Station 5: Boden- und Gesteinskunde

Der Buntsandstein entstand vor etwa 230 bis 215 Millionen Jahren und besteht überwiegend aus Quarzsandstein mit typischer rotbrauner Farbe – verursacht durch eine Eisenoxidschicht.
Er kommt in Mitteleuropa von Frankreich bis Weißrussland vor, mit der Schweiz im Süden und Skandinavien im Norden.

Damals herrschte ein wechselhaftes, oft trockenes Klima. Es gab nur wenige Fossilien, vor allem Pflanzenreste und Spuren von Tieren.
 

Anhand des Fossilienmangels wird das Gestein nach der Sedimentationsfolge gegliedert, diese bilden drei Schichten:

• Oberer Buntsandstein mit einer Mächtigkeit von 100 bis 190 m

• Mittlerer Buntsandstein mit einer Mächtigkeit von 140 bis 240 m

• Unterer Buntsandstein mit einer Mächtigkeit von 200 bis 310 m

Abbildung Buntsandstein, Copyright by almavanta by pixabay

Oberer Buntsandstein

Gegen Ende der Buntsandsteinzeit (Zeit des oberen Buntsandsteins) hinterließ das Meer marine Ablagerungen wie zum Beispiel Meeresmuscheln oder Panzer von Pfeilschwanzkrebsen. Das Gestein erzeugt einen etwas fruchtbareren tonigsandenen Boden als im mittleren Buntsandstein.

Die Gesteinsschicht lässt sich in Plattensandstein und die auflagernden Röttonsteine untergliedern. Im unteren Bereich des Plattensandsteins sind Karneol- und Dolomitkonkretionen vorhanden, welche häufig zur Grenzziehung genutzt werden. Mittelkörnigen Sandstein mit Glimmeranreicherungen auf Schichtflächen, welche eine plattige Absonderung hervorrufen, sind hauptsächlich im Plattensandstein zu finden. In kleineren Steinbrüchen wird dieser noch als Bausandstein oder Naturwerkstein abgebaut.

Die Röttonsteine werden in untere und obere Röttonsteine durch Rötquarzit getrennt. Rötquarzit ist ein über 10 m mit Spurenfossilien verkieselter Sandstein. Bei den Röttonsteinen handelt es sich um rotbraune Ton- und Siltsteine mit Reduktionshorizont, Sandsteinzwischenlagen und lokal vorkommenden Gips- und Steinmergellagen. Im obersten Bereich belegt ein dolomitischer Kalk mit marinbrackischen Fossilien, den zum muschelkalküberleitenden Meeresvorstoß.

Mittlerer Buntsandstein

Mit dem unteren Geröllhorizont, einer Sandsteinserie mit eingelagerten Geröllen, beginnt die mittlere Buntsandsteinschicht. Die darüber liegenden Schichten des Hauptbuntsandsteins sind geröllfrei. Diese lassen sich in zwei Abteilungen untergliedern durch das Auftreten bzw. Fehlen von lockersanddigen, bräunlichen Flecken, die zu Löchern auswittern. Der Hauptbuntsandstein ist teilweise durch dünne Schlufflagen getrennt und besteht aus dicken Sandsteinbänken. In zahlreichen Steinbrüchen werden bzw. wurden die Sandsteine abgebaut.

Untere Buntsandstein

Der untere Buntsandstein ist im Wesentlichen tonig, sandig und bunt, mit tiefroter gleichmäßiger Färbung, selten gelblich-grau. Das Gestein wurde vermutlich in einem Randmeer (Ästuar) unter flachmarinen Bedingungen gebildet. Als Kugelhorizont wird der obere Bereich stellenweise ausgebildet, worin die Kugelsandsteine enthalten sind. Als eine Schichtfolge des Zechsteins stellen die Tigersandsteine eine Besonderheit dar. Dieser ist durch gelbe bis grauschwarze Flecken von Manganoxiden gekennzeichnet.

Braunerden sind die am weitesten verbreiteten Bodentypen in den gemäßigten Breiten.
Sie entstanden nach der Eiszeit und entwickeln sich oft aus flachgründigen Böden wie Rankern oder Renzinen. Ihr Profil ist etwa 1,5 Meter tief und besteht aus drei Schichten: einem humusreichen A-Horizont, einem bräunlichen B-Horizont und dem C-Horizont mit dem Ausgangsgestein.

Braunerden entstehen aus sehr unterschiedlichen Gesteinen, z. B. Sandstein, Basalt oder Löss. Die typische Braunfärbung entsteht durch Eisenverbindungen (Rost). Weitere wichtige Prozesse sind die Tonmineralneubildung (Verlehmung) und die Entbasung, also der Verlust von Nährstoffen.

