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Bodengesellschaften 2015

Böden besitzen in Abhängigkeit von Ausgangsmaterial, Korngrößenzusammensetzung, Humusgehalt, Relief und Grundwasserflurabstand große Spannbreiten in ihren ökologischen Eigenschaften. Wesentliche, die ökologischen Eigenschaften eines Bodens kennzeichnenden, Parameter sind nutzbare Feldkapazität, Durchlüftung, Kationenaustauschkapazität, pH-Wert, effektive Durchwurzelungstiefe und Sommerfeuchtezahl. Die nutzbare Feldkapazität ist das Maß für die Menge des pflanzenverfügbaren Wassers im Boden. Es ist das langsam bewegliche Sickerwasser und Haftwasser in engen Grobporen und Mittelporen des Bodens. Bodenwasser in den Feinporen (Totwasser) unterliegt hohen Saugspannungen und ist von Pflanzen nicht aufnehmbar. Die Menge des im Boden speicherbaren Wassers wird vom Porenvolumen, von der Porengrößenverteilung, der Korngrößenzusammensetzung und vom Humusgehalt des Bodens bestimmt. Die Durchlüftung des Bodens (Gasaustausch zwischen Atmosphäre und Boden durch Diffusion) ist entscheidend für das Wachstum der Pflanzenwurzeln und die Existenz und Tätigkeit der Bodenlebewesen. Die Intensität des Gasaustausches ist abhängig vom Porenvolumen, insbesondere dem Anteil an Grobporen, sowie deren Kontinuität, von der Korngrößenzusammensetzung, vom Gefüge und vom Wassergehalt des Bodens. Unter der Kationenaustauschkapazität ist die Menge der im Boden an Tonmineralen und Huminstoffen austauschbar gebundenen Kationen (z.B. Ca 2+ , Mg 2+ , K + , Na + , NH 4 + , H + ) zu verstehen. Die Kationenaustauschkapazität liefert eine Aussage über das Vermögen des Bodens, Nährstoffe zu binden und zu speichern. Dieses Bindungsvermögen bzw. Nährstoffspeichervermögen ist von der Art und der Menge der Tonminerale, vom Humusgehalt und vom pH-Wert abhängig. Das aktuelle Nährstoffangebot des Bodens kann daher deutlich geringer sein als das potentielle. Die potentielle (d.h. maximale) Kationenaustauschkapazität wird bei einem pH-Wert von 8,2 und die effektive Kationenaustauschkapazität für den aktuellen pH-Wert des Bodens ermittelt. Die effektive Kationenaustauschkapazität ist u. a. neben Luft- und Wasserverhältnissen, biologischer Aktivität, Redoxeigenschaften usw. ein entscheidender Faktor für die Beurteilung des tatsächlich verfügbaren Nährstoffangebotes des Bodens. Vom pH-Wert werden direkt und indirekt verschiedene Vorgänge und Eigenschaften des Bodens bestimmt. Das sind unter anderem Verwitterungsvorgänge, Bodenbildungsprozesse (wie Podsolierung oder Tonverlagerung), Aktivität und Artenspektrum der Bodenlebewesen, Huminstoffbildung, Gefügestabilität, Bodenversäuerung und Verschlämmungsneigung. Die Sommerfeuchtezahl ist ein Ausdruck für das nutzbare Wasserangebot in kritischen Trockenperioden während der Hauptvegetationszeit im effektiven Wurzelraum und berücksichtigt nutzbare Feldkapazität, Klima, Relief und Grundwassereinfluss. Unter effektiver Durchwurzelungstiefe ist die Bodentiefe zu verstehen, aus der Pflanzenwurzeln dem Boden Wasser entziehen können. In anthropogen veränderten Böden kann die Durchwurzelbarkeit durch undurchdringliche Schichten (z. B. Betonfundamente), Luftmangel oder Methanbildung, beispielsweise in Deponieböden, eingeschränkt sein. Bodentypen Im Berliner Raum verbreitete, durch ihre Nutzung wenig beeinflusste naturnahe Böden mit einer langen Entwicklungsgeschichte sind Parabraunerden, Fahlerden, Braunerden, Rostbraunerden, Podsol-Braunerden, Podsole, Gleye und moorige Böden, welche fast ausschließlich im weniger dicht besiedelten und unbesiedelten städtischen Außenbereich vorkommen. Parabraunerden und Fahlerden sind die vorwiegend vorkommenden Böden der sandüberlagerten Geschiebemergelhochflächen des Barnims und des Teltows, wobei sie bis in 1 bis 2 m Tiefe entkalkt sind. Fahlerden kommen dabei vor allem in Gebieten mit Waldnutzung vor. Parabraunerden haben aufgrund ihres höheren Humus- und Tongehaltes im Oberboden ein deutlich höheres Nährstoffangebot als Fahlerden. Sie besitzen ein mittleres bis hohes Speichervermögen für Wasser und Nährstoffe und sind gut durchlüftet. Sind unter forstwirtschaftlicher Nutzung die pH-Werte im Oberboden zumeist niedrig (pH-Wert 3 bis 4, Bodenversauerung durch Humin- und Fulvosäuren sowie “sauren Regen”), so haben Ackerböden durch den Einsatz von Düngemitteln und Kalkung einen höheren pH-Wert. Auf Forstflächen ist das Nährstoffangebot im Flachwurzelraum (bis 0,3 m Tiefe) sehr gering bis mäßig und auf Ackerflächen gering bis erhöht, im Tiefwurzelraum (bis 1,5 m Tiefe) durch Zunahme des pH-Wertes mittel bis hoch (Grenzius 1987). Fahlerden weisen im Unterboden (Bt-Horizont) ein höheres Nährstoffangebot auf als im tonverarmten Oberboden. Wasserhaltevermögen und Durchlüftung sind ausreichend. Parabraunerden stellen damit besonders in Rudow, Mariendorf, Lichtenrade (Teltow-Hochfläche), Kladow (Nauener Platte) sowie Hohenschönhausen, Hellersdorf, Weißensee und Pankow (Barnim-Hochfläche) günstige Pflanzenstandorte für den Ackerbau dar. Braunerden entwickeln sich auf sandigen Bereichen der Geschiebemergelhochflächen des Barnims und des Teltows, an den Unterhängen der Hochflächen, Moränenhügel und Endmoränen, insbesondere als kolluviale Bildung, auf z.T. schluffhaltigen Mittel- und Feinsanden des Berliner Urstromtales und des Panke-Tales sowie in Senken der Dünenlandschaften. In Abhängigkeit vom früheren und aktuellen Grundwasserstand treten v. a. im Urstromtal auch vergleyte und reliktisch vergleyte Braunerden und Gley-Braunerden auf. Braunerden sind tief durchwurzelbar und gut durchlüftet. Sie weisen ein geringes, an Unterhängen der Endmoränen durch Wasserzufuhr und Einlagerung von Lehm z. T. ein mittleres Wasserspeichervermögen auf. Dabei handelt es sich für Flachwurzler um trockene, für Tiefwurzler um frische Standorte, wobei die vergleyten Braunerden und Gleybraunerden des Urstromtales vor der Grundwasserabsenkung feuchte Standorte darstellten. Braunerden haben meist ein mittleres Nährstoffspeichervermögen. Jedoch ist das tatsächliche Nährstoffangebot der Braunerden unter forstlicher Nutzung und unter Getreideanbauflächen bei niedrigen pH-Werten sehr gering bis mäßig, bei höherem Humusgehalt und pH-Wert (Gemüseanbauflächen, Gartennutzung) auch erhöht. Rostbraunerden sind auf den Geschiebesanden der Nauener Platte (Gatow-Kladow), des Barnims und des Teltows verbreitet und stellen außerdem den dominierenden Boden der Endmoränen im Düppeler Forst, im Grunewald (Havelberge), im Köpenicker Forst (Müggelberge), der Gosenberge und des Seddinberges dar. Sie bilden sich ebenfalls auf grundwasserfernen Talsanden (z. B. Forst Jungfernheide) und sind gemeinsam mit den Podsol-Braunerden Leitböden der Dünen im Spandauer, Tegeler und Köpenicker Forst. Sowohl Rost- als auch Podsol-Braunerden sind tief durchwurzelbar und gut durchlüftet. Sie besitzen eine geringe bis mittlere nutzbare Feldkapazität und ein mittleres Nährstoffspeichervermögen. Sie sind sehr trockene bis trockene und sehr nährstoffarme Standorte. Bei Einlagerung von Schluffen im Unterboden und unter Gartennutzung bzw. in der Nachbarschaft mit Mooren (vergleyte Podsol- bzw. Rostbraunerden und Rostbraunerde- bzw. Podsol-Braunerde-Gleye) ist ihr Wasser- und Nährstoffspeichervermögen erhöht. Spezielle klimatische Verhältnisse (niedrige Temperaturen, erhöhte Niederschläge) sind Voraussetzung für die Bildung von Podsolen . Sie entwickeln sich au feinkörnigen, kalkfreien sandigen Substraten und kommen in den Berliner Forsten nur an wenigen Stellen vor, v. a. an Nordosthängen von Dünen im Tegeler Forst (vgl. Grenzius 1987) und in den Püttbergen im Köpenicker Forst (vgl. Smettan 1995) sowie in einem Bereich der Endmoränenbildung des Seddinberges. Podsole sind in der Regel tief durchwurzelbare und gut durchlüftete, jedoch trotz des mittleren bis erhöhten Wasser- und Nährstoffspeichervermögens nährstoffarme und trockene Böden. Gleye bilden sich auf Standorten mit hohem Grundwasserstand aus sandigen oder schluffigen Substraten. So treten Gleye in Senken der Talsandebenen im Spandauer Forst auf. Reliefbedingt sind sie häufig mit Nassgleyen, Anmoorgleyen und Mooren vergesellschaftet. Sie stellen gemeinschaftlich die Böden der Senken in Dünenbildungen im Spandauer Forst und im Forstrevier Schmöckwitz südlich des Seddinsees, der Schmelzwasserrinnen (wie die Kuhlake, das Breite Fenn, das Rudower Fließ, das Tegeler Fließ, die Wuhle, das Neuenhagener Mühlenfließ, die Krumme Laake) sowie der Toteissenken (Großer Rohrpfuhl und Teufelsbruch in Spandau sowie der Toteissenke Teufelssee in Köpenick) dar. Die ökologischen Eigenschaften der Gleye sind je nach Ausgangsmaterial, Humusgehalt, Grundwasserstand und Nährstoffgehalt des Grundwassers sehr unterschiedlich. Im Berliner Stadtgebiet sind neben den Gleyen in Bereichen mit geringen Grundwasserflurabständen aufgrund von Grundwasserabsenkungen reliktische Gleye zu finden, die noch typische Gleymerkmale im Profilaufbau besitzen, sich in ihren ökologischen Eigenschaften aber von den Gleyen sehr stark unterscheiden. Gleye