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Ober Frostblätterigkeit in Lössen und ihre Entstehung Von

FRITZ WEIDENBACH,

Stuttgart

Mit 4 Abbildungen im Text Z u s a m m e n f a s s u n g . Bei Frost entstehen in feinkörnigen Böden dünne Eisblätter, durch die bleibende parallele Strukturen erzeugt werden. In Lössen findet man häufig eine fossile Blättrigkeit, die in gleicher Weise durch Frost entstanden ist. Nach rezenten Beobachtun­ gen kann die Aufblätterung in einem einzigen Winter erfolgen. Man sollte daher keine weit­ gehenden paläoklimatischen Folgerungen aus derartigen Beobachtungen ableiten Auch die sog. „Pflugsohle" der Landwirte (feinblätterige, verdichtete Zone unter dem vom Pflug bearbeiteten Boden) ist als Frostphänomen zu deuten. Sie hat mit der mechanischen Be­ arbeitung des Ackerbodens nichts zu tun. S u m m a r y . A lasting parallel structure in fine grained soil is produced as a result of ice crystals formed through frost. In „Löß" one frequently finds a fossil-like leafiness which origi­ nates in the same way — from frost. Following recent observations, this flake-formation can be a result of one winter alone; therefore one should not draw any far-reaching conclusions from such observations. Also the so-called „Pflugsohle" of the farmers (flaky, condensed zone under ploughed ground) is interpreted as a frost phenomenon. This has nothing to do with the mechanical culti­ vation of soil. Viele Lösse sind schichtig. H i e r soll jedoch handelt w e r d e n , wie sie entsteht, w e n n feineres einander abwechselt. V i e l m e h r möchte ich auf weisen, wie sie in Lössen w e i t verbreitet sind, beachtet w u r d e n .

nicht die echte Schichtung in Lössen be­ u n d gröberes Material schichtweise mit­ frostbedingte parallele S t r u k t u r e n hin­ bisher a b e r anscheinend nicht genügend

U n t e r F r o s t e i n w i r k u n g w i r d bei Anwesenheit v o n Bodenfeuchtigkeit der L ö ß durch dünne Eisblätter in m e h r o d e r weniger dünne L a g e n aufgeblättert. Die einzelnen L ö ß ­ lagen bleiben nach dem A u f t a u e n der t r e n n e n d e n E i s b l ä t t e r durch eine Fläche v o n e i n ­ ander g e t r e n n t , die i. a. wellig verbogen ist. D i e Fläche selbst macht den Eindruck, als hätte m a n sie durch Pressung mit einer M a t r i t z e erzeugt. Die Lößblätter sind v o n sehr verschiedener Dicke. Es gibt P a r t i e n mit einer Blattdicke v o n V4 bis ' / 2 m m , andere h a ­ ben 1 cm u n d mehr. Es ist b e k a n n t , d a ß bei Frost das Wasser in l e h m i g e n Böden in einzelnen dünnen Eislammellen gefriert. M a n k a n n im W i n t e r beobachten, wie sich das Eis in ganz regel­ mäßigen A b s t ä n d e n a n o r d n e t , so d a ß ein gefrorener B o d e n die Struktur eines Blättertei­ ges a n n i m m t . Die einzelnen Eisblätter gehen nicht u n b e g r e n z t durch, sie lösen sich viel­ mehr gegenseitig immer wieder ab. Sie sind auch niemals ganz ebenflächig, sondern immer mindestens leicht gewellt. ) 1

N a c h d e m W e g t a u e n der Eisblätter bleibt die b l ä t t e r i g e P a r a l l e l s t r u k t u r im Boden erhalten. Bezeichnend ist n u n , d a ß diese Blätterigkeit (nicht Schichtigkeit) sowohl in fossiler F o r m innerhalb des Losses auftritt wie auch rezent. M a n k a n n in Lehmgruben beobachten, wie jeden W i n t e r aufs N e u e durch F r o s t parallel zur Oberfläche — bei­ spielsweise parallel zu einer B a g g e r w a n d — eine b l ä t t e r i g e S t r u k t u r (oder besser gesagt: T e x t u r ) entsteht. Die nachfolgenden Abbildungen d e r Aufschlüsse und H a n d s t ü c k e zei­ gen diese Erscheinung deutlich. M a n k a n n die G r e n z e der früher gefrorenen Schicht gegen den nicht gefrorenen Boden deutlich erkennen (s. A b b . 1 ) . Bei einer g e n a u e n Untersuchung stellt sich heraus, J

) E. SCHENK, 1 9 5 5 , hat in dieser Zeitschrift eine Darstellung über Ursachen und Vorgänge bei der Bildung von Blättereis gegeben. Dort findet sich auf S. 1 9 9 auch eine Abbildung, bei der der wellige Verlauf der Eisblätter ganz deutlich zu erkennen ist.


