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Depositionsmuster und bevorzugte Transportwege für Sedimente im subalpinen Dolinenkarst am Beispiel des Untersberg-Plateaus (Berchtesgadener Alpen)
Depositionsmuster und bevorzugte Transportwege für Sedimente im subalpinen Dolinenkarst am Beispiel des Untersberg-Plateaus (Berchtesgadener Alpen)
Die vorliegende Dissertation fokussiert die Bodenbildungsdynamik im subalpinen Dolinenkarst der tertiären Paläohochfläche des Untersbergs (1500 bis 1900 m) zwischen Salzburg (Österreich) und Berchtesgaden (Bayern, Deutschland) in den Nördlichen Kalkalpen. Ziel der Untersuchung ist es, die dominanten Steuerungsfaktoren der Bodengenese im Spannungsfeld zwischen äolischer Deposition und der Erosion von Bodensedimenten im System Doline zu ermitteln und somit die geomorphologisch-pedologische Prozessdynamik dieses Sonder-standortes insgesamt qualitativ und quantitativ zu erfassen. Dazu werden in repräsentativen Dolinentypen expositionsabhängig Bodenprofile entlang von Hangcatenen (Höhenintervall: 1765 bis 1805 m), sowie an qualitativ geomorphologisch differenzierten Referenzstandorten kartiert. Die Quantifizierung von Steuerfaktoren auf die Bodenentwicklungsdynamik findet über einen Zeitraum von zwei Geländejahren (Mai bis Oktober) statt. Dazu wird innerhalb der Testdolinen ein engmaschiges Messnetz aus Erosions- und Sedimentfängern installiert. Transport- und Sedimentationsmechanismen von der Doline über den Epikarst in das Höhlensystem sowie im Endokarst selbst werden in einer Vergleichsanalyse der Höhlensedimente erfasst. Diese werden aus den untersten Stockwerken (850 bis 1020 m) und nahe der Karstwasserbasis (680 m) entnommen. Anhand von karstsystemisch relevanten Laborkenngrößen der Sedimentproben (z. B. pH-Wert, Karbonatgehalt, Korngrößen, C/N, Elementana-lysen, Mineralogie) werden bodengenetische Veränderungen auf der Plateaufläche markiert und geben Rückschlüsse auf die komplexe Eintragsdynamik in den unterirdischen Karstkörper. Die Evaluierung der Felddaten belegt eine systematische Verteilung der Bodenhaupttypen mit Skeletthumusböden an den Dolinenrändern und Rendzinen in den Mittelhangbereichen. Die Bodentypen des Dolinengrundes werden überwiegendvon Braunerde-Rendzinen besetzt, während ebene Flächenreste bevorzugte Standorte für äolisch geprägte Braunerden darstellen. Die äolische Prägung des Bodeninventars am Untersbergplateau wird eindeutig durch erhöhte Schluff- und Feinsanddominanz, sowie eine makroskopisch auffällige Glimmerführung in den Profilen markiert. Dolinenränder und exponierte Kuppen im Glazio-Karstrelief stellen besonders begünstigte Depositionsstandorte dar. Hingegen tritt ein erhöhter Materialverlust verstärkt an den Doli-nenböden auf, während Flächen-, Plateau- und Sattellagen die Böden vor Abtrag schützen. Die Ein- und Abtragsdynamik im subalpinen Dolinenkarst wird übergeordnet durch die vorherrschenden Vegetationsgesellschaften gesteuert, welche auch von der Dolinenposition abhängig ist. Ein weiterer Steuerfaktor ist das Mikrorelief und die Peripherie der Doline, da eine davon abhängige Schneedecken- und Niederschlagsverteilung festgestellt wird. Durch die verstärkte Schmelzwasserdynamik wird der Bodenabtrag in Dolinen deutlich erhöht. Die äolisch identifizierten Marker und mineralogischen Komponenten des Bodentypeninventars im Exokarst bleiben auch in den Höhlensedimenten und in den Trübstoffproben am Karstwasserquellaustritt nachweisbar. Damit wird schließlich dokumentiert, dass innerhalb von Karbonatkomplexen der Nördlichen Kalkalpen auch äolischer Staub und Staubsedimente einem Transportzyklus unterworfen sind., This paper deals with karst soil genesis on the Untersberg paleosurface (Germany, Austria, Northern Calcareous Alps). The main study aim is to investigate the dominante influencing factors of soil genesis between eolian sediment deposits and geomorphologic erosion pro-cesses on the karst surface. Field work firstly concentrates on soil sampling in predefined dolines along catenae and reference profiles across the subalpine zone (1,765 to 1,795m). Firstly, a two