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Verwitterung und Morphogenese im Dekkan - eine Prozessanalyse

Tropische Verwitterung und Bodenbildung in basaltischen und kristallinen Gesteinen Indiens / Monika Laufenberg. Morphogenese im Dekkan / Hanna Bremer

Hrsg.: Monika Laufenberg; Hanna Bremer

[Weathering and morphogenesis on the Dekkan Plateau, India. Analyzing the processes]

2003. 511 Seiten, 23 Abbildungen, 4 Tabellen, 4 Tafeln, 17x24cm, 1010 g
Language: Deutsch

(Relief Boden Palaeoklima, Band 18)

ISBN 978-3-443-09018-0, brosch., price: 98.00 €

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Keywords

Dekkan Indien Gestein Verwitterung Basalt

Contents

Inhaltsbeschreibung top ↑

Verwitterungsdecke und Relief stehen in einem untrennbaren Zusammenhang. So sind in Indien autochthone Reliktböden auf Rumpfflächen oder Flächenresten zu finden; in jungen Terrassen fehlen sie. Die untersuchten reliktischen Substrate sind auf kristallinem und basaltischem Ausgangsgestein durch Merkmale intensiver chemischer Verwitterung geprägt. Die Verwitterungsprodukte auf den beiden unterschiedlichen Gesteinen zeigen äußerst ähnliche Eigenschaften.

