Skjoldager, Arne: Die postsedimentäre Verteilung der adsorbierten
Kationen im Marschböden. Geografisk Tidsskrift 77: 48-58 Juni
l, 1978.

Die Untersuchung behandelt die postsedimentäre Änderungen der adsorbierten Kationen in dänischen Marschböden. Ausserdem wird die Probleme über die Bestimmung den adsorbierten Kationen beleuchtet.

Arne Skjoldager, Cand.agro., Den kgl. Veterinær- og Landbohøjskole,
Kemisk Institut, Thorvaldsensvej 40, DK-1871 København V.

DAS DÄNISCHE WATTENMEER.

Das Dänische Wattenmeer erstreckt sich nach Norden von Skallingen bis im Süden, zu der Dänishc-Deutschen Grenze. Gegen Westen wird das 850 km² große Gebiet von der Halbinseln Skallingen, den Inseln Fanö, Mandö, Römö und Vidå, Hochsändern Sören lessens Sand, Peter Meyers Sand und Köre Sand begrenzt.

Die Watten werden zwei mal täglich und die Hochsänder werden nur bei extraordinärem hohen Hochwasser überschwemmt. Die Marschbildung findet teils auf der Ostseite der Barriereinseln und teils auf der Westseite der Küste Jütlands statt. Mit der Zeit hat eine Meeresspiegelsteigung in Kombination mit einer positiven Materialbilanz, teils wegen einer natürlichen Vegetation und teils wegen einer Landgewinnung eine Marschbildung statt gefunden.

Die großen Flüsse: Varde Å, Ribe Å, Brede Å und Visa, fuhren ihr Wasser in das Wattenmeer hinaus. Da diese Flüsse Material mitführten, entstand an einigen Stellen eine Binnengewässermarsch, wo die Küste zu dem betreffenden Zeitpunkt meist exponiert war, findet sich heute eine marine Vorlandsmarsch. (Vadehavet, Bygd 1976).

DER ZWECK DER UNTERSUCHUNG.

Das Ziel unserer Untersuchung war, ob die Verteilung der adsorbierten Kationen im Boden, von dem heutigen oder dem damaligen Milieu, zum Zeitpunkt der Entstehung der betreffenden Bänder, bestimmt wurde. Um zu einer vergleichenden Analyse kommen zu können, ist es notwendig abzuklären ob die Vergleichsgrundlage in Ordnung ist, d.h. in Bezug auf unsere Untersuchung, daß bevor eigentliche Vergleichungen angestellt werden können, müssen die Umstände und Zeitpunkte der betreffenden Marschbildungen festliegen.

Da die Marsch im südwestlichen Dänemark, besonders die Tondernmarsch, sehr gründlich untersucht worden ist, konnten wir, vor der Probeentnahme hier eine Grundlageinformation erhalten. Wir erschlossen uns, Proben aus drei Hauptgebieten zu untersuchen, d.h. aus der Mögeltönder Kog in der Tondernmarsch, die Ballummarsch und aus der Bordrupmarsch in der Sohle der Ho Bugt. Sämtliche Proben wurden am 23. Okt. 1975 entnommen. In allen drei Fällen haben wir es mit einer Bassinmarsch zu tun, das heißt, daß die Ablagerungen in einem sehr ruhigen Milieu stattgefunden hat. Jedoch entwickelten sich die 3 Gebiete auf verschiedene Weise.

Die Mögeltönder Kog wurde 1556 eingedeicht, und ist seit 1929 künstlich entwässert worden. Die Ballummarsch wurde 1914-19 eindeicht jedoch nicht künstlich entwässert. Die Bordrupmarsch ist weder eindeicht noch entwässert worden, wodurch es sich hier um ein Gebiet handelt, in dem noch immer Ablagerungen stattfinden. Bei der Vergleichsgrundlage handelt es sich um: prinzipielle gleichförmige Gebiete, die verschiedenen Entwicklungen ausgesetzt waren.

