Bodenkunde
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Cartes-fiches
Wie definieren Sie „Boden―?
das mit Wasser, Luft und Lebewesen durchsetzte,
unter dem Einfluss der Umweltfaktoren an der Erdoberfläche entstandene und
im Ablauf der Zeit sich weiterentwickelnde
Umwandlungsprodukt mineralischer und organischer Substanzen mit eigener morphologischer Organisation,
das in der Lage ist, höheren Pflanzen als Standort zu dienen und die Lebensgrundlage für Tiere und Menschen bildet.
Als Raum-Zeit-Struktur ist Boden ein vierdimensionales System.
Welche „Sphären― überschneiden sich im Bereich der Pedosphäre?
Lithosphäre
Hydrosphäre
Biosphäre
Atmosphäre
Ein typischer Grünlandboden besteht zu wieviel Vol.-% aus Poren, mineralischer und organischer Substanz?
Luft 25%
Wasser 23%
Mineralische Substanz 45%
Organische Substanz 7%
Welche Faktoren bestimmen die Bodenbildung?
Gestein – chemische und mineralische Zusammensetzung, Gefüge und Körnung, Relief (Oberflächenform) des bodenbildenden Gesteins
Klima – mittlerer Verlauf der Witterung; wirkt direkt vor allem durch Wärme und Wasser, indirekt über die vom Klima beeinflusste Vegetation auf die Bodenentwicklung.
Relief – hohe oder tiefe Lage der Geländeoberfläche; steile, flache oder ebene Ausformung; N-, O-, S- oder W-Lage => beeinflusst Bodenentwicklung durch Lage der Gesteinsoberfläche zum Grundwasserspiegel durch reliefabhängige Erosion und Deflation sowie durch Einwirkung auf Lokalklima und Vegetation.
Vegetation - ist kein unabhängig und selbstständig wirkender Faktor wie Gestein und Klima, sondern abhängig vom Zusammenwirken von Gestein, Klima, Relief und Boden.
Mensch – durch verschiedene Maßnahmen direkt und indirekt auf den Boden einwirken und so die Wirkung der verschiedenen Faktoren Gestein, Relief, Klima und Vegetation modifizieren.
Gestein
chemische und mineralische Zusammensetzung, Gefüge und Körnung, Relief (Oberflächenform) des bodenbildenden Gesteins
Klima
mittlerer Verlauf der Witterung; wirkt direkt vor allem durch Wärme und Wasser, indirekt über die vom Klima beeinflusste Vegetation auf die Bodenentwicklung.
Relief
hohe oder tiefe Lage der Geländeoberfläche; steile, flache oder ebene Ausformung; N-, O-, S- oder W-Lage => beeinflusst Bodenentwicklung durch Lage der Gesteinsoberfläche zum Grundwasserspiegel durch reliefabhängige Erosion und Deflation sowie durch Einwirkung auf Lokalklima und Vegetation.
Vegetation
ist kein unabhängig und selbstständig wirkender Faktor wie Gestein und Klima, sondern abhängig vom Zusammenwirken von Gestein, Klima, Relief und Boden.
Mensch – durch verschiedene Maßnahmen direkt und indirekt auf den Boden einwirken und so die Wirkung der verschiedenen Faktoren Gestein, Relief, Klima und Vegetation modifizieren.
Welche Bodenfunktionen schützt das BBodSchG (1998)?
natürliche Funktionen; Archiv der Natur und Kultur geschichte und Nutzungsfunktionen
Welche Bodenfunktionen schützt das BBodSchG (1998)?
Der Boden erfüllt im Sinne dieses Gesetzes 1. natürliche Funktionen als a) Lebensgrundlage und Lebensraum für Menschen, Tiere, Pflanzen und Bodenorganismen, b) Bestandteil des Naturhaushalts, insbesondere mit seinen Wasser- und Nährstoffkreisläufen, c) Abbau-, Ausgleichs- und Aufbaumedium für stoffliche Einwirkungen auf Grund der Filter-, Puffer- und Stoffumwandlungseigenschaften, insbesondere auch zum Schutz des Grundwassers, 2. Funktionen als Archiv der Natur- und Kulturgeschichte sowie 3. Nutzungsfunktionen als a) Rohstofflagerstätte, b) Fläche für Siedlung und Erholung, c) Standort für die land- und forstwirtschaftliche Nutzung, d) Standort für sonstige wirtschaftliche und öffentliche Nutzungen, Verkehr, Ver- und Entsorgung.
Beschreiben Sie die Regelungsfunktionen des Bodens!