Bespr.: Zeitschrift für Geomorphologie N.F. 52/4 (Dezember 2008) top ↑

Die „Kölner Schule“ der Physischen Geographie unter der Leitung von Frau Prof. em. Hanna Bremer verfolgte über Jahrzehnte den Arbeitsschwerpunkt der tropischen und subtropischen Reliefgenese, wobei die Entstehung der Rumpfflächen und ihrer assoziierten Reliefformen, u. a. mit Insel- und Zeugenbergen, von besonderem Interesse war und immer noch ist. Die in den heutigen Tropen gewonnenen Erkenntnisse waren u. a. sehr hilfreich bei der Deutung der Paläo-Morphogenese in den mitteleuropäischen Mittelgebirgen. Schon früh in den 1970er Jahren wurde erkannt, dass insbesondere die klimatisch gesteuerte Intensität der Bodenbildung sowie die chemische Tiefenverwitterung und Auswaschung gelöster Stoffe, die in langen Zeiträumen eine Bildung von mächtigen Saprolithzonen zur Folge hatten, eine bedeutende Steuergröße für die Ausbildung der tropischen Reliefformen war. Die Interaktion von tropischer Verwitterung und Reliefgenese war ein Forschungsschwerpunkt von Dr. Heinz Späth, der durch seinen frühen Tod im Jahre 1989 die Untersuchungen in Südindien nicht mehr zum Abschluss bringen konnte. Das ihm gewidmete Doppelwerk bildet eine wissenschaftliche Synthese der gemeinsam mit Frau Bremer 1985 in Südindien begonnenen geomorphologischen Arbeiten. Während Böden und Saprolithzonen aus quarzreichen und quarzfreien Gesteinen hinsichtlich der Verwitterungsneubildungen und Pedogenese charakteristische Unterschiede aufweisen, zeigen gleiche Reliefformen mit dem Übergang vom Kristallin (Granit und Gneis) zum Trappbasalt im Dekkan in Südindien, dass die Gesteinseigenschaften offenbar als Folge der intensiven und tiefreichenden Verwitterung morphogenetisch unwirksam waren. Als Folge der Millionen Jahre langen Zeiträume, die für die Verwitterung zur Verfügung standen, wurden die Verwitterungsdecken und Reliefformen in einem überwiegenden Maße durch die paläoklimatische Entwicklung geprägt. Daher liegt der Schwerpunkt von M.Laufenberg in Teil 1 des Buches auf der mikromorphologischen Analyse von Böden und Saprolithzonen aus kristallinen und basaltischen Gesteinen, der Rekonstruktion der Bildungsprozesse und der Unterscheidung von reliktischen und rezenten Merkmalen. Die Geländeuntersuchungen und Probennahmen wurden 1985 von Hanna Bremer und Heinz Späth durchgeführt. Für eine Doktorandin war es zweifellos eine anspruchsvolle Aufgabe, ohne eigene Kenntnis der Gelände- und Probennahmesituation genetische Interpretationen allein auf Basis von Beschreibungen, Dünnschliffen sowie chemischen und tonmineralogischen Analysen von Einzelproben durchzuführen. Rezente Verwitterungsprozesse (wobei erst in der Diskussion ein das Quartär umfassender Zeitraum präzisiert wird) werden aus den Merkmalen von Fluvisols, Cambisols und Vertisols abgeleitet, die auf unterschiedlichen Flussterrassen im Untersuchungsgebiet verbreitet sind. Demgegenüber sind die Verwitterungsintensitäten in Saprolithzonen der Kristallingesteine und Basalte deutlich stärker ausgeprägt. Filigrane Saprolithfragmente und Quarzkornsprengung in Ferralsol-Horizonten weisen auf eine autochthone Profilentwicklung hin, während „divergierende Verwitterung“ (n. Bremer) sich im Mikrobereich in der Nachbarschaft von Smectit und Kaolinit dokumentiert. Den größten Teil der Arbeit von Laufenberg nimmt die Beschreibung der überwiegend an Einzelproben gewonnenen mikromorphologischen und analytischen Befunde ein, wobei die Darstellung räumlich nach Klimaregionen und Gesteinsprovinzen gegliedert ist. Da die Geländesituation (z. B. „ältere Fläche, oberflächennahe Probe von Ferricrete-Plateau“, S. 26), meist nur sehr knapp beschrieben wird, Proben nur gelegentlich in ein Gesamtprofil oder einen Geländeschnitt eingehängt sind und bodenkundliche Horizontbezeichnungen oder Schichtangaben fehlen, fällt es dem Leser schwer, die für jeden Standort aus den Befunden abgeleiteten Interpretationen mit den jeweiligen Verwitterungsbildungen zu einem standortbezogenen Gesamtbild zu verknüpfen. Doch werden die Befunde der einzelnen Untersuchungsgebiete im Rahmen des umfangreichen Kapitels zu den Schlussfolgerungen über die Verwitterung basaltischer bzw. kristalliner Gesteine zu einer sinnvollen Synthese zusammengefasst, plausibel erklärt und hinsichtlich der Verwitterungsdynamik und Alterstellung, des reliktischen Charakters und der morphogenetischen Bedeutung diskutiert. Den Abschluss der Arbeit bildet ein Kapitel zum Vergleich der Verwitterung im Basalt und Kristallin. Darin wird dargelegt, dass die intensiv zersetzten, reliktischen Verwitterungsprodukte der Rumpfflächen und Flächenreste in beiden Gesteinsprovinzen sehr ähnliche Merkmale und Eigenschaften aufweisen. Nach den mikromorphologischen Analysen können eine ältere und eine jüngere Paläoverwitterung unterschieden werden. Vom Jura bis Alttertiär führte die intensive Lösungsverwitterung unter feucht-heißen Klimabedingungen zu einer gleichförmigen Verwitterungsdecke als Voraussetzung für eine Fläche, die sich über unterschiedliche Ausganggesteine hinweg erstreckt. Tektonische Hebung und Klimaveränderungen führten im Mitteltertiär zu einem vollständigen oder teilweisen Abtrag der Verwitterungsdecke. Auf den Abtragungsflächen fand in der jüngeren Phase keine Tiefenverwitterung mit Saprolithisierung mehr statt, denn unter ferrallitischen Böden folgt oft direkt das Gestein. Zum Teil wurden verbliebene Reste der älteren Verwitterung in die jüngeren Böden eingearbeitet. Mächtige reliktische Vertisole, in beiden Gesteinsprovinzen mit Tongehalten über 60%, sind ebenfalls auf der Rumpffläche verbreitet. Aus den Ergebnissen wird gefolgert, dass sich die Vertisole teilweise aus einem ursprünglich ferrallitischen Boden der Abtragungsfläche entwickelten, indem sich von eingeschlossenen, verwitternden Festgesteinsblöcken ausgehend frische Minerale ausbreiteten und unter wechselfeuchten Klimabedingungen in Smectit umwandelten – eine interessante Hypothese mit boden- und standortkundlicher Relevanz. Rezente Verwitterung wird für die quartären Sedimente der Flusstäler postuliert. Die Verwitterungsintensität labiler Minerale nimmt deutlich mit steigenden Jahresniederschlägen zu und als Verwitterungsneubildung entsteht ausschließlich Smectit. Insgesamt sind im Hinblick auf die Verwitterungsprozesse die Resultate nachvollziehbar und die Interpretation weitgehend plausibel. In einem kurzen Abschnitt wird abschließend die Beziehung zwischen den Eigenschaften und der Verbreitung der Verwitterungsdecken und der Genese der Rumpfflächen zusammengefasst.

