschieht. Bei einer Auflösung des B - H o r i z o n t e s nach u n t e n , wie es W . P A A S (1961) ansieht, w ä r e in durchlässigen Böden bei terrestrischer B o d e n d y n a m i k ein baldiges A b klingen der Toneinschlämmungsbänder zu e r w a r t e n , und nicht eine bis über 10 m Tiefe reichende, u n v e r m i n d e r t e intensive T o n b ä n d e r u n g . Sieht m a n die Entstehung der T o n b ä n d e r u n g als P r o d u k t der spezifischen W a s s e r - und Bodenverhältnisse in einer A u e an, so lassen sie sich zwanglos als T o n d u r c h s c h l ä m m u n g s säume versickernder Hochwässer erklären, die wahrscheinlich im Gegenspiel v o n Einsicke rung u n d Grundwasseranstieg u n d -abstieg a n p r i m ä r bedingten (petrographisch) oder dadurch geschaffenen Unstetigkeitslinien ( G o ) durch K o n z e n t r i e r u n g niedergeschlagen wurden. Sie k ö n n e n auch einfach T o n ü b e r z ü g e d e r Schotter aus abklingenden Ü b e r s c h w e m mungen darstellen. Danach w ü r d e die E n t s t e h u n g der tonigen B ä n d e r zeitlich m i t dem Aufbau d e r Terrasse zusammenfallen k ö n n e n , da toniges V e r w i t t e r u n g s m a t e r i a l zu allen Zeiten h e r a n g e f ü h r t w u r d e . D a s Auftreten d e r tonigen Bänder setzt keine überlagernden lehmigen B ö d e n oder gar P a r a b r a u n e r d e n v o r a u s . 6.

Tonmineralzusammensetzung

Das V o r h a n d e n s e i n spezifischer T o n m i n e r a l e o d e r Tonmineral-Gemeinschaften k e n n zeichnet u n t e r Berücksichtigung des Ausgangsmaterials bestimmte Verwitterungsprozesse oder dynamische Vorgänge im Boden. Von 4 Profilen w u r d e n z u r Orientierung insgesamt 29 P u l v e r d i a g r a m m e angefertigt u n d röntgenographisch untersucht. Die T o n m i n e r a l - G a r n i t u r e n setzen sich durchweg aus einem überwiegenden Anteil illitischer, einer zurücktretenden Menge aufweitbarer Illite u n d einem bedeutenden G e h a l t kaolitischer T o n m i n e r a l e z u s a m m e n . Die Profile weisen danach in sich vom A p - bis z u m C - H o r i z o n t die gleiche T o n m i n e r a l zusammensetzung auf und die T o n m i n e r a l - G a r n i t u r aller 4 Profile, v o n der P a r a b r a u n -