Da die Tondernmarsch am besten untersucht worden ist haben wir diese als Grundmodel benützt, um die Interpretation der mekanischen Analyse gegen die Interpretation während der Feldarbeit abwägen zu können. Soll es der Fall sein, daß die Teksturanalyse uns künftig Auskunft darüber geben kann, ob es sich um eine Marine-, Brackwasser- oder Süßwasserablagerung handelt, kann man aus den Resultaten von Ballum und Bordrup sehen, mit welchem Ablagerungsmilieu man es in den einzelnen Fällen zu tun hat. Ist die Herkunft der einzelnen Bänder festgelegt, ist es möglich nach Berücksichtigung der Transgression-, Regression- und Stillstandsperioden, eine Datierung der einzelnen Bänder vornehmen zu können.

Sollte es sich als richtig erweisen, dieses Verfahren zu benützen, erhalten wir ein Modell, welches aus eine Vergleichungsmöglichkeit sowohl zwischen verschiedenen als auch innerhalb einer einzigen Lokalität, gibt.

Die Mechanische Analyse als Interpretationsgrundlage des
Sedimentationsmilieu:

Analysemetode: Die Teksturbestimmung wurde nach die Andreasen-pipettemetode vorgenommen. Vor der Analyse wurde die Erde mit HCI und H₂O₂ behandelt, um den CaCO₃ und den Humus zu entfernen, wonach die Proben 15 Minuten mit einem Sonic Vibrator in einer 0.002M Na₄P₂0₇-lösung behandelt wurden. Die Sandfraktion wurde mit Hilfe eines Schüttelapparates fraktioniert, und danach jede Fraktion gewogen. Diese Analysen wurden nur als Einzelanalysen

Interpretation: Über das unmittelbare Resultat der Teksturanalyse hinaus, erhält man einige weitere Resultate. So konnten wir aufgrund dieser Untersuchung das Verhältnis zwischen Ton und Silt nach:

berechnen.

Das Ton-Silt Verhältnis ist nach N. Kingo Jacobsen (1964) aussagekräftig über das damalige Sedimentationsmilieu. Wenn die Tonfraktion (0-2u) 60-70% der gesammten Menge unter 16p ausmacht lag im Sedimentationszeitraum ein marines Milieu vor. In Brackwasser fällt dieses Verhältnis unter 60% und im Süßwasser sogar bis zu 35-40%. Indem ich in dieser Untersuchung die Siltfraktion aus Teilchen zwischen 2 und 20 [J bestehend, definiert habe, ergibt sich, daß das Verhältnis zwischen Ton und Silt niedriger wird als bei Kingo Jacobsen. Die Ursachen dieser Verhältnisse liegt darin, daß die kleinsten Partikel in Kolloid-chemische oder biologisch bedingten Aggregaten auftreten, also in einer sekundäre Struktur. Es hat sich erwiesen daß dieses 2/3-Verhältnis in jeden marinen Sedimentationsmilieu vorliegt, unabhängig von der Sedimentationsart (grobkörnig oder feinkörnig). Wenn die Tonaggregate des Flutstromes in ein Süßwasser - oder Brackwasserbassin geführt werden, lösen sich die Aggregate auf. Die kleineren Partikel können damit nicht sedimentieren, und werden mit der Ebbe wieder hinausgeführt.

RESULTATE UND DISKUSSION:

Die genannten Probeentnahmestellen gehen aus die Karte
hervor. (Abb. 1)

N. Kingo Jacobsens Boden- und Geesttopografischen Karten über Mögeltönder Kog zufolge sind die Proben der NW'lichen Ecke der Södam-Kärgaard-Bassin entnommen. Die Lage der Geestoberfläche ist an diese Stelle als -1.5 m -»• -2.0 m DNN angegeben, während die augenblickliche Oberfläche flächein +0.6 m - +0.8 m DNN liegt.

Wie es aus Abb. 2 hervorgeht, ist der Boden des Bassins mit Torf bedeckt, einem rot-braunen Süßwassertorf. Beim Probeentnahme zeigte sich der Torf 1.35 m unter der aktuellen Oberfläche. Der Torf war von Bassinklei der Typen Marin, Brack und Süßwasser bedeckt. Die folgende Profilbeschreibung wurde unter die Probeentnahme angefertigt.

