Zur Kennzeichnung und Gliederung von periglaziär bedingten Differenzierungen in der Pedosphäre

摘要

Im periglaziären Milieu der letzten Kaltzeit wurde der oberflächennahe Tiefenbereich in Mitteleuropa entscheidend geprägt, was durch lithogene und pedogene Differenzierungen bis etwa 1 ...2 m unter Gelände zum Ausdruck kommt. Die Prozesse Kryoklastik und Kryotranslokation, Kryoperstruktion sowie Kryopedogenese - jeweils mit mehreren Teilprozessen - prägten die Profilgliederung und Substratausbildung in der Auftauzone des Dauerfrostbodens. In den Untersuchungen und Diskussionen der letzten Jahrzehnte zur Genese der Phänomene im Bereich der Pedosphäre erfuhren die beteiligten Prozesse bei den Autoren unterschiedliche Aufmerksamkeit und Wichtung. Die verschiedenen Konzepte zur Kennzeichnung und Gliederung der Profildifferenzierungen lassen sich letztlich dem Deckenkonzept, im Wesentlichen fußend -jedoch unter Beteiligung weiterer Prozesse - auf Kryotranslokation sowie dem Konzept der Perstruktions- bzw. Umlagerungszo-nen, vorrangig basierend auf den Prozessen Kryoperstruktion und Kryopedogenese, zuordnen. Der entscheidende Unterschied zwischen der Ansprache der periglaziär bestimmten Differenzierungen innerhalb der Pedosphäre mit Hilfe der Abfolge verschiedener Zonen einerseits und der Abfolge verschiedener Decken - wie auch Lagen - andererseits besteht darin, dass bei der Kennzeichnung und Gliederung des Zonenprofils sedimentär bedingte Substratunterschiede nicht vorrangig und nur als Hilfskriterien herangezogen und somit gleiche Zonen auch in lithostratigraphisch unterschiedlichem Material oder auch umgekehrt in gleichem Material verschiedene Zonen ausgewiesen werden. Nach dem Decken-/Lagenkonzept werden dagegen die sedimentären Prozesse als dominante Ursachen der heute vorliegenden vertikalen Substratdifferenzierung angesehen, wobei auch den syn- und postsedimentären periglaziären Umbildungen durch Teilprozesse der Kryoperstruktion immerhin entscheidender Anteil am Deckenbildungsprozess beigemessen wird, die zur zusätzlichen Vertikaldifferenzierung innerhalb der jeweiligen Decke führen können. Zur Definition der Lagen (nach der Kartieranleitung der Staatlichen geologischen Dienste und der Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe) wurden die Prozesse der Kryotranslokation sowie Teilprozesse der Kryoperstruktion herangezogen, jedoch sind bisher die Kryohomogenisierung (EntSchichtung, Vermischung) und (Skelett-)Umsortierung (Kryolithotropie) sowie außerdem die mit der Kryoperstruktion häufig verknüpften Prozesse der Kryopedogenese in die Definition nicht eingegangen. In vielen Fällen ist eine Zuweisung der Profile zu einem bestimmten Gliederungsprinzip bzw. Genesetyp nicht möglich. So ist es nicht haltbar, von regional abgegrenzten Gebieten sowie räumlichen Insellagen der Entstehung von periglaziären Decken einerseits und von Bereichen mit Ausbildung von Kryo-perstruktionszonen andererseits zu sprechen. Im periglaziären Milieu wirkten die o. g. jeweils unterschiedlich dominanten Vorgänge im Komplex, und die Abkopplung von Teilprozessen der periglaziären Umbildung der Oberfläche ist nicht sinnvoll. Das für die Böden ausgewiesene Substratprofil baut sich aus erheblich variierenden Anteilen des durch Kryotranslokation akkumulierten Fremdmaterials sowie des ortsbürtigen Materials auf. Die jeweiligen Komponenten wurden im Wesentlichen durch das örtlich anstehende Gestein und Relief, die Exposition und Höhenlage sowie die Lage zum Eisrand und zu den äolischen Akkumulationsräumen gesteuert. Im Zuge einer Analyse der oberflächennahen Profildifferenzierungen ist durchaus die detaillierte Kennzeichnung des Substratprofils nach fremden und ortsbürtigen Komponenten einerseits sowie nach Merkmalen der Kryoperstruktion andererseits möglich. Darüber hinaus ist aber eine integrierende und aggregierende sowie landschaftsübergreifende Gliederung und Kennzeichnung der periglaziär bedingten Profildifferenzierungen notwendig. Dafür ist der Begriff „Lage" nach bisheriger Definition nur bedingt geeignet, da dieser nicht die Beteiligung des gesamten Prozesskomplexes ausdrückt. Deshalb wird zur Unterscheidung vorerst der Neubegriff „Segment" (bzw. periglaziäres Segment) vorgeschlagen, der hinsichtlich Kryoperstruktions-, Kryotrans-lokations- und Kryohorizontprofil neutral ist und somit keinen Anlass für nomenklatorische Missverständnisse bietet. Bei der Weiterverwendung der Bezeichnung „Lagen" im Sinne einer hier vorgeschlagenen ergänzenden Definition ist also nicht nur dessen neue Begriffsbestimmung erforderlich, sondern darüber hinaus auch eine Klarstellung, dass die so