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Oxide und Hydroxide

Oxide und Hydroxide entstehen bei der Verwitterung und Mineralneubildung im gemäßigten Klima gemeinsam mit Tonmineralen. Grundbausteine sind Si-, Al-, Fe-, Mn-Verbindungen, die während der Verwitterung von primären Silikaten frei gesetzt und nicht zur Tonmineralsynthese verbraucht werden. Oxide und Hydroxide können durch unterschiedliche Prozesse gebildet werden:

  • Umwandlung zu kristallisierten Oxiden und Hydroxiden über mehrere amorphe oder wenig geordnete Zwischenstufen
  • aus überschüssigen Si-Verbindungen entsteht Opal
  • durch die Entwässerung von Opal entsteht sekundärer Quarz
  • aus nicht verbrauchten Fe-, Al-, Mn-Verbindungen durch teilweise oder vollständige Entwässerung (ohne oder mit nachfolgender Ordnung zu Kristallgittern) entstehen amorphe oder kristalline Oxide und Hydroxide von Al, Fe, Mn
Erscheinungsform von Oxiden und Hydroxiden
  • Umhüllungen anderer Minerale
  • Bindemittel von Mineral- und Bodenaggregaten
  • kleinere und größere Konkretionen

Sie sind an wichtigen Prozessen der Bodenbildung beteiligt und bedingen die charakteristische Farbe bestimmter Bödentypen. Bodenkundlich am bedeutendsten sind Fe-Oxide und Fe-Hydroxide.

Oxide und Hydroxide des Si

Opal (SiO2*nH2O) ist ein amorphes Gel, das durch die Verwitterung von Silikaten aus kolloider Kieselsäure entsteht. Sein Wassergehalt beträgt je nach Alterung 4...9 %. Opal wird auch in Pflanzen gefunden und dann als Bioopal bezeichnet. Es entstammt z.B. dem Stützgewebe von Pflanzen, vor allem Gräsern.

Quarz kann als sekundäres Mineral durch die Alterung von Opal entstehen.

Oxide und Hydroxide des Al

Gibbsit ist ein Aluminiumhydroxid, das durch die Alterung von Al-Hydroxid aus schichtförmig angeordneten Oktaedern besteht. Es kommt vor allem in tropischen Böden vor (gemeinsam mit Diaspor: Bauxit).

Oxide und Hydroxide des Fe

Goethit ist ein an der Erdoberfläche sehr stabiles und weitverbreitetes Eisenoxihydroxid. Es entsteht, wenn Fe3+- Ionen in geringen Konzentrationen angeliefert werden und hydrolysieren.

Fe3+ + 2H2O -> FeOOH + 3H+

Da reine Fe3+- Lösungen nur im stark sauren Bereich sehr langsam hydrolisieren ist die Bildung von Goethit im schwach sauren bis schwach alkalischen Bereich nur möglich, wenn Fe3+ entweder langsam nachgeliefert wird (Verwitterung oder aus dem Grundwasser) oder wenn die Konzentration an freien Fe3+- Ionen durch Komplexbildner niedrig gehalten wird. Goethit bildet nadelförmige Kristalle und ist als Nadeleisenerz typischer Bestandteil junger Bodenbildungen, wie z.B. der Braunerde. Es kann Gefüge stabilisieren, wie z.B. bei Horizonten aus Orterde oder Ortstein (Anreicherung von Fe- und Al-Oxiden). Es kann Konkretionen bilden, wie z.B. beim Raseneisenerz (Anreicherung von Fe- und Mn-Oxihydroxiden).

Lepidokrokit ist ein Eisenoxihydroxid, das sekundär aus Fe2+-haltigen Lösungen entsteht. Es ensteht bevorzugt in tonigen, carbonatfreien, grund- und stauwasserhaltigen Böden und bedingt die braune bis orangerote Färbung der redoximorph geprägten Horizonte und kann auch in FOrm von Konkretionen auftreten. Es bildet dünne Blättchen, als "Rubinglimmer" bezeichnet und wandelt sich sehr langsam in Goethit um.

Hämatit ist ein dreiwertiges Eisenoxid, das im warmen Klima durch die Alterung von Fe3+-Hydroxid entsteht. Seine Farbe ist leuchtend rot (typisch für subtropische und tropische Böden). Hämatit kommt in Mitteleuropa in fossilen Böden vor.

Oxide und Hydroxide des Mn

Mangan (III)-Hydroxid entsteht durch die Verwitterung Mn-haltiger Silikate, wie z.B. Biotit und tritt als amorphes Gel auf. Es entsteht bei schwach saurer bis alkalischer Reaktion durch Fällung häufig gemeinsam mit Fe.

Manganit und Pyrolusit entstehen durch Alterung von Mn-Hydroxiden häufig zusammen mit Fe-Oxiden in Staunässeböden und haben eine braunschwarze bis schwarz Farbe.