Es wird deutlich, daß hier eine Steigerung des Ton-Silt- Verhältnisses mit einer Steigerung der Salzkonzentration des Sedimentationsmilieus vorligt. Hier zeigt sich also eine gute Übereinstimmung zwischen der Ton-Silt-Teorie und den aktuellen Feldfanden. Es wird im Folgenden die Gültigkeit dieser Theorie für die Entstehung der Tondernmarsch untersucht

Vor der Subborealen Regressionsfase (2.300 v. Chr. - 1800 v.Chr.) traten drei Transgressionsfasen von Mitte Atlantikum (4000 v.Chr.) bis Ende Atlantikum (2300 v.Chr.) auf. Diese drei Transgressionsfasen können im Inneren des Bassins nicht nachgewiesen werden, weil dessen Bodenrelief (die Geestoberfläche) zu hochgelegen hat. Nach der Subborealen Regression traten die Cardium Transgression 2000 v.Chr. und 1250 v.Chr. in zwei Fasen auf. Danach folgte die Subatlantische Transgression (700-100 v.Chr.) und eine Flaute bis 200 n.Chr. Die Flaute wurde von der Eisenzeittransgression (200-600 n.Chr.) ind einer Flaute (6-800) abgelöst. Danach folgten drei Transgressionsfasen mit dazwischenliegenden Flauten, nämlich:l. 1000 n.Chr., 2. 1300-1650 und 3. 1800-?. (NKJ 1964,1972).

Wegen der Meeresspiegelsteigung ab Mitte Atlantikum nahm die natürliche Dränierung des Bassins ab, mit Versumpfung und Torfbildung zur Folge. Im Cardium reichte das Meer bis zu einer Linie, die ungefähr dem heutigen Deich von 1556 (von Höjer bis Rudböl)entspricht. Anfang der Cardiumtransgression entstand ein Brackwasser-Binnensee im Bassin, in dem Kleiablagerungen stattfanden. In der zweiten Cardiumtransgression bildete sich ein Süßwassermilieu, das von einem bracken Milieu im Subatlantikum und einem Marinen Milieu in der Späteisenzeit abgelöst wurde.

Die ersten bracken Cardiumablagerungen zeigten sich nicht bei der Probeentnahme, weil die Proben von der Außenkante des Bassins stammen, wo der Abstand zum Basistorf gering ist. Die unterste Ablagerung die gefunden wurde, muß also zur zweiten Cardiumtransgression gehören. Vergleicht man dieses mit dem Ton-Silt-Verhältnis ergibt sich gute Übereinstimmung.

Daß sich keine Ablagerungen der zwei darauffolgenden Regressionsfasen (1000 n.Chr. und 1300-1650) fanden rührt wohl daher, daß die Bassins zu hoch und geborgen gelegen haben. Sie waren von Sommerdeichen, Alter Viddingharderkog und Strandwällen beschützt. Mit dem Deichbau von 1556, wurde die Marschbildung beendet. Es hat sich gezeigt, daß das Ton-Silt-Verhältnis eine gute Aussage dafür liefert, ob es sich zum Sedimentationszeitpunkt um Brack-, Süßwasser- oder Marinemilieu gehandelt hat.

Die Ballummarsch:

Wie man aus der Karte und Abb. 4 sehen kann, lag unsere Probenentnahmestelle gerade nördlich der Bohrlinie (7-14) von Kaj Hansen, wodurch sich eine gute Vergleichsgrundlage ergibt. Das Bild ist das selbe wie in Mögeltönder Kog: ein Bassin in den wegen eine Meeresspiegelsteigung eine Versumpfung mit anschließender Torfbildung stattgefunden hatte, wonach der Bassinklei sich über dem Basistorf abgelagert hat. Die folgende Profilbeschreibung wurde an Ort und Stelle angefertigt.

Die Ton-Silt-Verhältnisse zeigen nochmals eine gute Übereinstimmung mit den Funden der Probenentnahmen. Wenn man dieses Profil mit zeitmäßige analogen Schichten der Mögeltönder Kog vergleicht, findet man auch hier eine sehr gute Übereinstimmung mit dem Ton-Silt-Verhältnis.

