Die Rigosole im Ahrtal EarthCache

The valley of the Ahr at Mayschoß with its precipitous ridges has a 400 million year old geological history. Sufficient time for the Earth to come up with several creative incidents that have essentially influenced the characteristic soil formation and subsequent use by human. On this trail with a length of 6km and a climb of about 150m you have the opportunity to learn more about soil formation, study rock properties and do some basic experiments correlated to soil quality. Sweeping views along the different terraces of the Ahr are included as a bonus. Allow yourself three to four hours on the trail. English version below.

Das Ahrtal um Mayschoß mit seinen Höhenzügen gibt Einblicke in geologische Ereignisse, die vor mehr als 400 Mio. Jahren begannen. Durch sie wurden die Bodenbildung und spätere Bodennutzung entscheidend beeinflusst. Auf einer gut 6 km langen Runde mit etwa 150 Höhenmetern wirst Du zu einer Reihe Wegpunkten geführt, an denen man die Geschehnisse und ihre Konsequenzen erkennen kann und die Dich auf die verschiedenen Terrassen des Ahrtals führen.

Es begann vor mehr als 400 Mio. Jahren. Wenn Du zu dieser Zeit auf diesem Boden gestanden hättest, wärst Du im sandig-tonigen Schlamm des Rheischen Ozeans versunken und das Wasser wäre angenehm warm gewesen, da Dein GPS Dir eine paläogeographische Lage in Äquatornähe angezeigt hätte. Während ca. 20 Mio. Jahren wuchsen die Sand- und Tonschichten des Meeresbodens im Devon durch weitere Sedimentation mächtig an und wurden durch ihr Eigengewicht immer weiter verdichtet. Gleichzeitig wanderte der südlich gelegene Urkontinent Godwana durch die Kontinentaldrift langsam in nördliche Richtung auf den Urkontinent Laurussia zu. Als dann an der Devon-Karbon-Grenze vor 360 Mio. Jahren die Landmassen begannen aufeinanderzuprallen, wurde der Boden angehoben und die weitere Kompression führte im Rahmen der variszischen Orogenese zur Gebirgsauffaltung während gleichzeitig das Meer verschwand. Der ursprüngliche Meeresboden lag nach Diagenese des ehemals lockeren Sediments nun in Form von Tonschiefer und Quarzsandstein an der Oberfläche frei.

Es folgte für ca. 230 Mio. Jahre eine Periode, in der die Abtragung des zuvor aufgefalteten Gebirges durch Verwitterungsprozesse dominierte. Das verbliebene Rumpfgebirge zerbrach weiter, als sich der Boden im Tertiär vor etwa 65 Mio. Jahren begleitet von lebhaftem Vulkanismus erneut zu heben begann. Magma konnte in die sich bildenden Brüche eindringen und erkaltete stellenweise in Form von schönen fünf- und sechseckigen Basaltsäulen (z. B. im nahegelegenen EC Dächelsberg GC59NCZ).

Praktisch erst kürzlich vor 2.6 Mio. Jahren begann nun im Quartär eine dritte, für die Bodenbildung entscheidende Epoche, die bis in die Gegenwart andauert. Starke Fröste während Kaltzeiten, die sich mit Warmzeiten abwechselten, sprengten das vorliegende Gestein und verwitterten es zu Lagen aus Schutt. Gleichzeitig wurden feinste Verwitterungsstäube mit einer Partikelgröße von oft nur wenigen Mikrometern vom Wind aus weiter Entfernung angeweht und lagerten sich als Löss hier ab. Im Rhythmus der Warm- und Kaltzeiten änderte sich auch der Wasserstand und die Fließgeschwindigkeit der Ahr. Beides sorgte im Wechsel für Abtragung oder Ablagerung von Sanden und Geröllen. Im Zuge dieser Erosion und Akkumulation probierte die Ahr auch immer wieder neue Flussbetten aus, wie von einigen der angegebenen Wegpunkten aus, gut zu erkennen ist.

In der Bodenwissenschaft werden die oft sehr gut zu unterscheidenden Bodenschichten als Horizonte bezeichnet und mit Großbuchstaben gekennzeichnet. Diese ergeben in ihrer charakteristischen Abfolge das sogenannte Bodenprofil am jeweiligen Ort. Eine noch weiter verfeinerte Gliederung erfolgt durch Ergänzung von Kleinbuchstaben. In einer ersten groben Bodeneinteilung lassen sich je nach Gehalt an organischer Substanz (OS) drei Bodenkategorien festlegen:

                                  -  Organische Horizonte mit mehr als 30 Gew. % OS
                                  -  Mineralische Horizonte mit weniger als 30 Gew. % OS           
                                  -  Bodenbildendes Ausgangsgestein (z. B. felsiger Untergrund)

