Description: Aggregation und der Aufbau von Aggregaten sind einzigartige Merkmale von Böden. Aggregierung führt zu einer nicht-zufälligen räumlichen Anordnung der festen Phase bereits im Submikronbereich. Mikroaggregate gelten als die fundamentalen Bausteine der Aggregatstruktur in fast allen Böden, einschließlich derer mit einer Aggregathierarchie. Sie sind Verbundstrukturen kleiner <0,25 mm und umfassen auch die kolloidalen und nanopartikulären Mischphasen sowie organo-mineralische Komposite. Hervorzuheben ist dabei, dass Mikroaggregate, insbesondere solche kleiner als < 20 Mikrometer, auch als Komponenten der mobilen Phase vorliegen. So können sie mit dem Sickerwasser verlagert werden und Oberflächen- und Porenraumeigenschaften verändern. Mikroaggregatbildung durch Oberflächenalterierung in Folge von Interaktionen mit Komponenten der Flüssigphase stellt wahrscheinlich einen entscheidenden, bisher im Wesentlichen noch unerforschten Weg im Boden-Ausgangsgestein-Kontinuum während der initialen Pedogenese dar. In Böden fortgeschrittener Entwicklung entstehen Mikroaggregate aus Tonmineralen, schlecht kristallinen, aber hochreaktiven pedogenen Mineralphasen und organischer Substanz aus im Zuge eines Nukleationsprozess aus der chemisch heterogenen Bodensuspension. Beide Bildungswege laufen im Kontinuum Boden-Ausganggestein ab, können aber insbesondere in der Übergangszone von Boden zu Ausgangsgestein in einem frühen Stadium der Bodenbildung untersucht werden, bei der die Bildung von sekundären Mineralphasen noch in einem frühen Stadium steht. Die Stabilität von Mikroaggregaten sowie ihre Wechselwirkungen werden durch Befeuchtung-Austrocknung- und damit Hydratation-Dehydratation-Zyklen wesentlich beeinflusst. Diese von der Bodenfeuchte-Dynamik abhängigen Prozesse finden in Böden der gemäßigten Zonen regelmäßig bis in den Untergrund statt. Das bedeutet, dass sowohl hydraulischer als auch osmotischer Stress sowie deren Historie Interaktionen und Translokation von Mikroaggregaten maßgeblich beeinflussen können. Mit diesem Projekt wollen wir fundamentale Wissenslücken beim Verständnis der Bildung und Stabilität von Mikroaggregaten und deren Verknüpfung zu den Funktionen im Boden-Ausgangsgesteins-Kontinuum schließen. Das Forschungsprogramm hierzu umfasst Studien in-situ (Profilanalyse entlang einer Löß-Pedosequenz), in-vitro (dynamische Transportexperimente mit ungestörten Bodenkernen) und in-silico (numerische Simulation von Heteroaggregation). Dabei fokussieren wir auf zwei bislang vernachlässigte Bildungswege, die "geochemische Vererbung" und die "Heteroaggregation aus Suspension“. Mit diesem Teilprojekt zielen wir durch die Untersuchung der resultierenden Phänomene auf ein verbessertes Verständnis des Zusammenspiels und der Abhängigkeiten der Bildungswege für Mikroaggregate in Raum und Zeit und leisten einen wesentlichen Beitrag zur Entwicklung des quantitativen theoretischen Rahmens zum Verständnis der Bildung, Eigenschaften und Funktionen von Mikroaggregaten in Böden.
Types:
SupportProgram
Tags:
Raumentwicklung
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Sickerwasser
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Bodenkunde
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Bodenbildung
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Studie
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Gemäßigte Zone
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Untergrund
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Forschungsprogramm
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Mineral
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Heteroagglomeration
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Soil Sciences
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Region:
Thüringen
Thüringen
Bounding boxes:
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License: Creative Commons Namensnennung-keine Bearbeitung-Nichtkommerziell 4.0
Language: Deutsch
Organisations
Last harvest: 21.09.2026 00:19
Time ranges:
2019-01-01 - 2023-12-31
Alternatives
-
Language: Englisch/English
Title: Sub project: Elucidating the role of surface alteration and dynamic relocation for the formation and maturation of microaggregates in the soil-parent rock continuum
Description: Aggregation and the build-up of aggregates is one of the unique features of soils. It results in a non-random spatial arrangement of the solid phase already at the submicron scale. Within this system, microaggregates are considered the fundamental building blocks for the aggregated structure in almost all soils, including those with an aggregate hierarchy. Soil microaggregates are defined as compound structures smaller <0.25mm, comprising the colloidal-sized and nanoparticulate composite building units and the organo-mineral composites. Noteworthy, microaggregates, may be present as suspended or colloidally-dispersed components of the mobile phase. As such, they are prone to transport with the seepage and may affect the surface and pore-space properties. Surface alteration by interactions of seepage components with immobile surfaces is likely an important, yet essentially unexplored pathway triggering formation of microaggregates in the soil-parent rock continuum. In matured soils, the commonly found associations of clays with other, often poorly crystallized but highly reactive minerals and organic matter is the consequence of nucleation in the chemically heterogeneous soil suspension. Both pathways coexist and can be studied in the soil-parent-rock transition zone were weathering and formation/alteration of secondary mineral phases are still in the early stage. The stability of microaggregates and their interactions are dependent on wetting-drying and in turn by hydration-dehydration cycles. Such moisture-related dynamics regularly take place in soils of the temperate regions even down to the soil-parent-rock transition zone and suggests that the hydraulic and osmotic stress and their history results in attachment, detachment, translocation and accumulation. With this project we intend to close fundamental knowledge gaps in the understanding of the formation and stability of microaggregates in the soil-parent rock continuum. The research program comprises studies in-situ (profile analysis loess pedosequence in a space-for-time approach), in-vitro (dynamic relocation experiments) and in-silico (numerical simulations of hetero-aggregation). We focus on two so far ignored formation pathways of microaggregates and composite building units, i.e. the "geochemical inheritance" and "heteroaggregation from Suspension", thereby considering the role of dynamic relocation of composite building units and microaggregate forming materials from upstream compartments. With the research in this subproject, we aim for a quantitative understanding of the interplay and interdependence of the formation pathways in space and time, the controlling processes and underlying mechanism by the exploration of the resulting phenomena. Our improved understanding will ultimately fuel our endeavor for the development of a quantitative theoretical framework of microaggregate formation and function in soils guided and realized within the coordination project.
URL: https://ufordat.uba.de/UFORDAT/pages/PublicRedirect.aspx?TYP=PR&DSNR=1140541
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