Die Probenentnahmestelle im Bailumbassin ist also eine
Transgressionsfase jünger als im Södam-Kärgaardbassin.

Die Bordrupmarsch:

Die genaue Probenentnahmestelle ergibt sich sus der
Karte (Abb. 1) und unsere Observationen sind in Abb. 6
festgehalten.

Unter der Bohrung stießen wir nicht auf eine feste Oberfläche,sondern beendeten die Bohrung in der Torfschicht bei 450 cm u.t. Es läßt sich keine vollständige ÜbereinstimmungObservation und das Ton-Silt-Verhältnis feststellen. Bei Probe I findet sich ein Verhältnis, welches eben so hoch liegt wie in H, obwohl I auch als Süßwasser-Brack bezeichnetist. Trots des hohen T-S-Verh. halte ich eine Süßwassersedimentationfür mehr wahrscheinlich als ein Brackwassermilieu.Diese Annahme baut auf der Observation von Schilf-

Kalk zugeführt, was in Mögeltönder und Ballum sicher der Fall ist. So viele Vorbehalte schwächen die Möglichkeit, die CaCO₃ als Indizium des Sedimentationsmilieu zu benutzen,weshalb sich bei Untersuchung auch keine Korrelationzwischen dem T-S-Verhältnis und der CaCO₃% fand.

Die Bestimmung von CEC, adsorbierten Kationen und
Kationverteilung im Bodenwasser:

Methode: Die Bestimmung von CEC und adsorbiertem Mg++ und Ca⁺⁺ (Möberg, 1973). Da die Proben CaCO₃ enthielten wurde Na-Acetat (pH=B.2) anstatt von NH₄-Ac (pH 7.0) benutzt, weil die Löslichkeit des Carbonates zehnmal so klein in NaAc wie in NH₄Ac ist (Möberg, 1973). Nach der Smaligen Sättigung mit NaAc, nachfolgenden Zentrifugierung und Filtrierens, wurden sie ebenfalls fünfmal mit Alkohol ausgewaschen um den Na⁺-Überschuß zu entfernen. Damit waren alle Plätze an den Humus-und Tonpartikeln mit Na+ besetzt. Danach wurde Na⁺ mit NH^ (IM NH₄Ac) ausgetauscht, wonach die Na+-Konc. der CEC entsprach. Bei dieser Bestimmung der adsorbierten Kationen treten einige Probleme auf, da die gewonneren teils adsorbierte bierteKationen, teils Kationen die im Bodenwasser enthalten waren und teils Ca⁺⁺ vom CaCo₃stammend, die unter die Prozedur in Auflösung gegangen sind, enthalten. Um dise Probleme zu umgehen, habe ich sowohl sämtliche Kationen im Wasserextrakt, als auch die Ca⁺⁺ im Alkoholextrakt und NH₄Ac-Extrakt bestimmt. Nach negativer Kontrolle auf Rückstände von CaCO₃, mit Hilfe von 3-4 ml 10% HCI sämtlichen Proben, zeigte sich, daß die Menge des Ads-Ca⁺⁺ nach folgender Formel berechnet werden kann:

Ads-Ca++ = Ca++ gelöst in NaAc - Ca++ in Bodenwasser
- (Total Ca++ ~% CaCO3 - Ca++
in Ethanol - Ca++ in NH4Ac)

Obwohl diese Formel auch theoretische Gültigkeit besitzt, traten bei den Proben C und K Probleme auf. Beim C habe ich eine sehr hohe Ca⁺⁺ Konz. im Bodenwasser gefunden (1070 meq/100g), während bei einer Sulfatanalyse (nach B. Kjär) sich 14.66 meq Sulfat/100 g fanden. Also rührt das Ca^{+ +} sicher vom Gips her.