sind in der Regel im Oberboden für Flachwurzler feuchte und im Unterboden für Tiefwurzler nasse Standorte. Demzufolge gestaltet sich das Luftangebot umgekehrt proportional zum Wassergehalt des Bodens. Die Folge ist ein luftarmer Unterboden und in Abhängigkeit vom Wasserstand ein gut bis schlecht durchlüfteter Oberboden (z. T. wechseltrocken bis nass) mit einer mittleren Durchwurzelbarkeit. Gleye besitzen in Abhängigkeit vom Humusgehalt ein erhöhtes bis hohes Nährstoffspeichervermögen sowie ein mäßiges bis hohes Nährstoffangebot. Das Nährstoffangebot ist erhöht, wenn über eutrophiertes Grundwasser und dessen kapillaren Aufstieg eine zusätzliche Nährstoffzufuhr erfolgt. Reliktgleye sind trockene bis sehr trockene, bis in den Unterboden gut durchlüftete und demzufolge tiefgründig durchwurzelbare Standorte mit zumeist mittleren bis erhöhten Wasserkapazitäten. In Abhängigkeit vom Humusgehalt und pH-Wert ist ihr Nährstoffangebot gering bis mittel. Eine Nährstoffzufuhr durch das Grundwasser bleibt weitgehend aus. Moore mit ihrem hohen Wasserstand sind sehr schlecht durchlüftet und nur flach durchwurzelbar. Sie haben ein sehr hohes Wasser- und ein mittleres bis erhöhtes Nährstoffspeichervermögen. Sie sind nicht entwässerte, naturnahe Standorte mit unterschiedlichen Nährstoffangeboten. Moore unterliegen infolge von Grundwasserabsenkungen der Vererdung und Mineralisierung und haben dadurch veränderte Standorteigenschaften für Pflanzen. Vererdete moorige und anmoorige Böden, die z. B. im Urstromtal in Kleingartengebieten entlang des Teltow- und des Neuköllner Kanals sowie in Treptow entlang des Hochflächenrandes der Teltow-Hochfläche vorkommen, sind im Gegensatz zu intakten Mooren sehr tief durchwurzelbare, gut durchlüftete und feuchte Standorte. Eine im Vergleich zu Böden mit einer hundert- bzw. tausendjährigen Entwicklung relativ junge Bodenbildung wird durch die Bodentypen Lockersyrosem, Regosol und Pararendzina charakterisiert. Sie entwickeln sich sowohl auf jungen Abtragungsflächen aus natürlich anstehenden Gesteinen als auch auf Flächen aus anthropogen geschütteten Materialien. Der Bodenabtrag erfolgt dabei einerseits ohne Zutun des Menschen, z. B. durch Wind- oder Wassererosion an Hängen der Dünen sowie der Kames- und Moränenhügel, andererseits infolge der Nutzung des Bodens durch die Menschen. Bodenaufträge können durch natürliche Um- und Verlagerungsprozesse und ebenso durch den Menschen in Form von Aufschüttungen entstehen. Dabei wird in Aufschüttungen von natürlichem Material (z. B. Bodenaushub, Kies) und in Aufschüttungen von technogenen Substraten (Trümmer- und Bauschutt, Schlacke usw.) unterschieden. Lockersyroseme, Regosole und Pararendzinen aus anthropogen geschüttetem Material durchlaufen die gleiche Bodenentwicklung wie aus natürlichen Gesteinen. Ihr unterschiedliches Ausgangsmaterial wird durch die Bodenform, z. B. Regosol aus Geschiebesand bzw. Regosol aus Trümmerschutt, beschrieben (vgl. Grenzius 1987). Die Böden des Berliner Stadtgebietes sind durch intensive anthropogene Eingriffe infolge Besiedlung, Abriss von Gebäuden, Kriegszerstörungen (2. Weltkrieg) sowie Baumaßnahmen gekennzeichnet. Einerseits gibt es großflächige Aufschüttungen von Trümmerschutt, Schlacken und Bauschutt, andererseits Abtragsflächen infolge von Baumaßnahmen (Straßen, Bahntrassen) sowie den Abbau von Kies, Sand und Ton in Tagebauen. Daher sind Lockersyroseme, Regosole und Pararendzinen im Berliner Stadtgebiet weit verbreitete Böden. Lockersyroseme auf Abtragsflächen natürlich anstehender Gesteine kommen v. a. im äußeren Stadtgebiet vor. Sie entwickeln sich überall dort, wo Rostbraunerden und Braunerden der Geschiebe-, Talsand- und Flugsandflächen infolge der Nutzung, z. B. als Truppenübungsplätze oder im Tagebau, abgetragen wurden. Auf kleinflächigen, geringfügig beeinträchtigten Bodenarealen der Truppenübungsplätze sind noch naturnahe Böden erhalten. Größere Truppenübungsplätze befinden sich in Heiligensee (Baumberge), im Grunewald und im Köpenicker Forst (Jagen 161). Tagebaue im Berliner Stadtgebiet sind die Kaulsdorfer Seen, der Kiessee Arkenberge in Pankow, der Tegeler Flughafensee sowie der Laszinssee in Spandau. Die ökologischen Eigenschaften werden vom natürlichen Untergrund und dem Grundwasserstand geprägt. Zum Beispiel sind Lockersyroseme, die durch Erosion aus Rostbraunerden entstanden sind, gut durchlüftete, meist trockene und nährstoffarme Böden. Lockersyroseme auf Aufschüttungsflächen aus aufgetragenen anthropogenen Gesteinen, wie