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Fritz Weidenbach

Abb. 1. Lehmgrube Unterweißach, Kreis Backnang. Die Gruben wand ist etwa 6 m hoch. Rechts die alte Baggerfront von 1954, links die neue von 1955. Der Frost ist im Winter 1953/54 ca. 60 cm tief senkrecht zur alten Baggerwand eingedrungen. Die Aufblätterungszone ist vom Bagger 1955 unter spitzem Winkel angeschnitten worden. Die Frostgrenze ist in der neuen Baggerwand deutlich zu erkennen, sie verläuff von der linken unteren Ecke zur Mitte des Bildes. Die fossile Frostblättrigkeit in horizontaler Richtung ist ebenfalls erkenntlich. Man beachte, daß nach unten die Blätter immer dicker werden. d a ß die einzelnen L ö ß b l ä t t e r in der N ä h e der Oberfläche sehr d ü n n sind, nach der Tiefe b z w . ins I n n e r e des Erdreichs aber i m m e r dicker w e r d e n . Genau dasselbe beobachten w i r n u n auch bei fossiler F r o s t a u f b l ä t t e r u n g . Auch bei dieser werden die B l ä t t e r nach u n t e n immer dicker, sie nehmen nach einigen D e z i m e t e r n v o n der — z w a r nicht genau b e k a n n t e n — früheren Oberfläche e n t f e r n t bereits S t ä r k e n von mehreren Z e n t i m e t e r n an. I n noch g r ö ß e r e r Tiefe zeigen sich endlich n u r noch in Abständen v o n D e z i m e t e r n im L ö ß einzelne d ü n n e Trennfugen, die im großen g a n z e n z w a r h o r i z o n t a l , aber doch sehr unregelmäßig verlaufen. Es liegt n a h e , auch diese T r e n n f u g e n auf F r o s t z u r ü c k z u ­ führen, d a sie praktisch nicht v o n denen i n n e r h a l b der dünneren F r o s t b l ä t t e r d a r ü b e r zu unterscheiden b z w . a b z u t r e n n e n sind. D i e fossilen u n d die rezenten Erscheinungen sind so täuschend ähnlich, d a ß m a n mit Recht a n n e h m e n darf, d a ß beide auf dieselbe Ursache zurückzuführen sind, nämlich auf Frost. Es ist k a u m vorstellbar, d a ß es sich u m eine Konvergenzerscheinung h a n d e l t , die auf a n d e r e Weise entstanden sein k ö n n t e . Es erscheint mir n u n v o n größter Wichtigkeit, d a ß derartige S t r u k t u r e n in ihrer genetischen E n t s t e h u n g richtig gedeutet w e r d e n . M i t Schichtung eines Sedimentes h a t die Erscheinung nichts zu tun, das w u r d e bereits oben betont, aber t r o t z d e m sind g a n z einwandfrei frostblätterige Lösse als geschichtet bezeichnet w o r d e n , und auch ihre E n t ­ stehung w u r d e nicht richtig e r k a n n t . Ich möchte dies an einigen Beispielen n ä h e r er­ örtern.


Frostblätterigkeit in Lössen

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Abb. 2. Lößlehm aus der Lehmgrube Unterweißach, Kreis Backnang mit Frostblätterstruktur vom Winter 1953/54. Die Probe ist aus der alten Baggerwand entnommen. Die Blätter liegen parallel zur Baggerwand. i.

