Verwitterung

Verwitterung

Die Verwitterung ist ein wichtiger Prozess, der die Entstehung von Gesteinen und dem Gesteinskreislauf beeinflusst.

Verwitterung – Bedeutung

Die Veränderung der Gesteine und Sedimente drückt sich in Form von Umwandlungen, Zersetzungen und Zerstörungen aus. Diese Prozesse passieren an oder in direkter Nähe zur Erdoberfläche und sie werden durch die Wirkung der exogenen Kräfte hervorgerufen.

Exogene Kräfte sind beispielsweise:

• Frost
• Organismen
• Sonnenstrahlung

Entstehung des Bodens

Die verschiedenen Arten der Verwitterung sind die Hauptursache für die Entstehung des Bodens.

Die Verwitterung sorgt für die Zersetzung und Umwandlung des Ausgangsgesteins und über die Zeit hinweg wird das Material immer kleiner, bis es eines Tages auch von Organismen bewohnt werden kann und nach einer gewissen Zeit zu fruchtbarem Boden wird.

Der Prozess der Entstehung des Bodens geschieht innerhalb der Pedosphäre.

Ein 1 cm mächtiger humoser Boden entsteht innerhalb von 100 bis 300 Jahren. Bei der Abtragung durch Erosion (beispielsweise durch ein starkes Gewitter) kann dieser Prozess wieder zunichtegemacht werden.

Die zeitliche Entwicklung ist dabei von rechts nach links dargestellt. Das Einwirken des Klimas auf das Relief legt den Grundstein für die Entwicklung des Bodens. Das Relief beschreibt die Form der Erdoberfläche.

Im späteren Verlauf sorgen unter anderem auch die Nutzung des Bodens und die Vegetation dafür, dass sich der Boden weiterhin verändert und weiter ausbildet.

Arten von Verwitterung

Das Gestein an der Erdoberfläche wird aufgrund von verschiedenen Formen der Verwitterung zerkleinert.

Vor allem Wasser und wechselhafte Temperaturen spielen dabei eine große Rolle.

Wenn Gestein schon Risse oder auch Klüfte vorweist, dann kann Wasser eindringen und wenn die Temperaturen dafür sorgen, dass das Wasser gefriert, dehnt es sich aus und erzeugt hohen Druck, der zur mechanischen Sprengung führt.

Auch das Schwanken der Temperaturen sorgt für eine hohe Belastung, da sich der Druck im Gestein mit den Temperaturen verändert. Das Schwanken zwischen hohem und niedrigem Druck sorgt für eine höhere Anfälligkeit für Risse.

Die Verwitterung lässt sich in 3 Arten unterteilen:

• physikalische Verwitterung
• chemische Verwitterung
• biotische Verwitterung

Physikalische Verwitterung

Die physikalische Verwitterung wird durch Kristallisation und Temperaturschwankungen hervorgerufen und sorgt für eine Volumenänderung des Ausgangsmaterials, des Gesteins. Diese Volumenänderung sorgt in der Folge für eine Zerlegung des Gesteins und der Minerale.

Weiter unterteilt werden kann die physikalische Verwitterung in:

• Insolationsverwitterung (Thermische Verwitterung)
• Frostverwitterung
• Salzverwitterung
• Druckentlastungsverwitterung

Insolationsverwitterung

Bei der Insolationsverwitterung ist das Schwanken der Temperaturen ausschlaggebend. Das starke Erhitzen durch die Sonneneinstrahlung und das Abkühlen, sobald die Sonne nicht mehr scheint, reicht häufig schon als Ursache. Als Folge der Temperaturschwankungen zerbricht das Gestein.

Frostverwitterung

Bei der Frostverwitterung hat man es mit Temperaturen um den Gefrierpunkt zu tun. Diese Form der Verwitterung geht mit einer Volumenänderung einher, die durch das Gefrieren des Wassers bedingt ist.

Durch den erhöhten Druck wird das Gestein aufgesprengt.

Salzverwitterung

Bei der Salzverwitterung spielt erneut Wasser und das nicht Vorhandensein des Wassers eine maßgebliche Rolle. Salze, die vom Wasser gelöst wurden, werden mit dem Wasser in feinere Risse transportiert und es kommt zum Wachstum von Fremdkristallen im Gestein, was ebenfalls zu einer Volumenänderung führt.

Druckentlastungsverwitterung

Durch die Bewegung der Erde entsteht Druck innerhalb der Gesteine. Sobald eine gewisse Spannung nachlässt, geht der Druck verloren und das Gestein bricht.

Chemische Verwitterung

Bei der chemischen Verwitterung kommt es zu einer Veränderung der chemischen Zusammensetzung. Das Gestein wird zersetzt, weil bestimmte Minerale mit Wasser, oder den darin gelösten Stoffen reagieren.

Grundlegend unterscheiden kann man zwischen:

• Lösungsverwitterung
• Kohlensäureverwitterung

Lösungsverwitterung

Bei der Lösungsverwitterung handelt es sich um das Lösen bestimmter ionisch gebundenen Substanzen wie Salz in Wasser. Es geht in erster Linie also um den Übergang eines Materials in das Wasser, womit es transportiert wird.

Sobald der Anteil der Lösung zu hoch wird, löst sich ein Teil wieder und setzt sich ab, dadurch wird der Vorgang gewissermaßen umgekehrt.

Ebenfalls ausschlaggebend für die Lösungsverwitterung sind die Temperatur, die klimatischen Bedingungen, die Menge des Wassers und die Bewegung dessen im Boden.

Eine größere Menge an Wasser und Wasser, das zirkuliert, kann in Summe mehr Stoffe lösen und diese anschließend auch schneller transportieren.

Kohlensäureverwitterung

Bei der Kohlensäureverwitterung handelt es sich um eine Sonderform der Lösungsverwitterung.

Durch Hydrolyse entsteht aus Kalzit und Kohlensäure Calciumhydrogencarbonat. Calciumhydrogencarbonat ist ein wasserlösliches Salz, das durch die beschriebenen Lösungsvorgänge weiter abgebaut wird.

Die Kohlensäureverwitterung geschieht ausschließlich bei Kalkstein und durch die Lösung von Carbonaten entstehen Gesteinsformen, die Karstlandschaften genannt werden.

Biogene Verwitterung

Die biologische oder biogene Verwitterung beschreibt die Art von Verwitterung, die durch lebende Organismen und ihre Zersetzungs- oder Ausscheidungsprodukte hervorgerufen wird.

Die biogene Verwitterung wird unterteilt in:

• mechanisch-biogener Verwitterung
• chemisch-biogener Verwitterung

Mechanisch biogene Verwitterung

Die mechanisch biogene Verwitterung entsteht in erster Linie durch die Wurzelsprengung. Die Wurzelsprengung wird dadurch hervorgerufen, dass Pflanzenwurzeln in Spalten des Gesteins hineinwachsen und durch das Dickenwachstum eine Kraft ausüben, die das Gestein auseinanderdrückt und teilweise sogar aufsprengt.