Was hier vor über 400 Mio. Jahren von der Erde begonnen wurde, wurde jüngst durch Menschenhand „verfeinert“, denn eigentlich sind Rigosole ein Kunstprodukt. Der Begriff „Rigosole“ fasst grundsätzlich Weinbergsböden zusammen, die sich je nach den geologischen Gegebenheiten stark in ihren chemischen und physikalischen Eigenschaften unterscheiden können. Abgeleitet von frz. „rigole“ (Rinne) und lat. „solum“ (Boden) kommt zum Ausdruck, dass der Boden oft schon seit den Römern im Wandel der Zeit mit unterschiedlichen Werkzeugen wiederholt umgegraben wurde, so dass es zu tiefgreifenden Bodenumschichtungen bis zu mehreren Metern Tiefe gekommen ist und dabei die natürliche Horizontfolge zerstört und vermischt wurde (Klasse der terrestrischen, anthropogenen Böden). Darüber hinaus erhöht sich die Komplexität der Rigosole durch künstlich aufgebrachte Materialien im Rahmen der Bodenbewirtschaftung, um z. B. Erosionsschäden besonders in Steillagen auszugleichen. Verwendet werden dazu neben Löss und Schiefer oftmals auch Kohlenschlacken oder organisches Material wie Trester (Pressrückstände der Trauben) und Kompost. Hier im Ahrtal treffen drei geologisch sehr unterschiedliche Gegebenheiten aufeinander, die im weiteren Verlauf der Bodenbildung die natürliche Horizontfolge der Rigosole mit ihren spezifischen Eigenschaften bestimmen:

                                  -  Rigosole am Talboden der Ahr (Terrassensedimente aus Kies und Sand)
                                  -  Rigosole aus leeseitigen Lössablagerungen
                                  -  Rigosole der Steillagen aus devonischem Festgestein 
                                     (Tonschiefer und quarzitischer Sandstein)

Den obersten Untergrund des Ahrbettes bilden Sande und Kiese, die in der letzten Eiszeit abgelagert wurden. Während gröberer Kies sich auch in Phasen von schnell fließendem Wasser akkumulieren konnte, zeigen Schichten von feinkörnigem Sand im Bodenprofil Phasen von ruhigerem Fließverhalten an. Darüber lagert eine vielschichtige Bodenschicht, die als Kolluvisol bezeichnet wird. Sie hat sich im Laufe der Zeit durch Akkumulation jener Materialien gebildet, die aus höheren Hanglagen erodiert und talwärts gespült wurden. Außerdem existieren Kolluvisole an den Einmündungen von Seitentälern und auf alten Flussschlingen am Fuße von Hanglagen. Das typische Bodenprofil eines natürlichen Kolluvisols besteht dabei aus einer humushaltigen Deckschicht, einer Schicht aus umgelagertem Bodenmaterial und aus unverwittertem Untergrund (Horizontfolge A-M-C). Auch die Ahr hat bei Mayschoß ihr Flussbett gewechselt und alte Flussschlingen hinterlassen. Darüber hinaus greift z. B. das Seitental des Auelsbach bei Mayschoß von Norden in das Ahrtal ein. Daher findet man Kolluvisole am Hangfuß der inselartigen Etzhardt und am Fuß der Steilhänge des Schiefergebirges.

Kolluvisole über Flussablagerungen eines aktiven Flussbettes und Kolluvisole über alten Flussschleifen weisen Qualitätsunterschiede der Bodeneigenschaften auf, die sich in den Rigosolen widerspiegeln. Bei beiden ist der M-Horizont zweischichtig und besteht in der Regel aus nährstoffreichem, steinigem Ton über einer Sand- und Kiesschicht. Im Fall eines aktiven Flussbettes weist die Sand- und Kiesschicht besonders in ruhigeren Strömungsbereichen jedoch zusätzlich Einlagerungen von Tonbändern auf, die das Wasser stauen. Der Boden wird schlechter durchlüftet und die Staunässe behindert die Bodenerwärmung. Dadurch wird die Bodendurchwurzelung erschwert und ist in ihrer Tiefe begrenzt. In Sand- und Kiessedimenten von alten Flussschleifen fehlen dagegen die tonigen Einlagerungen und eine negative Stauwasserbildung bleibt aus.

Als Rigosol-Ausgangsmaterial dienen hierbei feinste Stäube von 10-50μm (Schluff), die durch Verwitterung unter kalten, trockenen Bedingungen der Eiszeiten entstanden sind und vom Wind im Quartär über oft weite Strecken transportiert wurden. Typischerweise wurden sie an östlichen, mittelsteilen und erosionsgeschützteren Hängen mit gut sortierter Korngröße in meterdicken Schichten abgelagert und sind nahezu steinfrei. Chemisch besteht Löss je nach Herkunft aus 60-70% Quarz, 10-30% Kalk und 10-20% Glimmer oder Feldspat, wobei Kalk und tonige Bindemittel dem ansonsten lockeren Material Festigkeit verleihen. Dieser Rohlöss liegt seit seiner Ablagerung praktisch unverändert vor und besitzt eine helle, gelbliche Farbe.

