Verwitterung, Erosion und Sedimentation: Ein Leitfaden

Definition der Verwitterung

Unter Verwitterung versteht man die Fragmentierung oder Umwandlung von Gesteinen. Man unterscheidet zwei Haupttypen: mechanische und chemische Verwitterung.

1.1.1. Mechanische oder physikalische Verwitterung

Hierbei erfolgt der Bruch der Gesteine ohne Änderung ihrer chemischen Zusammensetzung. Dies wird durch verschiedene Faktoren verursacht:

• Frostsprengung (Kryoklastik): Wasser dringt in Felsspalten ein und gefriert bei niedrigen Temperaturen. Durch die Volumenzunahme des Eises wirkt es wie ein Keil, der die Risse erweitert. Dies tritt vor allem in kalten Klimazonen mit häufigem Frost auf.
• Temperaturverwitterung (Thermoklastik): Starke Temperaturschwankungen führen zu wiederholten Kontraktionen und Expansionen im Gestein, was schließlich zu Spannungen und zur Zerkleinerung führt. Typisch für Wüstenklimata mit großen Temperaturunterschieden zwischen Tag und Nacht.
• Salzsprengung (Haloklastik): Kristalle wachsen durch die Wirkung von Salzen in Gesteinsrissen. Wasser mit gelösten Salzen dringt ein, verdunstet und lässt das Salz kristallisieren, was eine keilartige Sprengwirkung erzeugt. Typisch für Küstengebiete.
• Dekompression: Gesteine im Erdinneren stehen unter hohem Druck und hoher Temperatur. Gelangen sie an die Oberfläche, verringern sich Druck und Temperatur, was zur Dekompression und Zerstörung des Gesteins führt.
• Bioklastik (Biologische Verwitterung): Pflanzenwurzeln wachsen in Risse und Tiere graben Galerien, was zur Bildung oder Erweiterung von Rissen und somit zur Fragmentierung des Gesteins führt.

1.1.2. Chemische Verwitterung

Hierbei handelt es sich um chemische Veränderungen oder Transformationen, die Gesteine durch die kombinierte Einwirkung von Sauerstoff, Kohlendioxid und Wasser erfahren. Infolgedessen verliert das Gestein seine Kohärenz und zerfällt. Wasser ist die Hauptursache, weshalb diese Form typisch für feuchte Klimazonen ist.

• Oxidation: Im Wasser gelöster Sauerstoff reagiert mit Eisen und Magnesium im Gestein und bildet Oxide. Dies führt zu einer rot-gelben Färbung der verwitterten Gesteinsoberfläche.
• Hydrolyse: Eine Reaktion zwischen Wasser und Mineralien, insbesondere Silikaten. Das Kristallgitter verändert sich und bildet neue Mineralien. Da Silikate auf der Erde weit verbreitet sind, ist dies die häufigste Verwitterungsart. Beispiel: Granit besteht aus Quarz, Orthoklas und Glimmer. Orthoklas wird durch Hydrolyse in Kaolin (ein weißliches Pulver) umgewandelt, wodurch Quarz und Glimmer freigesetzt werden und das Gestein zerfällt.
• Hydratation: Wassermoleküle werden in die Kristallstruktur einiger Mineralien eingebaut, was zu einer Volumenzunahme führt. Dies tritt häufig in lehmigen Böden auf, die bei Regen quellen und bei Trockenheit schrumpfen und reißen.
• Auflösung: Mineralien lösen sich bei Kontakt mit Wasser auf, wie etwa Halit (Steinsalz) oder Silvin.
• Karbonatisierung: Ein Sonderfall der Auflösung, bei dem Wasser und Kohlendioxid (als Kohlensäure) Kalkstein auflösen.

1.2. Erosion

Erosion bezeichnet den Abtrag von Gestein durch äußere Einflüsse wie Wasser oder Wind. Wenn das Material zuvor durch Verwitterung zerkleinert wurde, verläuft die Erosion schneller. Im Gegensatz zur Verwitterung ist Erosion ein dynamischer Prozess, der den Transport von Material beinhaltet.

1.3. Transport

Der Transport ist die Bewegung der durch Verwitterung und Erosion gelösten Materialien. Er erfolgt durch:

• Schleppfracht: Transport großer Partikel am Boden.
• Saltation: Springende Bewegung durch wiederholtes Aufprallen.
• Suspension: Transport in der Luft oder im Wasser durch Turbulenzen (Sand, Staub, Asche).
• Lösungsfracht: Transport gelöster Salze (Ionen).

1.4. Sedimentation

Die Sedimentation findet statt, wenn Luft oder Wasser an Kraft verlieren und die transportierten Materialien ablagern. Dies kann allmählich (sortiert nach Größe) oder plötzlich (unsortiert, z. B. bei Schwemmkegeln) geschehen.