Die Reliefgenese im Dekkan wird in dem von H. Bremer verfassten zweiten Teil des Buches vertieft. Einleitend werden Definitionen der von ihr in den vergangenen Jahrzehnten erkannten tropischen Reliefelemente vorgestellt. In der Übersicht der Verwitterungsbildungen als Indikatoren der Morphogenese werden in einer traditionellen Weise die Bodenfarben zur Kennzeichnung der Pedogenese herangezogen. Auch die Darstellung der Entstehung von Hämatit und Goethit auf Basis des jüngeren bodenkundlichen Kenntnisstandes hätte zu einer differenzierteren Aussage über die Verwitterungsintensität geführt. Die Geologie und Petrologie sowie das prä-tertiäre Ausgangsrelief und das Paläoklima des Dekkan werden ausführlich dargestellt, wie auch die grundlegenden geomorphologischen Prozesse, die direkt beobachtet oder aus Geländeformen, Sedimenten und Bodenbildungen rekonstruiert werden. Aus ihnen resultiert ein ausführlicher Überblick über die Morphogenese Südindiens, unter besonderer Berücksichtigung der Tektonik. Die geomorphologische Entwicklung wird im zweiten Teil der Abhandlung von H. Bremer für die einzelnen Teilregionen des Dekkan präzisiert. Dabei werden umfangreiche Details der Reliefformen, Sedimente und Böden hinsichtlich der räumlichen und zeitlichen Landschaftsgenese synoptisch interpretiert. Als Kernprozess derFlächenbildung bzw. der flächen- und linienhaften Tieferlegung von Landoberflächen wird die „subterrane Materialabfuhr” postuliert, die ausschließlich an feuchttropische Klimabedingungen gebunden ist. Leider wird diese interessante, bereits von M.Laufenberg im ersten Teil des Buches erwähnte Hypothese nicht durch Analysendaten oder Massenbilanzen belegt. Sackungsbeträge der Landoberfläche müssten sich aus der relativen Anreicherung verlagerungsstabiler Elemente berechnen lassen. Auch steht die direkt unter dem Boden einsetzende ungestörte Gesteinsstruktur der mächtigen Saprolithzonen, die von M.Laufenberg belegt wird, eher im Widerspruch zur Hypothese einer Einebnung durch Sackung.

Insgesamt konzentriert sich das Doppelwerk von Monika Laufenberg und Hanna Bremer auf die nach wie vor aktuelle und diskutierte Frage der tropischen Landschafts- und Rumpfflächengenese am Beispiel des Dekkan in Südindien. Mit den sehr detailliert beschriebenen Geländebefunden und Laborergebnissen sowie den weitgehend nachvollziehbaren Interpretationen leisten die Autorinnen einen wichtigen Beitrag zur Geomorphologie und Bodengeographie in den feuchten Tropen. Die verbleibenden offenen Fragen sollten die geomorphologische und bodengeographische Forschung in dieser attraktiven Untersuchungsregion stimulieren.

