Relief und Boden

1. Bodenbildungsfaktoren
2. Bodenbildungsprozesse
   1. Verbraunung/Verlehmung

      Nota:

      • Ergebnisse der Silikatverwitterung; auf carbonathaltigen Böden erst nach Entbasung; Oxidation --> Fe(II) zu Fe (III); Tonmineralneubildung; Entstehung: Bv-Horizont --> Braunerden
   2. Entbasung/Versauerung

      Nota:

      • pH < 7; Voraussetzung für Verbraunung/Verlehmung, Lessivierung, Podsolierung; Verlust an basisch wirkenden Kationen (Ca, K, Mg, Na); abwärtsgerichtete Bodenwasserbewegung
   3. Lessivierung

      Nota:

      • Tonverlagerung mittels Wasser; 1. Dispergierung (Loslösung, Voraussetzung: Entkalkung/Entsaltzung), 2. Transport, 3. Ablagerung; Ah - Al - Bt - Bv - C --> Parabraunerde
   4. Podsolierung

      Nota:

      • abwärts gerichtete Umlagerung gelöster organischer Stoffe zusammen mit  Al + Fe (metallorganische Komplexe); in saurem Milieu o. kühlfeuchtes Klima; im Unterboden Ausscheidung der umgelagerten Stoffe und Anreicherung, wg. pH-Wert-Anstieg (basischer); Ahe - Ae (eluvial/ausgeschwaschen/gebleicht, grau) - Bh - Bs (eisenhaltig) - C --> Podsol
   5. Vergleyung

      Nota:

      • Gley (Ah - Go - Gr); Pseudogley (Stauwasserboden, Ah - Sw - Sd); 1. Reduktomorphose: Stauerstoffmangel im Boden, 2. Vergleyung (Grundwassereinfluss)/Pseudovergleyung (Staunässe): Lösung von Fe- + Mn-Oxiden unter reduzierenden Bedingungen, Bleichung, bei Luft: Ausfällung der Metallverbindungen
   6. Humifizierung

      Nota:

      • Ausbildung des Ah-Horizonts; in zwei Schritten: 1. Zersetzung, 2. Humifizierung (Umwandlung organischer Substanz in Huminstoffe); verschiedene terrestrische Mineralböden --> Mull, Moder, Rohhumus (C/N-Verhältnis)
   7. Turbation

      Nota:

      • Durchmischung; Ah - Horizont
3. Boden

   Nota:

   • Böden sind das mit Wasser, Luft und Lebewesen durchsetzte, unter dem Einfluss von Umweltfaktoren an der Erdoberfläche entstandene und im Ablauf der Zeit sich weiterentwickelnde Umwandlungsprodukt mineralischer und organischer Substanzen
4. Bodeneigenschaften
   1. Bodenporen

      Nota:

      • Gesamtheit der wasser- und luftgefüllten Hohlräume im Boden --> Porenraum/-volumen; Grobporen --> in Sand, Sickerwasser; Mittelporen --> in Schluff, Haftwasser (pflanzenverfügbar); Feinboren --> in Lehm, Totwasser
      1. Bodenwasser

         Nota:

         • Wasser, das bei einer Trocknung bei 105°C aus dem Boden entfernt werden kann; Sickerwasser; Haftwasser --> Adsorptionswasser, Kapillarwasser; Wasserspannungskurve (nFk)
      2. Bodenluft

         Nota:

         • füllt die Poren im Boden, die nicht mit Wasser gefüllt sind
   2. Bodenart

      Nota:

      • bestimmt sich nach der Korngrößenzusammensetzung; Ton = < 0,002 mm Schluff = 0,002 - 0,063 mm Sand = 0,063 - 2,0 mm Kies = > 2,0 mm
      1. Bodengefüge

         Nota:

         • räumliche Anordnung der mineralischen + organischen Bodenbestandteile, durch die das gesamte Bodenvolumen in das Substanzvolumen und Porenvolumen aufgeteilt wird
   3. organische Bodenbestandteile

      Nota:

      • Humus, Edaphon, lebende Pflanzenwurzeln; 80 - 85 %; Ah-Horizont
   4. Bodenatmung