Trümmerschutt, Bauschutt, Gleisschotter, Industrieschotter, sind auf Freiflächen des gesamten dicht besiedelten Stadtgebietes (Innenstadt, alle im Krieg stark zerstörten Bereiche – Bodengesellschaft 52 – Industrie- und Gewerbestandorte) zu finden. Zudem treten sie auf Trümmer- und Bauschuttdeponien, wie Eichberge in Köpenick, Arkenberge in Pankow, Teufelsberg im Grunewald, Trümmerberg im Friedrichshain und Volkspark Prenzlauer Berg, und an den das gesamte Stadtgebiet durchziehenden Gleisanlagen auf. Seltener kommen Lockersyroseme auf aufgeschütteten bzw. umgelagerten natürlichen Gesteinen, so z. B. auf geschütteten Wällen von Truppenübungsplätzen einschließlich Schießplätzen, vor. Die ökologischen Eigenschaften dieser Lockersyroseme werden durch das Aufschüttungsmaterial bestimmt. Lockersyroseme aus Sanden und technogenen Substraten bilden sehr trockene bis trockene, bei Teer- oder Betondecken im Untergrund wechselfeuchte Standorte. Die Durchlüftung und damit das Sauerstoffangebot sind gut, die Durchwurzelbarkeit ist dagegen bei hohem Steingehalt eingeschränkt, bei steinfreien sandigen Böden tief. Nährstoffangebot und -speichervermögen sind je nach Ausgangsgesteinen und Nutzungseinflüssen gering bis hoch. Aus den infolge natürlicher (durch Wasser und Wind) und anthropogen indizierter Erosion (in Berlin häufig Folge der starken Trittbelastung von Hangbereichen) auf Kames-, Moränen- oder Dünensanden entstandenen Lockersyrosemen entwickeln sich – da der Prozess der Bodenbildung ständig fortschreitet – durch Humusanreicherung im Ah-Horizont Regosole (vgl. Grenzius 1987). Diese Regosole treten z. B. an den steileren Hangbereichen im Grunewald entlang der Havel, im Düppeler Forst und an den Hängen der Müggelberge auf. Bodenauf- und -abträge durch das Anlegen und Einebnen der Rieselfelder in den nördlichen Gebieten der Stadtbezirke Pankow, Weißensee und Hohenschönhausen bedingten ebenfalls die Entstehung von Regosolen aus natürlichem Material (Bodengesellschaften 2560 [60], 2580 [62], 2590 [63]). Regosole aus sandigen kalkfreien Aufschüttungen entwickeln sich vor allem im gesamten dichter bebauten Stadtgebiet einschließlich kleinerer Grün- und Parkanlagen. Sie sind meist nährstoffarm. Humusanreicherung im Oberboden verbessert das Nährstoffangebot. Sie weisen oft ein geringes Wasserhaltevermögen, eine gute Durchlüftung und eine vom Steingehalt abhängige tiefe bis mittlere Durchwurzelbarkeit auf. Pararendzinen entwickeln sich aus Lockersyrosemen kalkhaltiger Substrate. Pararendzinen natürlicher Herkunft entwickeln sich auf abgetragenen Bereichen offen gelassener Mergelgruben, auf umgelagertem Mergel (z. B. bei Tiefbaumaßnahmen) und an erodierten Hangbereichen von Gewässern und Rinnen der Geschiebemergelhochflächen. Im Niederungsgebiet der Bäke am Landgut Eule und an Albrechts Teerofen bildeten sich Pararendzinen aus beim Bau des Teltowkanals ausgebaggerten und wieder abgelagerten Kalkmudden bzw. aus gestörten Flachwassersedimenten (vgl. Grenzius 1987). Pararendzinen aus anthropogenem Aufschüttungsmaterial entstehen auf allen Flächen, die mit Trümmer- oder Bauschutt aufgefüllt wurden, so im gesamten dicht bebauten Stadtgebiet, auf allen im Krieg stark zerstörten Bereichen mit Trümmerschuttauffüllungen und auf Bahnanlagen. Pararendzinen sind ebenso entlang der vielen überschütteten Ufer und Niederungen von Havel, Spree und deren seenartigen Erweiterungen anzutreffen. Pararendzinen aus Geschiebemergel weisen durch ihren höheren Tongehalt ein erhöhtes Nährstoffspeichervermögen sowie eine mittlere bis hohe nutzbare Feldkapazität auf. Pararendzinen aus Trümmerschutt sind dagegen nährstoffärmer und trocken. Die Durchlüftung ist gut, die Durchwurzelbarkeit bei den Pararendzinen aus Trümmerschutt ist aufgrund des Steingehaltes flach. Pararendzinen aus Kalkmudden stellen frische, nährstoffreiche sowie je nach Grundwasserstand gut bis schlecht durchlüftete Standorte dar. Ausgewählte Bodengesellschaften Von den derzeit 78 Bodengesellschaften (siehe Tab. 7) werden im Folgenden einige charakteristische Bodengesellschaften beschrieben. Eine ausführliche Beschreibung der Bodengesellschaften erfolgte durch Grenzius (1987). Die abgebildeten Landschaftsschnitte stammen aus der Dissertation von Grenzius (1987). Naturnahe Bodengesellschaften BG 1010 [1] Parabraunerde – Sandkeilbraunerde Grundmoränenhochfläche aus Geschiebemergel Ausgangsgestein der in dieser Bodengesellschaft vereinten Bodentypen ist die aus Geschiebelehm bzw. -mergel bestehende Grundmoränenhochfläche, die durch