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erde bis zum P a r a b r a u n e r d e - G l e y , ist untereinander gleich. Die R ö n t g e n a n a l y s e bestätigt die übrigen Untersuchungen u n d spricht mit der Gleichartigkeit der T o n m i n e r a l z u z s a m mensetzung in d e n verschiedenen Profilen weit eher für A u e n b o d e n - als für P a r a b r a u n e r d e Dynamik. Die Tatsache, d a ß die T o n m i n e r a l - G a r n i t u r der tonigen Bänder in den Schottern sich nicht von der des überlagernden Bodens unterscheidet ( W . P A A S 1 9 6 1 ) , spricht nicht z w i n gend für die H e r k u n f t aus der P a r a b r a u n e r d e . Die T o n s u b s t a n z der B ä n d e r und des H o c h flutlehmes s t a m m e n überwiegend aus den V e r w i t t e r u n g s p r o d u k t e n o r t s - u n d t y p f r e m d e r Böden und befinden sich hier auf s e k u n d ä r e r oder sogar auf tertiärer Lagerstätte. D i e E i n heitlichkeit der T o n m i n e r a l - Z u s a m m e n s e t z u n g k a n n dagegen auch als Beweis d a f ü r a n gesehen w e r d e n , d a ß die T o n s u b s t a n z e n in den B ä n d e r n u n d im d a r ü b e r liegenden Boden ihre Zusammensetzung bisher k a u m v e r ä n d e r t h a b e n u n d deshalb mindestens die Einflüsse d e r terrestrischen V e r w i t t e r u n g sehr gering sind. 7. G e f ü g e d e r B ö d e n a u s H o c h f l u t l e h m Die B o d e n t y p e n u n d ihre H o r i z o n t e drücken ihre petrographisch-dynamisdie E i g e n a r t in bestimmten Gefügearten aus. Bei den 5 Profilen k o n n t e n die Ergebnisse der m a k r o skopischen u n d stereomikroskopischen Gefügeuntersuchungen nicht m i t den angegebenen Bodentypen in E i n k l a n g gebracht werden. D i e Gefügeausbildung schwankt zwischen Subpolyedern u n d Prismen. Die allgemeine T e n d e n z geht v o n S u b p o l y e d e r n in den oberen H o r i z o n t e n z u m polyedrisch-prismatischen Gefüge in den B-, (B)-, G - u n d ( B ) C - H o r i z o n ten. Dabei w u r d e häufig innerhalb der genetischen H o r i z o n t e eine G e f ü g e w a n d l u n g fest gestellt, auch wiesen dieselben H o r i z o n t e vergleichbarer Bodentypen recht unterschiedliche Gefüge auf. F e r n e r unterscheidet sich das Gefüge des rezenten Gleyes m i t seinen G o - u n d G o r - H o r i z o n t e n k a u m von den B(B)-, (B)- u n d ( B ) C - H o r i z o n t e n d e r P a r a b r a u n e r d e n . D a s prismatisch-polyedrische Gefüge widerspricht jedoch völlig dem W e s e n des ( B ) - H o r i zontes und spricht gegen die B r a u n e r d e - P a r a b r a u n e r d e - D y n a m i k in den Hochflutlehmen. D a s sich durch d e n gesamten Hochflutlehm ziehende polyedrische u n d prismatische Gefüge stellt sich deutlich als Relikt und N a c h w e i s der semiterrestischen Phase dar. Bei der H o r i z o n t i e r u n g der Profile ist nicht n u r die Texturdifferenzierung entschei d e n d , sondern auch das Gefüge d e r einzelnen H o r i z o n t e . Bei den Hochflutlehmen sind T o n g e h a l t , Gefüge u n d Tondurchschlämmung p r i m ä r e r und interstrataler N a t u r u n d nicht das P r o d u k t der P a r a b r a u n e r d e - D y n a m i k . Es sind die Gefüge durchschlämmter Schichten, w o b e i die Durchschlämmungserscheinungen jedoch nicht das Ergebnis aktueller, sondern synsedimenrärer Prozesse sind. 8. S i l i k a t v e r w i t t e r u n g Durch die Bestimmung der Silikatanteile in den verschiedenen S a n d f r a k t i o n e n ( P . K U N D L E R , 1 9 5 6 , E. K O P P 1 9 6 1 ) w u r d e versucht, d i e bei einer P a r a b r a u n e r d e - V e r w i t t e r u n g zu e r w a r t e n d e S i l i k a t v e r a r m u n g oder die stärkere Silikatzerstörung in der feinsten Sandfraktion d e r A p - und A s - H o r i z o n t e festzustellen. Dieser N a c h w e i s k o n n t e nicht erbracht werden. I m Gegenteil w u r d e mehrmals in der sandigeren Deckschicht ein höherer Silikatgehalt gefunden als in den v e r w i t t e r u n g s e x t e n siven ( B ) - H o r i z o n t e n . Ein für die P a r a b r a u n e r d e spezifischer Silikatabbau k o n n t e nicht beobachtet w e r d e n . D a m i t w u r d e w i e d e r u m die Mehrschichtigkeit u n d das Fehlen einer ausgeprägten P a r a b r a u n e r d e - D y n a m i k wahrscheinlich gemacht. 9. G e h a l t a n E i s e n k o n k r e t i o n e n Die B e h a u p t u n g e n über die D o m i n a n z der semiterrestrischen P h a s e in den Hochflutlchmen k o n n t e n durch Feststellung ungewöhnlich g r o ß e r Mengen v o n Eisenkonkretionen