Rohlöss kann jedoch durch kohlensäurehaltiges Sickerwasser, das den Kalk ausspült, verwittern. Durch begleitende Silikatverwitterung werden außerdem Aluminium- und Eisensilikate ausgewaschen, das nach Eisenoxidation den Boden gelblich bis bräunlich färbt. Zusätzlich können Tonanteile aus dem A-Horizont durch Dispergierung den Tongehalt im Löss erhöhen. Während dieser Tonverlagerung und Verlehmung reduziert sich die Korngröße bis auf wenige Mikrometer und aus Rohlöss entsteht Lösslehm. Beide Böden sind Ausgangsbasis für die Rigosole. Aufgrund ihrer vielfältigen Mineralien sind sie sehr nährstoffreich und ihre Lockerheit ermöglicht eine sehr gute Bodendurchwurzelung. Die mikroporöse Struktur dieser Rigosole mit ihren feinen Kapillaren sorgt für eine gute Durchlüftung (Sauerstoffspeicher) und eine hohe Wasserkapazität. Die Fähigkeit der Wärmespeicherung ist allerdings deutlich schlechter als bei den Rigosolen der Steillagen. Bzgl. Fruchtbarkeit hat der Lösslehm aufgrund seines erhöhten Gehalts an Tonmineralien einen kleinen Vorteil.

Als Folge der devonischen Gebirgsauffaltung findet man Schiefer im Ahrtal in den obersten Steillagen, wo er aufgrund der starken Erosion oftmals freigelegt wurde (Siegener Schichten). Zusammen mit der Grauwacke dominiert er die Eigenschaften der Rigosole in diesen Lagen. Vor der Gebirgsfaltung war Schiefer ursprünglich feiner Tonschlamm, der sich als Sediment am Meeresboden abgesetzt hat und durch den Eigendruck weiterer Folgeschichten im Rahmen einer diagenetischen Verfestigung in Tonstein umgewandelt wurde. Als dann die Erdkruste bei der Schollenkollision gestaucht und aufgefaltet wurde, führten der Druck der Scherkräfte und begleitende hohe Temperaturen zur Ausbildung von blättchenartigen Schichtsilikaten (Glimmer), die in parallelen Schichten und senkrecht zum Druck ausgerichtet wurden. Entlang dieser Schichten ist das Material leicht spaltbar. Spaltbarkeit und eine sehr feine Körnung (<20μm) als Folge der marinen, tonigen Vorgeschichte des Gesteins, sind die gemeinsamen Eigenschaften aller Schiefer. Farblich dagegen erscheinen sie mannigfaltig: schwarz, dunkelgrau, bläulich, grünlich, bräunlich, silbern und in etlichen weiteren Farbnuancen. Chemisch besteht Schiefer hauptsächlich aus Tonmineralien (Schichtsilikate) begleitet von Quarz, Feldspat und Glimmer.

Grauwacke ist die zweite wichtige Komponente, die man an Schiefergebirgen findet. Sie wurde aus Gesteinstrümmern nach verwitterungsbedingter Zerstörung der devonischen Faltengebirge erst im Karbon gebildet. Flüsse transportierten diesen Schutt ins Meer und lagerten die Fracht auf dem Kontinentalschelf ab. Dort wurde sie in Verbindung mit Tonen und dem Druck überlagernder Schichten diagenetisch verbacken. Grauwacke ist also wie der Schiefer ein marines Sediment, doch im Gegensatz zu diesem ein hartes und kompaktes Material, dem oft eine Schieferung zu fehlen scheint. Chemisch besteht Grauwacke je nach Herkunft aus 30-50% Quarz und 25-50% Feldspat. Als Bindemittel dienen matrixbildende Tonminerale aus 5-20% Glimmer und 5-25% Chlorit, die die ehemaligen Gesteinsbruchstücke verfestigen. Farblich erscheint Grauwacke hellgrau bis grüngrau, gerne aber auch gelblich-bräunlich durch oxidiertes Eisen.

Rigosole in den oberen Steillagen basierend auf Schiefer und Grauwacke zeichnen sich durch sehr hohe Steingehalte aus, die die Durchwurzelung erschweren, aber die Durchlüftung begünstigen. Sie sind mineralreich, karbonatarm, sauer und absorbieren aufgrund ihrer dunklen Farbe exzellent die Sonnenstrahlung. Dadurch erhöhen sie die Erwärmung und sind sehr gute Wärmespeicher. Dagegen ist die Wasserspeicherfähigkeit eher schlecht.

Die Rigosole der Steillagen werden aber auch durch die charakteristischen Stützmauern beeinflusst, die die sehr starke Hangerosion bremsen und hinter denen sich Verwitterungsschutt aus Schiefer und Grauwacke als lockeres Material sammelt. Außerdem wurde Grauwacke bereits schon während eiszeitlicher Verwitterungsprozesse durch starke Fröste gesprengt. In den Rissen konnte sich dann Löss ansammeln und beide Materialien wurden zusammen erodiert, talwärts gespült und als Kolluvisol am Hangfuß abgelegt, wo sie die Eigenschaften der dortigen Rigosole bestimmen.