Damit ergeben sich Zweifel darüber, ob sich alles CaCO₃ in Auflösung befand, trotz daß der negativen HCI-Tests. Es bestand die Möglichkeit, daß das HCI, statt das CaCO₃ zu spalten, das Acetat der Lösung zu Essigsäure verwandelt habe. Um dieses zu untersuchen sättigte ich 5 g der Probe K nur einmal mit IM NH₄Ac, zentrifugierte und setzte 3-4 ml 10% HCI zu. Nach dieser einmaligen Sättigung ging ich davon aus, daß noch immer freies CaCO₃ zu Stelle war, trotz negativer HCI-Probe. Erst bei weitere Zugabe von 10 ml HCI wurde die Probe positiv, d.h. daß einige der gefundenen Werte über adsorbierte Ca⁺⁺ zu klein sein müssen. Auf diesen Umstand werde ich bei der Diskussion der Ergebnisse noch weiter eingehen.

Adsorbiertes Na und K wurde separat bestimmt. Die Proben wurden 5 mal mit IM NH₄Ac gesättigt, und danach die Konzentration im Extrakt gemessen. Dieser Extrakt enthällt teils adsorbierte Kationen die aus dem Bodenwasser stammen. Die adsorbierten Kationen (Na⁺ und K+) wurden nach folgender Formel bestimmt:

Ads.Na+ = Na+ in NH4Ac - Na+ in Bodenwasser
Wiederum traten Probleme bei den Proben J, K und L

auf. Hier wurde eine höhere Na⁺-Konz. als im NH₄Ac-Ex. gefunden. Dieses läßt sich nicht auf die Prozedure zurückführen, weil in dieser Doppelanalyse nur eine sehr kleine Unsicherheit auftritt. Die Ursache sahen wir, ohne es jedoch nachgeprüft zu haben, darin, daß die Resultate aus verschiedenen Analysen stammen. Wenn man davon ausgeht, daß die zwei Zahlen gleich groß sind, bedeutet das, daß sich adsorbierte Na-lonen im Wasserextrakt befanden. Die Ursache dazu kann sein, daß man durch die Spülung mit entionisiertem Wasser das Gleichgewicht (ads.Na^Na in Bodenwasser) zu sehr nach rechts verschiebt.

Die Kationen in Bodenwasser wurden durch eine Erde- Wasser Aufschwemmung (1:2.5) bestimmt. Die Aufschwemmung wurde nach nächtlichem Hinstand über einen Sandfilter filtriert. Im Extrakt wurde Ca⁺⁺ und Mg⁺⁺ (AAS) nebst Na+ und K+ (FES) bestimmt. Außerdem wurde die Ch-Konzentration durch eine electrometrische Titration bestimmt. (Benjaminsen, 1955). Es wäre wohl besser gewesen das natürliche Bodenwasser gleich zu zentrifugieren, um das gleichgewicht nicht zu verschieben.

RESULTATE UND DISKUSSION

Wie es aus dem Obenstehenden hervorgeht, kommen die
Resultate über adsorbierte Kationen von mehreren unabhängigen
Analysen, wodurch man sich weder an kleine Unübereinstimmungen,
heften, noch sich durch gute Übereinstimmungen
zu sehr bestätigt sehen darf. Beide Ergebnisse
können die Folge einer Summierung der Unsicherheiten
einzelner Analysen sein.
Kommentar zu Tabel l:

1: Wie es sich zeigt wurde Ca⁺⁺ im Ethanol- und NH₄Ac extrakt gefunden obwohl sich kein CaCO₃ in den entspre chenden Proben befand. Dazu muß ich eine Erklärung schul dig bleiben. Es ist jedoch möglich, daß kleine Schalenresti in den Proben waren, die nun langsam in Auflösung gingen wodurch kein Ausschlag bei der schnellen Carbonatanalysi auftrat. Wie man sehen wird, habe ich in meinen weiterei Berechnungen Ca⁺⁺ von CaCO₃ stammend in NaAc gleicl n nn of»«pt7t

2: Auf den Fund von 14.66 meq Sulfat/100 gin der Prob
r muß man in rten Berechnungen Rücksicht nehmen:

In Probe C wurden folgende Werte für ads.Na, K, Mg um
CEC gefunden:

Die Werte über die adsorbierten Ca++ müssen also korrek
sein, da die Summe der adsorbierten Kationen mit der CE(
/iemlich übereinstimmt.

