Inhalt
- Was ist die Verwitterung von Felsen?
- Was sind die Arten der Verwitterung?
- Zusammenhang zwischen Verwitterung und Erosion
- Bemerkenswerte Beispiele für Verwitterung
- Wie Verwitterung die Umwelt beeinflusst
Viele Steine in alltäglichen Begegnungen scheinen unzerbrechlich und unveränderlich zu sein. Felsen unterliegen jedoch Veränderungen. Eine dieser Veränderungen wird als Verwitterung bezeichnet und kann über kurze und lange Zeiträume Gesteine auf verschiedene Weise drastisch verändern.
Was ist die Verwitterung von Felsen?
Die Verwitterung von Gesteinen beschreibt den Prozess der Schwächung und des Abbaus von Gesteinen und Mineralien. Dies kann sowohl durch nicht lebende als auch durch lebende Faktoren geschehen, wie z. B. Temperaturänderungen, Pflanzen und Tiere, Säuren, Salze und Wasser, ob fest oder flüssig. Die Bewitterung der Gesteine erfolgt über einen gewissen Zeitraum. Gesteine auf der Erdoberfläche neigen dazu, schneller zu wittern als solche unter der Erde. Verwitterung ist einer der Prozesse, die zur Bodenproduktion führen.
Was sind die Arten der Verwitterung?
Verschiedene Arten der Verwitterung wirken sich auf Felsen aus. Dazu gehören physikalische / mechanische Verwitterung, chemische Verwitterung und biologische Verwitterung.
Physikalische oder mechanische Verwitterung zerlegt Steine in kleine Teile. Eine physikalische Bewitterungsmethode ist das Einfrieren und Auftauen von Wasser. In flüssiger Form kann Wasser zwischen Poren oder Rissen in Gesteinen rutschen. Wenn dieses Wasser gefriert, dehnt es sich in diesen Felsen aus. Das Volumen kann bis zu 10 Prozent ansteigen, was großen Druck auf Felsen ausübt. Dies wird als Eiskeilen oder Cryofracturing bezeichnet, da das Eis die Felsen im Laufe der Zeit auseinander keilt. Wenn das Eis auftaut und wieder flüssiges Wasser bildet, werden Teile des Gesteins durch Erosion in winzigen Stücken weggefegt. Wasser spielt eine wichtige Rolle bei der physikalischen Verwitterung. Es kann in die Poren von Gestein und Ton eindringen, sie anschwellen lassen und dann härteres Gestein um sie herum verwittern. Wasser hebt Steine von Unterwasseroberflächen und wenn sie zurückfallen oder auf andere Steine treffen, können sie brechen.
Salz kann zu einer Art Verwitterung führen, die als Wabenverwitterung bezeichnet wird. Grundwasser sickert durch Kapillarwirkung in Gesteinsrisse ein und verdunstet schließlich. Dies ergibt Salzkristalle, die den Druck in Gesteinen erhöhen. Irgendwann brechen die Felsen zusammen. Dies kann Gruben von Salzkristallen hinterlassen, die Waben ähneln. Die Verwitterung durch Salzkristallisation tritt häufig in trockenen Klimazonen auf.
Temperaturextreme können auch die Verwitterung von Gesteinen beeinflussen. Eine Art der physikalischen Bewitterung wird als thermische Beanspruchung bezeichnet. Dies ist ein häufiger Faktor in Wüstenklima, in dem die Tagestemperaturen sehr heiß sind, während die Nachttemperaturen ziemlich kalt sein können. Wenn dieser wilde Temperaturwechsel über einen längeren Zeitraum wiederholt auftritt, zerbröckeln und schuppen die Steine. Diese Aktion wird als Peeling bezeichnet. Abrieb ist eine andere Art von physischer Bewitterung, bei der durch ständige Reibung durch Wind, Wasser oder Eis Steine nach und nach freigelegt und abgebaut werden.
Eine andere Hauptart der Verwitterung ist die chemische Verwitterung. Chemische Verwitterung entsteht häufig durch die Wechselwirkung von Wasser und Temperatur in einer Umgebung mit Mineralien in Gesteinen. Bei der chemischen Verwitterung ändert sich die tatsächliche molekulare Zusammensetzung der Gesteine. Ein Beispiel ist, wenn sich Kohlendioxid mit Wasser verbindet und eine Kohlensäure bildet, die Kohlensäure ergibt. Kohlensäure löst wiederum Kalkstein auf, wodurch im Laufe der Zeit unterirdische Kalksteinhöhlen entstehen.