Schrumpfung entstandene, mit Sand verfüllte Keile aufweist und durch Flugsande überlagert wurde. Eine Durchmischung des Flugsandes mit dem Geschiebemergel führte zur Ausbildung des Geschiebedecksandes. Auf den mit einer geringen Geschiebesanddecke überlagerten Geschiebelehm- bzw. -mergelflächen entwickelten sich Parabraunerden, auf den 1 bis 3 m tiefen Sandkeilen Sandkeilbraunerden. Diese Bodengesellschaft ist vor allem auf den Geschiebemergelhochflächen des Teltows und des Barnims verbreitet. BG 1070 [6] Rostbraunerde – kolluviale Braunerde (Sander über) Moränenfläche aus geschiebehaltigem Sand Diese Bodengesellschaft umfasst die Rostbraunerden auf den sandigen, morphologisch relativ ebenen Bereichen der Geschiebemergelhochflächen bzw. der Grundmoränen des Teltow (Grunewald, Düppeler Forst) und des Barnims. Dabei tritt in den oberen 2 m des Geschiebesandes kein Geschiebelehm bzw. -mergel auf. Rostbraunerden kommen auch auf den Kamesbildungen des Grunewaldes und von Lübars bis Arkenberge sowie den Endmoränenbildungen in Gatow und der Müggelberge vor. Da sie dort jedoch einen anderen räumlichen Bezug (geomorphe Einheit) besitzen, wurden sie für diese geomorphe Einheit mit einem anderen auftretenden Bodentyp zu einer weiteren Bodengesellschaft zusammengefasst (BG 1040 [4]). Rostbraunerden auf mehr oder weniger hohen Moränenhügeln aus Geschiebesanden mit teilweise auftretenden Geschiebemergel- bzw. Geschiebelehmresten innerhalb der ersten zwei Meter des Geschiebesandes bilden ebenfalls eine eigene Bodengesellschaft (BG 1020 [2] bzw. 1030 [3]). BG 1090 [9] Podsol-Braunerde – Podsol – kolluviale Rostbraunerde (Düne aus Feinsand) BG 1100 [10] Podsol-Braunerde – Rostbraunerde – kolluviale Rostbraunerde (Düne aus Feinsand) Die Bodengesellschaften 1090 [9] und 1100 [10] sind die Einheiten der grundwasserfernen, mehrere Meter mächtigen Dünen sowie größeren Dünengebiete mit Geländehöhen über 40 m NHN. Sie unterscheiden sich im Wesentlichen durch das Auftreten von Podsolen. Sie kommen v.a. im Tegeler und Frohnauer, aber auch im Köpenicker Forst vor. Ohne Bodenprofiluntersuchungen können keine Aussagen zum Vorhandensein von Podsolen gemacht werden. Diese beiden Bodengesellschaften wurden im östlichen Stadtgebiet teilweise als Sammelgesellschaft, bei Vorhandensein von Kartierungen (Standortskarten des Forstbetriebes Ost-Berlin, Smettan 1995) getrennt ausgewiesen. BG 1160 [15] Rostbraunerde – vergleyte Braunerde – Gley-Braunerde (Talsandfläche aus Mittel- und Feinsand) Diese Bodengesellschaft ist eine weit verbreitete Bodengesellschaft im Berliner Urstromtal. Das Berliner Urstromtal stellt das Abflusstal der Schmelzwässer der Frankfurter Phase der Weichseleiszeit dar. Die durch die Schmelzwässer transportierten und im Talbereich abgelagerten Mittel- und Feinsande bilden das Ausgangsgestein für die Bildung der Braun- und Rostbraunerden. Unterschiedliche Grundwasserstände verursachten die Ausbildung von Gleymerkmalen (z. B. Rostflecken) in verschiedenen Tiefen. Dafür stehen die Bodentypen vergleyte Braunerde und Gley-Braunerde. Da das Grundwasser in diesem Jahrhundert durch die Grundwasserförderung der Berliner Wasserwerke abgesenkt wurde, liegen die Gleymerkmale häufig nur noch als Relikte vor, d.h. das Grundwasser steht heute tiefer an als die von ihm erzeugten Gleymerkmale. Diese Bodengesellschaft wird vor allem vom Spreetal in Köpenick und von den Talsandflächen der Forsten Spandau, Tegel und Jungfernheide eingenommen. BG 1231 [22a] Gley-Braunerde – Gley – Niedermoor (Schmelzwasserrinne in Talsandfläche ohne Düne) Die während des Glazials aufgrund des hohen Druckes des Gletschers auf seiner Sohle entstandenen subglazialen Schmelzwässer sowie die in der Zeit zwischen den Eiszeiten durch Erwärmung des Klimas entstandenen Schmelzwässer flossen in die großen Urstromtäler ab und schufen durch ihre Erosionskraft z. T. tiefe (subglaziale) Schmelzwasserrinnen. Die im Bereich des Grundwassers liegenden Rinnen verlandeten und vermoorten nach der letzten Eiszeit. Viele dieser Rinnen, insbesondere im Gebiet der Berliner Innenstadt, wurden anthropogen verfüllt und überbaut und sind deshalb heute nicht mehr sichtbar. Solche glazifluvialen Schmelzwasserrinnen innerhalb der Talsandflächen sind z. B. Teilbereiche der Wuhle, des Neuenhagener Mühlenfließes, die Spekte-Lake, die Egelpfuhlwiesen und das Breite Fenn. Im unmittelbaren Rinnenzentrum entstanden je nach Grundwasserstand Anmoorgleye, teilweise auch Flachmoortorfe. Zu den Rinnenrändern hin folgen je nach Grundwasserstand