Verwitterung – Physikalische, Chemische, Biogene

Verwitterung – Definition

Unter dem Begriff Verwitterung fasst man „die Veränderung des Gesteins im Kontakt mit der Atmosphäre, mit Wasser und mit Energieumsetzungen, mit Ein- und Ausstrahlung und in Wechselwirkung mit dem ersten Leben zusammen“ (Stahr et. al. 2016, S. 32).

Man unterscheidet:

  • physikalische Verwitterung
  • biogene Verwitterung
  • chemische Verwitterung

Diese Prozesse stellen die Grundlage für Prozesse, die die Bodenbildung neu ordnen und gesteinsbürtige (lithogene) Nährstoffe freisetzen.

Physikalische Verwitterung

Bei der physikalischen Verwitterung erfolgt eine Zerkleinerung des Ausgangsgesteins durch die Freisetzung von Kräften, die das Gestein zerteilen.  Dies führt zur Vergrößerung der spezifischen Oberfläche der Partikel.

Typische physikalische Verwitterungsprozesstypen sind:

  • Temperaturverwitterung
  • Frostsprengung
  • Salzsprengung

Temperaturverwitterung (Insolationsverwitterung)

Temperaturverwitterung kommt zustande durch Temperaturwechsel (tages- und jahrszeitlich) und Änderung der Sonneneinstrahlung. Die Ausdehnung und Schrumpfung (durch Erwärmung und Abkühlung) sorgt für Spannungen im Gestein bzw. Mineral. Es entstehen Risse und Spalte.

Frostsprengung (Spaltenfrost)

In kalten Klimaten dringt Wasser in Risse im Boden (welche z. B. durch Erosion entstanden sind) ein, welches bei Frost gefriert und sich ausdehnt (um etwa 9%). In der Folge wird das Gestein weiter bis in seine Einzelminerale zerkleinert.

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Frostsprengung führt zu Rissen im Gestein.
Von Till NiermannEigenes Werk, CC BY-SA 3.0, Link

Salzsprengung

In ariden Klimaten kommt es statt zu Frostsprengungen zu Salzsprengungen. Die Auskristallation von in Wasser gelösten Salzen durch Verdunstung führt zu einer Sprengwirkung.

Biogene Verwitterung

Die biogene Verwitterung geschieht durch die Sprengwirkung von Pflanzenwurzeln, wobei insbesondere Baumwurzeln einen enormen Druck auf das Gestein ausüben.

Chemische Verwitterung

Die chemische Verwitterung sorgt für eine (teilweise) chemische Umwandlung und Veränderung des Gesteins. Sie kommt zustande durch Wechselwirkungen zwischen den Mineralen des Gesteins und Wasser, Luft, wässrigen Lösungen von Säuren und organischen Verbindungen.  Sie wird begünstigt durch die physikalische Verwitterung.

Demnach zählen zu den chemischen Verwitterungsprozesstypen:

  • Lösungsverwitterung einschl. Kohlensäureverwitterung
  • Hydrolyse (Silikatverwitterung)
  • Oxidationsverwitterung

Lösungsverwitterung

Sie betrifft vor allem leicht wasserlösliche Gesteine wie z.B.  Gips (CaSO4 * 2 H 2O). Der Säureeintrag im Boden kann durch natürliche Prozesse wie Kohlensäurebildung oder menschliche Aktivitäten wie Dünger erfolgen.

Hydrolyse

Bei der Hydrolyse kommt es zu einer Auflösung von leicht löslichen Komponenten wie Salzen in Wasser. Die Ionen des Wassers greifen die Minerale an. In der Folge kommt es an der Oberfläche zu einem Austausch von Ionen des Mineralkristalls. Insbesondere Silikate (z.B. Feldspäte, Glimmer etc.) sind betroffen.

Oxidationsverwitterung

Durch Anlagerung von Sauerstoff- und OH- Gruppen wird eine Veränderung am Kristallgitter bewirkt. Dadurch wird das Gestein anfälliger für weitere Verwitterungsformen. Die Oxidationsverwitterung bewirkt oft eine Farbänderung. So wird z.B. Eisen (Fe) braun gefärbt.

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Oxidationsverwitterung führt zu einer typischen Braunfärbung bei Eisen.

Video

Folgendes Video fasst die Unterschiede zwischen physikalischer und chemischer Verwitterung nochmal zusammen:

Quellen

Herrmann, Ludger (2018): Bodenkunde Xpress. Stuttgart. 

Glawion, R., Glaser, R., Saurer, H., Gaede, M., Weiler, M. (2009): Physische Geographie. 2. Auflage. Seite 357 – 400. Braunschweig.

Semmel, A. (1992): Grundzüge der Bodengeographie. Wiesbaden.

Stahr, K., Kandeler, E., Herrmann, L., Streck, T. (2016): Bodenkunde und Standortlehre. 3. Auflage. Stuttgart.

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