Hartkrusten und Verwitterungsrinden
Hartkrusten und Hartrinden kommen vor allem in den tropisch-subtropischen Trockengebieten, d. h. in den Wüstenregionen der Erde vor. Sie entstehen im Ergebnis von Verwitterungs- und Verdunstungsvorgängen an der Erdoberfläche. Bei solchen Vorgängen werden Mineralien ausgeschieden, die an der Gesteins- oder Bodenoberfläche eine mehr oder weniger harte Kruste bilden. Harte Krusten entstehen bei Ausscheidungen aus Kalk (Kalkkrusten), aus Gips (Gipskrusten) oder aus silikatischem Material (Silikatkrusten). Daneben entstehen Krusten aus Salz (Salzausblühungen), aus Eisen (Lateritkrusten) und aus Aluminium (Bauxitkrusten). Als Sonderform der Krusten gilt der Wüstenlack, eine nur wenige Millimeter dicke Schicht aus Fe- und Mn-Oxiden an der Oberfläche von Gesteinen. Bei Freilegung und starker Sonneneinstrahlung kann es auch zu Verfestigungen von eisen- und aluminiumreichen Bodenhorizonten kommen. Alle diese Bildungen schränken die landwirtschaftliche Bearbeitung stark ein oder schließen sie sogar aus.
Art und Intensität der Verwitterung und Bodenbildung hängen bekanntlich stark vom Klima ab, d. h. von der Menge und der Verteilung der Niederschläge und vom Temperaturgang. Das trifft auch auf die tropisch-subtropischen Trockengebiete, d. h. die vor allem um den nördlichen Wendekreis liegenden großen Wüstenregionen der Erde zu, die sich durch spezifische Prozesse der chemischen und physikalischen Verwitterung und der Bodenbildung auszeichnen:
Entstehung von Hartkrusten
Aufgrund des hier fast immer bestehenden Feuchtemangels können die Endprodukte der chemischen Verwitterung kaum durch Niederschläge ausgewaschen werden. Im Gegenteil, infolge des durch die hohe Verdunstung verursachten kapillaren Aufstiegs von Wasser in die oberflächennahen Bodenhorizonte oder an der Oberfläche reichern sie sich hier an und verhärten auch teilweise. Sie kristallisieren folglich aus und bilden, wie das u. a. in den algerischen und tunesischen Schotts am Südrand des Atlasgebirges oder den Salzseen der USA in Utah der Fall ist, Hartkrusten.
In solchen abflusslosen Senken gibt es beispielsweise folgende gesetzmäßige Abfolge der Auskristallisation: Salze reichern sich vor allem im Zentrum dieser Senken an und bilden dort dicke Salzkrusten. Die weniger gut löslichen und zuerst auskristallisierenden Gipse und Kalke bilden dagegen in den Randzonen der abflusslosen Senken ausgedehnte Gipskrusten und Kalkkrusten. Außerdem gibt es Gesetzmäßigkeiten der Krustenbildung in Abhängigkeit von der Humidität und Aridität des Klimas einer Region (Bild 1). Arid (lat. trocken, dürr), besagt dabei, dass die Verdunstung größer als der Niederschlag ist. Humid, (lat. feucht), zeigt dagegen an, dass die Niederschläge die Verdunstung überwiegen. Zunehmende Aridität besagt also, dass das Klima immer trockener wird.
Die Übersicht zeigt in diesem Zusammenhang, dass in den extremen Trockengebieten der Erde mehr die Gips- und Kalkkrusten dominieren, während sich mit zunehmender Humidität mehr Eisenkrusten und Aluminiumkrusten bilden.
Weitere Hartkrusten
Kalkkrusten treten interessanterweise nicht nur in abflusslosen Senken auf, sondern sind auch in Gebieten verbreitet, in denen eigentlich nur kalkfreie Gesteine vorkommen. Das stellte die Wissenschaftler vor die Frage, woher in solchen Gebieten der die Krusten bildende Kalk kommt. Nach genaueren Untersuchungen misst man heute dem Eintrag von kalkhaltigem, durch den Wind herangewehten Staubmengen große Bedeutung bei. Die entstehenden Kalkkrusten haben einen Carbonatgehalt von 50 bis 90 %. Meist sind sie aber das Ergebnis lang anhaltender, sich über Jahrhunderte erstreckender Bodenbildungsvorgänge unter ariden Bedingungen:
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Krustenbildung bei zunehmender Aridität oder Huminität
An der Oberfläche befindet sich eine Lamellenkruste, dann folgt die harte Oberkruste. Diese löst sich dann allmählich in eine bienenwabenartige Kruste auf, und das Ganze endet in einer knotenartigen Unterkruste, der sogenannten Nodule.
Als Sonderform der Hartkrusten gilt der Wüstenlack. Wüstenlack ist eine schwarz bis rostbraun gefärbte, nur wenige Millimeter dicke Schicht aus Eisen- und Manganoxiden an der Oberfläche von Gesteinsblöcken. Wüstenlack ist meist härter als das Gestein. Dennoch können solche Verwitterungsrinden infolge Temperaturverwitterung durch starke Temperaturschwankungen zwischen Tag und Nacht aufplatzen. Dann verwittert das darunterliegende Gesteinsmaterial weiter. Bröckellöcher entstehen, und wenn diese noch mehr ausgehöhlt werden, gestaltet sich ein Tafon.
Außerhalb der absoluten Trockengebiete können sich in wechselfeuchten tropischen Gebieten tiefgründig verwitterte Böden mit hohem Eisen- und Aluminiumgehalt bilden.
Aber auch in diesen Gebieten kommen Trockenzeiten vor. In solchen Zeiten gelangt Luftsauerstoff in den Boden und führt zunächst zur Oxidation und dann zur Verfestigung des Eisen im Boden. Dabei können sehr beständige feste Eisenkrusten entstehen. Wird dann, z. B. bei Baumaßnahmen, das gesamte Profil einer solchen Kruste freigelegt, entstehen „Eisenwände“.
Dieser Aushärtungsvorgang eisenhaltigen Bodens bei Sonneneinstrahlung wird auch von der einheimischen Bevölkerung genutzt: Aus den in feuchtem Zustand noch weichplastischen Böden werden ziegelartige Blöcke herausgeschnitten und an der Luft getrocknet. Die eisenreichen, sehr harten Ziegel werden dann für Bauvorhaben genutzt. Man bezeichnet sie als „Laterit“ (engl. later = Ziegel). Die weitverbreitete Hartkrusten an der Bodenoberfläche beeinflussen in vielen Regionen der Erde den Wasserhaushalt außerordentlich negativ. Aus den unteren Bodenhorizonten wird die Verdunstung vermindert. Umgekehrt wird auch die Versickerung von Niederschlagswasser und damit die Grundwasserbildung eingeschränkt. Verstärkt wird dagegen der oberflächliche Abfluss und die flächenhafte Bodenabspülung (fluviale Erosion) nach Starkniederschlägen.