Bevor Du losziehst, überprüfe nochmals die Vollständigkeit Deiner Ausrüstung (s. Übersicht in Kapitel 5) und denke an gutes Schuhwerk. Aber bei stärkerem Hochwasser oder Schnee ist der Earthcache nicht machbar. Wenn Du willst, nimm auch die Listings zu GC5EH0A und GC6281Y mit, da Du sie bequem in die Runde einbauen kannst.
Achtung: Wie Du aus folgender Karte entnehmen kannst, führt der Rundweg an einigen Stellen durch die gelb markierten Flora-Fauna-Habitat (FFH) Gebiete, in denen wildlebende Arten und ihr Lebensraum nach einer EU-Richtlinie besonderen Schutz erfahren. Zur Lösung der Aufgaben muss der Weg an diesen Stellen nicht verlassen werden. Es versteht sich von selbst, dass auch innerhalb des Korridors entlang der Ahr, der nicht speziell als FFH-Gebiet ausgewiesen ist, eine Zerstörung von Pflanzen, Belästigung von Tieren und das Anlegen von neuen „Pfaden“ im Rahmen des EC-Besuchs zu vermeiden ist.

Dann kannst Du Dein Expeditionsfahrzeug bei N50° 31.322 E007° 01.206 abstellen. Je nach Vorliebe hast Du nun zwei Möglichkeiten. Folgst Du den Wegpunkten wie angegeben, so erwartet Dich im zweiten Teil ein kurzer, aber steiler Anstieg, gefolgt von einem etwas längeren, flachen Rückweg. In umgekehrter Reihenfolge erreichst Du den höchsten Punkt der Runde gemütlicher.
Wenn Du Dich für die steilere Variante entschieden hast, so überquerst Du als erstes die Ahrbrücke bei RP1 (N50 31.314 E007 01.294) und triffst bald auf einen Weinberg mitten im Ahrbett, der mit der ersten Aufgabe auf Dich wartet. Erkunde auf Deinem weiteren Weg bis WP3 (N50° 31.315 E007° 01.556) die heutige Talsohle der Ahr und löse die Aufgaben 2 bis 5. WP6 (N50° 31.296 E007° 01.231) dient als Alternative für WP4 (N50° 31.359 E007° 01.565), falls es bei Aufgabe 3 Probleme wegen Erosion, Hochwasser oder Muggel geben sollte. Verlasse nun die Talsohle wie Du gekommen bist, passiere nochmals Dein Cachemobil, um etwaiges überflüssiges Material loszuwerden und beginne dann den Aufstieg bei RP7 (N50° 31.382 E007° 01.244), wo Du rechts abbiegst.

Bald erreichst Du den zweiten Weinberg bei WP9 (N50° 31.446 E007° 01.424), der mit Aufgabe 1b auf Dich wartet. Auf Deinem weiteren Weg kannst Du bei RP10 (N50° 31.528 E007° 01.409) den in Steillagen üblichen „Mauerbau“ begutachten. Modern in Form von Gabionen oder klassisch aus z. B. gestapelten Grauwacken, die auf der natürlichen Schieferbasis aufgesetzt wurden. Begib Dich anschließend zu RP13 (N50° 31.418 E007° 01.476), nachdem Du zuvor noch Aufgabe 6 bei WP12 (N50° 31.497 E007° 01.485) und Aufgabe 7 bei WP14 und 15 (N50° 31.431 E007° 01.462 bzw. N50° 31.469 E007° 01.467) gelöst hast. Du befindest Dich nun mitten in den Felsen des Rheinischen Schiefergebirges und kannst die einzelnen Schichten sehr gut erkennen. In westlicher Richtung in etwa 50m Entfernung kannst Du in der bizarr aufragenden Schieferformation ein Mini-Teufelsloch entdecken. Den himmlischen und teuflischen großen Bruder kannst Du bei GC4097 und GC4094 besuchen. Diese sind aber nur für Schwindelfreie und Trittsichere zu empfehlen.

Auf Deinem Rückweg folgst Du bei RP16 (N50° 31.476 E007° 01.481) dem kleinen Pfad, um auch noch die letzten Höhenmeter zu überwinden. Oben angekommen stehst Du bei RP17 (N50° 31.458 E007° 01.508) mit beiden Füßen auf den hier praktisch senkrecht stehenden Schieferschichten und blickst von oben auf die Kante der Schieferungsflächen. Denke dabei daran, dass die Lage der Schieferungsflächen nicht zwangsläufig der Orientierung des ehemaligen Sediments vor der Gebirgsfaltung entsprechen muss, aber die Senkrechte dazu, die Richtung des bei der Gesteinsmetamorphose wirkenden Drucks anzeigt.

Nach so vielen Aufgaben und dem Aufstieg zum höchsten Punkt der Runde, soll das Vergnügen nicht zu kurz kommen. Vielleicht hast Du neben genügend Zeit auch ein Deinem Alter oder Wohlbefinden angemessenes, ortstypisches Rebenprodukt mitgebracht, das Du nun unter Nutzung der vorhandenen Infrastruktur neben der schönen Aussicht für eine Weile genießen kannst. Ist aber keine Logbedingung .

