Geowissenschaften: Neues Diagramm visualisiert vier Komponenten auf einen Blick
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Wien/Petzenkirchen Wie lassen sich die Zusammensetzung eines Bodens oder die chemischen Bestandteile eines Minerals übersichtlich darstellen, wenn vier Komponenten beteiligt sind? Dieser Frage widmet sich eine Studie des Bundesamts für Wasserwirtschaft und BAW Research, an der das BFW mitgewirkt hat.
Um Mischungsverhältnisse von drei Komponenten grafisch darstellen zu können, kommen in der Wissenschaft häufig sogenannte Ternärdiagramme zum Einsatz. Sobald jedoch vier Einflussgrößen gleichzeitig berücksichtigt werden müssen, stoßen klassische Darstellungen an ihre Grenzen. Häufig werden dabei Parameter zusammengefasst, was zu Informationsverlusten und Interpretationsunsicherheiten führen kann. Das neu entwickelte Cantor-Diagramm ermöglicht erstmals eine vollständige zweidimensionale Darstellung von vier prozentbasierten, auf ganzzahlige Werte gerundeten Komponenten, ohne einzelne Variablen zusammenlegen zu müssen. Dadurch können komplexe Mischungsverhältnisse erstmals ohne nennenswerten Informationsverlust visualisiert werden. Die Studie wurde nun im Journal of Geochemical Exploration (Elsevier) veröffentlicht.
Präziser rekonstruieren
Die Studie demonstriert die Leistungsfähigkeit der Methode anhand zweier Anwendungsbeispiele: Im Bereich der Rohstoff- und Sedimentforschung wurde die chemische Zusammensetzung von Granatmineralen untersucht. Die neue Darstellung verbessert die Zuordnung von Mineralen zu ihren Ursprungsgesteinen und reduziert Überschneidungen zwischen verschiedenen Herkunftsgruppen deutlich. Dadurch können die geologische Herkunft sowie Transportwege von Sedimenten präziser rekonstruiert werden. Ein zweites Anwendungsfeld betrifft die Bodenkunde. Hier wurde das klassische Bodentexturdreieck um den Faktor Humus erweitert. In Kombination mit bodenhydrologischen Modellen ermöglicht das Cantor-Diagramm die Visualisierung der nutzbaren Wasserspeicherkapazität von Böden.
„Damit lassen sich Zusammenhänge zwischen Bodenzusammensetzung, Humusgehalt und Wasserverfügbarkeit anschaulich darstellen. Das ist ein Thema von hoher Relevanz für Landwirtschaft, Klimaanpassung und nachhaltiges Ressourcenmanagement“, erklärt der Co-Autor Stefan Forstner.
Zahlreiche Einsatzmöglichkeiten
Die neue Methode eröffnet zahlreiche weitere Einsatzmöglichkeiten, überall dort, wo Vier-Komponenten-Systeme visualisiert werden müssen, beispielsweise in der Mineralogie, der Geochemie oder der Umweltforschung. Denkbar sind etwa eine verbesserte Unterscheidung von Gesteinstypen anhand ihre Mineralzusammensetzungen oder Anwendungen im Bereich Bodenkunde, bei denen die relativen Anteile der Kationen Calcium, Magnesium, Natrium und Kalium im Cantor-Diagramm dargestellt werden und die Basensättigung zusätzlich über eine Farbskala visualisiert wird. Dadurch ließen sich Unterschiede in der Nährstoffspeicherung und Bodenfruchtbarkeit verschiedener Böden leichter erkennen und vergleichen. Das Cantor-Diagramm bietet eine flexible und wissenschaftlich fundierte Alternative zu bisherigen Darstellungsformen für Vier-Komponenten-Systeme.
Wolfgang Knierzinger, Stefan Forstner, Alexander Eder: “Cantor grids: A new 2D visualization framework for four-parameter compositional datasets in geochemistry and soil science”, veröffentlicht nach Peer Review im Journal of Geochemical Exploration (2026).
Presse: Marianne Schreck, marianne.schreck@bfw.gv.at
