Allgemeines
Der Forst Iloo liegt zwischen den Dörfern Timmaspe und Böken im Kreis Rendsburg-Eckernförde in Schleswig-Holstein und ist ca. 1.000 ha groß. Vor über 100 Jahren lag die Größe der Waldfläche nur bei 356 ha. Erst weit nach dem Zweiten Weltkrieg wurde langsam wieder mit der Aufforstung begonnen, in dem stillgelegte Agrarfläche dafür genutzt wurden. Vor der Aufforstung befand sich auf dem Gebiet die Ilohheide, die mit ihrem sumpfigen Untergrund die Entstehung von Nebel und starken Nachtfrösten in der Region begünstigte. Sie enthielt starke Schichten von Ortstein, der eine Kultivierung erschwerte. Heutzutage findet man eine Vielzahl von Gräben, die noch aus der Zeit der Entwässerung des Geländes stammen. Dort wird nun eine geologische Besonderheit sichtbar, die ohne diese Gräben versteckt gewesen wäre. Es handelt sich um Eisenocker, der Thema dieses EarthCaches sein soll.
Eisen und Gewässer
Der Eisengehalt (Gesamteisen) in Böden liegt in der Regel im Bereich zwischen 0,5 und 5%. Die wichtigsten Formen, in denen Eisen im Boden vorkommt, sind Goethit (FeOOH), Haematit (Fe2O3) und Eisenhydroxid (Fe [OH]3). Eisen wurde vermutlich vor ca. 30 Mio. Jahren im Tertiär auf dem Grund des Meeres abgelagert. Durch eine physikalische Ausfällung des Eisens aus diesen Gesteinsschichten konnte mithilfe von Grundwasser, was hier aus tiefen Schichten kommt, ausgewaschene Partikel bis nahe an die Erdoberfläche transportiert werden.
Im Grundwasser liegt die Eisenkonzentration zwischen 0,01 und 100 mg Fe/l. Meist sind die Grundwässer arm an organischen Stoffen, fast sauerstofffrei mit pH-Werten unter 7,5. Dann liegt das Eisen gelöst als Eisen(II) vor. In Einzelfällen, z.B. in Moorgebieten, kann der Wert auch höher sein, was auf die Gegenwart von organischen Substanzen zurückzuführen ist.
In Oberflächengewässern muss man unterscheiden zwischen der Wasserphase und dem Sediment. Im Wasser kann man Eisenkonzentrationen zwischen 0,1 und 10 mg/l finden. Die Hintergrundbelastung liegt bei 0,5 bis 1,0 mg Fe/l. In oberirdischen Gewässern ist das Eisen im Wasser natürlicherweise kaum gelöst. Es liegt in Form von organischen Eisenkomplexen und feindispersen (fein zerstreuten) Eisenoxiden vor. In den Sedimenten sind ähnlich wie im Boden höhere Eisengehalte anzutreffen.
Übergang von Grundwasser in ein Oberflächenwasser
Eisen(II)-haltiges Grundwasser tritt selten natürlicherweise an die Oberfläche. Zu sehen ist es manchmal in Quellen, die durch das ausfallende Eisenoxid rostrot gefärbt sind. In den meisten Fällen sind es menschliche Aktivitäten, die dazu führen, dass das eisenhaltige Grundwasser an der Oberfläche austritt, so z.B. bei Grabenvertiefungen, bei denen grundwasserführende Schichten angeschnitten werden, was besonders in der Marsch zu sehen ist, oder bei Grundwasserabsenkungen für Bauvorhaben.
Bei Austritt des Grundwassers an die Erdoberfläche tritt eine sofortige Oxidation des gelösten Fe(II) zu Fe(III) ein. Letzteres fällt als hydratisiertes Eisenhydroxid (Eisenocker) deutlich sichtbar aus. Anders gesagt, die mikroskopisch kleinen Partikel oxidieren an der Oberfläche mit dem Sauerstoff und aus (Fe2O3) wird (Fe3O4). Wir kennen dies als Rost, wenn z.B. Nägel im Laufe der Zeit an der feuchten Luft anfangen zu rosten (oxidieren).
Eisenocker
Wenn sich beim Übergang vom eisenhaltigen Grundwasser in ein Oberflächenwasser das zweiwertige Eisen in ein dreiwertiges Eisen verwandelt, bildet sich sehr schnell ein leuchtender rostrotbrauner, gelartiger Eisenschlamm. Dieser Niederschlag wird auch Eisenocker genannt.
Alle Oberflächen im Gewässer, wie Boden, Pflanzen und Tiere werden mit diesem Eisenocker überzogen. Dabei hat der Eisenocker eine große spezifische Oberfläche, sodass diese Oxidationsreaktion sehr schnell abläuft. Zusätzlich wird der Vorgang der Oxidation durch Bakterien (Gallionella ferruginea) unterstützt.
Forst Iloo
Wie im Eingangstext schon beschrieben, wurde der Forst Iloo auf stillgelegten Agrarflächen bzw. feuchten Heideflächen nach und nach wieder aufgeforstet. Um dies jedoch durchzuführen, musste erst der im Boden enthaltende Ortstein gebrochen werden. Dies war notwendig, da Ortstein einen harten wasserundurchlässigen Bereich im Boden beschreibt, der im Unterboden von Podsol liegt. Dieser entsteht, wenn Humus- und Eisenverbindungen aus dem Oberboden ausgewaschen wird und so als Ausfällung in den Unterboden wandert. Dort entsteht dann eine verkittete, sandige und feste Bodenschicht, welche auch von Wurzeln kaum durchstoßen werden kann und die Vegetation damit sehr stark einschränkt. Diese Fläche im Forst Iloo wurde vor der Aufforstung deshalb mit Pflügen bearbeitet und der Boden aufgebrochen. Für die Kultivierung und Aufforstung von sehr feuchten Heideflächen und Standorten, bei denen der Ortstein tiefer lag, wurden Parallelgräben in einer Tiefe von 0,90 bis 1,00 m in einem Abstand von acht Metern von Grabenmitte zu Grabenmitte angelegt. Bedingt durch den Ortstein unterhalb des Waldes und seine hohen Eisengehalte, werden die Gräben hier an vielen Stellen braun eingefärbt, wenn der Eisenocker an die Oberfläche gelangt und mit Sauerstoff in Verbindung kommt.