      Nota:

      • Abgabe von CO2 einer bestimmten Bodenoberfläche
   5. Bodenreaktion (pH)

      Nota:

      • Konzentration der H+-Ionen im Boden
   6. Kationenaustauschkapazität

      Nota:

      • Summe der austauschbaren Kationen, d.h. Fähigkeit, Nährstoffe in pflanzenverfügbarer Form zu speichern; abhängig von den Tonmineralen im Boden; Zweischichttonminerale, Dreischichttonminerale (zunehmende KAK mit abnehmender Grenzflächenbindung)

1. Gesteine

   Nota:

   • vielkörnige Mineralaggregate
   1. Magmatite

      Nota:

      • Kristallation von Gesteinsschmelzen (Erstarrung, Abkühlung); 65 Vol.-% der Erdkruste; Gestein aus Unterkruste bzw. oberem Mantel
      1. Plutonite

         Nota:

         • innerhalb der Erdkruste in einigen km Tiefe, z.B. Granit; grob- bis mittelkörnig; richtungslos körnig; vollkristallin
      2. Vulkanite

         Nota:

         • an der Erdoberfläche aus erstarrter Lava, z.B. Basalt; feinkörnig bis dicht; porphyrisch
   2. Sedimentite

      Nota:

      • durch Diagenese (Kompaktion + Zementation) von Sedimenten (Sedimentation, Versenkung + Diagenese); Lockergestein + Festgestein; 8 Vol.-% der Erdkruste (bedecken jedoch 75 % der Erdoberfläche)
      1. klastisch

         Nota:

         • umgelagerte Gesteinstrümmer (Verwitterung + Abtragung)
         1. Korngröße

            Nota:

            • unter 0,002 mm --> Ton 0,002 - 0,063 mm --> Schluff 0,063 - 2,0 mm --> Sand 2,0 - 6,3 mm --> Kies über 6,3 mm --> Stein
      2. nicht-klastisch
   3. Metamorphite

      Nota:

      • Gesteine aus Magmatiten und Sedimentiten (bereits vorhanden), die unter erhöhter Temperatur und Druck entstanden sind; 27 Vol.-%; Rekristallation neuer Minerale; Minerale neu eingeregelt --> paralelltextur (z.B. schiefrig (Foliation))
      1. Metamorphose

         Nota:

         • keine Aufschmelzung von Gesteinen, jedoch werden Minerale durch hohe Drücke und Temperaturen umgebildet
         1. Regionalmetamorphose

            Nota:

            • hohe Drücke durch Gebirgsbildung (Auflast)
         2. Kontaktmetamorphose

            Nota:

            • hohe Temperaturen in der Nähe von Magmenkammern
2. Minerale

   Nota:

   • homogene, natürlich vorkommende kristalline, im allgemeinen anorganische Festkörper mit einer bestimmten chemischen Zusammensetzung
   1. Silikat

      Nota:

      • SiO4-Tetraeder; verschiedene räumliche Anordnungen --> Insel-, Ketten-, Doppelketten-, Netz- u. Gerüstsilikate

Nota:

• Denudation = flächenhafter Abtrag; Erosion = linienhafter Abtrag; Abtragungsformen und Akkumulationsformen; Transport ist nicht formbildend

1. glazial

   Nota:

   • insb. Pleistozän (Kaltzeiten) in Mitteleuropa; Wirkung des Eises (Gletscher/Eisschild) auf das Georelief + Sedimente; Formung abhängig v. Erosionswiderstandsfähigkeit, Topographie, Reibungswiderstand u. Gefälle des Gesteinsuntergrunds
   1. Gletscher

      Nota:

      • Entstehung: Metamorphose von Schnee zu Eis (Schnee --> Firn --> Eis), Schneeakumulation größer als Abschmelzrate; Ablation = Abschmelzung, Sublimation = Verdunstung; Nähr- und Zehrgebiet, getrennt durch Firnlinie; Gletscherbewegung
   2. glaziale Serie

      Nota:

      • regelhafte Abfolge von glazialen Formen
      1. Zungenbecken

         Nota:

         • ehem. Gletschervorstoß; Zungenbeckensee; Grundmoräne = Ablagerungen v. Ober-, Innen- u. Obermoränen durch Niedertauen des Eises
      2. Endmoräne

         Nota:

         • Akkumulation v. Material an Gletscherstirn; Wall
      3. Sander

         Nota:

         • fluvioglaziale schwemmfächerartige Aufschüttung vor dem Eisrand
      4. Urstromtal

         Nota:

         • fehlt häufig; zu finden v.a. in Norddeutschland (Anstieg zu den Mittelgebirgen); Täler, die Schmelzwässer am Außenrand der Sanderflächen aufnahmen; annähernd quer zur Fließrichtung der Gletscher
   3. Erosion

      Nota:

      • Detraktion = Herausbrechen von an der Unterseite des Gletschers festgefrorenen Gesteins (Vorwärtsbewegung);  Detersion = Gletscherschliff; Exaration = Aufschürfung + Auffaltung nicht glazigener Elemente an der Gletscherfront; Täler: Trogtal (U-Tal), Hängetal, Kare
   4. Akkumulation

      Nota:

      • glazigen, glazifluvial; Geschiebe, Geschiebemergel, Moränen
   5. äolisch

      Nota:

      • Erosion, Transport, Sedimentation von Material durch Wind (auch entgegen der Schwerkraft); fehlende/schüttere Vegetationsdecke
      1. Löss

         Nota:

         • kalkhaltiges, äoliches Sediment, v.a. aus Schluff; Auswehungsgebiete: glaziale Sander- u. Schotterflächen, periglaziale verwilderte Flusstäler (Rhein), auch Wüsten; Sedimentation ohne Schichtung; kleine Röhrchen aus Kalk --> gute Durchlüftung + Wasserhaltung --> fruchtbar --> landwirtschaftlich gut nutzbar; Lössablagerung in Kaltzeiten --> Bodenbildung in Warmzeiten; Hohlwege
2. fluvial

   Nota:

   • Gestaltung der Landoberfläche durch fließendes Wasser (Prozesse u. Formen); linienhaft in Form von Bächen, Flüssen u. Tälern; flächenhaft an Hängen
   1. Hydrologie

      Nota:

      • Lehre v. d. physikal., chem. u. biolog. bedingten Erscheinungsformen des Wassers über, auf und unter der Erdoberfläche; Einzugsgebiet = topograph. abgegrenztes Gebiet, das von einen Gewässer entwässert wird (--> Abflussystem); Abgrenzung durch Wasserscheiden
      1. Wasserbilanz

         Nota:

         • P = E + R + ∆S P = Verdunstung, E = Evapotranspiration, R = Abfluss, ∆S = Wasservorratsänderung
         1. Wasserhaushaltsgleichung

            Nota:

            • A = N + Zo + Zu - ET - I - So
      2. Abfluss
         1. Oberflächenabfluss

            Nota:

            • geneigte Fläche, die gesättigt ist
            1. Horton'scher Oberflächenabfluss

               Nota:

               • Sättigung von oben; wenn Wasserangebot aus Niederschlägen die Filtrationskapazität des Bodens übersteigt; Stauung an Oberfläche; Folge: Bodenerosion
            2. Sättigungsflächenabfluss

               Nota:

               • Sättigung von unten (sichtbar an Oberfläche!); Anhebung eines oberflächennahen Grundwasser- o. Stauwasserhorizonts durch vertikal aufsteigendes oder lateral zugeführtes Wasser; häufig in Vorfluternähe + konkave Talformen
   2. Erosion, Transport, Sedimentation
      1. Hjulström-Diagramm

         Nota:

         • Erosion, Transport und Sedimentation (Ablagerung) in Abhängigkeit von Korngröße und der mittleren Fließgeschwindigkeit
   3. Bodenerosion

      Nota:

      • Bodenabtrag, v.a. durch Hortonsch'scher Oberflächenabfluss; linienhaft + flächenhaft; Bodendegradation
   4. Flussbett

      Nota:

      • innere Reibung des Wassers, Reibung Gewässersohle/Ufer, Erosion Gewässersohle/Ufer, Materialtransport (Suspensions-, Geröll- u. Lösungsfracht); Belastungsverhältnis (BV) = Last / Schleppkraft (Erosion = < 1, Transport = 1, Sedimentation = > 1); Grundrisstypen: gerade, verzweigt, mäandrierend (Prallhang, Gleithang; Fließlänge/Tallänge > 1,5)
   5. Täler

      Nota:

      • durch fließendes Wasser entstandene Hohlformen; Gerinnebett + Aue + Hänge; Talform: fluviale Prozesse + Denudation; Klamm, Schlucht, Kerbtal, Sohlenkerbtal, Muldental, Sohlental, Canyon, Terassen (Hebung + pleistozäne Kalt- und Warmzeiten mit entspr. Abflussdynamik --> BV)

Nota:

• Veränderung der physikalischen, chemischen und mineralogischen Eigenschaften von Gesteinen und Sedimenten an der Erdoberfläche, unter Einfluss der Atmosphäre, Hydrosphäre und Biosphäre

1. chemisch

   Nota:

   • chemische Zersetzung und Umwandlung des Gesteins; führt i. d. R. zu einer veränderten Mineralzusammensetzung; am stärksten in humid-tropischen Gebieten
   1. Hydrolyse

      Nota:

      • auch Silikatverwitterung; Metallkationen eines Minerals werden durch Wasserstoffionen (H+) ausgetauscht --> Herauslösung von Anionen, die mit Bodenlösung abtransport werden können (Erhöhung des pH-Wertes); in nachfolgenden Reaktionen können Bindungen zw. Si, Al, O hydrolytische aufgebrochen werden; Beschleunigung durch Säuren, die H+-Konzentration erhöhen (Protolyse); aus Zersetzungsrückstand entstehen Tonminerale (--> Bodenbildung); Verwitterungsintensität steigt mit sinkendem pH-Wert, höherer Temp. + zunehmender Feuchte; (vorgelagerter Prozess der Kohlensäure- und Oxidationsverwitterung)
   2. Lösungsverwitterung

      Nota:

      • zunächst Hydration; Salze dissozieren im Wasser (Aufspaltung in Kationen und Anionen), jedes der Ionen wird mit Wasser umgeben --> gehen in Lösung; besonders in humiden Klimaten; Löslichkeit von Temp. + pH-Wert
   3. Kohlensäureverwitterung

      Nota:

      • Kohlensäure durch Lösung von Kohlendioxid (aus der Luft) in Wasser enthalten --> H2CO3; Verwitterung der Carbonate (Kalk + Dolomit); Kalk in reinem Wasser schwer löslich; durch H+ wird Kalk in besser lösliches Calcium-hydrogencarbonat umgewandelt und in Lösung (mit dem Wasser) abtransportiert; reversibel --> Kalk kann auch wieder ausgefällt werden; wenn Gestein auch Silikate enthält, neutralisieren Carbonate die Säuren --> Silikatverwitterung erst bedeutend wenn Carbonatverwitterung abgeschlossen; Tonmineralbildung; Karst (Gesamtheit der durch Korrosion gebildeter Formen; Schwundloch, Doline, Trockental)
   4. Oxidationsverwitterung

      Nota:

      • in den Randbereichen der Minerale durch Luftsauerstoff + gelösten Sauerstoff; zweiwertiges Eisen + Mangan werden oxidiert --> unter Abspaltung eines Elektrons zu dreiwertigem Eisen o. Mangan --> Veränderung des Durchmessers des Ions --> Abspaltung aus dem Kristallverband + Ausscheidung an der Oberfläche (rötlich/bräunlich); Oxidschicht kann vor weiterer Verwitterung schützen, wenn jedoch abgeführt --> Oxidationsverwitterung effektive Ergänzung der Hydrolyse
2. physikalisch

   Nota:

   • mechanische Zerkleinerung von Gesteinen, ohne die chem. o. mineralogische Zusammensetzung des Gesteins zuändern; auch glaziofluvialer Transport führt durch Kollisionen und Abrieb zur Zerkleinerung, auch Mensch + Tier; Oberflächenvergrößerung --> Angriffsfläche für chem. Verwitterung
   1. Frostverwitterung