RP19 (N50° 31.588 E007° 01.425) solltest Du nicht überlaufen, denn hier findest Du umfangreiche Informationen, die Dir bei der einen oder anderen Aufgabe eventuell weiterhelfen könnten . Mehrere Wege führen Dich dort hin. Die bequemere aber geringfügig längere Variante passiert RP18 (N50° 31.553 E007° 01.590). Weiter geht’s am Weinhaus Michaelishof vorbei (www.weinhaus-michaelishof.de), wo Du je nach Jahreszeit einkehren kannst (saisonale Öffnungszeiten beachten). An RP20 (N50° 31.688 E007° 01.403) erfolgt der letzte kleine Anstieg, der Dich auch zu den beiden letzten Aufgabe 1c und 3b bei WP21 (N50° 31.690 E007° 01.316) führt. Von dort geht es dann am RP22 (N50° 31.633 E007° 01.262) den kurzen, steilen Feldweg zwischen den Weinbergen eine Etage tiefer und links zurück zum RP20. Keinesfalls wild durch den Weinberg trampeln! Von dort folgst Du der Straße talwärts durch den Ort und zurück zum Startpunkt.

Um diesen EC zu loggen, sollst Du die folgenden Aufgaben lösen und per email beantworten. Anschließend kannst Du natürlich gleich loggen. Bei gröberen Unstimmigkeiten werden wir uns melden. Entsprechend den EC-Bestimmungen werden wir Logs ohne übermittelte Antworten löschen. Die besten Antworten erhalten besondere Logerlaubnis für eine unserer Nacht der Vulkane-Coins .

Um die Aufgaben zu lösen solltest Du folgende Tools besitzen oder ausleihen können:

        Outdoor:        
        Zollstock, Notizblock, zwei Gefrierbeutel (oder andere verschließbare Verpackung), Hammer,
        kleiner Meißel (bzw. stabile, alte Spachtel oder verkommener Schraubenzieher), Schutzbrille                  
        Indoor:           
        Waage (Genauigkeit mindestens auf Gramm)
        (falls nicht vorhanden: im Supermarkt gibt es Obstwaagen und im Baumarkt Schraubenwaagen)

Aufgabe 1a) WP2:  N50° 31.275   E007° 01.306                   b) WP9                   c) WP21

Schaue Dir hier und später bei WP9 (bergseitig) und WP21 die Weinbergsböden jeweils genau an und beschreibe ihr Erscheinungsbild.

Aufgabe 2)  WP3:  N50° 31.315   E007° 01.556

Bestimme die Höhe des vor Dir liegenden Schiefer-Kliffs (östliches bei N50° 31.333 E007° 01.613) bis zur Unterkante des ersten Pflanzenbewuchs. Verwende dazu Deinen mitgebrachten Zollstock und Deine waagerecht ausgestreckte Armlänge bis zur Nasenspitze.

Aufgabe 3a) WP4:  N50° 31.359   E007° 01.565                   b) WP21

Ein wichtiges Qualitätsmerkmal für den Wasserhaushalt eines Bodens und die damit verbundene Mineralstoffversorgung ist seine maximal mögliche Wasserspeichermenge. Sie hängt von zahlreichen Faktoren wie z. B. dem Bodenaufbau, der Korngröße, der Lagerungsdichte und dem Stein- bzw. Humusgehalt ab.
Nimm daher hier und später bei WP21 eine Bodenprobe (Korngröße bis ca. 1mm). Achte auf Homogenität und sortiere ggf. Steinchen oder organische Verunreinigungen aus. Dann bestimme die Schüttdichte der beiden Proben in g/cm³. Denke dabei an den Wassergehalt einer frisch gesammelten Bodenprobe!
Gerne kannst Du nun Deine Bodenproben etwas verdichten. Berücksichtige aber, dass daraus eine Volumen- bzw. Dichteänderung resultiert. Bestimme anschließend die Wasserspeicherfähigkeit beider Böden in Liter/m³.
Berechne aus Deinen ermittelten Dichten schließlich die Porenziffer Z. Die Porenziffer Z beschreibt Vorgänge der Verdichtung bzw. Auflockerung im Boden und ist ein Maß für das Volumen, das ein Feststoff aufgrund seiner mit Wasser oder Luft gefüllten Poren benötigt. Es ist:

Z = δ_f / δ_b - 1

δ_b ist dabei die Dichte des zu untersuchenden Bodens und δ_f die Dichte eines porenfreien „Modelbodens“. In erster Näherung wird für δ_f oft ein Wert von 2.65 g/cm³ angenommen, der Dichte von Quarz, da Quarz häufig den dominierenden Bestandteil eines Bodens darstellt.

Beschreibe jeweils Deine Versuchsdurchführung und erkläre die Unterschiede Deiner Meßergebnisse.

