Grundlagen der Verwitterung und ihre Formen

Die Verwitterung ist ein fundamentaler geologischer Prozess, der für die Gestaltung unserer Landschaft verantwortlich ist. Bei der Verwitterung werden Gesteine durch verschiedene Umwelteinflüsse verändert und zersetzt. Dabei unterscheiden wir drei Hauptformen: die physikalische Verwitterung, die chemische Verwitterung und die biologische Verwitterung.

Definition: Verwitterung bezeichnet alle Prozesse der direkten und indirekten Veränderung von Gestein durch atmosphärische Einflüsse wie Temperatur, Wasser, Frost und biologische Aktivität.

Die physikalische Verwitterung führt zur mechanischen Zerkleinerung des Gesteins, ohne dessen chemische Zusammensetzung zu verändern. Wichtige Beispiele sind die Insolationsverwitterung durch Temperaturschwankungen und die Frostsprengung. Bei der Wurzelsprengung, einer Form der biologischen Verwitterung, dringen Pflanzenwurzeln in Gesteinsspalten ein und sprengen diese durch ihr Wachstum auseinander.

Die chemische Verwitterung verändert hingegen die stoffliche Zusammensetzung der Gesteine. Ein klassisches Beispiel ist die Lösungsverwitterung von Kalkstein durch kohlensäurehaltiges Wasser. In den Tropen läuft die chemische Verwitterung besonders intensiv ab, da hohe Temperaturen und Feuchtigkeit die chemischen Reaktionen beschleunigen.

Spezielle Verwitterungsformen und ihre Wirkung

Die Basalt-Verwitterung zeigt eindrucksvoll, wie verschiedene Verwitterungsformen zusammenwirken können. Während physikalische Prozesse das Gestein zunächst zerkleinern, setzen chemische Reaktionen die Minerale um.

Beispiel: Bei der Frostsprengung dringt Wasser in Gesteinsspalten ein. Beim Gefrieren dehnt sich das Wasser aus und übt einen enormen Druck auf das Gestein aus, wodurch es zersprengt wird.

Die Protolyse-Verwitterung ist ein wichtiger chemischer Verwitterungsprozess, bei dem Wasserstoff-Ionen mit Mineralen reagieren. Dies führt zur Bildung neuer Minerale und zur Freisetzung von Ionen. Besonders intensiv läuft dieser Prozess in feuchten, warmen Klimaten ab.

Ein faszinierendes Beispiel für biologische Verwitterung ist die Aktivität von Flechten auf Gesteinsoberflächen. Sie produzieren organische Säuren, die das Gestein chemisch angreifen und gleichzeitig durch ihr Wachstum mechanisch zersetzen.

Die Grundlagen der Physikalischen Verwitterung: Frostsprengung

Die physikalische Verwitterung ist ein fundamentaler Prozess der Gesteinszersetzung, bei dem die Frostsprengung eine zentrale Rolle spielt. Dieser Vorgang tritt besonders in Regionen auf, wo die Temperaturen regelmäßig um den Gefrierpunkt schwanken. Die Frostsprengung ist ein eindrucksvolles Beispiel dafür, wie Temperaturänderungen und Wasser zusammenwirken, um selbst härteste Gesteine zu zerkleinern.

Definition: Frostsprengung ist ein physikalischer Verwitterungsprozess, bei dem Wasser in Gesteinsspalten gefriert, sich dabei um etwa 10% ausdehnt und durch den entstehenden Druck das Gestein sprengt.

Der Prozess der Frostsprengung läuft in mehreren Schritten ab: Zunächst dringt Wasser in kleine Risse und Spalten des Gesteins ein. Wenn die Temperatur unter den Gefrierpunkt fällt, gefriert das Wasser zu Eis. Da Wasser beim Gefrieren eine Besonderheit aufweist und sich ausdehnt statt zusammenzuziehen, entsteht ein enormer Druck von bis zu 2.000 bar auf das umgebende Gestein. Dieser Druck führt dazu, dass sich bestehende Risse erweitern oder neue entstehen.

Die Wirksamkeit der Frostsprengung hängt von verschiedenen Faktoren ab. Besonders effektiv ist sie in Gebieten mit häufigem Frost-Tau-Wechsel, wie beispielsweise in Gebirgsregionen oder in Gebieten mit kontinentalem Klima. Auch die Gesteinsart spielt eine wichtige Rolle: Poröse Gesteine wie Sandstein sind besonders anfällig für Frostsprengung, während dichte Gesteine wie Granit weniger stark betroffen sind.

Beispiel: In den Alpen ist die Frostsprengung besonders gut zu beobachten. Hier entstehen durch wiederholte Frost-Tau-Zyklen charakteristische Gesteinsformationen wie Schutthalden und zerklüftete Felswände.