Untersuchung der Auswirkungen unterschiedlich starker Bergsenkungen durch untertägigen Kohlebergbau auf die Erosionsanfälligkeit von Böden

Warum abgesunkener Boden für unsere Böden wichtig ist

In Kohleabbaugebieten weltweit senkt sich der Boden über unterirdischen Schächten langsam und reißt auf, wenn Gestein tief unter der Oberfläche entfernt wird. Diese verborgene Umgestaltung der Landschaft kann stillschweigend beeinflussen, wie leicht Boden weggeschwemmt oder verweht wird, mit großen Folgen für Landwirtschaft, Grasland und Flüsse. Im chinesischen Xinjiang nutzten Forscher eine Kohlemine im Yili-Flusstal als natürliches Labor, um eine einfach klingende Frage zu stellen: Wird der Boden bei stärkerer Senkung eher anfälliger — oder widerstandsfähiger — gegenüber Erosion?

Ein Kohletal unter Druck

Die Studie konzentriert sich auf die Kohlemine Nr. 4 in Yili, eine der kohlereichen Regionen Xinjiangs und ein wichtiger Energieplatz für China. Durch den Tiefbau entstand hier eine weite Senkungszone: eine flache, abgestufte "Kuhle" von mehreren Kilometern Durchmesser, in der sich das Land unterschiedlich stark abgesenkt hat. Die Wissenschaftler unterteilten die Fläche in vier Bereiche — keine Senkung, schwach, mäßig und stark — und entnahmen Bodenproben in fünf Tiefen bis 80 Zentimeter. Sie bestimmten die Körnungszusammensetzung (Sand, Schluff und Ton) und den Gehalt an organischer Substanz und nutzten anschließend ein weit verbreitetes Modell, EPIC, um die Wassererosionsanfälligkeit des Bodens abzuschätzen.

Vom festen Grund zum sandigeren Boden

Das erste klare Muster war eine Veränderung der Bodentextur mit zunehmender Senkung. Obwohl der Grundbodentyp gleich blieb, änderte sich das innere Mischungsverhältnis: Insgesamt stieg der Sandanteil, während Schluff und Ton abnahmen, besonders in den am stärksten abgesunkenen Bereichen. Horizontal gesehen hatten nicht abgesunkene Zonen mehr Schluff, schwach abgesunkene Zonen den größten Tonanteil und stark abgesunkene Zonen waren von Sand dominiert. Vertikal betrachtet enthielten tiefere Schichten an jedem Standort tendenziell mehr Ton und Schluff und weniger Sand als die Oberfläche, was bedeutet, dass der „Versandungseffekt“ durch Senkung an der Oberbodenoberfläche am stärksten ist und mit der Tiefe nachlässt.

Organische Substanz in Bewegung

Die organische Substanz des Bodens — zersetztes Pflanzen- und Tiermaterial, das dem Boden Wasserhaltevermögen und Kohäsion verleiht — veränderte sich ebenfalls durch die Senkung, jedoch komplexer. Innerhalb jeder Senkungszone nahm die organische Substanz mit der Tiefe allgemein ab, wie zu erwarten. Gesamtblickt über das Profil sank die organische Substanz im Vergleich zu nicht abgesunkenen Flächen, mit dem stärksten Nettoverlust in schwach abgesunkenen Bereichen. Die stark abgesunkene Zone zeigte jedoch eine teilweise Erholung und enthielt geringfügig mehr organische Substanz als die schwach und mäßig betroffenen Zonen. Feldbeobachtungen deuten darauf hin, dass die abgestufte Form des abgesunkenen Bodens saisonale Abflüsse und Geröll talwärts lenkt, sodass teilweise erodiertes Material und organische Substanz in den tiefsten, am stärksten abgesunkenen Terrassen gefangen und abgelagert werden, anstatt vollständig fortgeschwemmt zu werden.

Eine überraschende Wendung beim Erosionsrisiko

Als das Team Textur und organische Substanz im EPIC-Modell zusammenführte, fanden sie etwas, das gängigen Erwartungen widerspricht: In dieser Landschaft waren die Böden in stärker abgesunkenen Bereichen im Durchschnitt leicht weniger erosionsanfällig. Alle Standorte lagen insgesamt im mittleren bis hohen Risikobereich, doch der zentrale Index — der K-Wert — zeigte einen sanften Abwärtstrend von nicht abgesunkenen zu stark abgesunkenen Zonen. Im Kern bedeutet das: Obwohl die Senkung den Boden sandiger machte und Struktur sowie Wurzeln störte, führte die spezielle Topographie der Mine und ihre saisonalen Abflüsse dazu, dass erodierte Partikel und organisch reiches Material innerhalb des Senkungsgefüges umverteilt und teilweise gespeichert wurden, besonders in den tieferen Terrassen, anstatt einfach abgeführt zu werden.

Was das für Land und Wasser bedeutet

Für Nichtfachleute lautet die Erkenntnis: Die Auswirkungen des untertägigen Kohlebergbaus auf Bodenerosion sind nicht immer eine einfache Gleichung „mehr Senkung = stärkere Erosion“. Im sanft geneigten Yili-Tal mit zusammenhängenden Senkungszonen und kurzen, saisonalen Regenperioden schädigt der absinkende Boden einerseits Böden und ordnet sie andererseits neu. Senkung vergröbert den Oberboden und reduziert organische Substanz, was normalerweise Erosion verschlimmert, doch die abgestufte Geländestruktur und Abflusswege helfen, einen Teil des gelockerten Materials zurückzuhalten und senken so den berechneten Erosionssensitivitätswert in den am stärksten abgesunkenen Bereichen leicht. Die Autoren betonen, dass dieses Muster von Klima und Geländeformen vor Ort abhängt; in steileren oder feuchteren Regionen kann Senkung die Erosion hingegen stark verstärken. Ihre Ergebnisse liefern eine wissenschaftliche Grundlage, um erosionsgefährdete Flächen um Bergwerke herum zu kartieren und gezielte Wiederherstellungsmaßnahmen — etwa die Stabilisierung verwundbarer Oberflächenschichten und die Wiederherstellung der Vegetation — zu planen, bevor der Boden buchstäblich verloren geht.

Zitation: Tian, H., Zhang, A., Sui, W. et al. Research on the impact of ground subsidence of varying degrees caused by underground coal mining on soil erodibility. Sci Rep 16, 5659 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-35985-6

Schlüsselwörter: Senken durch Kohlebergbau, Bodenerosion, Bodentextur, organische Substanz, Xinjiang Yili