year monitoring (may to october) quantifies eolian sediments and eroded ma-terial with-in the doline system. Secondly, cave sediment sampling concentrates on horizon-tal corridors in levels of 850 to 1,020m and finally comprises the contact zone to the karst water base (680m). Moreover, significant parameters (e.g. pH value, calcium carbonate, grain size, C/N, distribution of elements, mineralogy) mark changes in soil genesis along the paleosurface and give evidence of dynamics of input into the subsurface karst. First descriptive data show systematic distribution of soil types within dolines. Folic Histosols fill the dolinesides, whereas Rendzic Leptosols are mapped in the centrical slopes. On doline grounds Cambic Rendzic Leptosols are represented, Cambisols persist only on flat areas. Regarding grain size distribution, silt dominance and remarkable amounts of fine sand and the existence of mica these soil parameters characterize the soils on the surface and give clear evidence of eolian dust contributions. Their strong influence is located especially on doline sides and exposed summits. Firstly, dominant soil erosion processes concentrates on lower slope and doline ground fillings. Soil and soil generating substrata are stronger protected against erosion along flat surface positions or anticlinal structures separating doline rows or fields. According to slope position and aspect vegetation cover controlls in- and output dynamics. Secondly, geomorphologic dimension of relief (meso-, microtopology) creates a highly variable spatial distribution of snowcover and rain precipitation. Thus snow melt dynamics during spring time on referred doline types increase clearly soil erosion. Additionally, striking macroscopic mica documents a major allochthonous component in subsurface karst sediments and suspended loads of karst spring waters. This obviously demonstrates a recent cycle of eolian dust within carbonate karst complexes in the Northern Calcareous Alps.
Doline karst, alpine soil genesis, eolian sediments, cave sediments, Northern Calcareous Alps
Mix, Christine
2018
Deutsch
Universitätsbibliothek der Ludwig-Maximilians-Universität München
Mix, Christine (2018): Depositionsmuster und bevorzugte Transportwege für Sedimente im subalpinen Dolinenkarst am Beispiel des Untersberg-Plateaus (Berchtesgadener Alpen). Dissertation, LMU München: Fakultät für Geowissenschaften
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Abstract

Die vorliegende Dissertation fokussiert die Bodenbildungsdynamik im subalpinen Dolinenkarst der tertiären Paläohochfläche des Untersbergs (1500 bis 1900 m) zwischen Salzburg (Österreich) und Berchtesgaden (Bayern, Deutschland) in den Nördlichen Kalkalpen. Ziel der Untersuchung ist es, die dominanten Steuerungsfaktoren der Bodengenese im Spannungsfeld zwischen äolischer Deposition und der Erosion von Bodensedimenten im System Doline zu ermitteln und somit die geomorphologisch-pedologische Prozessdynamik dieses Sonder-standortes insgesamt qualitativ und quantitativ zu erfassen. Dazu werden in repräsentativen Dolinentypen expositionsabhängig Bodenprofile entlang von Hangcatenen (Höhenintervall: 1765 bis 1805 m), sowie an qualitativ geomorphologisch differenzierten Referenzstandorten kartiert. Die Quantifizierung von Steuerfaktoren auf die Bodenentwicklungsdynamik findet über einen Zeitraum von zwei Geländejahren (Mai bis Oktober) statt. Dazu wird innerhalb der Testdolinen ein engmaschiges Messnetz aus Erosions- und Sedimentfängern installiert. Transport- und Sedimentationsmechanismen von der Doline über den Epikarst in das Höhlensystem sowie im Endokarst selbst werden in einer Vergleichsanalyse der Höhlensedimente erfasst. Diese werden aus den untersten Stockwerken (850 bis 1020 m) und nahe der Karstwasserbasis (680 m) entnommen. Anhand von karstsystemisch relevanten Laborkenngrößen der Sedimentproben (z. B. pH-Wert, Karbonatgehalt, Korngrößen, C/N, Elementana-lysen, Mineralogie) werden bodengenetische Veränderungen auf der Plateaufläche markiert und geben Rückschlüsse auf die komplexe Eintragsdynamik in den unterirdischen