Peter Felix-Henningsen, Gießen

Zeitschrift für Geomorphologie Band 52/4 (Dezember 2008)

Inhaltsverzeichnis top ↑

1 Einleitung und Fragestellung 9
2 Untersuchungsgebiete und Laboranalysen 11
2.1 Untersuchungsgebiete 11
2.2 Laboranalysen 16
3 Die untersuchten Verwitterungsbildungen 18
3.1 Zur Ansprache und Einordnung von rezenten,
reliktischen und pologenetischen Böden und Merkmalen 18
3.2 Zersatz und Saprolith 21
3.3 Eisenkrusten: Laterite und Ferricretes 22
3.4 Differenzierung von autochthonen und
altechthonen tropischen Verwitterungsdecken 23
4 Basaltischer Dekkan 26
4.1 Die feuchte Region der Westghats uzen Mahabaleshwar 26
4.1.1 Probenbeschreibung: Befund und Interpretation 26
4.1.2 Diskussion der Untersuchungsergebnisse 35
4.1.2.1 Intensiv verwitterte Böden 3 5
4.1.2.2 Saprolithisierter Gesteinszersatz 35
4.1.2.3 Ferricretes und Bauxites 36
4.1.2.4 Quarzhaltige Decklagen auf Ferricreteplateaus 37
4.1.2.5 Quarz in Verwitterungsbildungen auf basaltischem Ausgangsgestein 38
4.2 Die Alluvionen aus dem trockenen Raum östlich der Westghats 38
4.2 1 Probenbeschreibung: Befund und Interpretation 38
4.2.2 Rezente Bodenentwicklung in nährstoffreichen
und nährstoffarmen Alluvionen 41
4.3 Die North Konkan Costal Plains nördlich von Bombay 42
4.3. 1 Probenbeschreibung: Befund und Interpretation 42
4.3.2 Diskussion der Untersuchungsergebnisse 51
4.3.2.1 Gesamtbetrachtung des Profils im Norden von Bombay 51
4.3.2.2 Gesteinsreste im Boden 52
4.3.2.3 Rote und gelbe Verwitterungsbildungen 53
4.3.2.4 Die Quarze irn Verwitterungsprofil 54
4.3.2.5 Der Nachweis von Stabilität und in situ-Verwitterung 54
4.3.2.6 Ausscheidung von Kieselsäure in einen Ferralsol 55
4.4 Das Küstentiefland um Bulsar 56
4.4.1 Probenbeschreibung: Befund und Interpretation 56
4.4.2 Der Beginn der rezenten Pedogenese in reliktischen
Verwitterungsresiduen 60
4.5 Alluvionen aus dem küstennahen Tiefland des
Ambica Rivers uni! des Tapti Rivers 60
4.5.1 Probenbeschreibung: Befund und Interpretation 60
4.5.2 Diskussion der Untersuchungsergebnisse 67
4.5.2.1 Merkmale der rezenten Verwitterung und Reste
intensiver Altverwitterung 67
4.5.2.2 Smectite und Vertisoldynamik 68
4.6 Verwitterungsbildungen in der Umgebung von Vyara/Songarh 69
4.6.1 Probenbeschreibung: Befund und Interpretation 69
4.6.2 Diskussion der Untersuchungsergebnisse 78
4.6.2.1 Stark verwitterte Paläoböden und rezente Merkmale 78
4.6.2.2 Die Eigenschaften der reliktischen Böden 79
4.6.2.3 Gesteinsreste mit Eisenrinden 80
4.6.2.4 Rezente Merkmale 80
4.7 Der Raum Navapur 81
4.7.1 Probenbeschreibung: Befund und Interpretation 81
4.7.2 Diskussion der Untersuchungsergebnisse 88
4.7.2.1 Reliefbedingte Vertisolbildung mit Calcitausscheidungen 88
4.7.2.2 Polygenetische Profile 89
4.7.3 Probenbeschreibung; Befund und Interpretation des
Terrassenprofils Ranigan River 90
4. Basaltisches Lockermaterial im trockenen Untersuchungsgebiet