ergänzt definierten Lagen nach allen genannten Prozesssystemen - also erweitert gegenüber der bisherigen Lagendefinition - gekennzeichnet sind. Sofern dies mit allen Konsequenzen allgemein verbindlich würde, könnte allerdings der Lagenbegriff mit dem Zusatz „Lage - ergänzt definiert" auch weiterhin angewandt werden. Die periglaziären Segmente bzw. die Lagen - ergänzt definiert - lassen sich folgendermaßen kennzeichnen: Periglaziäre Segmente (kurz: Segmente) oder Lagen - ergänzt definiert - sind im periglaziären Milieu im Bereich der Pedosphäre durch Die genannten Teilprozesse können mit unterschiedlichem Anteil und zu verschiedenen Zeiten an der Bildung und Differenzierung der Bodendecke beteiligt sein. In Abhängigkeit vom Paläorelief (Hangneigung, Hangform, Hangexposition) und vom Verbreitungsmuster der anstehenden Gesteine sowie vom Anteil allochthonen Materials und von den lokalklimatischen Bedingungen ist die stoffliche Zusammensetzung, Lagerungsart und Struktur sowie die Ausprägung der Bodenhorizonte in der Vertikalabfolge der einzelnen Segmente bzw. Lagen - ergänzt definiert - und in der horizontalen Ausprägung differenziert. Die Vertikalabfolge der periglaziär bedingten Differenzierung der Bodendecke wird gegliedert in das bisher nur lokal im Bergland sicher nachgewiesene Obersegment bzw. in die Oberlage - ergänzt definiert, außerdem in das fast flächendeckend an der Oberfläche verbreitete Hauptsegment, bzw. Hauptlage - ergänzt definiert, das von einem häufig unterteilten Mittelsegment (oberer Teil und unterer Teil) bzw. Mittellage -ergänzt definiert - unterlagert sein kann. Über dem periglaziär kaum oder nicht beeinflussten Untergrund lagert fast überall das Basissegment bzw. die Basislage - ergänzt definiert, das u. a. nach Zusammensetzung, Strukturmerkmalen sowie ggf. nach der Altersstellung differenziert werden kann. Durch die konsequente Verknüpfung aller im periglaziären Milieu wirksamen Prozesssysteme mit Hilfe der Ausweisung periglaziärer Segmente bzw. der Lagen - ergänzt definiert -ist eine detaillierte sowie integrierende und landschaftsüber-greifende Kennzeichnung der Substratdifferenzierung der Böden möglich.%Below the actual surface a depth of a few decimetres (as a rule 1 …2 m) has been modified decisively by the periglacial conditions of the last glacial period (Weichselian respectively Wuermian). The characteristics as well as the subdivision of the active layer of permafrost soils have been shaped by processes of cryoclastics, cryotranslocation, cryoperstruction and cryopedogenesis, each of them subdivided by particular sub processes. During the last decades a lot of investigations and discussions have been addressed to these phenomena of the pedosphere, but, however, different authors have turned their attention and considerations to different aspects of the complex interplay. Different concepts have accentuated different aspects of profile subdivision: A concept of covers (in German "Decken ") has been based mainly on processes of cryotranslocation. On the other hand a concept of zones has been deduced mainly from processes of cryoperstruction and cryopedogenesis.rnThe main difference of both these concepts consists in the basic criteria: The zone concept interprets any sedimentary differentiation of substrates as secondary criteria. This concept concedes equivalent zones in differing materials as well as different zones in equivalent materials. On the other hand the cover concept evaluates a dominating role of the sedimentary processes for the vertical substrate subdivision nevertheless conceding an essential share of sub processes belonging to the cryoperstruction for the synsedimentary or postsedimen-tary rearrangement of covers under periglacial conditions. This includes the permissiveness of an additional vertical subdivision of the respective cover.rnIn Germany soil mapping is an official task of federal and regional geological institutions (Landesamter respectively Bundesanstalt fur Geowissenschaften und Rohstoffe). Their activities on this matter are subdued to official instructions (in German: Kartieranleitung) applying a vertical subdivision of the sub superficial range by "layers " (in German "Lagen "). The definition and differentiation of layers considers the process of cryotranslocation as well as several (but not all) sub processes of cryoperstruction whereas other sub processes sharing the cryoperstruction are not included by the definition of layers. In particular this lack concerns the sub processes of cryohomognisation and cryolithotropy. Moreover, the definition of layers does not deal with the processes and results