Mehrskalige Untersuchungen der Verwitterungsfront mit geophysikalischen und geochemischen Methoden

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professor Dr. Jan van der Kruk; Dr. Mirjam Schaller
• Fachliche Zuordnung: Physik des Erdkörpers ; Mineralogie, Petrologie und Geochemie
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 280511172

Boden, ein wichtiger Träger des Lebens, wird durch chemische Verwitterung und physikalische Erosion von Gestein produziert. Die Mächtigkeit eines Bodens ist durch Tektonik, Klima und Vegetation bestimmt. Bisher ist wenig bekannt über die Mächtigkeit von Verwitterungsfronten und ihrer Abhängigkeit von verschiedenen klimatischen und biotischen Bedingungen. In diesem interdisziplinären Antrag wird die Verwitterungsfront an drei verschiedenen Hanglokalitäten mit unterschiedlichen Klimabedingungen und Vegetationtypen entlang der chilenischen Küste untersucht. Für die Analysen werden geophysikalische und geochemische Methoden miteinander kombiniert. Auf diese Weise wird die arbeitsintensive und räumlich beschränkte geochemische Identifizierung der Verwitterungsfront durch die geophysikalische Anwendung unterschtützt, um die strukturelle Organisation des Bodens und der Bodentiefe im größeren Maßstab nichtinvasiv zu kartieren. Eine Top-down-Methode über verschiedene Maßstäbe wird angewendet, um mittels der EMI-Kartierung die dominanten großmaßstäblichen Bodenschichten der elektrischen Leitfähigkeit werden mit darzustellen. Auf Basis dieser Bilder werden mehrere Abschnitte ausgewählt, an denen detailliertere geophysikalische Aufnahmen (EMI und GPR) durchgeführt werden. Zwei gewöhnliche multi-konfigurierte EMI-Geräte werden verwendet um einen Bereich von 0.20 m bis zu 6 m Tiefe abzudecken. Zusätzlich werden mehrere GPS-Antennen mit 100 bis 1000 MHz eingesetzt. Basierend auf diesen geophysikalischen Bildern werden anschließend Bodenproben an ausgesuchten Lokalitäten mittels einer Bohrung entnommen. An den Bodenproben werden Textur, pH, Gehalt an organischem Kohlenstoff, Elektrokonduktivität sowie Bodenwasser untersucht. Gegrabene Bodenprofile entlang von Hangabschnitten werden verwendet um Haupt- und Spurenelemente zu untersuchen. Diese Daten werden zur Sichtbarmachung der Verwitterungsfront verwendet. In den Bodenprofilen mit Schlüsselfunktion werden auch in situ-produzierte kosmogene Nuklide gemessen, um Bodenerosionsraten und Bodenmischungstiefen sichtbar zu machen. Alle gewonnen Daten werden mit den invertierten elektronischen EMI- und GPR-Parametern verarbeitet. Es wird betrachtet,, ob eine Übereinstimmung der EMI und/oder GPR-Daten mit den Verwitterungseinheiten vorliegt und eine Korrelation zwischen den Änderungen der elektrischen Konduktivität für tiefe (EMI) und hohe (GPR) Frequenzen und der Leitfähigkeit der bestimmten Parameter besteht. Wir werden weitere vorhandene Informationen von ebenfalls an Bodenprofil arbeitenden Projektgruppen bei unseren Auswertungen berücksichtigen. Somit werden wir das flächenhaft beschränkte Wissen über Verwitterungsfronten von mehreren Bodenprofilen durch geophysikalische Methoden erweitern. Wir versuchen die Verwitterungsfronten in größerem Maßstab in Lokalitäten mit unterschiedlichen klimatischen und vegetativen Bedingungen aufzuzeichnen.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1803: EarthShape: Earth Surface Shaping by Biota
• Mitverantwortliche: Professor Dr. Johan Huisman; Dr. Lutz Weihermüller