      Nota:

      • Hohlräume, kleine Haarrisse; Dichteanomalie des Wassers; Volumenzunahme von 9 Vol.-% --> Zerkleinerung des Gesteins; ausreichende Feuchtigkeit + Temperaturwechsel (Frostwechsel) erforderlich
   2. Insolationsverwitterung

      Nota:

      • Temperaturschwankungen (Tageszeitenklima); schlechte Wärmeleitfähigkeit von Gesteinen; Unterschiede innen + außen; Sonnen- u. Schattenseite; unterschiedliche Mineraleigenschaften --> unterschiedliche Erwärmung; dadurch Spannung und Lockerung
   3. Salzsprengung

      Nota:

      • v.a. in ariden Gebieten; Ausfällung von Salzen aufgrund Verdunstung; jedoch auch Quellung möglich (Hydration; z.B. Anhydrit --> Gips); auch an Gebäuden in gem. Breiten (Kölner Dom)
   4. Druckentlastung

      Nota:

      • Verminderung der Auflast (z.B. durch Abtragung) --> Spalten und Klüfte; weitere Verwitterungsprozesse können hier ansetzen; Exfoliation (Abschuppung); auch Pflanzenwurzeln (biogene Verwitterung)
3. Hydration/Hydratation

   Nota:

   • Übergang zwischen physik. und chem. Verwitterung; Einlagerung von Wassermolekülen ins Kristallgitter ohne chemische Veränderung des Ausgangs-materials --> Volumenvergrößerung --> Quellfaltung; daran anschließend Lösungsverwitterung

Nota:

• Allgemeine Idee der Plattentektonik; Alfred Wegener (1912) --> Kontinentalverschiebung; in 1960er Jahren erwiesen --> Plattentektonik; angetrieben durch: Konvektionsströme + slab pull;

1. konvergierende Plattengrenze

   Nota:

   • Aufeinandertreffen von Platten (Kollision)
   1. kontinental - ozeanisch

      Nota:

      • Subduktion der ozeanischen Kruste (größere Dichte); Ozeanboden inkl. seiner Sedimente + Rand des Kontinents werden zu Gebirge zusammengefaltet (Anden); auch Tiefseegraben
   2. ozeanisch - ozeanisch

      Nota:

      • Subduktion; Tiefseegraben + vulkanischer Inselbogen
   3. kontinental - kontinental

      Nota:

      • keine Subduktion; sondern Bildung von Hochgebirge (Auffaltung)
2. divergierende Plattengrenze

   Nota:

   • Auseinanderdriften der Platten; Neubildung von Lithosphäre
3. konservative Plattengrenze

   Nota:

   • Transformstörung; aneinandervorbeigleiten
4. Erdbeben

   Nota:

   • Erschütterungen u. Schwingungen des Untergrundes; oft an Plattengrenzen; treten auf, wenn Gestein kontinuierlich Deformationskräften (Spannung) ausgesetzt ist und an Störung zerbricht; Hypozentrum = Erdbebenherd in der Tiefe; Epizentrum = senkrecht über dem Hypozentrum liegende Punkt an der Erdoberfläche
   1. Seismische Wellen

      Nota:

      • gemessen mit Seismographen; aufgezeichnet als Seismogramme; Richter-Skala (Energiefreisetzung); Mercalli-Skala, Europäische Makroseismische Skala (Auswirkungen); Messung durch Ausschlag + Entfernung der Station vom Epizentrum (Abstand P- u. S. Wellen)
      1. Oberflächenwellen

         Nota:

         • an der Erdoberfläche
         1. Rayleigh
         2. Love
      2. Raumwellen

         Nota:

         • im Erdinneren
         1. S-Wellen

            Nota:

            • Sekundärwellen, Scherwellen/Transversalwellen; Ausbreitung nur in festen Körpern
         2. P-Wellen

            Nota:

            • Primärwellen; Kompressionswellen; Ausbreitung in fester, flüssiger und gasförmiger Materie
         3. Schalenbau der Erde

            Nota:

            • abgeleitet aus Verbreitung von P- und S-Wellen; Diskontinuitätszonen