Böden regeln die natürlichen und vom Menschen beeinflussten Kreisläufe von Wasser, Luft, organischen und mineralischen Stoffen. Sie filtern, puffern transformieren und speichern Stoffe. Böden sind ein entscheidendes Glied im ständigen Fluss der Energie und der Stoffe in Ökosystemen.
Was ist ein Bodenprofil, was ist ein Pedon?
Bodenprofil: senkrechter Ausschnitt aus der Pedosphäre oder aus einem Pedon
Pedon: kleinster einheitlicher Ausschnitt aus der Pedosphäre; etwa hexagonal umgrenzter Ausschnitt von 1-10m² Oberfläche und < 0,5 bis > 2m Tiefe.
Bodenhorizonte: Wofür stehen die Großbuchstaben A, B, C, G, S?
A: Mineralischer Oberbodenhorizont mit organischer Substanz
B: Unterboden, veränderter Mineralbestand durch Materialeinlagerung aus Oberboden und/oder Verwitterung in situ
C: Ausgangsgestein
G: Grundwasser beeinflusste Mineralbodenhorizonte
S: Stauwasser beeinflusste Mineralbodenhorizonte
Was bedeutet Ap, Ah, Bv?
Ap : Pflughorizont, Oberbodenhorizont der durch Pflügen verändert wurde
Ah : Oberbodenhorizont mit humufizierter, gut zersetzter organischen Substanz
Bv : Unterboden mit Verbraunung durch Fe-Freisetzung
Definieren Sie den Begriff „Mineral―!
Ein Mineral ist ein homogener, natürlich vorkommender, kristalliner, im allgemeinen anorganischer Festkörper mit einer ganz bestimmten chemischen Zusammensetzung.
Welche Bedeutung hat die Mineraleigenschaft „Farbe―?
Bodenfarbe ist bedingt vor allem durch organische Substanz und verschiedene Fe- und Mn-Verbindungen. Organische Substanzen verleihen dem Boden je nach Gehalt und Zersetzungsgrad schwarze, braunschwarze oder graue Farbe.Oxidierte Fe- und Mn-Verbindungen färben je nach Eigenfarbe braun, orange, rot, schwarz-braun oder braunschwarz. Reduzierte Fe-Verbindungen (Silikate, Oxide und Hydroxide, Carbonate, Phosphate, Sulfide) bedingen grünliche, gelbliche, bläuliche sowie graue bis schwarze Farbtöne.
Helle Bodenfarben kommen vor allem bei Abwesenheit von organischen Substanzen und gefärbter Fe- und Mn-Verbindungen sowie bei Vorherrschen des farblosen Quarzes und schwach gefärbter Silikate
Welche acht Elemente machen > 99 % der Masse der Erde aus? Welche drei Elemente sind mengenmäßig am meisten vertreten?
>99% : Fe, O, Si, Mg, Ni, S, Ca und Al
3 meisten: Fe, O und Si
Welche Elemente dominieren in der Erdkruste und in Böden?
Erdkruste:
Feldspäte und Feldspatvertreter: 64%
Quarz: 18%
Glimmer: 4%
Augit und Hornblenden: 9%
Olivin: 1,5%
Alle anderen Minerale: 3,5%
Böden:
Quarz: 38%
Glimmer 20%
Feldspäte 7%
Augite Olivine,Hornblenden u.a. 6%
Carbonate 20%
Tonminerale 9%
Warum ist die elementare Zusammensetzung der Gesamterde und der Erdkruste / der Böden unterschiedlich?
Wegen dem Eisenkern in der Mitte der Erde macht einen hohen Gesamtanteil aus
Welche zwei Mineralgruppen dominieren den Mineralbestand der Erdkruste? Warum ist das so?
Si, O und Al
Was ist der Unterschied zwischen primären und sekundären Mineralen?
Primäre: Minerale, die schon im ursprünglichen Gestein vorhanden waren
Sekundäre: Minerale, die erst bei der Bodenbildung entstanden sind
o primäre Minerale : entstehen durch eine Schmelze ( zB bei einem Vulkanausbruch ) sind Silicate
o sekundäre Minerale : Neubildung Tonminerale
Was sind „Silicate―? Welche geometrische Figur bildet das Orthosilicat-Anion?
Grundbaustein ist Orthosilicat-Anion (SiO44-) Aluminosilicate enthalten zusätzlich Al-Oktaeder Silicate: Verknüpfung von Si-Tetraedern
Silicate sind die Salze der Kieselsäure. Sie sind zusammen mit den Aluminiumsilicaten die wichtigste Mineralgruppe der Erdkruste. Das Qrthosilicat Anion ( SiO4 4- ) hat eine Tetraederform.
Was ist ein „isomorpher Ersatz― und welche Folgen hat er?