Braunerden aus nährstoffreichem Gestein wie Basalt sind fruchtbar, gut belüftet und feucht – ideal für Pflanzen. Braunerden aus Granit oder Sand sind dagegen ärmer und saurer, können aber durch Düngung verbessert werden.

Trotz ihres schlichten Aussehens sind Braunerden sehr vielfältig und wichtig für die Landnutzung.

Parabraunerden sind sehr verbreitete Böden in den gemäßigt-feuchten Klimazonen Eurasiens und Amerikas.
Sie entstehen meist aus Braunerden oder Pararendzinen, vor allem auf feinkörnigem, kalkhaltigem Ausgangsmaterial wie Löss oder Geschiebemergel. Typisch ist ein heller Al-Horizont, in dem Ton ausgewaschen wird, und ein rötlichbrauner Bt-Horizont, in dem sich dieser Ton wieder anreichert.

Diese Böden sind tiefgründig, nährstoffreich, humusreich und haben eine gute Bodenstruktur. Sie eignen sich daher sehr gut für die Landwirtschaft. Allerdings sind sie anfällig für Erosion (z. B. durch fehlende Pflanzenbedeckung) und Verdichtung, wenn sie mit zu schweren Maschinen befahren werden.

Bei starker Versauerung oder Staunässe können sich andere Bodentypen wie Podsole oder Pseudogleye entwickeln.

Gleyböden entstehen dort, wo das Grundwasser dauerhaft hoch steht.
Sie zählen zu den sogenannten hydromorphen Böden, weil sie stark vom Wasser beeinflusst sind. Sie enthalten viel Ton, können viele Nährstoffe binden, sind aber schwer zu bearbeiten – besonders wenn sie feucht oder sehr trocken sind. Für den Ackerbau sind sie deshalb eher ungeeignet.

Der Boden besteht aus einem humusreichen, kalkarmen Ah-Horizont (20–30 cm), darüber liegt der G-Horizont mit Ton und Lehm.
Typisch sind Fleckenmuster im Boden, die durch wechselnden Sauerstoffgehalt entstehen: Eisen- und Manganverbindungen lösen sich bei Nässe und färben bei Trocknung den Boden rostrot oder orange. Tiefer unten erscheint der Boden durch Sauerstoffmangel bläulich-grau.

Der Pseudogley ist ein Boden, der hauptsächlich auf tonreichen, feinsandigen und schluffreichen Substraten in Verebnungen und Geländemulden vorkommt. Er besteht aus einem Zweischichtprofil: einem wasserleitenden, grobtexturierten Al-Horizont (Primär Pseudogley) durch Sedimentation, und einem wasserstauenden, tonarmen Bt-Horizont (Sekundär Pseudogley) mit starken Tonverlagerungen. Die Entstehung erfordert wechselnde Nass-, Feucht- und Trockenphasen. Das Profil ist marmoriert und im Bt-Horizont rötlich-rostbraun mit grauen Streifen. Niederschlagswasser dringt durch den durchlässigen Al-Horizont und sammelt sich im undurchlässigen Bt-Horizont, was zu einem temporären Wasserstau führt, der erst bei sommerlicher Hitze verschwindet. Die Dauer der Nass- und Trockenphasen hängt von Faktoren wie Bodentextur, Relief, Niederschlag, Temperatur und Luftfeuchtigkeit ab. Während der Nassphasen ist das Bodenleben eingeschränkt, und die Durchwurzelung beschränkt sich meist auf den Al-Horizont. Ohne Meliorationsmaßnahmen ist der Pseudogley kaum oder nur wenig für die Landwirtschaft nutzbar.

Der Podsol ist ein Boden, dessen Name „aschefarbener Boden“ bedeutet. Er hat einen gebleicht, violettstichig-hellgrauen Horizont, der unter einer Rohhumus- und Humusschicht liegt. In diesem Horizont sind Humus und Eisen ausgewaschen, lagern sich aber im darunterliegenden Bereich wieder an, was zu braunschwarzen und rotbraunen Bändern führt. Podsole sind typisch für feuchte, kühlgemäßigte Klimazonen, besonders in subpolaren Gebieten, und entwickeln sich auf nährstoffarmes Gestein wie Sandstein oder Granit. Sie sind durch hohe Niederschläge, hohe Luftfeuchtigkeit und niedrige Temperaturen geprägt. Die starke Versauerung führt dazu, dass organische Säuren organische Rückstände nur schwer abbauen, was zur Bildung mächtiger Humusschichten führt. Diese organischen Säuren verbinden sich mit Aluminium und Eisen, werden ausgewaschen und führen zur typischen Horizontabfolge im Unterboden. Durch Maßnahmen wie Kalkdüngung, Gesteinsaufbruch, Humuspflege und Bewässerung kann der Boden wieder für die Landwirtschaft nutzbar gemacht werden.