I n württembergischen Lössen h a t H . FREISING (1951) sogenannte „ N a ß b ö d e n " be­ schrieben. Dies ist ein großes Verdienst, d e n n v o r ihm w u r d e nicht e r k a n n t , d a ß diese H o r i z o n t e mit einer gewissen R e g e l m ä ß i g k e i t in weiter V e r b r e i t u n g auftreten. Diese „ N a ß b ö d e n " haben n u n aber — wenigstens zum g r o ß e n T e i l — genau die beschriebene B l ä t t e r s t r u k t u r . H . FREISING h a t angenommen, d a ß die vermeintliche „Schichtigkeit" durch V e r s c h w e m m u n g e n u n d durch Bodenfließen entstanden sei. Aus der T a t s a c h e , daß diese N a ß b o d e n h o r i z o n t e im Löß eine Rostfleckigkeit auf­ weisen, h a t er geschlossen, d a ß feuchtkühles K l i m a herrschte, w o b e i er offen läßt, ob z u r Zeit ihrer Bildung die L ö ß a u f w e h u n g aufhörte oder f o r t d a u e r t e .

Diese klimatische I n t e r p r e t a t i o n der N a ß b ö d e n h a t t e zur Folge, d a ß sie als inter­ stadiale Bodenbildungen aufgefaßt w u r d e n , wie dies z. B. durch K. J. N A R R (1953) ge­ schah ( W I / I I - I n t e r s t a d i a l ) . Ich möchte nicht behaupten, d a ß die „ N a ß b ö d e n " keine klimatische Ursache haben. Vielleicht h a t H . FREISING v o l l k o m m e n recht, d a ß besonders feuchte W i t t e r u n g z. Z t ihrer Bildung herrschte. Vielleicht ermöglichte sogar erst eine e r h ö h t e Bodenfeuditigkeit die Bildung dieser S t r u k t u r e n ; d e n n z u r E n t s t e h u n g v o n Blättereis g e h ö r t Wasser. Aber w i r h a b e n gesehen, d a ß eine A u f b l ä t t e r u n g nicht längere Z e i t p e r i o d e n braucht, sondern d a ß schon ein einziger W i n t e r genügt. Es ist also keineswegs angängig, aus einer solchen Erscheinung, wie sie die „ N a ß b ö d e n " im L ö ß darstellen, ein I n t e r s t a d i a l oder auch n u r eine feucht-kühle P e r i o d e abzuleiten. U n t e r einer solchen v e r s t e h t der Geologe, der K ü m a t o l o g e , der G e o g r a p h u s w . immer eine längere Zeit, nicht einen einzigen oder wenige W i n t e r . Die Rostfleckigkeit der N a ß b ö d e n als K r i t e r i u m für eine feucht-kühle Periode her­ anzuziehen, ist w o h l ebenfalls nicht angängig. W i r haben gesehen, d a ß durch die Frosta u f b l ä t t e r u n g eine P a r a l l e l s t r u k t u r z u r Oberfläche erzeugt wird. D a d u r c h w i r d natürlich der W a s s e r s t r o m in senkechter Richtung g e h e m m t . Es m u ß daher im Bereich der F r o s t ­ blätterigkeit z u r Stagnation des Bodenwassers u n d d a m i t z u r B i l d u n g gleyähnlicher H o r i z o n t e k o m m e n . Die Gleyfleckigkeit ist also in diesem Falle keine klimatisch be­ d i n g t e Erscheinung, sondern das P r o d u k t eines geologischen, diagenetischen V o r g a n g s . Ich möchte ferner auf eine a n d e r e Erscheinung hinweisen, die m . E., was ihre- E n t ­ stehungsursache betrifft, ebenfalls einer Ü b e r p r ü f u n g bedarf. Es h a n d e l t sich u m die sog. „Pflugsohle". V o n Seiten der L a n d w i r t e ist die „ B l ä t t e r s t r u k t u r " u n d V e r ­ dichtung in staubkörnigen Böden (Feinlehmen) u n t e r der v o m Pflug erreichten Z o n e


