Was ist chemische Verwitterung?
Chemische Verwitterung ist ein Vorgang, bei dem Wasser, Luft oder Säuren die Mineralien im Gestein chemisch verändern. Diese Veränderungen führen dazu, dass sich die Gesteine auflösen oder in neue Elemente verwandeln. Im Gegensatz zur mechanischen Verwitterung kann die chemische Verwitterung die Beschaffenheit der verwitterten Gesteine verändern. Lösung, Oxidation, Hydratisierung, Carbonatisierung und Hydrolyse sind Beispiele für diese Art der Verwitterung.
Lösung tritt auf, wenn ein Lösungsmittel wie Wasser zerfällt und Stein löst. Wasser kann mehrere chemische Witterungseinflüsse auf Gesteine haben. Wenn die Mineralien im Gestein Wasser absorbieren und sich ausdehnen, wird die Struktur des Gesteins instabil. Dieser Effekt wird als Hydratation bezeichnet.
Während die meisten Mineralien in reinem Wasser nicht löslich sind, wittern viele schnell, wenn auch nur geringe Mengen an Säure vorhanden sind. Wasser wird auf natürliche Weise durch die Kombination mit Kohlendioxid angesäuert. Kohlendioxid kommt in geringen Mengen in der Erdatmosphäre vor und kann im Regen Säuren verursachen. Das Atmen von Tieren und das Verderben organischer Substanzen können dem Boden Kohlendioxid zufügen, wodurch das Grundwasser leicht sauer wird. Karbonatisierung tritt auf, wenn Kohlendioxid mit den Mineralien im Gestein reagiert, um sie aufzulösen oder zu schwächen.
Oxidation tritt auf, wenn sich Luftsauerstoff mit Mineralien in einem Gestein zu neuen chemischen Verbindungen verbindet. Rost ist ein Beispiel für Oxidation. Sauerstoff ist in der Atmosphäre reichlich vorhanden, die Oxidation erfolgt jedoch nur langsam, sofern kein Wasser vorhanden ist. In Wasser gelöster Sauerstoff verursacht die meisten Oxidationsverwitterungen.
Die Hydrolyse findet statt, wenn die Mineralien in einem Gestein eine chemische Reaktion auf den im Regenwasser enthaltenen Wasserstoff haben. Dadurch bilden sich neue Verbindungen, die die Gesteinsstruktur schwächen. Wenn beispielsweise Granit hydrolysiert wird, verwandelt sich der im Gestein enthaltene Feldspat in tonartiges Material, wodurch das Gestein geschwächt wird.
Wenn Hydrolyse auftritt, wird das Gestein von außen nach innen beeinflusst. Viele Faktoren beeinflussen die chemische Verwitterungsrate auf der Oberfläche eines Gesteins. Wenn das Gestein Risse oder Brüche enthält, wird die Verwitterung diese Fehler verschlimmern. Die chemische Zusammensetzung des Ausgangsmaterials beeinflusst auch die Verwitterungsrate. Einige Mineralien sind anfälliger für solche Formen der Verwitterung; Zum Beispiel verwittert das als Basalt bekannte Gestein aufgrund der darin enthaltenen chemisch instabilen Mineralien schnell.
Chemische Verwitterung ist in tropischen Umgebungen häufiger anzutreffen als in arktischen oder trockenen Umgebungen. Hohe Niederschlagsmengen, wärmere Temperaturen und niedrige Verdunstungsraten schaffen eine Atmosphäre, die die chemische Verwitterung fördert. Partikel mit einer größeren Oberfläche sind einem höheren Risiko chemischer Verwitterung ausgesetzt als Partikel mit einer kleineren Oberfläche. Da chemische Verwitterung die Oberfläche eines Steins beeinflusst, ist die Auswirkung der Verwitterung umso größer, je größer die Oberfläche des Steins ist. Organismen wie Pilze oder Algen, die auf Felsen wachsen können, können eine rasche Zunahme der Verwitterung fördern, verglichen mit Gesteinen, die von diesen Organismen nicht betroffen sind.