Achtung:
1) Graben unter Einsatz von schwerem Gerät ist nicht nötig und nicht tolerabel. In beiden Fällen handelt es sich um Lockermaterial, das mit der bloßen Hand eingesammelt werden kann. Allerdings kommt es besonders im Ahrbett mit jedem Hochwasser immer wieder zu Erosion und Bodenumlagerungen, so dass die angegebenen Wegpunkte nicht notwendigerweise strenger Beachtung bedürfen. Halte in den entsprechenden Zonen einfach die Augen nach brauchbarem Material auf. So ist z. B. WP6 eine mögliche Alternative für WP4.
2) Bzgl. benötigter Probenmengen ist eine Handvoll Boden völlig ausreichend und natürlich muss zu keiner Zeit ein Weinberg betreten werden.
3) Meßtechnisch kann man hier viel Aufwand treiben. Übertreibe es nicht und greife auf haushaltsgängige Utensilien zurück. Es werden keine validierten Ergebnisse eines akkreditierten Labors erwartet.

Aufgabe 4)  WP5:  N50° 31.313   E007° 01.442

Hier stehst Du am Fuß einer Geröll / Schutthalde und kannst unterschiedliche Gesteine entdecken. Welche findest Du? Teste nun ihre Spaltbarkeit. Benutze Dein mitgebrachtes Werkzeug und gehe vorsichtig und behutsam ans Werk. Verletze Dich nicht und denke daran, dass Stein splittern kann. Schutzbrille! Beschreibe die Ergebnisse Deiner Spaltversuche.

Aufgabe 5)

Erläutere warum es bei einem Kolluvisol zu großen Unterschieden zwischen den Eigenschaften des C-Horizonts und des den C-Horizont bedeckenden Horizonts kommen kann.

Aufgabe 6)  WP12:  N50° 31.497   E007° 01.485

Beschreibe wie es zur Ausbildung der vor Dir liegenden, inselartigen „Etzhardt“ mitten im Ahrtal gekommen ist.

Aufgabe 7a) WP14:  N50° 31.431   E007° 01.462                   b) WP15

Bestimme an beiden Wegpunkten jeweils den Winkel α der aufgefalteten Schieferschicht (s. Beispielskizze). Zur genauen Positionsbestimmung, finde zunächst die zu den jeweiligen Fotos im Anhang passende Stelle. Bei WP14 gehst Du dann vier Schritte nach SE und misst etwa in Augenhöhe. Bei WP15 drehst Du Dich um 180° und misst in etwa 1,80m über dem Weg.

Aufgabe 8)

Das Ahrtal ist mit seiner Lage zwischen dem 50. und 51. Breitengrad weltweit eines der nördlichsten, nennenswerten Weinanbaugebiet. Nenne naturwissenschaftliche Ursachen die begründen, warum an dieser Stelle trotzdem qualitativ hochwertige Weine angebaut werden können.

Aufgabe 9)

Welchem der Rigosole sagt man nach, häufig Weine mit einem Bouquet von Kirschen und dunklen Waldfrüchten hervorzubringen?

Aufgabe 10)

Stelle Dir vor, Du wärst eine Rebe. Auf welchem Rigosol würdest Du am liebsten wachsen und warum? Hier darfst Du auch mal phantasieren.

Wenn Du möchtest, darfst Du nun nach getaner Arbeit den Bodenwurm „vermis rigolensis“ in Dein Profil einbauen.

English version:

Let’s go back 400 million years. In those days you would have got stuck here in the seabed of the "Rheic Ocean" because of all the mud made of sand, clay, and silt. However, you might have enjoyed the pleasantly warm water because at this time your GPS would have indicated a paleographic location near the equator. During about 20 million years layers of sand and clay sediment formed slowly the seabed, which was more and more compressed by the own weight. In parallel the ancient continent Godwana in the South started to drift northwards and finally collided with the continent Laurussia about 360 million years ago. During this collision the seabed was lifted and further compression of the Earth’s crust caused the formation of fold mountains. The Rhenish Slate Mountains (Ger.: Rheinisches Schiefergebirge) were born.

For the next 230 million years weathering dominated and the mountains were slowly eroded again. This breakdown was accelerated when volcanic activity started 65 million years ago. The ground was lifted again and magma was able to penetrate into forming cracks. During cool down, pentagonal and hexagonal columns of basalt were created and an example can be seen at the nearby EC GC59NCZ.

A third period of soil formation started about 2.6 million years ago. Alternating warm and cold periods with strong frosts broke up the existing rocks, causing layers of debris. In parallel, ultra-fine dusts with a particle size of some micrometers were long-range transported by the wind and deposited as thick layers of loess in wind protected zones. Triggered by the rhythm of cold- and warm periods the water level of the Ahr changed and in parallel the ratio of erosion and accumulation of sand and gravel, too. Watch carefully to spot the old riverbed of the Ahr before it has changed the flow direction during the last ice age (Fig. 1).

Layers of soil can be distinguished by certain characteristic properties and are called "horizons" in soil science. In a first classification horizons are labeled in capital letters and a sequence of letters then describes the characteristic soil profile of a specific location. In Fig. 2 some common soils according to a German soil system are described. In addition three main soil categories can be defined according to their content of organic substances (OS):

                                  - Organic horizon (more than 30% OS)
                                  - Mineral horizon (less than 30% OS)           
                                  - Soil-forming rock as starting material (ground layer)

What mother Earth has started more than 400 million years ago was recently "refined" by human because actually Rigosoles are artificial. The expression “Rigosole” summarizes soils of vineyards that may show a broad diversity of their chemical and physical properties according to their different geological origin. Derived from the French word "rigole" (trench) and the Latin word "solum" (soil) it is expressed that the soil has been dug over with different tools and techniques since ancient times. As a consequence the natural sequence of the horizons was destroyed and mixed. In addition materials such as loess, slate, coal slag or organic materials like pomace and compost are added to compensate damages of erosion, especially on steep slopes.