3: Um die Werte der adsorbierten Ca++ zu bestimmen, mul
folgende Voraussetaung gemacht werden:

ladsorhierter Kationen = CE(

Diese Annäherung ist nicht ganz grundlos, weil sich freie CaCO₃ und damit kein ads.H+ in der Probe vorliegt. Dies< Methode ist jedoch hier nicht brauchbar, da die ads.Na⁺ nich bekannt sind

Wiederum wird ads.Na+ unter der Voraussetaung: CEC =
Z
0
6
4

rohrresten und der CaCO₃-konz., die doppelt so hoch ist, wie in H (0.18%) I (0.08%). Die Humuskonz. war auch in I (5.74%) höher als in H (2.35%). Das Problem des CaCO₃ und des Humus wird später behandelt werden. Die T-S-Ver. in den Marinklei liegen auch etwas an der unteren Grenze, sodaß die Bezeichnung Bracke-Marin evt. besser wäre.

Die Skalling:

Die Entwicklung der Skalling begann in der Bronzezeit (N. Nielsen, 1935, N.K. Jacobsen, 1969). Die Skalling lag zu diesem Zeitpunkt mehr südöstlich. Die Küste bildete damals eine Linie: Blåvands Huk, Oksby, südlich von Ho über Nyeng bis Langli. Blåvands Huk wurde im Subboreal gebildet, und seither haben sich die »verschiedenen Skallingen« wie ein Fächer mit Umdrehungsakse im Blåvands Huk gegen West bewegt.

Die Bordrupmarsch lag unabhängig der Plazierung der Skalling, lag die ganze Zeit beschützt, und wir haben deshalb Ablagerungen aus allen Transgressionsfasen von Cardium bis heute gefunden.

Seit die Bronzezeit betrug die Meeresspiegelsteigung 4-5 m, seit Christus ungefähr 2 m. Diese Maße stimmen gut mit der Tiefe überein, in der die Schichten gefunden wurden. Nach der zeitmäßigen Plazierung einzelner Schichten, ist es möglich ein Vergleichsmodel für die drei Hauptgebiete aufzustellen, auf grund dessen ich eine Interpretation der gefundenen Analysenresultaten vornehmen möchte.

Wie es aus dem obenstehenden Model hervorgeht, zeigt sich keine milieumäßige (Salz, Brack, Süß) Übereinstimmung zwischen zeitmäßig analogen Schichten, was aber aufgrund von rein lokalen Faktoren, auch nicht der Fall zu sein braucht. Es kann jedoch merkwürdig erscheinen, daß die Probe J aus der Späteisenzeit süß ist, obwohl es sich um die Periode der Entstehung Langlis als Insel durch den Durchbruch der damaligen »Skallingen« durch das Meer, handelt, und daß das Gebiet bei Bordrup mehr eksponiert war.

Weitere Analysen und milieubedingte Unterschiede:

Analysen milieubedingte Humusanalyse: Die Humusanalyse wurde nach der Ter- Meulen Methode vorgenommen (Möberg, 1973). Die Resultate sind für den Verlust an CaCO3 korrigiert, und stellen Durchschnitte der Doppelanalysen dar.

Um einen Zusammenhang zwischen Milieu und Humus
feststellen zu können wurde Abb. 7 angefertigt:

Es zeigt sich keine signifikante Korrelation, wobei man jedoch berücksichtigen muß, daß es sich bei den Punkten, mit den größten Abständen zur Linie, um die Fälle handelt, die bei der Milieubestimmung den größten Zweifeln unterworfen waren. Auf Grund dessen wird man sicher L als süß (vorher Brack-Süß) G als Brack (vorher Süß) und K als Brack (vorher marin) bezeichnen müssen.

Ein anderes Phänomen, das über das Sedimentationsmilieu aussagekräftig ist, ist die CaCO₃-konz. Es gibt doch Faktoren, auf die man Rücksicht nehmen muß, bevor man mit der Deutung beginnen kann. Da CaCO₃ nicht stabil ist, besteht die Möglichkeit, daß die ursprüngliche Menge wegen einer H⁺-Steigung sehr reduziert wurde. Evt. wurde der Erde auch

Es ist die Frage, ob sich hier nicht das gleiche Problem wie bei Probe J geltend macht, wo ein plötzlicher Fall des ads.Na+ im Vergleich zu allen anderen Proben vom Bordrup Profil auftritt. Auch gerade hier findet sich ein Unterschied zwischen CEC (29.90) und Z ads.Kationen (24.10).