Zur Genese der Böden aus Hochflutlehm

e r h ä r t e t w e r d e n . In der sandigeren Deckschicht w u r d e n meist abgerollte, h a r t e K o n k r e tionen vorgefunden, w ä h r e n d sie im b i n d i g e r e n Hochflutlehm weicher u n d rauhflächig waren. D a s Profil K ö l n ( P a r a b r a u n e r d e ) h a t z. B. m i t 40—65°/o Eisenkonkretionen in der F r a k t i o n 0,5—1,0 m m einen ungewöhnlich h o h e n Gehalt, der e t w a dem des rezenten P a r a b r a u n e r d e - G l e y e s K a p e l l e n I gleichkommt. Die Konkretionsanteile weisen z u m a n d e r e n keine Beziehungen z u r genetischen H o r i z o n t i e r u n g auf. A3, B, (B) u n d ( B ) C ent halten als Eluvial-, Illuvial- u n d V e r w i t t e r u n g s h o r i z o n t e ohne nennenswerte Stoffzufuhr einen nach u n t e n ansteigenden K o n k r e t i o n s g e h a l t , der nicht z u r P a r a b r a u n e r d e - D y n a m i k p a ß t . Diese K o n k r e t i o n e n k ö n n e n nicht aus der P a r a b r a u n e r d e - D y n a m i k h e r r ü h r e n , son d e r n stellten sich hier deutlich als Relikte der früheren Gley- u n d A u e n b o d e n - P h a s e dar. 10. E n t k a l k u n g N a c h W . P A A S (1961) befinden sich allochthone K a l k a u e n b ö d e n im Bereich des der zeitigen Hochflutbettes. D u r c h die Ü b e r s c h w e m m u n g e n des Rheins w u r d e sicher auch den Böden der J ü n g e r e n Niederterrasse K a l z i u m k a r b o n a t zugeführt. Dieses ist heute aus dem oberen T e i l der Profile entfernt u n d erst in 0,90 m oder auch u n t e r 1,50 m T i e f e noch anzutreffen. Zweifellos h a b e n die Hochflutlehme eine E n t k a l k u n g u n d V e r b r a u n u n g er fahren. W . K U B I E N A (1953) weist aber d a r a u f hin, d a ß die E n t k a l k u n g der b r a u n e n A u e n böden durch starke Auswaschung relativ schnell vor sich gehen k a n n . Die D a u e r der E n t k a l k u n g s - u n d Verbraunungszeit sind nicht b e k a n n t . Die teilweise E n t k a l k u n g u n d eine V e r b r a u n u n g sind als Einfluß der terrestrischen Bodenbildungsfaktoren zu beachten und dürfen sich in einer schwachen Ü b e r p r ä g u n g d e r Böden aus Hochflutlehm auswirken. 11. S c h l u ß f o l g e r u n g e n Die vielseitigen Untersuchungen v o n 5 Profilen aus Hochflutlehm lassen e r k e n n e n , d a ß diese Böden aus mehrschichtigen, fluviatilen Sedimenten mit synsedimentärer T o n d u r c h schlämmung u n d Gefügeausbildung u n t e r s t a r k e m h y d r o m o r p h e n Einfluß entstanden, und d a ß s e k u n d ä r n u r eine schwache V e r b r a u n u n g erfolgte. 1. Horizontbezeichnung

und

Typ

D i e scheinbaren M e r k m a l e der P a r a b r a u n e r d e - D y n a m i k w e r d e n als Folge der Sedimentation u n d der Gley- u n d A u e n b o d e n - P h a s e gedeutet. Aus der Z u s a m m e n schau der vorliegenden Resultate k ö n n t e m a n geneigt sein, diese Böden folgender m a ß e n anzusprechen: Mehrschichtige, allochthone b r a u n e A u e n b ö d e n (Vega) mit. schwacher V e r b r a u n u n g u n d teilweise unterschiedlichen Grundwassereinflüssen. D i e H o r i z o n t b e z e i c h n u n g der Profile w ü r d e aus dieser Sicht folgende Ä n d e r u n g e n erfahren: A