Here around Mayschoß you can detect three different types of Rigosoles:

                                  - Rigosoles based on sand and gravel (terraced sediments of the riverbed)
                                  - Rigosoles based on loess (leeward, middle steep slopes)
                                  - Rigosoles based on slate (steep and stony slopes)

Sand and gravel was deposited here during the last ice age and the particle size observed in the soil profiles is an indicator of the flow rate of the ancient Ahr. A low flow rate allowed even small particles to deposit, while gravel could also accumulate in phases of fast-flowing water. These layers of sand and gravel are typically covered by a so called “Colluvisol”. A Colluvisol is a complex mixture formed by all materials that have been eroded in elevated regions, were washed down, have accumulated and are now covering the deeper layers of sand and gravel of the riverbed (Fig. 4). Therefore, the typical soil profile of a Colluvisol consists of a humus enriched top layer, a layer of rearranged soil material and the underground rock (horizon sequence A-M-C). Quality differences of Colluvisols occur according to different conditions during their formation and their complex composition. If e.g. additional layers of clay are embedded, these layers can retain water, the aeration is hindered and root formation of the grape plant is limited.

Starting material of these Rigosoles are ultra-fine dusts with a particle size of 10-50 micrometers. They were formed by rock erosion under the cold and dry conditions of the ice age. Transported by the wind, they were deposited as several meter thick layers at wind protected sites. From the chemical point of view loess consists of 60-70% of quartz, 10-30% of lime and 10-20% of mica or feldspar. The loose material is solidified by lime and clay as a binder and shows a light yellow color (raw loess).

However, raw loess can be weathered by carbon dioxide enriched water. The binding lime is dissolved and because of additional silicate weathering, aluminum- and iron silicates are washed out, resulting in a brownish colored soil after iron oxidation. During these weathering processes the particle size is reduced to only few micrometers and so called loess loam is formed.

Raw loess and loess loam are both building Rigosoles and the properties of these two starting materials also determine the properties of the Rigosoles. They are mineral-enriched due to the weathering processes and therefore nutritious. They are loose packed and their micro-porous structure ensures a good aeration (oxygen storage) and allows a high water capacity.

Around Mayschoß exposed slate can be found, building the top of the rock formations (Fig. 3) as a consequence of the Devonian folding process followed by erosion. Prior to the folding, slate has been a fine mud of clay forming a seabed by sedimentation. With increasing layer thickness the own weight caused compression and the mud was more and more solidified. When the continents collided and the Earth’s crust was folded, shear forces in combination with pressure and high temperatures created parallel laminates of phyllosilicates. In general these sheet silicates are orientated perpendicular to the acting pressure and along those laminates slate can easily be split. Slate can show different colors: black, gray, silver, bluish, greenish or brownish depending on the ratio of the different sheet silicates and clay, quartz, feldspar and mica as additional ingredients (Fig. 5).

Graywacke is a second important material, which is participating in rock formation here. It has been formed several million years later during the breakdown of the Devonian fold mountains by weathering-related destruction in Carboniferous. The debris was transported by rivers and deposited on the continental shelf. There it was solidified and backed together by pressure. Graywacke, like slate, is a marine sediment, but in contrast to slate it is quite a hard and compact material, which often seems to lack a foliation. Depending on its origin, Graywacke consists chemically of 30-50% of quartz and 25-50% of feldspar with 5-20% of mica and 5-25% of chlorite as binding materials. Graywacke appears in light gray to greenish gray, but very often also yellow-brownish by oxidized iron.

Slate and Graywacke are both forming Rigosoles especially in the upper steep regions of the mountains around Mayschoß. These Rigosoles show a high content of stones, which favors aeration but is a hindrance for root development. They are rich in minerals, show a low content of lime, are acidic and excellent absorbers of heat and sunlight thanks to their dark color. However, their water storage capacity is rather poor.

Fig. 6 shows specific deposits of the different Rigosole-types in Mayschoß and the valley of the Ahr.

Attention: Be aware that parts of the EC are within a Flora-Fauna-Habitat (FFH) as shown in yellow in Fig. 7. According to an EU guideline, wildlife is especially protected in these areas. To solve the tasks there is no need to leave the official trail. Along the riverbed there is a small corridor which is not designated as a FFH. Nevertheless it should be obvious, not to harass any animals, destroy plants or create new "paths".

It is recommended to follow the waypoints as listed. In addition you can easily embed GC5EH0A and GC6281Y in your hike. Before you start, make sure that your gear is complete (see below). It's a good idea to wear sturdy hiking boots, however, during flooding and snow it is not possible to solve all tasks. Free parking is available (see waypoints).