Das gesamte Schema über die adsorbierten Kationen und
CEC siehe unten. Die Werte, die mit einer Klammer versehen
sind, wurden indirekt aus CEC bestimmt.

Um zu untersuchen wie die einzelnen Profile und einzelnen Schichten innerhalb jedes Profils von den Kationen, die sich im Boden wasser befinden, beeinflußt werden, habe ich den relativen Inhalt der einzelnen Kationen berechnet. Außerdem wurde das Na+/Ch-Verhältnis berechnet. Die Angabe relativer Werte wurde gewählt, da die absolutte von der Menge des Bodenwassers zum Entnahmezeitpunkt abhängig

Die relative Verteilung von Na, K, Ca und Mg im Meereswasser

Wie es sich in den Proben aus Bordrup (G-L) zeigt, ähnelt das Bodenwasser in seiner Zusammensetzung dem Meereswasser d.h., daß sie unabhängig ihres Ursprungs geprägt sind. Die Proben D und E aus Ballum besitzen fast die selbe prozentuale Menge an Na+ und K⁺ wie die Bordrupproben. Dagegen ist das Ca⁺⁺/Mg⁺⁺-Verh. ungefähr 1. In F fällt das Ca⁺⁺/Mg⁺+-Verh. wieder wie in Bordrup bis 0.36. Die Verhältnisse in Mögeltönder schwanken sehr, und um dieses zu veranschaulichen, wurde folgendes Diagram angefertigt:

Die relativ hohe Na-Konz. im Bodenwasser aus dem oberen Teil des Mögeltönder Profils muß von Meeresnebel stammen, da dieser die einzig mögliche Salzquelle im inneren Polder darstellt. Prange et al (1974) gibt an daß 2-4% Na+ von Salz im Meeresnebel und Regenwasser stammt, im Bodenwasser und als adsorbiert auftreten. In A beträgt der prozentuale Na-Inhalt in Bodenwasser und adsorbiert 2.34%.

Damit ist jetzt die relative Verteilung im Bodenwasser abgeklärt, und ich will nun untersuchen, ob die selben, wechselseitigen Verhältnisse bei den adsorbierten Kationen gelten. Dieses ist möglich, wenn man die adsorbierte Kationen mit den lonen im Bodenwasser vergleicht (vgl. Abb. 9 - A, B, C, D), wobei ein evt. Zusammenhang auftreten würde:

Wie man aus den Kurven in Abb. 9 - A, B, C, D sieht, sind es hauptsächlich die Ca⁺⁺- und Na⁺-Kurven, die zu Konklusionen führen können. Wenn man die zwei Kurven im selben Koordinatsystem übereinander legt, ergibt sich folgendes idealisiertes Model:

Abb. 10 bestätigt die Teorie, daß wenn bei einer niedrigen Salzkonzentration im Bodenwasser, die Bindungsstärke der einzelnen lonen darüber entscheidet, wer von ihnen adsorbiertwird, d.h., daß die divalente Kationen Ca und Mg vor den monovalenten Na ung K gebunden werden. Bei steigenderSalzkonzentration

genderSalzkonzentrationder einzelnen Kationen keine größereBedeutung erlangen, was in diesem Fall heißt, daß Na⁺ vor Ca⁺⁺, trotz seiner niedrigeren Bindungsenergi, adsorbiert werden kann.