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Fritz Weidenbach

seit längerer Zeit e r k a n n t . D i e blätterigen, verdichteten Böden u n t e r der „Pflugsohle" ( k u r z „Pflugsohle" genannt) w u r d e n u n bisher allgemein d a r a u f zurückgeführt, d a ß d e r Pflug m i t seiner Schar auf den Böden einen D r u c k ausübt (E. O S T E N D O R F F 1 9 5 4 ) . „Pflug­ sohlen" k o m m e n i. a. n u r bei B e h a n d l u n g der Böden mit w e n i g tiefgehenden Pflügen vor, nicht bei m o d e r n e n G e r ä t e n . W a r u m ? D i e m o d e r n e n Pflüge üben doch einen viel größeren D r u c k aus! N u n , die „Pflugsohlen" h a b e n genau die S t r u k t u r der Frostblätterigkeit. Ich k a n n mir nicht denken, wie ein Pflug ü b e r h a u p t eine dünnschichtige A n o r d n u n g in fein­ lehmigen Böden zustande b r i n g e n k a n n . D i e E r k l ä r u n g ist viel einfacher. Bei der „Pflug­ sohle" h a n d e l t es sich um den unteren Teil frostaufgeblätterter Feinlehmböden, d e r u n t e r der Pflugschar e r h a l t e n blieb, weil nämlich der Pflug nicht tiefer reichte. D a h e r findet m a n die „Pflugsohle" eben n u r auf Äckern, die mit alten, flach w i r k e n d e n Pflü­ gen bearbeitet w e r d e n . Vielleicht ist es ein neuer Gesichtspunkt für die Landwirtschaft, d a ß der F r o s t nicht n u r in günstigem Sinne auf unsere Böden e i n w i r k t , sondern in einem bestimmten Be­ reich u n t e r der Oberfläche auch in ungünstigem, wenngleich die Strukturverschlechterung durch F r o s t — u n d d a m i t v o r allem die ungünstige V e r ä n d e r u n g des W a s s e r - L u f t - H a u s ­ halts — im wesentlichen auf die G r u p p e der schluffigen F e i n l e h m b ö d e n beschränkt ist. Nachtrag: 1.

D r . S. M Ü L L E R , S t u t t g a r t , teilt mir zu obigem T h e m a nachträglich auf G r u n d seiner Beobachtungen aus dem W i n t e r 1 9 5 3 noch m i t : I n der humosen, stark belebten K r u m e m i t ihrem Schwammgefüge bilden sich keine blätterigen Eisschichten. H i e r h a t das Eis ebenfalls Schwammgefüge, z. T . auch n a ­ delige S t r u k t u r ( K a m m e i s ) . Dagegen öffnet der Pflug d e m winterlichen F r o s t den Z u g a n g in den p r i m ä r weniger belebten u n d dichter gelagerten U n t e r b o d e n , d e r mehr Kapillargefüge h a t . H i e r entstehen s e k u n d ä r in schneearmen, k a l t e n W i n t e r n grobe F r o s t b l ä t t e r . P r i m ä r sind die B l ä t t e r s t r u k t u r e n nicht v o r h a n d e n ; sonst m ü ß t e n sie viel häufiger auch an ungepflügten Böden auftreten (Wiesen, .Schafweiden, offene T a l a u e n m i t lößartigen B ö d e n ) .

2.

3.

W ä h r e n d der Exkursionen im Anschluß an die T a g u n g d e r Deutschen Q u a r t ä r v e r ­ einigung in Laufen a. d. Salzach 1 9 5 5 h a t t e ich Gelegenheit, in verschiedenen L ö ß ­ aufschlüssen die beschriebene Frostblättrigkeit in so schöner Ausbildung z u sehen, wie nie z u v o r . Ich e r w ä h n e hier n u r den Aufschluß v o n St. Georgen, w o im u n t e r e n Teil m e h r e r e Meter mächtige, gleyartig v e r ä n d e r t e Lösse m i t ganz ausgezeichneter B l ä t t e r s t r u k t u r auftreten. G e r a d e dieses V o r k o m m e n , das augenscheinlich in einer G e l ä n d e m u l d e z u r A b l a g e r u n g k a m . w o der L ö ß früher wahrscheinlidi u n t e r G r u n d wassereinfluß stand, k o n n t e mich d a v o n überzeugen, d a ß die Blätterigkeit n u r d o r t — b z w . d a n n — z u r Ausbildung k o m m t , w o — b z w . w e n n — Bodenwasser in ausreichender Menge z u r Verfügung steht. Ich e r w ä h n e ferner, d a ß ich frostblätterige Lösse auch in den so großartigen „ B r o d e l ­ kesseln" auf der G ä n s e r n d o r f e r Terrasse u n d den höheren Terrassen westlich Sey­ ring sah. Endlich möchte ich d a r a u f hinweisen, d a ß sich die B l ä t t e r s t r u k t u r e n auch in g r o b ­ k ö r n i g e r e n Sedimenten finden, w e n n n u r die Möglichkeit besteht, d a ß sich Eisblätter bei A n w e s e n h e i t v o n W a s s e r bilden k ö n n e n . Ich e r w ä h n e hier lediglich, d a ß ich im H e r b s t 1 9 5 5 in weiter, flächenhafter V e r b r e i t u n g im Stubensandstein O s t w ü r t t e m ­ bergs (Gegend v o n E l l w a n g e n ) parallel z u r Oberfläche v e r l a u f e n d e S t r u k t u r e n g e ­ sehen h a b e , die z w a r wesentlich grobblätteriger sind, als diejenigen im L ö ß , aber sonst alle M e r k m a l e der echten Frostblätterigkeit aufweisen. Die S t r u k t u r e n v e r ­ laufen quer z u r deutlichen Sedimentationsschichtung.