Start your expedition along the riverbed of the Ahr. Here you should solve several tasks and you also will meet a first type of a Rigosole. On your way up (Fig. 8) you will soon pass a second type, visit rock formations of slate, and several measurements have to be performed. Perhaps you can also detect the mini “Devil's Hole” in the bizarre rock formation about 50m further to the west from WP14. If you are a mountain goat you might also like to visit the big “Devil's Hole” and the “Heaven's Hole” which are both a very nice hike (see GC4097 and GC4094). On top (RP17) you are standing on the front ends of the perpendicular orientated laminates of slate. Don't forget to enjoy the scenic view and have a break. On your way down you should realize the information panel (RP19), which could be helpful .

At RP20 there is a chance to visit the winery Michaelishof (cheers), but check out the seasonal openings in advance (www.weinhaus-michaelishof.de). You will meet the third Rigosole-type and the last tasks at WP21. Access point to the lower terrace on your way back is RP22. Never hike crisscross through the vineyards.

The regular EC-requirements apply and logs without submitted answers will be deleted. After you have sent your answers by e-mail, feel free to log immediately. If there is a problem we will contact you. If you have a problem, just ask in advance.

The best answers will qualify to discover one of our MEGA-event coins “Night of the Volcanos” with special permission.

To solve the questions you should have access to the following equipment:

        Outdoor:        
        folding rule, notepad, two plastic bags (sealable) or other container, hammer, small chisel (or sturdy, old
        spatula), goggles                
        Indoor:           
        balance (minimum 1g accuracy)

Task 1a) WP2:  N50° 31.275   E007° 01.306                   b) WP9                   c) WP21

Watch carefully and describe the appearance of the different Rigosoles at each waypoint. Eyes up at WP9 (SE-direction).

Task 2)  WP3:  N50° 31.315   E007° 01.556

Calculate the height of the slate cliff in front of you at N50° 31.333 E007° 01.613 (till the edge where plants start to grow). Use your folding rule and your horizontally stretched arm length to the tip of your nose.

Task 3a) WP4:  N50° 31.359   E007° 01.565                   b) WP21

Water balance and the associated mineral supply for the plants are very important quality features of a soil and are determined by the ability to store water. The expression “maximum water–retaining capacity” is used which depends on numerous parameters e.g. stone- and humus content, compression of the soil, and particle size.
Therefore, take a sample of soil at both waypoints (particle size approx. up to 1mm). Separate bigger stones and organic residuals to get a homogenous sample. Then determine the bulk density (freely settled in [g/cm³] of the two samples. Be aware of a residual water content of your freshly collected samples that might distort your results.
In the next step determine the maximum water-retaining capacity of both samples in [L/m³].
From your determined densities, calculate finally the pore number Z. Z describes the volume that is filled out by a solid, whose pores are filled with e.g. water or air. Z is therefore influenced by compaction processes of the soil and is defined as:

Z = δ_f / δ_b - 1

δ_b: density of the soil examined
δ_f: density of an ideal, pore-less model soil

In a first approximation δ_f is often assumed to be 2.65 g/cm³, which is the density of quartz. This density is used as a reference because quartz is very often the dominant component of a soil.

Describe your experiments and explain the differences of your results.

Be careful:
The use of impressive devices for sample collection is not acceptable. The soil at both waypoints is a loose, uncompressed material and can thus be collected just by hand. Don't make the winegrower unhappy by stealing all of his Rigosole. The amount of a little cup is sufficient for your experiments.
Be aware that erosion occurs in the Ahr bed during each flooding and soil is rearranged. Therefore, the given waypoint is only a guideline that might work. Use common sense and keep your eyes open to spot appropriate soil samples.
And finally: there is no need to start a competition with a professional analytical lab. Stay grounded and just use tools that are available in a regular household, although some techniques might be tempting.

Task 4)  WP5:  N50° 31.313   E007° 01.442

At this point you are entering a heap of debris and different stone types can be distinguished. Which ones do you spot? Use your tools, check how the stones split and describe your observation. Be careful and don't hurt yourself. Wear goggles!

Task 5)

Explain why in a Colluvisol significant differences of the properties between the C-horizon and the horizon which is covering C can often be observed.

Task 6)  WP12:  N50° 31.497   E007° 01.485

The "Etzhardt" in front of you is located like an island in the middle of the valley of the Ahr. Explain how this feature was built.

Task 7a) WP14:  N50° 31.431   E007° 01.462                   b) WP15

Determine the angel α (see scheme) of the slate layers that can be found at both waypoints. How would you explain the difference? To find the right spot use both spoiler pics and detect the details shown. Then move four steps SE at WP14 and start your measurement at eye level. At WP15 turn 180° and determine α in 1,80m above trail level.

Task 8)

The valley of the Ahr is located at a latitude of N50°-N51° thus being one of the most northern wine-growing regions in the world. Name scientific reasons to explain why wine of high quality can nevertheless be produced in this area.

Task 9)

Which Rigosole produces preferable wines whose bouquet is reminiscent of cherries and dark fruits?

Task 10)

Imagine you would be a grape plant. On which Rigosole you would prefer to live? Be creative and use your phantasy.