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Periglaziale Lagen
Periglaziale Lagen (auch periglaziäre Lagen) sind während der pleistozänen Kaltzeiten unter periglazialen Bedingungen entstandene Lockersedimentdecken, …
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Kernbegriff und Aufbau
Periglaziale Lagen, auch periglaziäre Lagen, sind Lockersedimentdecken, die während der pleistozänen Kaltzeiten unter periglazialen Bedingungen entstanden sind. Periglazial bedeutet: in einer kalten Umgebung am Rand oder außerhalb von Gletschern, mit Frostprozessen im Boden. Diese Sedimentdecken verkleiden das Hangrelief der Mittelgebirge der Mittelbreiten bis weit in Beckenlagen hinein annähernd flächenhaft.
Sie bestehen aus mehreren übereinanderliegenden Schichten. Für Landschaft und Böden sind sie wichtig, weil sie ein wesentliches Ausgangssubstrat der Bodenbildung bilden und den Wasserhaushalt stark beeinflussen. Die Bodenkundliche Kartieranleitung, besonders die 5. Auflage (KA5), unterscheidet vor allem Basislage, Mittellage, Hauptlage und Oberlage. Basislage und Oberlage gelten im Wesentlichen als lößfrei; Mittellage und Hauptlage enthalten dagegen Löß oder andere äolisch, also durch Wind, eingetragene Anteile.
Im Gelände werden die Lagen durch sedimentologische Eigenschaften und ihre relative Position im Profil bestimmt. Schichtgrenzen sind meist scharf. Wichtige Merkmale sind Unterschiede im Steingehalt, in der Korngröße, in der Lagerung der Bestandteile und in der Sortierung. Bei unsicheren Fällen können Laboruntersuchungen nötig sein, zum Beispiel Schwermineralanalysen, um unterschiedliche Herkunftsgebiete der Sedimente nachzuweisen.
Eigenschaften der einzelnen Lagen
Die Basislage (LB) ist meist das unterste Schichtglied. Sie entstand aus dem am Ort oder hangaufwärts anstehenden Gestein durch Verwitterung und gelifluidale Verlagerung. Gelifluktion bezeichnet die langsame hangabwärts gerichtete Bewegung von oberflächennahem, frostbeeinflusstem Material. Die Basislage besteht deshalb überwiegend aus Lokalmaterial. Sie ist, wenn das Ausgangsgestein geeignet ist, reich an Skelett, also an gröberen Steinbestandteilen. Diese sind oft mit ihren Längsachsen hangparallel, bei plattigen Steinen auch dachziegelartig, eingeregelt. Typisch ist außerdem eine hohe Lagerungsdichte. Die Aussage, Basislagen seien frei von äolischen Anteilen, ist laut Artikel häufig zu einfach: Schluff kann durch Sickerwasser sekundär angereichert sein, liegt dann aber oft als Hauben auf größeren Steinen vor und nicht gleichmäßig verteilt.
Die Mittellage (LM) enthält neben Lokalmaterial eine merkliche äolische Beimengung, meist Löß. Dadurch unterscheidet sie sich deutlich von der Basislage. Die Unterscheidung wird schwieriger, wenn Basislagen aus Gesteinen entstanden sind, die selbst zu Schluff verwittern. Nach KA5 kann die Mittellage höhere Lößgehalte haben als die darüberliegende Hauptlage; statistisch belegt ist dies jedoch nicht. Auch der oft behauptete geringere Skelettgehalt gegenüber allen anderen Lagen ist nicht belegt. Üblicherweise besitzt die Mittellage eine mittlere Lagerungsdichte.
Die Hauptlage (LH) ähnelt der Mittellage in ihrer Zusammensetzung. Häufig wird eine vulkanische Komponente aus dem Laacher-See-Ausbruch des Alleröds als Unterscheidungsmerkmal genannt. Dieses Kriterium ist aber nur begrenzt brauchbar, weil die Tephra nicht in alle Gebiete verfrachtet wurde und ihr Nachweis in Randgebieten aufwendig ist. Die Hauptlage wird weniger durch Sedimentmerkmale als durch ihre Lage bestimmt: Sie liegt meist an der Erdoberfläche. Typisch sind ihre auffallend konstante Mächtigkeit von 50±20 cm und eine lockere Lagerung. Eine deutliche hangparallele Einregelung ist selten.