südlich der Satpura Ranges 90
4.8.1 Probenbeschreibung: Befund und Interpretation 93
4.8.2 Pedogenetische Merkmale und Calcitanreicherungen 97
4.9 Basaltisches Lockermaterial und Alluvionen aus der
küstenfernen Region der Gawilgar Hills 98
4.9.1 Probenbeschreibung: Befundund Interpretation 98
4.9.2 Rezente Verwitterung und Calcitanreicherungen 103
5 Schlussfolgerungen zur Verwitterung basaltischer Gesteine 105
5.1 Paläoverwitterung im Raum Mahabaleshwar 105
5.1.1 Tiefenverwitterung und Bodenbildung 105
5.1.2 Ferricretes 107
5.2 Polygenetisches Divergenzprofil auf der North Konkan Coastal Plain 108
5.3 Rezente Bodenentwicklung und Paläoverwitterung in
den Untersuchungsräumen nördlich des 20. Breitengrades 110
5.3.1 Indikatoren rezenter Verwitterungsbedingungen
anhand junger Aufschüttungen 111
5.3.2 Böden mit quellfähigen Dreischichttonmineralen,
vertisolähnliche Böden und Vertisole 112
5.3.2.1 Eigenschaften von Vertisolen und vertisolähnlichen Böden
unter Berücksichtigung von Relief, Ausgangsmaterial und Genese 113
5.3.3 Reliktische Verwitterungsbildungen 116
5.4 Das Auftreten von Quarz im Basalt und in
basaltischen Verwitterungsprofilen 118
6 Kristalliner Dekkan 121
6.1 Die Nilgiri-Hilis und die Westghats östlich von Mangalore 121
6.1.1 Probenbeschreibung: Befund und Interpretation 121
6.1.2 Diskussion der Untersuehungsergebnisse 127
6.1.2.1 Flächenreste mit reliktischen, mehrphasigen Verwitterungsdecken 127
6.1.2.2 Rezente Prozesse 129
6.2 Das Bangalore-Plateau 130
6.2.1 Probenbesehreibung: Befund und Interpretation 130
6.2.2 Diskussion der Untersuchungsergebnisse 149
6.2.2. Die ältere Paläoverwitterung 149
6.2.2.2 Ferricretebildung im Zuge von Meeresspiegelschwankungen 149
6.2.2.3 Die jüngere Paläoverwitterung 150
6.2.2.4 Rezente Entwicklungen in reliktischen Profilen 152
6.2.2.5 Rezente Prozesse in jungen Aufschüttungen 153
6.2.2.6 Eisenverbindungen als Indikatoren eines geänderten
Verwitterungsmilieus 154
6.2.2.7 Transparente und opake Schwerminerale und deren Aussagekraft
für die Intensität der Verwitterung 155
6.2.2.8 Quarzverwitterung 156
6.2.2.9 Tonverarmung 157
6.3 Der Übergang des Mysore-Bangalore Plateaus zur Tamilnad-Fläche 158
6.3.1 Probenbeschreibung: Befund und Interpretation 158
6.3.2 Diskussion der Untersuchungsergebnisse 162
6.3.2.1 Abtrag der alten Verwitterungsdecken und Initiale
Stadien der Bodenbildung 162
6.3.2.2 Kalkanreicherungen in reliktischen Verwitterungswurzeln 163
6.4 Der westliche Teil der Tamilnad-Fläche 164
6.4.1 Probenbeschreibung: Befund und Interpretation 164
6.4.2 Diskussion der Untersuchungsergebnisse 177
6.4.2.1 Bodenabtrag und mehrphasige Verwitterungsdecken 177
6.4.2.2 Polygenetische Vertisole 178
6.4.2.3 Terrassen 179
6.4.2.4 Caleitausscheidungen in reliLtisehen Verwitterungswurzeln 180
Der Raum südöstlieh der Paini-Hills 181
6.5.1 Probenbesehreibung: Befund und Interpretation 181