of cryopedogenesis regardless of the frequent connection with consequences of cryoperstruction [I.e. of horizons and zones].Frequently, not any of distinct types, principles, or criteria of profile subdivision is applicable. Consequently, no regional or spatial limitation of distinct periglacial phenomena are recog-rnnizable. One cannot distinguish regions and island positions dominated by the occurrence of periglacial covers from others dominated by the appearance of cryoperstruction zones. On the contrary the different processes and sub processes have been effective in complexity but with changing dominances. Therefore, uncoupling particular processes of periglacial surface modification is not senseful. The profile of soil substrate comprises considerably varying shares as of local components as of cryotranslocated accumulations. The diversity of possible combination depends mainly on local geological and geomorphological conditions as altitude, exposition, and relief energy as distance to ice sheet margins or areas of eolian accumulation.rnAnalysing the sub superficial profile subdivision provides a detailed characterization of the substrate succession considering local and outside components as well as features of cryoperstruction. Moreover, required is an integrating and at the same time aggregating regionally comprehensive arrangement and characterization of periglacial profile differentiation. For this purpose the suitability of the current definition connected with the term "layer" (in German: "Lage") is limited, for this definition does not comprise the complexity of sharing processes.rnThis is the reason for the proposition of a new term providing neutrality with regard to profile subdivisions due to cryoperstruction, cryotranslocation and pedogenesis (cryohorizonts). Such term enables avoiding a misleading nomenclature. This proposal is related to the term "segment" (respectively "periglacial segment") and clearly distinguishable not only from cover or zone but from "layer", too, However, if furthermore the term "layer" should be desired also for future use, a complementary redefinition and renaming is required straighting that a completed term "layer" must comprise all possible profile subdivisions due to all the process systems. In comparison with the current definition of layers this completed redefinition is an enlargement of content, synonymous with the segment. A prerequisite of the further use respectively application of the term "layer" — completed — is the general acceptance of this enlargement with all consequences.rnThe general characterization of segments respectively of layers according to the completed redefinition comprises processes and features resulting from periglacial environmental conditions in the pedosphere:rn• Substrate supply by means of cryoclastics and cryotranslocation (including eolian accumulation as well as soli-fluction and rinsing) from the local material and varying allochthonous components;• Cryoperstruction (with destratification and homogenisa-tion, cryolithotropy and cryoturbation);rn• Cryopedogenesis (precursors or even finalizing development of soil horizons).rnAll sharing sub processes could participate in forming the pedosphere with various shares and during different periods of time. Due to the varying local conditions (paleorelief inclination, shape, and exposition of slopes) and the distribution pattern of parent materials (rocks, loose sediments) as well as to allochthonous components arise differences determining the occurrence of segments respectively of layers according to the completed redefinition.rnThese differences are reflected by substantial composition, stratification and structure as well as by the forming of soil horizons in the vertical succession of single segments (respectively layers according to the redefinition), but also by their horizontal extension. Their vertical sequence may be subdivided into the upper part (upper segment or upper layer), proved locally in the uplands, the main part (main segment or main layer), the middle part (upper and lower middle part), the basic part (occasionally distinguishable by means of composition, structural features and sometimes age of development).rnThe consequent connection linking all the process systems effective underperiglacial environmental conditions enables and provides a detailed, integrating and regionally comprehensive characterization of differentiations and subdivisions related to sub superficial substrates and soils by means of periglacial segments respectively also layers (but exclusively according to the completed redefinition).