Calciumcarbonat- und Gipsneubildungen in kapillar-porösen Medien unter simulierten Sebkha-ähnlichen Bedingungen in der Klimakammer

Das Initialstadium von Krustenbildungen wurde in einer Klimakammer unter verschiedenen Temperaturbedingungen in kapillar-porösen Quarzsanden (Säulenversuche) sowohl bei deszendenten als auch aszendentem Lösungstransport (Sebkha-Bedingungen) untersucht. Bei Versuchsanordnungen mit deszendenter Lösungsbewegung wurden überwiegend feindisperse CaCO - und Gips-Fällungen sowohl auf den Oberflächen von Quarzkörnern als auch an Unterseiten von im Sand eingelagerten Natursteinen erhalten. Die Versuche mit aszendentem Lösungstransport (pH-Wert der Lösungen 8,4) ergaben, daß sich an den Kiesoberseiten orientierte Zonen mit kleinen euhedralen Kristallen in Abhängigkeit vom Mikrorelief bildeten, wie Rasterelektronische Untersuchungen (REM) zeigten, während an den Unterseiten der in den Sanden eingelagerten Kiese Fällungen auftreten. Relativ kleine Lösungsübersättigungen bewirken die Bildung von distinkten subhedralen bis euhedralen Kristallen (pH-Wert der Lösungen 6-8,4). Die Kristallbildungen werden mit Hilfe von Trockenflecken (HETSRONI 1982) erklärt und treten danach an den Phasengrenzflächen von Trockenflecken auf. Die Voraussetzung für die Bildung von Trockenflecken sind Temperaturschwankungen von bis zu + 31 °C an exponierten Stellen des Mikroreliefs, die Verdampfungskondensation durch Oberflächendiffusion und Filmverdampfung von Salzlösungen. Die unterschiedlichen Bildungen in Bezug auf Ober- und Unterseite der eingelagerten Kiese sind ebenfalls stark von der Lage der Kiese zur Bodenoberfläche abhängig. Dichte, kryptokristalline Bildungen (Fällungen) entstehen des weiteren auch in tieferen Bodenzonen und werden mit Lösungen unterschiedlicher pH-Werte erhalten.

The initial stage of crust formation was investigated in a climate chamber under various temperature conditions and with respect to the descending and ascending transport of solutions through capillary-porous quartz sands (under sebkha conditions). In column experiments involving a descending solution movement, primarily fine, dispersed precipitations of CaCO and gypsum were obtained both on the surfaces of the grains of quartz and on the lower surface of natural rocks embedded in sand. In column experiments involving ascendent solution transport (pH value: 8.4), SEM analyses showed that, depending on the micro-relief, zones of small subhedral-euhedral crystals formed on the upper surface of gravel, whereas precipitations appeared on the lower surface of gravels embedded in sands. A relatively low degree of supersaturation resulted in the formation of distinct crystals ranging from subhedral to euhedral (the solutions having a pH value of 8 -8.4) . The formation of the crystals was ascribed to the presence of dryouts (HETSRONI 1982) and therefore probably occurred at the phase interfaces of such dryouts. The preconditions for the formation of dryouts are: wide temperature fluctuations (+ 31°C) on exposed areas of the micro-relief, and thin solution films. Differences in the types of mineralization on the lower and upper surfaces of the embedded gravels are strongly contingent on the position of the gravels in relation to the soil surface. Dense cryptocrystalline formations (precipitations) occur also in deeper soil zones and were obtained using solutions with various pH values.