Verwitterung
Physikalische und chemische Verwitterungsformen
Physikalische und chemische Verwitterungsformen
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Cartes-fiches
Das Gefrieren von Wasser ist mit einer Volumenzunahme von etwa 9% verbunden. Bei –22°C übt H2O einen Druck von 2.100 kg/cm² (~ 200 N/mm²) aus. Damit die Frostsprengung wirken kann, muß der Poren- und Kapillarraum eines Gesteins mindestens zu 91% mit Wasser gefüllt sein.
Durch die unterschiedliche Aufheizung und die unterschiedliche Ausdehnung der Mineralien bei Insolation (Sonneneinstrahlung) werden Spannungen im Gestein erzeugt, die zu einer Zerstörung des Gefüges führen. Auch tägliche Temperaturschwankungen haben die gleiche Wirkung.
Die Kristallisation von Salzen in Haarrissen des Gesteins erzeugt einen Kristallisationsdruck (1000 kg/cm² / ~ 100 N/mm²), der wie bei der Frostsprengung das Gefüge des Gesteins zerstört. Hydratisierte Kristalle mancher Salze nehmen gegenüber ihrer wäßrigen Lösung ein bis zu 300% größeres Volumen ein (z.B. CaSO4, Na2SO4, MgSO4, Na2CO3).
Durch den Turgor-Druck pflanzlicher Zellen (› 10 kg/cm²), z.B. Wurzelgeflecht, wird das Gesteinsgefüge zerstört.
Mineralien, besonders Salze, werden von Wasser gelöst, z.B. beträgt die Löslichkeit von Gips 2,5 g/l.
Kohlendioxid bildet in Wasser gelöst Kohlensäure. Atmosphärisches Kohlendioxid löst sich im Regen, so daß normales Regenwasser ein pH-Wert um 5,6 hat. Kohlensäure reagiert chemisch mit Kalziumkarbonat (Calcit) und es entsteht wasserlösliches Kalziumhydrogenkarbonat. 1l Wasser löst bei 20°C 14mg CaCO3, die Menge erhöht sich um das fünffache, wenn Kohlendioxid im Wasser gelöst ist. CaCO3 + H2CO3 --> Ca(HCO3)2
Die anthropogen durch Verbrennung fossiler Energieträger (Erdöl, Braun- und Steinkohle) erzeugten Rauchgase wie Schwefeldioxid (SO2) und Stickoxide (NOx) bilden in Verbindung mit Wasser starke Säuren, die Mineralien zu lösen vermögen und damit das Gefüge des Gesteins zerstören. SO2 + 2 H2O --> H3O+ + HSO3-
beruht auf der oxidierenden Wirkung des Luftsauerstoffs unter Mitwirkung des Wassers; dabei werden Mineralien zersetzt. 4 FeCO3 + 6 H2O + O2 --> 4 FeOOH + 4 HCO3- + 4 H+ zweiwertiges Eisen (aus dem Siderit) wird in dreiwertiges überführt 4 FeS2 + 14 O2 + 4 H2O --> 4 FeSO4 + 4 H2SO4 zweiwertig-negativer Schwefel (aus dem Pyrit) wird in vierwertig-positiven überführt
Durch Aufnahme von Wasser in das Kristallgitter eines Minerals (Hydratation) können Ionen aus dem Kristallgitter herausgelöst werden. Diese Form der chemischen Verwitterung tritt bei Silikaten auf und wird deshalb auch Silikatverwitterung genannt.
Saure Ausscheidungen von Bakterien, Pilzen, Algen, Flechten usw. lösen Mineralien und zerstören somit das Gefüge des Gesteins.