Gley-Braunerden bzw. Gley-Rostbraunerden sowie vergleyte Braun- bzw. Rostbraunerden. Anthropogene Bodengesellschaften BG 2420 [41] Nekrosol + Gley-Braunerde-Hortisol + Gley (Friedhof auf Talsandfläche aus Mittel- und Feinsand) Bei dieser Bodengesellschaft wurden die Böden der Talsandflächen zusammengefasst, die durch die Nutzung als Friedhof teilweise einer anthropogenen Beeinflussung unterlagen. Dabei werden als Nekrosole die durch tiefgründiges Graben beim Anlegen der Gräber entstandenen Böden bezeichnet. Auf den ungenutzten Flächen des Friedhofes auf Talsand sind dagegen noch reliktische Gley-Braunerden und Gleye zu finden. Infolge einer langjährigen Humuszufuhr entwickelten sich Humusregosole, Hortisol-Gley-Braunerden und Hortisole. Bei anderen Nutzungen sind die Böden so stark anthropogen verändert, dass ehemals natürliche Böden weitgehend zerstört bzw. durch Fremdmaterialien überschüttet wurden. BG 2470 [49] Syrosem + Kalkregosol + Pararendzina (Gleisanlage auf Aufschüttungs- und Abtragungsfläche) Zu dieser Bodengesellschaft sind die Böden, die einer Nutzung als Bahnanlagen und Bahnhof unterliegen, zusammengefasst. Die Gleiskörper bestehen aus groben Schottern unterschiedlichen Materials; Bahndämme aus Sand, auch Trümmer- und Industrieschutt wurden aufgeschüttet. Je nach Bodensubstrat kam es zur Ausbildung vor allem von Syrosemen, Lockersyrosemen, Pararendzinen und Kalkregosolen. BG 2490 [51] Lockersyrosem + Humusregosol + Pararendzina (dichte Innenstadtbebauung, im Krieg nicht zerstört, auf Aufschüttung) Diese Bodengesellschaft charakterisiert Böden innerhalb Flächen geschlossener Bebauung der Innenstadt, die vor dem 2. Weltkrieg erbaut und nicht bzw. kaum zerstört wurden sowie stark versiegelt sind. Die in den Hinterhöfen auftretenden Böden, die einer Gartennutzung unterlagen bzw. noch unterliegen, sind durch humose Oberböden gekennzeichnet und konnten sich zu Humusregosolen, Hortisolen und Humuspararendzinen entwickeln. Auf den anderen Flächen der Hinterhöfe, die geringfügig auch mit Trümmerschutt bedeckt sein können, bildeten sich Lockersyroseme und Regosole. BG 2500 [52] Lockersyrosem + Regosol + Pararendzina (Innenstadt auf Aufschüttung) Diese Bodengesellschaft beschreibt die Böden ehemals dicht bebauter Innenstadtbereiche, die während des 2. Weltkrieges zum Teil vollständig zerstört wurden. Der Trümmerschutt verblieb größtenteils an Ort und Stelle. Auf vielen nicht durch Gebäude beanspruchten Flächen sind die Bodenschichten von wenigen Dezimetern bis zu zwei Metern mit Trümmerschutt und/oder Bausand durchsetzt bzw. bestehen aus diesem (vgl. Grenzius 1987). Wie in Abb. 10 ersichtlich, entwickelten sich auf diesen Flächen Syroseme und Pararendzinen, auf Flächen ohne Trümmerschutt Syroseme und Regosole. Die Karte der Bodengesellschaften, erarbeitet aus vorhandenen Daten unterschiedlicher Art, gibt einen Überblick über die je nach Ausgangsmaterial, Geomorphologie bzw. Landschaftsausschnitt, Grundwasserstand und Nutzung zu erwartenden Vergesellschaftungen von naturnahen und/oder anthropogenen Böden. Aus den Bodengesellschaften lassen sich die Hauptbodentypen und weitere Standorteigenschaften ableiten: Durchlüftung, Durchwurzelbarkeit, Feldkapazität und nutzbares Feldkapazität, Nährstoffspeichervermögen, potentielle und effektive Kationenaustauschkapazität als Maß für das Nährstoffspeichervermögen (vgl. Grenzius 1987). Unter Zuhilfenahme zusätzlicher Informationen (z. B. topographische Karten, aktueller Grundwasserstand) und der Bodengesellschaft ist es möglich, ohne Kartierung den jeweiligen Bodentyp im Gelände und dessen ökologische Eigenschaften mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit herzuleiten. Aussagen zu vergleyten oder reliktisch vergleyten Böden und damit zu feuchten oder trockenen Standorten können im Zuge dieser Vorgehensweise nur unter Berücksichtigung der aktuellen Grundwasserstände gemacht werden. Da die Böden als wesentliches Landschaftselement eines Gebietes die Standortvielfalt von Flora und Fauna mitbestimmen, werden besonders seltene und unveränderte bzw. wenig veränderte Böden bei der Ausweisung von Schutzgebieten berücksichtigt. Neben der Ableitung von Standorteigenschaften ist die Bodengesellschaftskarte auch geeignet, Auswertungen hinsichtlich Bodenschutz und Bodenfunktionen vorzunehmen. In den Karten 01.06 des Umweltatlas sind Bodenkundliche Kennwerte, in den Karten 01.12 eine Bewertung der Bodenfunktionen und in den Karten 01.11 Kriterien für die Ableitung dieser Funktionen dokumentiert.

