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„Verwitterung“ beinhaltet schon den Begriff „Witterung“. Die Witterung beschreibt das Wetter zu einem bestimmten Zeitpunkt, was deutlich macht, dass das Wetter einen maßgeblichen Einfluss auf den Prozess der Verwitterung hat. Zudem gibt es unterschiedliche Arten von Verwitterung wie etwa die biogene Verwitterung. Wie zeichnet sich die biogene Verwitterung aus und was sind weitere Formen der Verwitterung?
Verwitterung
Die Verwitterung ist ein wichtiger Prozess, der die Entstehung von Gesteinen und dem Gesteinskreislauf beeinflusst.
Wenn Du mehr über Gesteine oder den Gesteinskreislauf lernen willst, kannst Du Dir die passenden Erklärungen zu diesen Themen anschauen.
Verwitterung – Bedeutung
Die Verwitterung beschreibt die Zersetzung von Gestein, die auf natürliche Art und Weise geschieht und damit einen grundlegenden Prozess der Entstehung des Bodens darstellt. Somit sorgt die Verwitterung für die Veränderung der physikalischen, chemischen und mineralogischen Eigenschaften von Gestein.
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 werden als Prozesse bezeichnet, die maßgeblich auf der Erdoberfläche geschehen und auf sie einwirkend durch das Landschaftsbild geprägt wird.
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.
Die Pedosphäre ist der Bereich auf der Erdoberfläche, der von Böden eingenommen wird und stellt die Sphäre zwischen Atmosphäre und Lithosphäre dar.
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.
Bei einer Kluft handelt es sich um einen tiefen Riss im Gestein.
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.
Hydrolyse beschreibt den Prozess, bei dem eine chemische Verbindung aufgrund von Wasser in zwei Bestandteile geteilt wird.
Die Kohlensäureverwitterung geschieht ausschließlich bei Kalkstein und durch die Lösung von Carbonaten entstehen Gesteinsformen, die Karstlandschaften genannt werden.
Bei Carbonaten handelt es sich um anorganische Salze.
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.
Chemisch biogene Verwitterung
Die chemisch biogene Verwitterung wird durch Pflanzen, Tiere und Mikroorganismen hervorgerufen.
Humus, der aus Resten abgestorbener Pflanzen und Tieren besteht, enthält einen hohen Gesteins-zerstörenden Huminsäuren Anteil. Wurzelpflanzen sondern organische Säuren ab, die ebenfalls Minerale angreifen und Gesteine in kleinere Teile zerlegen.
Verwitterung – Beispiel
Die verschiedenen Arten von Verwitterung und die damit verbundene Zersetzung und Umwandlung des Gesteins sorgen dafür, dass auch die Landschaftsbilder unterschiedlich geprägt werden.
Beispiel für physikalische Verwitterung
Abbildung 2: Frostverwitterung in Churchill, Kanada
Nach Abbildung einfügen: Die Abbildung zeigt die Frostverwitterung in einer Felsformation in Churchill, Kanada. Der Druckunterschied hat zum Aufsprengen des Gesteins geführt.
Beispiel für chemische Verwitterung
Die Abbildung zeigt eine typische Karstlandschaft, die durch die Lösung und den Antrag von Carbonaten entstanden ist.
Abbildung 3: Karstlandschaft in China
Nach Abbildung einfügen: Die Abbildung zeigt eine Wurzelsprengung, die durch das Ausbreiten und Wachsen der Wurzeln innerhalb des Gesteins entstanden ist.
Verwitterung – Das Wichtigste
- Die Verwitterung beschreibt die Zersetzung von Gestein, die auf natürliche Art und Weise geschieht und damit einen grundlegenden Prozess der Entstehung des Bodens darstellt.
- Die Veränderung der Gesteine und Sedimente drückt sich in Form von Umwandlungen, Zersetzungen und Zerstörungen aus.
- Exogene Kräfte werden als Prozesse bezeichnet, die maßgeblich auf der Erdoberfläche geschehen und auf sie einwirkend durch das Landschaftsbild geprägt wird.
- Der Prozess der Entstehung des Bodens geschieht innerhalb der Pedosphäre.
- Die Arten von Verwitterung lassen sich in die physikalische, chemische und biogene Verwitterung unterteilen.
Nachweise
- Abbildung 2: Frostverwitterung in Churchill, Kanada (https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Felsformationen_in_Churchill,_Manitoba,_Kanada.jpg) by Seefan2012 (https://commons.wikimedia.org/wiki/User:Seefan2012) licensed by CC BY-SA 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/deed.en).
- Abbildung 3: Karstlandschaft in China (https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Rio_li_Guilin02.jpg) by Airunp (https://commons.wikimedia.org/wiki/User:Airunp) licensed by CC BY-SA 2.1 ES (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.1/es/deed.en).
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Häufig gestellte Fragen zum Thema Verwitterung
Was bewirkt Verwitterung?
Die Verwitterungsprozesse sorgen für die Zerstören, Zerkleinerung und Umwandlung des Gesteins.
Was versteht man unter physikalischer Verwitterung?
Die physikalische Verwitterung wird durch Kristallisation und Temperaturschwankungen hervorgerufen und sorgt für eine Volumenänderung des Ausgangsmaterials des Gesteins.
Wie entsteht Verwitterung?
Verwitterungen werden vor allem durch klimatische Bedingungen, Temperaturschwankungen und Niederschläge bedingt.
Wie lange dauert eine Verwitterung?
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 zunichte gemacht werden.
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