Frostblätterigkeit in Lössen

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Abb. 3. Sandgrube bei Haselbach, Kreis Ellwangen. Horizontal geschichteter, zersetzter Stuben­ sandstein mit eiszeitlicher Frostblätterung, die etwa parallel zum Hang verläuft. D e r Stubensandstein ist in dem abgebildeten Aufschluß — wie auch sonst sehr häufig — g r o b k ö r n i g u n d sehr m ü r b e , d. h. wenig verfestigt. E r w i r d d a h e r auch zu M a u e r s a n d abgebaut. Eine gewisse P o r o s i t ä t u n d d a m i t v e r b u n d e n e W a s s e r a u f n a h m e ­ fähigkeit ist v o r h a n d e n . Sie ist m. E. eine wesentliche Voraussetzung für die Bildung v o n E i s b l ä t t e r n . Auf den Trennflächen zwischen den einzelnen Blättern befindet sidi regelmäßig ein dunkelbraunes L e h m - b z w . T o n h ä u t c h e n , das offensichtlich durch Ein­ schwemmung feinster Bodenteilchen v o n o b e n her sekundär entstanden ist. Diese T o n ­ häutchen h e m m e n natürlich den W a s s e r d u r c h s t r o m in die Tiefe sehr. Ich h a l t e es durch­ aus für möglich, ja sogar wahrscheinlich, d a ß diese Erscheinungen eine wesentliche U r ­ sache sind für gewisse B o d e n e r k r a n k u n g e n , die gerade auf den ebenen Hochflächen des Stubensandsteins in O s t w ü r t t e m b e r g in den "Wäldern sehr häufig auftreten. Auch hier im Stubensandstein w e r d e n die einzelnen Blätter mit der Tiefe immer dicker. E i n e Vermessung in der abgebildeten Sandgrube v o n Haselbach, Kreis E l l w a n ­ gen, e r g a b das in A b b . 4 wiedergegebene D i a g r a m m .

Abb. 4 . Diagramm der Frostblätter in der Sandgrube von Haselbach aufgrund einer Vermessung.


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Fritz Weidenbach

Die ca. 1,50 m mächtige oberste Bodenschicht zeigt keine B l ä t t e r s t r u k t u r . D i e G e ­ samtmächtigkeit des durchgefrorenen Gesteins b e t r ä g t r d . 3,75 m. Offensichtlich h a n d e l t es sich daher u m eiszeitliche Frostauf b l ä t t e r u n g ; d e r Frost geht heute höchstenfalls 1,50 m tief.

Schriftenverzeichnis: FREISING, H . : Neue Ergebnisse der Lößforschung im nördlichen Württemberg. - Jh. geol. Abt. württ. Statist. L.A. 2, 1 9 5 1 . NARR, K . J.: Riß oder Würm? - Germania 31, 1 9 5 3 . OSTENDORFF, E.: Pflugsohlen. - Aus der Heimat 62, Öhringen 1 9 5 4 . SCHENK, E.: Die periglazialen Strukturbodenbildungen als Folgen der Hydratationsvorgänge im Boden. - Eiszeitalter und Gegenwart 6, 1 9 5 5 . Manuskr. eingeg. 2 8 . 1. 1 9 5 6 . Anschrift d. Verf.: Dr. Fritz Weidenbach, Oberlandesgeologe, Geologisches Landesamt in BadenWürttemberg, Stuttgart, Schützenstraße 4 .


Quaternary Science Journal - Über Frostblätterigkeit in Lössen und ihre Entstehung