Mineralogy and cation exchange capacity obtained from Röttingen core

XRD patterns of whole rock material were recorded using a PANalytical X'Pert PRO MPD θ - θ diffractometer (Co-Kα radiation generated at 40 kV and 40 mA). The samples were investigated from 3° to 80° 2 θ with a step size of 0.03° 2 θ and a measuring time of 3 sec per step. Quantitative Rietveld refinements of the experimental XRD data were conducted using the software Profex/BGMN (Döbelin & Kleeberg, 2015; Bergmann et al., 1998). Determination of cation exchange capacity (CEC) was carried out using always two different samples masses (typically 400 and 600 mg) according to the method of Meier and Kahr (1999), based on a Cu(II)triethylentetramine complex ("Cu-trien method") and measurement using VIS spectroscopy. According to Dohrmann et al. (2012), the analytical error as determined for high-CEC bentonites is generally smaller than ±3.9 cmol(+)kg⁻¹.

Mineralogy and cation exchange capacity obtained from Metzingen core

XRD patterns of whole rock material were recorded using a PANalytical X'Pert PRO MPD θ - θ diffractometer (Co-Kα radiation generated at 40 kV and 40 mA). The samples were investigated from 3° to 80° 2 θ with a step size of 0.03° 2 θ and a measuring time of 3 sec per step. Quantitative Rietveld refinements of the experimental XRD data were conducted using the software Profex/BGMN (Döbelin & Kleeberg, 2015; Bergmann et al., 1998). Determination of cation exchange capacity (CEC) was carried out using always two different samples masses (typically 400 and 600 mg) according to the method of Meier and Kahr (1999), based on a Cu(II)triethylentetramine complex ("Cu-trien method") and measurement using VIS spectroscopy. According to Dohrmann et al. (2012), the analytical error as determined for high-CEC bentonites is generally smaller than ±3.9 cmol(+)kg⁻¹.

Organic parameters obtained from Röttingen core

The total carbon (TC), total organic carbon (TOC), and total sulfur (TS) were determined using a LECO CS-230 system (Laboratory Equipment Corporation). Samples were heated up to 2000 °C under an oxygen atmosphere and an infrared detector subsequently measured the amount of produced CO₂ and SO₂. TOC was measured the same way after removing inorganic carbonates using 10 % HCl solution at 80 °C. Rock-Eval Pyrolyses were performed on a Rock-Eval-6 analyser (Vinci Technologies) using up to 180 mg initial sample material and a standard program (Espitalié et al., 1977; Lafargue et al., 1998), starting isothermal with 300°C for 3 min, succeeded by a heating rate of 25°C/min up to 650°C. Standard deviations for hydrogen indices (HI) and Tmax values are ± 5 % and ± 2°C, respectively.

Organic parameters obtained from Metzingen core

The total carbon (TC), total organic carbon (TOC), and total sulfur (TS) were determined using a LECO CS-230 system (Laboratory Equipment Corporation). Samples were heated up to 2000 °C under an oxygen atmosphere and an infrared detector subsequently measured the amount of produced CO₂ and SO₂. TOC was measured the same way after removing inorganic carbonates using 10 % HCl solution at 80 °C. Rock-Eval Pyrolyses were performed on a Rock-Eval-6 analyser (Vinci Technologies) using up to 180 mg initial sample material and a standard program (Espitalié et al., 1977; Lafargue et al., 1998), starting isothermal with 300°C for 3 min, succeeded by a heating rate of 25°C/min up to 650°C. Standard deviations for hydrogen indices (HI) and Tmax values are ± 5 % and ± 2°C, respectively.

WIR! - RENAT.BAU - KALZTON - Ressourcenschonende Bindemittel und Betone auf Basis von selektiv zerkleinertem Altbeton

Whole rock mineralogy and organic parameters of Opalinus Clay: insights from sediment cores from the Swabian Alb (southern Germany)

The Middle Jurassic Opalinus Clay (OPA) in Switzerland and southern Germany is regarded as a potential host rock for the disposal of high-level radioactive waste. This study investigates sediment samples from drill cores taken from the Swabian Alb region (southern Germany) and employs a facies-based approach combined with mineralogical analyses, measurements of cation exchange capacity (CEC), LECO C/S analyses, and Rock-Eval pyrolysis. Results are based on analyses of two fully cored scientific drillings conducted by the Federal Institute for Geosciences and Natural Resources (BGR) in the framework of the research project "SEPIA" in the Swabian Alb in Baden-Württemberg, southern Germany. The drill sites are located in the vicinity of the villages Metzingen (48.51149° N, 9.26464° E) and Röttingen (48.89905° N, 10.29520° E). At the drilling sites, the OPA is between approx. 100 m – 150 m thick and overlain by 50 m – 70 m of overburden. In Germany, the OPA can be lithostratigraphically divided into two subunits: the Teufelsloch member and the overlying Zillhausen member. This division is based on a combined lithological and stratigraphic framework (Dietze et al., 2021). Regarding lithofacies, the OPA in Switzerland and southern Germany can be broadly divided into several distinct units ("facies associations" according to Zimmerli et al., 2024). For Germany, the following three lithological facies associations (FA) were identified based on a subfacies approach: (1) a lower part that is rich in clay (FA-1), (2) a middle part that is silty (FA-2) and (3) an upper part that is silty and interbedded with calcareous(-sandy) beds (FA-3). XRD patterns of whole rock material were recorded using a PANalytical X'Pert PRO MPD θ - θ diffractometer (Co-Kα radiation generated at 40 kV and 40 mA). The samples were investigated from 3° to 80° 2 θ with a step size of 0.03° 2 θ and a measuring time of 3 sec per step. Quantitative Rietveld refinements of the experimental XRD data were conducted using the software Profex/BGMN (Döbelin & Kleeberg, 2015; Bergmann et al., 1998). Determination of cation exchange capacity (CEC) was carried out using always two different samples masses (typically 400 and 600 mg) according to the method of Meier and Kahr (1999), based on a Cu(II)triethylentetramine complex ("Cu-trien method") and measurement using VIS spectroscopy. According to Dohrmann et al. (2012), the analytical error as determined for high-CEC bentonites is generally smaller than ±3.9 cmol(+)kg⁻¹. The total carbon (TC), total organic carbon (TOC), and total sulfur (TS) were determined using a LECO CS-230 system (Laboratory Equipment Corporation). Samples were heated up to 2000 °C under an oxygen atmosphere and an infrared detector subsequently measured the amount of produced CO₂ and SO₂. TOC was measured the same way after removing inorganic carbonates using 10 % HCl solution at 80 °C. Rock-Eval Pyrolyses were performed on a Rock-Eval-6 analyser (Vinci Technologies) using up to 180 mg initial sample material and a standard program (Espitalié et al., 1977; Lafargue et al., 1998), starting isothermal with 300°C for 3 min, succeeded by a heating rate of 25°C/min up to 650°C. Standard deviations for hydrogen indices (HI) and Tmax values are ± 5 % and ± 2°C, respectively. The findings of this study underscore the importance of integrating lithofacies studies with mineralogical investigations to effectively assess the variability and comparability of clay-rich host rocks suitable for radioactive waste disposal.

