Zusammenfassung Band 15

Schmidt, R. (1994): Porenentwicklung von Auftragsböden aus Löß im Rheinischen Braunkohlentagebau.

Der Beginn des Braunkohlentagebaus in der Niederrheinischen Bucht geht bis ins 19. Jahrhundert zurück. Seit dieser Zeit, verstärkt und großflächig aber erst durch den großtechnischen Abbau, werden unter Verwendung des vielfach mächtig anstehenden Weichsellösses Auftragsböden (Kultosole) für die landwirtschaftliche Nutzung nach der Auskohlung der Tagebaue hergestellt. Die starke Kompressibilität des Lösses erfordert eine sorgsame und ohne weiteres mögliche "ordnungsgemäße" Umlagerung, um nachteilig wirkende Bodenverdichtungen in den frisch rekultivierten Böden zu vermeiden.

Ein Ziel der vorliegenden Arbeit war es festzustellen, ob durch Quantifizierung der Mikroporen > 10 µm ein Zeiteffekt zur Porenentwicklung in den Auftragsböden meßbar ist. Mit dem Einsatz der bildanalytisch-mikromorphometrischen Hohlraumquantifizierung wurden an Bodenanschliffen geometrische Parameter zur Kennzeichnung der Poren erhoben und der umfangreiche Daten-Pool mittels Clusteranalyse, Test auf Nicht-Gleichverteilung und Korrelationsanalyse statistisch ausgewertet.

Untersucht wurden die stratigraphisch differenzierten Weichsellösse als Rekultivierungsmaterial, die holozäne Parabraunerde und vier unterschiedliche alte Auftragsböden (Kultosole; 2 bis 50 Jahre alt). Die Untersuchungen brachten folgende Ergebnisse:
 

• Die porengeometrischen Parameter zur Kennzeichnung des Mikrogefüges sind für das Rekultivierungsmaterial und die Auftragsböden weitgehend identisch, d.h. die Eigenschaften der weichselzeitlichen Lösse verdecken die der rekultivierten Böden.
• Anhand der mikromorphologisch gewonnenen Hohlraumanzahl als Indikator für die Intensität der Durchporung ist ersichtlich, daß die umlagerungsbedingte Gefügeprägung die Eigenschaften der weichselzeitlichen Lösse verdeckt.
• Ein Zeiteffekt für die Porenentwicklung kann wohl in den Auftragsböden für die Hohlraumklassen 10 - 30, 15 - 30, 20 - 30, 30 - 35 und 45 - 50 µm nachgewiesen werden, da aber die porengeometrischen Eigenschaften der Weichellösse diesen Effekt verdecken, ist er für die Porenentwicklung nur von drittrangiger Bedeutung.
• Ein Tiefeneffekt konnte für die Auftragsböden nicht, für den ungestörten Weichsellöß nur bedingt nachgewiesen werden, so daß der Tiefeneffekt dem durch die Zeit untergeordnet ist.
• Die Porenentwicklung wird somit durch folgende Faktoren beeinflußt: Umlagerungsbedingte Gefügeprägung >= Eigenschaften des Rekultivierungsmaterials >= Zeiteffekt >= Tiefeneffekt.
• Die Annahme, daß die Poren der ungestörten Weichsellösse homogen und die der Auftragsböden aufgrund der Gefügezerstörung heterogen verteilt sind, konnte nicht bestätigt werden. Vielmehr waren die Poren der rekultivierten Böden häufiger homogen verteilt als die der nicht umgelagerten Lösse.
• Die fast ausschließlich heterogene Porenverteilung der kalkhaltigen Weichsellösse ist auf anisotrope Lagerung zurückzuführen, was zudem durch die bodenphysikalischen Laboruntersuchungen bestätigt wird.
• Die homogene Porenverteilung ist desto häufiger signifikant, je engstufiger die Porengrößenklassen gewählt sind, was darauf hindeutet, daß sich verschiedene durchaus diskret angeordnete Porensysteme überlagern.
• Die statistische Beziehung zwischen porengeometrischen und bodenphysikalischen Meßergebnissen wurde z.T. mit hoher Signifikanz nachgewiesen.
• Die Signifikanzniveaus, aber auch die erklärte Variation, sind allein für die Auftragsböden erheblich höher. Ausschließlich für das Profil Garzweiler (Rekultivierungsmaterial) besteht keine signifikante Beziehung, was als weiteres Indiz für die anisotrope Lagerung des Lösses und die umlagerungsbedingte Gefügeprägung in den rekultivierten Böden angesehen werden muß.
• Der vereinfachte und rechnerisch ermittelte HdF-Wert (durchschnittliche Hohlraumfläche) zeigt zwar tendenziell die gleichen Beziehungen zu den bodenphysikalischen Parametern auf wie die porengeometrischen Werte, jedoch ist das Bestimmtheitsmaß als erklärte Variation stets geringer. Die porengeometrischen Parameter sind folglich besser zur Charakterisierung eines Mikrogefüges geeignet.
• Die stratigraphisch differenzierte Untersuchung der Weichsellösse ergab, daß alle zur Rekultivierung für landwirtschaftliche Nutzflächen gut bis sehr gut geeignet sind.