6.5.2 Diskussion der Untersuehungsergebnisse 193
6.5.2.1 Reliktisehe und rezente Merkmale 193
6.5.2.2 Die Stabilität autoehthoner, reliktiseher Verwitterungsprofile 194
6.5.2.3 Mehrschichtprofile 195
6.6 Die östliche Palghat-Pforte 197
6.6.1 Probenbesehreibung: Befund und Interpretation 197
6.6.2 Junge Bodenentwieklung nach umfangreieher Erosion
der alten Verwitterungsdecken 201
6.7 Der östliche Teil der Tamilnad-Fläehe 202
6.7.1 Probenbeschreibung: Befund und Interpretation 202
6.7.2 Diskussion der Untersuehungsergebnisse 209
6.7.2.1 Die postsedimentäre, reliktisehe Verwitterung der
Cuddalore-Sandsteine 209
6.7.2.2 Rezente Verwitterungsmerkmale und Kalkausseheidungen in
Terrassen und Überschwemmungsgebieten 210
6.8 Das Küstenvorland zwischen Palghat und Mangalore 211
6.8.1 Probenbeschreibung: Befund und Interpretation 21]
6.8.2 Diskussion der Untersuehungsergebnisse 220
6.8.2.1 Polygenetische Verwitterungsbildungen 220
6.8.2.2 Rezente Verwitterung im feuehten Tieflalld 291
7 Schlussfolgerungen zur Verwitterung kristalliner Gesteine 224
7.1 Tiefenverwitterung und Flächenreste in den Nilgiri-Hills 224
7.1.1 Tiefenverwitterung und Rumpfflächenbildung 224 3
7.1.2 Die Flächenreste und ihre polygenetischen Verwitterungsdecken 225
7.1.3 Rezente Entwicklungen 226
7.2 PaläoverwitterungundFen-icretebildungaufdemBangalore-Plateau 227
7.2.1 Die ältere Tiefenverwitterung und die Ferrieretegenese 227
7.2.2 Die jüngere Tiefenverwitterung auf der alten Rumpffläche 228
7.2.3 Rezente Merkmale 229
7.3 Die Tamilnad - eine Ausgleichsfläche polygenetischen Ursprungs 229
7.3.1 Das Denudationsgebiet der Tamilnadfläehe 230
7.3.1.1 Die reliktische, jüngere Verwitterung auf der Rumpffläche 230
7.3.1.2 Vertisole 232
7.3.2 Postsedimentäre Verwitterung im Akkumulationsgebiet der
östlichen Tarnilnadfläche 233
7.3.3 Rezente Verwitterung der Tamilnadfläche 234
7.4 Reliktische wnd rezente Verwitterung in feuchten Tiefland
der Kerala Plains und der Karnataka Coast 235
7.4.1 Polygenetische Verwitterungsbildungen 235
7.4.2 Intensive rezente Verwitterung 236
8 Vergleich der Verwitterung im Basalt und Kristallin 238
8.1 Rezente Verwitterung 238
8.1.1 Quartäre Aufschüttungen in den wechselfeuchten
Untersuchungsräumen 238
8.1.2 Vertisole 240
8.1.3 Ferralsolbildung 242
8.2 Reliktische und polegenetische Verwitterungsdecken 243
8.2.1 Subrezente polygenetische Ferralsole 246
8.3 Verwitterungsdecke und Relief 247
9 Zusammenfassung 249
Summary 251
1. Literaturverzeichnis 252

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Weathering mantle and relief are inseparably connected. In India autochthonous relic soils occur on etchplains or remnants of them. In younger terraces only sedimented parts of them can be found. The characteristics of the investigated relic soils derived from basaltic or crystalline parent material are very similar. Both are marked by the influence of intensive tropical weathering.