Es geht aus Abb. 10 hervor, daß die Ca⁺⁺-Konzentration nicht so hoch zu sein braucht (< 10%), damit sich Ca⁺⁺ zum Adsorptionskomplex bindet. Meereswasser enthält nur 3.36% Ca⁺⁺, weswegen nicht so viel Ca⁺⁺ hier adsorbiert werden kann. Dem entsprechend zeigt auch Abb. 9 C, daß die Proben aus Bordrup die niedrigste Menge von adsorbierten Ca⁺⁺ enthalten. In den Proben aus Ballum finden sich 40-50% ads. Ca, d.h., daß der Einfluß des Meeres schwächer war (eindeichung); dennoch liegt eine sehr hohe Na+-Konzentration im Bodenwasser vor (67-78%). Die hohe Na+-Konzentration, die im Bodenwasser aus Ballum, von einer mangelnden Dränierung herrühren muß, ermöglicht eine Na+-Adsorption. Wenn man aus den Resultaten aus Mögeltönder, wo das Gebiet dräniert worden ist, sieht, ist die Na+-Konz. im Bodenwasser auf ein so niedriges Niveau (1.5-22.9%) gesunken, daß die Na+-Adsorption begrenzt wurde (1.5-2.1). Die mangelnde Dränierung in Ballum und Bordrup wird auch durch die hohe Cl--Konz. bestätigt (Abb. 11).

Untersucht man das Verhältnis zwischen ads.K⁺ und K+ im Bodenwasser, zeigt sich kein Zusammenhang (vgl. Abb. 9B). Wie man sieht, findet sich trotz einer relativ kräftigen Zunahme der K+-Konz. in den Proben aus Mögeltönder (A-*C), kein nennenswerter Anstieg ads.K⁺. Dieses rührt wohl daher, daß Ca⁺⁺ und Mg++ einen großen Teil der adsorbierten divalenten Kationen im Bodenwasser ausmachen, und die gesamte Salzkonzentration in Mögeltönder sehr niedrig ist (vgl. Abb. 10). Abb. 12 belegt die Tatsache, daß die Menge der adsorbierten K⁺ von der gesamten Menge der monovalenten Kationen abhängt, d.h., eine Steigung der Na+-Konz. und totalen Salzkonz. macht eine K+-adsorption möglich. Um zu sehen wie die monovalenten (Na⁺, K+) und divalenten (Ca⁺⁺,Mg⁺⁺) Kationen,unabhängig der Gesammtmenge von mono- und divalente Kationen, sich zu einander verhält, wurde abb. 13 und 14 angefertigt.

Abb. 14 zeigt einen exponentialen Verlauf, welcher auf die geringere Bindungsenergie des Mg++ im Vergleich zu Ca⁺⁺ hinweist. (Scheffer und Schactschabel, 1973). Die divalenten werden stärker als die monovalenten Kationen gebunden, weshalb die Menge der adsorbierten monovalenten Kationen sich von der totalen Salzkonzentration sehr abhängig erweist. Diese Theorie wird von Abb. 13 unterbaut, in der die Proben A, Bund C beweisen, daß eine Steigung des relativen Gehalts an K+, nicht mit einer Zunahme der ads.K+ korreliert ist. Man sieht daß die Summe von Ca und Mg darüber entscheidet, wie viele monovalente Kationen sich binden.

Diese Diskussion bewies, daß die Zusammensetzung der adsorbierten Kationen ausschließlich von den Konzentrationsverhältnissen im Bodenwasser bestimmt ist. Die adsorbierten Kationen können uns also nur Aufschluß über die heutigen Einwirkungen auf den Boden und nicht über das Sedimentationsmilieu der betreffenden Schichter geben. Dies stimmt mit Pranges Konklusion (1974) überein: »Die Verteilung der adsorbierten Kationen ist von postsedimentären Verhältnissen bestimmt«.

KONKLUSION

l: Das Ton-Silt-Verhältnis istem ausgezeichneter Indikator
für den Umständen (Süß, Brack oder Salz) unter welchem
die Sedimentation stattgefunden hat.

2: Die Verteilung der adsorbierten Kationen wird von die
heutige Zusammensetzung des Bodenwassers bestimmt.

Resumé

Ler-silt forholdet har vist sig at være en god indikator for
under hvilke omstændigheder en sedimentation har fundet
sted (fersk, brak eller salt).

Den aktuelle f orde Ung af adsorberede kationer vil udelukkende kendevære bestemt af de faktorer, der i øjeblikket hersker på den pågældende lokalitet, og man vil dermed ikke ud fra fordelingsmønstret kunne sige noget om miljøet på sedimentationstidspunktet.

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