Oft ist ein Teil des Si4+ in den Tetraedern durch Al3+ ersetzt („isomorpher Ersatz―). Dadurch entsteht überschüssige negative Ladung im Kristallgitter.
Mehrere Si- Tetraeder können durch gemeinsame O-Atome verbunden sein. Je nach dem Grad der Vernetzung unterscheidet man die Silicate. Man spricht von einem isomorphen Ersatz, wenn ein Teil des Si in den Tetraedern durch Al ersetzt wird. Dadurch entsteht überschüssige negative Ladung, die durch den Einbau von Kationen ( zB K+,Mg+,Ca+ ) ausgeglichen wird.
Oder: Besondere Eigenschaft der Mineralien, bei den der Einbau von Ionen anderer Elemente ins Kristallgitter, ohne Änderung des ursprünglichen Gittertyps erfolgt.
Nennen Sie je ein Beispiel für ein Inselsilicat (Ketten-, Bänder-, Schicht-, Gerüstsilicat)!
Inselsilikat: z.B. Olivin
Kettensilicat: Pyroxene z.B. Bronzit
Bändersilicat: Amphibole z.B. Aktinolith
Schichtsilicate: Glimmer, Tonminerale, Zweischichtminerale (z.B. Kaolinit), Dreischichtminerale (z.B. Talk)
Gerüstsilicate: z.B. Quarz
Skizzieren Sie den Aufbau von Inselsilicaten (Ketten-, Bänder-, Schicht-, Gerüstsilicaten)!
insel:SiO4-Tetraeder werden über Kationen miteinander verknüpft.
ketten: Kettensilikate bestehen aus aneinander gereihten Si-Tetraedern mit je einem gemeinsamen O-Ion. Die Ketten sind untereinander durch 2-wertige Kationen verbunden, die
den Ladungsausgleich bewirken
bänder: Bandsilikate bestehen aus Doppelketten, die durch parallele Anordnung von je 2 Tetraederketten und deren Verbindung über gemeinsame O-Ionen gebildet werden. Häufig findet ein isomorpher Ersatz des Si durch Al statt schicht:Innerhalb einer Schicht teilt sich dabei jedes Siliciumatom drei seiner Sauerstoffionen mit seinen Nachbarn
gerüst:gehört jedes Sauerstoffion gleichzeitig zwei benachbarten Tetraedern an. Dadurch entstehen dreidimensionale Netzwerkstrukturen. Es findet ein teilweiser Ersatz von Si durch Al statt, wobei der Ladungsausgleich durch den Einbau von 1- und 2-wertigen Kationen erfolgt
Ist Quarz ein Silicat? Begründung!
Quarz ist kein Silicat. SiO2 ist ein Oxid. Es hat zwar die gleiche Mineralstruktur, ist aber KEIN Silicat!
Ist Quarz ein Silicat? Begründung!
Quarz ist kein Silicat. SiO2 ist ein Oxid. Es hat zwar die gleiche Mineralstruktur, ist aber KEIN Silicat!
Nennen Sie für Böden wichtige Minerale aus der Gruppe der Carbonate (Sulfate, Sulfide, Phosphate)!
Carbonate: Calcit, Dolomit
Sulfate: Gibs
Sulfide: Pyrit
Phosphate: Apatit
Nennen Sie für den Boden(nutzer) wichtige primäre Minerale! Welche Minerale sind wichtige Ca-Lieferanten (Mg, Fe, K)?
Quarz
Feldspäte (K und Ca)
Glimmer (K, Mg und Fe)
Amphibole (Ca, Mg und Fe)
Pyroxene (Ca, Mg und Fe)
Olivine (Mg und Fe)
Ca: Feldspäte, Amphibole, Pyroxene
Mg: Amphibole, Pyroxene, Olivine u. Glimmer (Biotit)
Fe: Glimmer (Biotit), Amphibole, Pyroxene, Olivin
K: Feldspäte, Glimmer ( Muskovit, Biotit)
o Feldspäte : K,Ca
o Bandersilicate ( Amphibole ) : Ca,Mg,Fe
o Kettensilicate ( Pyroxene ) : Ca,Mg,Fe
In welche drei Gruppen werden die Gesteine unterteilt?