= A

AB B B(B) (B) 3

\ =

(B)M

BGo = MGo Go = Go Gr = Gr (B)CCa = M C a

N a c h den Prinzipien der Systematik dürften die grundwasserfreien Böden aller dings nicht als A u e n b ö d e n bezeichnet w e r d e n , weil G r u n d w a s s e r - u n d Überschwem mungseinflüsse bereits lange fehlen. D i e höher liegenden Böden weisen rein terre strische Perkolation auf. Andererseits sind die B r a u n e r d e m e r k m a l e noch z u gering, u m diese Böden der Braunerde-Klasse z u z u o r d n e n . D i e semiterrestrische Phase,

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o b w o h l bereits lange zurückliegend, beherrscht noch heute d a s Bodenbild. Es sind aber t r o t z d e m terrestrische Böden, ohne d a ß ihre Morphologie u n d ihr C h a r a k t e r den B r a u n e r d e n oder P a r a b r a u n e r d e n entsprechen. D i e spezifischen Bodenbildungsprozesse, nachgewiesen durch i h r e genetische, p e t r o graphische u n d gefügekundliche Eigenart sowie der heute v o r sich gehende W a n d e l der D y n a m i k dieser Böden w ü r d e im Sinne d e r Bodensystematik (E. M Ü C K E N H A U S E N , 1962) eine Ausscheidung als besonderen terrestrischen Bodentyp recht fertigen. Es läge n a h e , die grundwasserfernen Böden aus Hochflutlehm als „Terrassenböden" zu bezeichnen u n d sie v o n d e n typischen A u e n b ö d e n u n d d e n Braunerden a b z u grenzen. E s ist aber vorstellbar, d a ß ein g r o ß e r Teil der stromfernen und eingedeich ten A u e n b ö d e n eine ähnliche Bodenbildung aufweist u n d m i t in diesen T y p ein bezogen w e r d e n k ö n n t e . D a n n w ü r d e n die Bezeichnungen „ A l t v e g a " besser g e eignet erscheinen. Mit diesen Begriffen w ä r e n ihre Entstehung, ihre W a n d l u n g u n d auch ihre morphologischen u n d geographischen M e r k m a l e g u t gekennzeichnet. Die „ P a r a b r a u n e r d e n " v o n die „ G l e y - P a r a b r a u n e r d e " die „ G l e y - P a r a b r a u n e r d e " der „ P a r a b r a u n e r d e - G l e y " anzusprechen sein. 2.

Tondurchschlämmung

Hersel und K ö l n w ü r d e n danach als B r a u n e r d e - A l t v e g a , v o n Kapellen I I als Braunerde-Altvega, v o n Vluyn u n d v o n Kapellen I als Auengley

der Aue

Es gibt eine synsedimentäre T o n d u r c h s c h l ä m m u n g u n d eine Gefügeausbildung fluviatiler Sedimente, die bei der intensiven Durchspülung von t o n i g e m Material e t w a das Bild einer durchschlämmten P a r a b r a u n e r d e bieten, o h n e d a s Ergebnis irgend einer B o d e n d y n a m i k z u sein. D a m i t w i r d d e r bisherige Z e i g e r w e r t der m o r p h o logischen u n d mikromorphologischen T o n d u r c h s c h l ä m m u n g als Nachweis der P a r a b r a u n e r d e - D y n a m i k für B ö d e n aus fluviatilen u n d möglicherweise auch aus a n d e r e n umgelagerten Sedimenten stark eingeschränkt. 3.

Alter Die Bodenbildungen auf d e m holozänen Hochflutlehm sind höchstens 9000 J a h r e alt u n d h a b e n eine neue D e u t u n g erhalten. D e m n a c h h a t hier in diesem Z e i t r a u m keine P a r a b r a u n e r d e - B i l d u n g stattgefunden.

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Zur Genese der Böden aus Hochflutlehm

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