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Lexikon der Geographie: Korngrößenanalyse

Korngrößenanalyse, eine der wichtigsten Standardmethoden bei der Untersuchung von Böden und Sedimenten. Ihr Ziel ist die Bestimmung der Korngrößenverteilung und der Bodenart, seltener die exakte Ermittlung des Durchmessers einzelner Partikel. Man fasst – z.B. in der DIN-Norm 18123 – gewöhnlich Teilchen, deren Durchmesser innerhalb eines definierten Intervalls liegt, in Korngrößenklassen zusammen. So wurde z.B. konventionell die Trennung von Grob- und Feinboden bei einem Teilchendurchmesser von 2 mm festgelegt. Beim Vergleich von Analyseergebnissen ist zu beachten, dass mehrere unterschiedliche Einteilungen von Korngrößenklassen im Gebrauch sind, etwa die Udden-Wentworth-Skala und die daran orientierte Phi-Skala in angloamerikanischen Ländern und die DIN-Skala in Deutschland. In einem Boden können Partikel von Nanometern bis Metern Durchmesser nebeneinander vorkommen, woraus sich für die Analytik zwei Konsequenzen ergeben: a) eine sinnvolle Bildung von Korngrößenklassen sowie deren graphische Darstellung kann nur auf der Grundlage einer logarithmischen Skalierung erfolgen und b) da keine Methode das genannte Korngrößenspektrum vollständig zu erfassen vermag, müssen im Rahmen von Analysen mehrere Verfahren der Korngrößenbestimmung miteinander kombiniert werden. Diese gehen jedoch in der Regel von sehr unterschiedlichen Ansätzen aus: a) Bei sehr groben Sedimenten (Steine, Kies) bedient man sich der direkten Vermessung entlang einer definierten Achse des Steins, z.B. mit der Schublehre. b) Zur Bestimmung der Sandkorngrößen setzt man verschiedene Siebmethoden ein. c) Bei sehr kleinen Korngrößen (Schluff, Ton) wird der Anteil der verschiedenen Korngrößenklassen aus der unterschiedlich großen Sinkgeschwindigkeit der Teilchen in einer ursprünglich einheitlichen Suspension abgeleitet. Hierbei stellen jedoch die unterschiedliche Form und Dichte der Teilchen sowie die erforderliche Temperaturkonstanz einen Unsicherheitsfaktor dar. Es kommen u.a. Pipettiermethoden und Aräometermessungen zum Einsatz. d) Bei Festgesteinen – z.B. Sandstein – kann die Ausmessung am Dünn- oder Anschliff erfolgen. Sie ist jedoch in hohem Maße abhängig von der Lage des Schnitts. e) Neben den unter a) – d) genannten klassischen Methoden kommen zunehmend Verfahren zum Einsatz, bei denen die Erfassung der Korngrößenverteilung automatisiert ist. Hierzu zählen die Coulter-Methode, welche die Änderung des elektrischen Widerstandes, den die absinkenden Teilchen in einer stromdurchflossenen Elektrolytlösung hervorrufen, auswertet oder aber optische Methoden (u.a. Laserverfahren). Treten durch die Kombination unterschiedlicher Verfahren bereits Unsicherheiten bei der Korngrößenanalytik auf, so werden diese verstärkt durch Art und Ausmaß der Vorbehandlung des Probenmaterials. Diese kann vom Waschen der Kiese und Steine über die Entfernung von Bindemitteln und organischer Substanz durch Einsatz von Chemikalien und den Zusatz von Dispergierungsmitteln bis zur Ultraschallbehandlung reichen, wobei sehr ton-, salz- oder kalkreiche Proben besondere Bearbeitungsverfahren erfordern können. Aus diesen Gründen sind die Ergebnisse unterschiedlicher Korngrößenanalysen nur eingeschränkt miteinander vergleichbar. Darüber hinaus treten bereits im Ausgangsmaterial Inhomogenitäten auf. Deshalb ist bei Berechnungen des Anteils der einzelnen Korngrößenklassen die Ermittlung von Prozentbruchteilen nicht sinnvoll. Die Feststellung der Korngrößenverteilung erlaubt Schlussfolgerungen über Genese und Eigenschaften des untersuchten Materials. So sind für Substrate, die aus Transportvorgängen resultieren (z.B. Löss, Terrassensande, Moränenmaterial) unterschiedliche Korngrößenverteilungen charakteristisch ( Abb.). Auch pedogenetische Prozesse (z.B. Lessivierung) sind mithilfe der Korngrößenanalytik nachweisbar. Darüber hinaus ergeben sich aus unterschiedlichen Korngrößenverteilungen u.a. Konsequenzen hinsichtlich des Wasser- und Lufthaushalts, der Durchwurzelbarkeit, der Standfestigkeit und der Verschlämmbarkeit eines Substrats. Daher ist mehrfach der Versuch unternommen worden, durch die statistische Auswertung von Korngrößenverteilungen Kennwerte zu ermitteln, aus denen auf bestimmte sedimentologische und pedogenetische Prozesse und die Eigenschaften eines Substrats geschlossen werden kann.

HS


Korngrößenanalyse: Korngrößenanalyse: Kornverteilungskurven ausgewählter klastischer Sedimente (Md=Median, Q=Quartile, d.h.Q1=25%, Q3=75%).

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Mathias Niemeyer (Leitung)
Ulrike Lohoff-Erlenbach
Stephan Meyer

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