Die Oberlage (LO) tritt sehr selten oberhalb der Hauptlage auf. Im Idealfall besteht sie ausschließlich aus Halden des Steinschlags, kann an der Basis aber auch älteres Feinmaterial enthalten.
Entstehung
Der wichtigste Prozess bei der Entstehung der Lagen, mit Ausnahme der Oberlage, ist die Gelifluktion. Dabei wird der oberflächennahe Untergrund langsam hangabwärts bewegt. Solche Sedimente bilden keine völlig neuen, klar getrennten Schichten, die einfach auf älterem Untergrund liegen. Vielmehr entstehen sie aus dem vorhandenen Substrat und vermischen sich im Hangverlauf zunehmend mit diesem. Periglaziale Lagen enthalten daher immer auch Bestandteile der jeweils darunterliegenden Schicht.
Diese Vermischung erklärt, warum eine Lage ihre Eigenschaften ändern kann: Erreicht eine Basislage im Hangverlauf ein Gebiet, in dem vorher schon eine Mittellage gebildet wurde, kann ihre Fazies allmählich wechseln und sie wird dort als Mittellage bezeichnet. Mit Bodendünnschliffen lässt sich zeigen, dass Lagen Bestandteile älterer Lagen enthalten können, auch wenn diese älteren Lagen selbst nicht mehr erhalten sind. Ob ältere Lagen erhalten bleiben, hängt unter anderem davon ab, wie tief spätere Gelifluktionsvorgänge greifen und ob inzwischen durch Flüsse oder Wind neues Material eingebracht wurde.
Die Basislage ist, abgesehen von meist geringen fluvialen Einschaltungen, ein typisches Gelifluktionssediment. Ihre hohe Lagerungsdichte ist noch nicht abschließend erklärt. Eine Deutung verweist auf den Druck von Segregationseis im Permafrostkörper, also Eislinsen oder Eislagen im Substrat, die durch Wasserwanderung zur Gefrierfront entstehen. Dies würde bedeuten, dass Basislagen nach ihrer Ablagerung von Permafrost erfasst wurden; dazu passen häufig gefundene Eiskeile.
Bei der Mittellage kommt zur Gelifluktion der äolische Anteil hinzu. Unklar ist, ob der Löß vor der Verlagerung abgelagert, während der Sedimentation eingearbeitet oder erst nachträglich aufgetragen und eingearbeitet wurde.
Bei der Hauptlage ist Gelifluktion weniger klar nachweisbar, weil das Skelett schlechter eingeregelt ist. Funde unter Mooren, die schon im Spätglazial zu wachsen begannen, sichern aber ihre kaltzeitliche Stellung. Die sehr konstante Mächtigkeit der Hauptlage ist erklärungsbedürftig, weil sie kaum von Hangneigung, Exposition oder Lage am Hang beeinflusst wird. Messfelder legen nahe, dass eine solche Lage unter Periglazialklima entstehen kann, wenn die Verlagerung nur kurz dauert, kein frisches Sediment nachgeliefert wird und kein Permafrost herrscht. Besonders die letzte Bedingung ist in der Literatur stark umstritten. Die Oberlage entstand im Wesentlichen durch Steinschlag.
Verbreitung, Alter und Unsicherheiten
Periglaziale Lagen werden oft durch oberflächliche Schurfe oder einen 1 m langen Bohrstock erkundet. Solche Methoden erreichen häufig gerade die Untergrenze der Basislage. Tiefer liegende Aufschlüsse oder geophysikalische Sondierungen zeigen jedoch, dass vor allem Basislagen, aber auch Mittellagen, deutlich mächtiger sein oder aus mehreren unterscheidbaren Schichten bestehen können.
