Verwitterung und Abtragung: Prozesse, Gesteine und Erdgeschichte

Verwitterung

Durch Verwitterung, Transport und Sedimentation werden Gesteine in Atmosphäre, Hydrosphäre und Biosphäre verändert. Man unterscheidet zwei Typen: die mechanische (oder physikalische) und die chemische Verwitterung, durch die jede Gesteinsart unterschiedlich beeinflusst wird.

Mechanische Verwitterung

• Bioklastik: Die Wurzeln von Pflanzen dringen in Spalten ein und erzeugen wichtige Risse im Fels.
• Ganzheitliche Anstrengungen: tektonische Kräfte, Frostsprengung und Thermoklastik.

Chemische Verwitterung

Das Gestein reagiert chemisch und verändert seine Zusammensetzung.

• Auflösung: Einige Minerale des Felsens sind gut löslich, insbesondere Salze.
• Hydrolyse: Wasser zerbricht bestimmte Minerale und wandelt sie in Tonminerale um.
• Kohlensäure: Das Produkt von CO₂ löst sich in Wasser.
• Hydratation: Einige Minerale nehmen Wasser in ihr Molekül auf.
• Oxidation: Verlust von Elektronen. Reduktion: Gewinn von Elektronen.

Transport

Bei vielen Gelegenheiten werden Stoffe durch Wasser, Eis und Wind transportiert. Das Eis kann Erde und Gesteinsmassen verschieben, von feinem Pulver bis zu großen Blöcken. Der Transport erfolgt durch Gletscher oder durch Kontakt mit dem Untergrund; andere Stoffe werden durch Rollen, Springen, Schweben oder Suspension bewegt.

Sedimentation

Ablagerung von Sedimenten in sedimentären Becken. Die Sedimentation umfasst Deposition, Dekantation und Präzipitation.

Bodenbildung und Bodenprofil

Der Boden ist strukturiert: Von der Oberfläche bis zum Grundgestein entstehen übereinanderliegende Schichten, die Horizonte. Die gesamte Abfolge der Horizonte wird als Bodenprofil bezeichnet.

• Horizont C: zerfallenes und verändertes Grundgestein.
• Horizont A: Mutterboden mit organischer Anreicherung, der organische Substanzen akkumuliert.
• Horizont B: Akkumulation mineralischer Bestandteile aus dem Mutterboden, angereichert mit Tonen, Eisen und Aluminium. Er ist meist intensiver und deutlicher gefärbt als die darüberliegende Schicht.

Erdgeschichte

Präkambrium (4600–570 Mio. Jahre)

• Archaikum (4600–2500 Mio. Jahre): Hydrosphäre und Protoatmosphäre entstehen; die Atmosphäre wandelt sich zur primitiven Atmosphäre. Erste Lebensspuren: Stromatolithen und Cyanobakterien.
• Proterozoikum (2500–570 Mio. Jahre): Das Leben konsolidiert sich und beginnt sich zu diversifizieren. Der entstehende Sauerstoff (O₂) wird durch photosynthetische Organismen produziert; vor etwa 700 Mio. Jahren bildet sich die Ozonschicht. Es entstehen eukaryotische Zellen und vielzellige Organismen, und die kontinentale Kruste bildet ausgedehnte Gruppen, die Pangaea bilden. Es treten mehrere Vereisungen auf.

Paläozoikum (570–250 Mio. Jahre)

• Kambrische Explosion: Tiere erscheinen, darunter Trilobiten, die das Leben prägen.
• Silur, Ordovizium, Kambrium, Devon: Die Kontinente entwickeln sich.
• Karbon (vor etwa 350 Mio. Jahren): Es entstehen Wälder aus Gymnospermen, Amphibien und Reptilien; große Waldflächen werden begraben und bilden Kohle.
• Perm: Das große Massensterben bedroht zahlreiche wirbellose Tiere und Wirbeltiere. Pangaea erhält ihre endgültige Form.
• Fossilien: Trilobiten.

Mesozoikum (250–65 Mio. Jahre)

• Trias, Jura, Kreide: Reptilien erreichen ihre maximale Entwicklung; Dinosaurier dominieren. Ammoniten sind weit verbreitet.
• Säugetiere und Blütenpflanzen entstehen und diversifizieren sich. Pangaea zerbricht in zwei große Kontinente.
• Fossilien: Ammoniten, Belemniten.

Känozoikum (65 Mio. Jahre bis heute)

• Tertiär (65–2 Mio. Jahre): Die Kontinente verschieben sich kontinuierlich, der Atlantik öffnet sich. Säugetiere vervielfachen sich rapide; die ersten Hominiden erscheinen vor etwa 4,5 Mio. Jahren.
• Quartär: Heutige Anordnung der Kontinente, Vereisungen in den Hochgebirgen (Alpen, Pyrenäen, Betische Kordillere). Vor etwa 150.000 Jahren erscheint der Homo sapiens.