Lexikon des Agrarraums

Tonminerale

Tonminerale sind mehrschichtig aufgebaute Kriställchen, die größenmäßig der Tonfraktion angehören. Sie sind entweder durch Mineralumwandlung aus Schichtsilikaten (z.B. Biotit) des Ausgangsgesteins entstanden oder durch Mineralneubildung aus den bei der chemischen Verwitterung freigesetzten Zerfallsprodukten der Feldspäte.

Tonminerale besitzen eine spezifisch große Oberfläche (vielfach größer als die der primären Silikate, z.B. der Feldspäte), sind plastisch, können durch Aufnahme oder Abgabe von Wassermolekülen quellen bzw. schrumpfen und bestimmte Ionen wie Kalium-, Magnesium- und Calciumionen gegen Wasserstoffionen austauschen. So sind die Tonminerale gemeinsam mit der organischen Substanz entscheidend für die Nährstoffbindung und Gefügebildung (Bodenstruktur).

Nach ihrem Bau und ihren Eigenschaften unterscheidet man

• Zweischicht-(Si-Tetraeder:Al-Oktaeder = 1:1)Tonminerale; Hauptvertreter: Kaolinit (Al2Si2O5(OH)4); sie sind nicht aufweitbar, deshalb ist Sorption nur an den Oberflächen und an Bruchstücken möglich.
• Dreischicht-(Si-Tetraeder:Al-Oktaeder = 2:1)Tonminerale; Hauptvertreter: Illit, Montmorillonit und Vermikulit; Der Zwischenraum zwischen den 2:1-Schichten ist variabel und größer als beim Kaolinit. In diese Zwischenräume können Wassermoleküle und Ionen sorbiert, aber aus ihnen auch wieder abgegeben werden. Zusätzlich steht die Oberfläche für die Sorption zur Verfügung. Böden mit einem hohen Anteil an Dreischicht-Tonmineralen sind wegen der Anlagerung und Abgabe von für den Pflanzenbau wichtigen Ionen sehr fruchtbar.
• Vierschicht-Tonminerale enthalten zusätzlich zu den drei Schichten der Dreischicht-Tonminerale eine vierte Schicht von Al-OH-Fe-OH- oder Mg-OH-Oktaedern. Hauptvertreter sind die Chlorite. Ihre Sorptionsfähigkeit liegt leicht über der der Kaolinite.

Welche Tonminerale entstehen, hängt vom jeweiligen Verwitterungsmilieu und vom Ausgangsgestein ab. Im gemäßigt warmen, humiden Klima Mitteleuropas herrscht die Bildung von Illit vor. Das feucht-tropische Klima mit seiner starken Auswaschungstendenz ist für die Bildung des Kaolinits günstig.

Generell bestimmen Art und Menge der Tonminerale in hohem Maße die Bodeneigenschaften wie Körnung, Bodengefüge, Porenvolumen, Durchlüftung, Wasserhaltevermögen, Wasserleitfähigkeit, Kationen-Austausch-Kapazität, Puffereigenschaften, Filtereigenschaften, Konsistenz, Plastizität, Gefügestabilität u.a. und damit die Bodenfruchtbarkeit.