Haupt- und Basislagen treten im Mittelgebirge nahezu flächenhaft auf. Die Mittellage ist räumlich stärker eingeschränkt, weil ihre Erhaltung von der Lößablagerung abhängt. War die Lößablagerung mächtiger als der Tiefgang der Gelifluktion bei der Bildung der Hauptlage, konnte eine Mittellage erhalten bleiben. Sonst wurde sie in die Hauptlage eingearbeitet. Erwartet wird sie daher besonders dort, wo Löß gut abgelagert wurde, etwa an Hängen im Windschatten (Lee), aber auch bei stärkeren Reliefunebenheiten im Luv, besonders in Hangdellen. Die KA5 nennt dagegen erosionsgeschützte Reliefpositionen als Bedingung; der Artikel weist darauf hin, dass dies der Geländeerfahrung vielfach widerspricht. Oberlagen sind auf höchste Lagen der Mittelgebirge beschränkt und kommen kleinräumig am Fuß von Gesteinsausbissen vor.
Periglaziale Lagen sind grundsätzlich keine chronostratigraphischen Einheiten, also keine Schichten, die allein über ein festes Alter definiert sind. Numerische Altersbestimmungen, besonders älterer Lagen, sind bisher gescheitert oder nicht sicher übertragbar. Basislagen fehlen auf Moränen der letzten Kaltzeit. In einer Untersuchung wurden Mittellagen nicht auf Moränen gefunden, die jünger als 16.000 Jahre sind; die Übertragbarkeit ist unklar. Die Hauptlage wurde wegen ihrer Beziehung zur Laacher-See-Tephra lange in die Jüngere Dryaszeit datiert. Funde unter älteren Mooren widersprechen dem. Möglich ist daher, dass die Hauptlage in mehreren Phasen gebildet oder überformt wurde oder regional unterschiedlich alt ist. Bei der Oberlage ist problematisch, dass die KA5 sie als periglaziales Sediment definiert, aber kein klares Verfahren angibt, wie ihr pleistozänes Alter bestimmt werden kann.
Verwechslungen sind häufig möglich: Alle Lagen können miteinander und mit Kolluvium verwechselt werden. Kolluvium ist hangabwärts verlagertes Boden- oder Sedimentmaterial. Schluffreiche Basislagen sind schwer abzugrenzen. Mittellage und Hauptlage lassen sich sicher meist nur erkennen, wenn beide übereinander erhalten sind. Fehlt die Hauptlage durch Bodenerosion, wird die Mittellage schwer bestimmbar. Alte Kolluvien sind oft humusarm und deshalb ebenfalls schwer zu erkennen; Hinweise können Holzkohlenester oder eine gebietsuntypische Auslaugung durch frühere Nutzung sein.
Bedeutung für Böden und Wasser
Periglaziale Lagen verändern den oberflächennahen Untergrund deutlich gegenüber dem, was allein durch Verwitterung des anstehenden Gesteins zu erwarten wäre. Dadurch haben sie große Bedeutung für Umwelt und Landschaft in den Mittelgebirgen. Die Bodenentwicklung wird wesentlich durch sie gesteuert. Ohne diese Lagen wären viele Böden weniger tiefgründig.
Der Lößgehalt wirkt sich meist positiv auf die Bodenqualität aus, weil er der Versauerung entgegenwirkt. Enthält ein Bodensubstrat eine Mittellage, kann der Boden so stark vom darunterliegenden Gestein entkoppelt sein, dass er vor allem durch Lessivierung geprägt ist. Lessivierung bedeutet die Verlagerung feiner Tonbestandteile im Boden. In flachem Relief können dagegen Schichten mit geringer Wasserdurchlässigkeit Pseudovergleyung verursachen, also Stauwassermerkmale im Boden. Auch die Gehalte vieler Stoffe unterscheiden sich in den periglazialen Lagen vom liegenden Gestein; besonders Schwermetalle können dabei umweltrelevant sein.
Schichtgrenzen und die Einregelung der Bestandteile führen zu Anisotropie, also richtungsabhängigen Eigenschaften im Untergrund. Diese beeinflusst den Wasserhaushalt eines Hangs stark. Sickerwasser kann an Schichtgrenzen abgelenkt und als hangparalleler Interflow weitergeleitet werden. Dadurch gelangt Wasser schneller in den Vorfluter, weil es einen direkteren Weg nimmt. Dies hat vermutlich Folgen für die Entstehung von Hochwasser und für den Transport von Schadstoffen in der Umwelt.