Untersuchung des physikalischen und chemischen Zustandes von Quellgewässern und Böden in den Vogesen und im Schwarzwald

Zwischen Herbst 2008 und Sommer 2010 wurden in den Vogesen und im Schwarzwald insgesamt 152 Quellen zu den verschiedenen Jahreszeiten beprobt. Neben den Quellgewässern sind auch die Böden der Quellgebiete Gegenstand der Untersuchung. Anhand verschiedener physikalischer und chemischer Parameter soll eine Aussage über den Versauerungsgrad der Quellen und der Böden in beiden Gebirgen getroffen werden. Zudem wird angestrebt, Korrelationen zwischen den Boden- und Quellwerten nachzuweisen. Diese Auswertungen dienen als Basis für die Analyse des Zustandes der Tonminerale in den Böden.

Untersuchung ueber die Wechselwirkung von Klaerschlaemmen auf unbelastete und belastete Boeden

Die Belastung von Boeden setzt eine Klaerung der geogenen und anthropogenen Herkunft von relevanten Schadstoffen voraus. Exakte Aussagen ueber die Herkunft solcher Schadstoffe lassen sich jedoch stets nur dann machen, wenn auch die lokalen geochemischen Verhaeltnisse bekannt sind und bei den Untersuchungen mit erfasst werden. Dieses ist besonders ausschlaggebend, wenn Klaerschlaemme aufgebracht werden. Hierbei sind die Tonmineralien als Schadstoffadsorber eine Loesung zur Vermeidung der staendig wachsenden Mengen, die insbesondere zur Deponierung oder Verbrennung fuehren. Desweiteren sind bisher nur wenige Untersuchungen ueber die Relevanz von Arsen und Thallium durchgefuehrt worden.

Induzierte Seismiziät in Abhängigkeit von Lithologie, Struktur und Spannung, Teilvorhaben: Petrophysikalische Messungen und Permeabilität von Störungszonen

Im Verbundprojekt 'Restless' soll die Frage geklärt werden, ob und in wieweit das Risiko induzierter Seismizität von der Lithologie des erschlossenen geothermischen Reservoirs abhängt. Gesamtziel des Projekts ist es, mit einer Kombination von Gelände-, Labor- und numerischen Methoden die notwendigen Bedingungen zur Reaktivierung von Störungen und die resultierende Seismizität in Abhängigkeit von deren geometrischen und lithologischen Eigenschaften genauer zu untersuchen. Das Teilvorhaben untersucht die hydraulischen Eigenschaften des Kluftnetzwerkes im Nahbereich von Störungszonen im Granit. Im GranitLab des GZN können die hydraulischen, petrophysikalischen und geomechanischen Eigenschaften von spröden Störungszonen in Graniten untersucht werden. Das Granitlab verfügt über 15 hydraulisch und bohrlochgeophysikalisch untersuchte Bohrungen mit einer Tiefe von ca. 25 m. Diese sollen im Zuge von RESTLESS durch drei Schrägbohrungen mit einer Tiefe von 100 m erweitert werden. Die Kernbohrungen werden bohrlochgeophysikalisch vermessen. Produktions- und Injektionsversuche dienen der Bestimmung der Permeabilität des Kluftnetzwerkes, des Rissöffnungsdruckes und der Richtung der minimalen Hauptspannung. Geometrie und Vernetzung des Kluftnetzwerkes werden mit Bohrlochradar und Bohrlochtomographie bestimmt. Hierzu sind wiederholte Messungen vorgesehen, u.a. auch vor und nach der Injektion eines Salzwassertracers, der dazu dient, die Fließwege und -geschwindigkeiten im Kluftnetz nachvollziehen zu können. Die analytischen Auswertungen der Messdaten sollen zu einem besseren Verständnis Fließbedingungen, der Druckausbreitung und den hydraulisch relevanten Reservoirbedingungen führen. Daneben werden im Labor Gesteinsproben aus Analogaufschlüssen petrophysikalisch untersucht, um mit den Messergebnissen die Modellierungen zu parametrisieren. Darüber hinaus werden mit XRD-Analyse der Tonmineralgehalt und die Art der Tonminerale ermittelt.

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