Frostkeil

Ein Eiskeil (auch Frostkeil) ist ein mit Eis, Bodenpartikeln und z. T. organischem Material gefüllter Riss im Boden von Dauerfrostgebieten. Eiskeile sind lineare Strukturen, die zu einem Polygonmuster vernetzt sind.

Eiskeil im Anschnitt

Polygonal vernetzte Eiskeile im Sprengisandur, Island

Eiskeile beschränken sich räumlich auf stark vernässte Gebiete im Periglazialraum, also Flussterrassen, Deltas, Anmoore usw., da freies Wasser wesentlich für die Entstehung ist.

Durch mechanische Spannungen entstehen in Permafrostböden Risse, in die in Tauperioden Wasser, Bodenpartikel und z. T. organische Materialien einsickern. Bei erneuten Frostperioden gefriert das Wasser in diesen Rissen und drückt dabei das umliegende Sediment auseinander (Volumenzunahme des Wassers beim Gefrieren (ca. 10%)). Durch Wiederholung des Vorganges können im Verlauf von teilweise mehreren hunderttausend Jahren mehrere Meter breite und bis zu vierzig Meter tiefe Keile entstehen. Dabei bilden sich baumringartige Strukturen, die exakt datierbar sind und so Informationen zu Temperaturen, Niederschlagsmengen und durch eingeschlossene Luftblasen zur Luftzusammensetzung der betreffenden Jahre liefern. Eiskeile stellen damit ein natürliches Klimaarchiv dar. Eingeschlossene und umliegende konservierte Reste von Pflanzen und Tieren erlauben weitere Rückschlüsse auf Umweltbedingungen und Ökosysteme der betreffenden Region. Der Boden reißt jährlich an denselben Stellen auf. Nach unten hin nimmt der Durchmesser eines Eiskeils ab, da die Temperaturschwankung mit zunehmender Bodentiefe geringer werden.

Wie bereits erwähnt, entstehen Eiskeil im Permafrostboden, dieser taut während der Sommermonate oberflächlich auf. Die für Entstehung von Eiskeilen notwendige Jahresmitteltemperatur beträgt -4 bis -8 °C bei einem mittleren Jahresniederschlag von 50 bis 500 mm.

Eiskeilstrukturen in nicht rezenten Permafrostgebieten (z. B. Mitteleuropa) sind Relikte aus den Kaltzeiten des Quartärs. Sie werden, da sie ausgetaut sind, als Eiskeilpseudomorphosen bezeichnet. Aus diesen Strukturen lassen sich Rückschlüsse zu hydrologischen Verhältnissen während der Kaltzeiten in den betreffenden Gebieten ziehen.

Literatur

• Eissmann, L. (1981): Periglaziäre Prozesse und Permafroststrukturen aus sechs Kaltzeiten des Quartärs. Ein Beitrag zur Periglazialgeologie aus der Sicht des Saale - Elbe - Gebietes. In: Altenburger Naturwissenschaftliche Forschungen, Band 1.

Weblinks