Einteilung nach Entstehung:
magmatische Gesteine (Magmatite),
Sedimentgesteine(Sedimentite) und
metamorphe Gesteine (Metamorphite)
Nennen Sie für diese drei Gruppen jeweils (a) die Herkunft des Materials und (b) den gesteinsbildenden Prozess!(Magmatit/Sediment/Metamorphit)
Magmatit
a) Aufschmelzen von Gesteinen in der heißen Unterkruste und dem Oberen Mantel Verwitterung und Abtragung an der Erdoberfläche aufgeschlossener Gesteine Gesteine unter hohenTemperaturen und Drücken in der tieferen Kruste und dem Oberen Mantel
b)Kristallisation (Erstarrung einer Gesteinsschmelze)
Sediment
a) Verwitterung und Abtragung an der Erdoberfläche aufgeschlossener Gesteine
b) Sedimentation, Versenkung und Diagenese
Metamorphit
a) Gesteine unter hohen Temperaturen und Drücken in der tieferen Kruste und dem Oberen Mantel b) Rekristallisation neuer Mineralien in festem Zustand
Wie hoch ist der Prozentanteil von Sedimentgesteinen in der Erdkruste und an der Erdoberfläche?
Sedimentanteil Erdkruste: 5%
der Erdoberfläche: 75%
Was ist eine „fraktionierte Kristallisation―? Wie unterscheiden sich „schwere― und „leichte― Minerale hinsichtlich ihrer Farbe und ihres Kieselsäuregehaltes?
Bei der fraktionierten Kristallisation handelt es sich um einen Prozess, der häufig während der so genannten magmatischen Differentiation stattfindet. Dabei werden (zu Beginn der magmatischen Differentiation) Minerale wie Olivin und Pyroxen ausgesondert und bleiben somit erhalten. Ohne die fraktionierte Kristallisation würde z. B. Olivin bei einer bestimmten Temperatur durch eine Reaktion mit der magmatischen Schmelze in Pyroxen übergehen.
Es gibt mehrere Ursachen für ein Einsetzen dieses Prozesses:
1. Bei der gravitativen Differentiation sinken die bereits gebildeten Kristalle wie Olivin und Pyroxen auf Grund ihrer größeren Dichte auf den Boden der Magmenkammer und werden der Schmelze entzogen, so dass diese nicht mehr mit den Kristallen reagieren kann und an bestimmten chemischen Stoffen verarmt. Die Kristalle aus den frühen Abkühlungsstadien reichern sich am Boden der Magmenkammer als Kumulat an.
2. Findet während des Kristallisationsprozesses eine tektonische Deformation statt, kann die flüssige Schmelze aus dem bereits entstandenen Kristallbrei herausgepresst werden. Aus dem sich abkühlenden Magma bilden sich sukzessive Kristalle, die anschließend von ihr getrennt werden.
3. Beim Flow-Crystallisation-Prozess werden der Schmelze während ihres Aufstiegs Kristalle entzogen, die zuvor an den kühleren Wänden des Aufstiegskanals auskristallisiert sind.
Schwere Minerale: dunkel, basisch, Kieselsäure arm
Leichte Minerale: hell, sauer, Kieselsäure reich
Nach welchem Kriterium werden bei den Magmatiten saure, intermediäre und basische Gesteine unterschieden?
Sauer: Si-reich, helle & leichte Gesteine
Basisch: Ca und Mg-reich, dunkle & schwere Gesteine
Intermediäre: mittelwerte von sauer und basisch
Wie unterscheiden sich Granit, Diorit und Gabbro (oder Rhyolith, Andesit und Basalt) hinsichtlich ihres Mineralbestandes?
Am Si-Gehalt (bzw evtl auch am Mg- Fe- und K-Gehalt)
Granit Diorit Gabbro
(Rhydith) (Andesit) (Basalt)
Si 30-35% 25-30% 20-25%
Mg + Ca 2-8% 8-10% 10-15%
K 4-6% 1-4% < 1%
Gliedern Sie tabellarisch die Gesteine der Magmatite nach Farbe, Mineralzusammensetzung und Kristallgröße!
Farbe:hell zusammensetzung=Quarz, Alkalisulfate, Natriumfeldspäte
Farbe: dunkel=Olivine, Pyroxene
Gliedern Sie die wichtigsten Vulkanite nach Farbe, Mineralzusammensetzung und chemischem Verhalten!
Tabelle
Durch welche Prozess-Sequenz ist die Entstehung der Sedimentite gekennzeichnet?
Verwitterung → Abtragung → Transport → Ablagerung
Nennen Sie Beispiele für klastische Sedimentiteäolischer, glazigenerund mariner Herkunft!
Äolisch: Löß, Sandlöß, Flugsand
Glazigen: Geschiebelehm, -mergel, -sand
Marin: Ton, Lehm, Mergel, Schlick, Sand, Schieferton, Sandstein
Welche biogenen Sedimente haben eine besondere wirtschaftliche Bedeutung?
Kalkschalen, Kieselgerüste, Mudden, Torfe, Kalkstein, Kieselschiefer (=> marin o. limnisch)