Oxidation ist eine Art von chemischer Verwitterung, bei der eisenhaltige Gesteine mit Sauerstoff und Wasser reagieren und zu Rost führen. Rost präsentiert sich als die klassische rötlich-orange Farbe in Eisen. Dieser Rost zermürbt Steine. Bei der Hydratisierung ändern sich die tatsächlichen chemischen Bindungen eines Gesteins durch die Absorption von Wasser. Wasser wandelt auf diese Weise Anhydrit in Gips um. Die Flüssigkeitszufuhr führt auch zu Gesteinsverformungen. Bei der Dehydratisierung wird Wasser aus Gesteinen entfernt, beispielsweise wenn Wasser aus Limonit entfernt wird, um Hämatit zu bilden. Bei der Hydrolyse verändern sich Mineralien, wenn sie saurem Wasser ausgesetzt werden, um Lösungen wie Salzwasser zu erhalten. Durch chemische Verwitterung durch Hydrolyse von Feldspat entstehen auch die sehr häufig vorkommenden Tonmineralien und Quarze. Die Hydrolyse von Alkalifeldspat oder Orthoklas kann auch zur Bildung von Kaolinit und anderen Substanzen führen. Alle diese chemischen Prozesse führen zu einer verstärkten Verwitterung von Gesteinen. Chemische Verwitterung ist häufiger und tritt in tropischen Regionen aufgrund von Hitze und reichlich Regenwasser schneller auf.
Biologische Verwitterung ist eine Art von Verwitterung, die aus pflanzlichen, tierischen und sogar mikrobiellen Einflüssen resultiert. Zum Beispiel brechen Baumsamen mit der Zeit Steine auseinander, wenn sie zu alten Bäumen heranwachsen. Die Wurzeln der Bäume breiten sich ständig aus und bilden Risse in den Felsen. Das Graben von Tieren wie Maulwürfen kann auch Steine zerstören. Sogar oberirdische Tiere können Steine abbauen, wenn sie sich über Land bewegen. Sowohl lebende als auch verrottende Pflanzen und Pilze beeinflussen Gesteine durch die Produktion von Kohlensäure. Pilze in Flechten zersetzen Gesteine, um Mineralien freizusetzen, und symbiotische Algen nehmen an diesen Mineralien teil. Dieser Vorgang führt zu Löchern im Gestein. Sogar winzige Bakterien können den Mineralgehalt von Gesteinen wittern und verändern! Im Laufe der Zeit führt jede Aktivität von biologischen Organismen zu einer verstärkten Verwitterung von Gesteinen.
Zusammenhang zwischen Verwitterung und Erosion
Wenn Steine durch die Verwitterung im Laufe der Zeit abgenutzt sind, können sie vom Wind oder von Gewässern mitgerissen werden. Diesen Vorgang nennt man Erosion. Erosion tritt in der Regel in Gesteinen auf, die auf der Erdoberfläche verwittert sind. Sowohl Verwitterung als auch Erosion sind auf der Erde weit verbreitet, und ihre Kombination verändert die Oberfläche über lange Zeiträume hinweg drastisch.
Bemerkenswerte Beispiele für Verwitterung
Es gibt viele Beispiele für die Verwitterung von Gesteinen auf der ganzen Welt, einschließlich einiger wichtiger Sehenswürdigkeiten.
Wussten Sie, dass der größte Canyon der Welt aus Wasser besteht? Der Grand Canyon in den Vereinigten Staaten wurde über Millionen von Jahren in seine heutige Form geschnitzt, da die Felsen, insbesondere der Colorado River, vom Wasser verwittert wurden. Ein weiteres Beispiel für Verwitterung ist das Peeling, das zu Landformen namens Bornhardts führt. Diese gewölbten Strukturen treten in der Regel in tropischen Umgebungen auf. Ein Beispiel ist der Zuckerhut in Brasilien.
Kalksteinhöhlen sind ein Beispiel für Verwitterung. Chemische Verwitterung bildete das immense Höhlensystem des Carlsbad Caverns National Park in den Vereinigten Staaten.
Die Appalachen in Nordamerika waren einst höher als der Mount Everest. Verwitterung und Erosion trugen diese Berge über viele Millionen Jahre hinweg in die untere, glattere Kette, die sie heute sind.
Es ist erstaunlich zu glauben, dass die Verwitterung durch Chemikalien, Pflanzen und Tiere sowie Mikroben jeder Größe und durch Regen und Wind so enorme Veränderungen in der Landschaft bewirken kann!
Wie Verwitterung die Umwelt beeinflusst
Die Verwitterung von Gesteinen spielt eine entscheidende Rolle für das Gleichgewicht der Umwelt. Wenn Steine von spitzen zu glatten Gegenständen verwittert werden, können sie zur Bodenbildung beitragen. Verfallene pflanzliche und tierische Stoffe, Bakterien und verwitterte Mineralien liefern fruchtbare Böden. Je mehr Arten von Materialien im Boden vorhanden sind, einschließlich verwitterter Gesteinsbrocken, desto fruchtbarer wird der Boden. Dies ist wichtig für den Anbau von Pflanzen und als solches für die Landwirte, die Nahrungsmittel für Mensch und Tier anbauen. Wenn der Boden keine breite Mischung aus biologischen und mineralischen Bestandteilen enthält, ist er nicht so fruchtbar und kann in einigen Fällen überhaupt nicht fruchtbar sein.
Menschliches Handeln kann die Verwitterungsrate erhöhen. Die Luftverschmutzung durch fossile Brennstoffe führt zu saurem Regen, der Steine wie Marmor und Kalkstein sowie daraus hergestellte Gebäude oder Denkmäler zersetzt. Die Reduzierung der Luftverschmutzung durch die Produktion fossiler Brennstoffe kann dazu beitragen, weitere Umweltschäden durch sauren Regen zu vermeiden.