Karstkörper. Die Evaluierung der Felddaten belegt eine systematische Verteilung der Bodenhaupttypen mit Skeletthumusböden an den Dolinenrändern und Rendzinen in den Mittelhangbereichen. Die Bodentypen des Dolinengrundes werden überwiegendvon Braunerde-Rendzinen besetzt, während ebene Flächenreste bevorzugte Standorte für äolisch geprägte Braunerden darstellen. Die äolische Prägung des Bodeninventars am Untersbergplateau wird eindeutig durch erhöhte Schluff- und Feinsanddominanz, sowie eine makroskopisch auffällige Glimmerführung in den Profilen markiert. Dolinenränder und exponierte Kuppen im Glazio-Karstrelief stellen besonders begünstigte Depositionsstandorte dar. Hingegen tritt ein erhöhter Materialverlust verstärkt an den Doli-nenböden auf, während Flächen-, Plateau- und Sattellagen die Böden vor Abtrag schützen. Die Ein- und Abtragsdynamik im subalpinen Dolinenkarst wird übergeordnet durch die vorherrschenden Vegetationsgesellschaften gesteuert, welche auch von der Dolinenposition abhängig ist. Ein weiterer Steuerfaktor ist das Mikrorelief und die Peripherie der Doline, da eine davon abhängige Schneedecken- und Niederschlagsverteilung festgestellt wird. Durch die verstärkte Schmelzwasserdynamik wird der Bodenabtrag in Dolinen deutlich erhöht. Die äolisch identifizierten Marker und mineralogischen Komponenten des Bodentypeninventars im Exokarst bleiben auch in den Höhlensedimenten und in den Trübstoffproben am Karstwasserquellaustritt nachweisbar. Damit wird schließlich dokumentiert, dass innerhalb von Karbonatkomplexen der Nördlichen Kalkalpen auch äolischer Staub und Staubsedimente einem Transportzyklus unterworfen sind.

Abstract

This paper deals with karst soil genesis on the Untersberg paleosurface (Germany, Austria, Northern Calcareous Alps). The main study aim is to investigate the dominante influencing factors of soil genesis between eolian sediment deposits and geomorphologic erosion pro-cesses on the karst surface. Field work firstly concentrates on soil sampling in predefined dolines along catenae and reference profiles across the subalpine zone (1,765 to 1,795m). Firstly, a two year monitoring (may to october) quantifies eolian sediments and eroded ma-terial with-in the doline system. Secondly, cave sediment sampling concentrates on horizon-tal corridors in levels of 850 to 1,020m and finally comprises the contact zone to the karst water base (680m). Moreover, significant parameters (e.g. pH value, calcium carbonate, grain size, C/N, distribution of elements, mineralogy) mark changes in soil genesis along the paleosurface and give evidence of dynamics of input into the subsurface karst. First descriptive data show systematic distribution of soil types within dolines. Folic Histosols fill the dolinesides, whereas Rendzic Leptosols are mapped in the centrical slopes. On doline grounds Cambic Rendzic Leptosols are represented, Cambisols persist only on flat areas. Regarding grain size distribution, silt dominance and remarkable amounts of fine sand and the existence of mica these soil parameters characterize the soils on the surface and give clear evidence of eolian dust contributions. Their strong influence is located especially on doline sides and exposed summits. Firstly, dominant soil erosion processes concentrates on lower slope and doline ground fillings. Soil and soil generating substrata are stronger protected against erosion along flat surface positions or anticlinal structures separating doline rows or fields. According to slope position and aspect vegetation cover controlls in- and output dynamics. Secondly, geomorphologic dimension of relief (meso-, microtopology) creates a highly variable spatial distribution of snowcover and rain precipitation. Thus snow melt dynamics during spring time on referred doline types increase clearly soil erosion. Additionally, striking macroscopic mica documents a major allochthonous component in subsurface karst sediments and suspended loads of karst spring waters. This obviously demonstrates a recent cycle of eolian dust within carbonate karst complexes in the Northern Calcareous Alps.