Chemische Verwitterung als Grundlage für bodenbildende Prozesse


Seminararbeit, 2004
22 Seiten, Note: 2+

Leseprobe

Inhalt

1 Einleitung

2 Voraussetzungen für den chemischen Verwitterungsprozess

3 Chemische Verwitterungsformen
3.1 Lösungsverwitterung und Kohlensäureverwitterung 5 Definition und chemischer Prozess
3.1.1 Bodenbildung
3.1.2 Geographische Verbreitung
3.2 Hydrolytisch Verwitterung (Hydrolyse) und Silikatverwitterung
3.2.1 Definition und chemischer Prozess
3.2.2 Bodenbildung
3.2.3 Geographische Verbreitung
3.3 Oxidationsverwitterung
3.3.1 Definition und chemischer Prozess
3.3.2 Bodenbildung
3.3.3 Geographische Verbreitung
3.4 Weitere Verwitterungsformen

4 Verbreitung der chemischen Verwitterung weltweit

5 Anthropogener Einfluss und Bedeutung der chemischen Verwitterung

Literatur- und Bilderverzeichnis

1 Einleitung

Die folgende Arbeit beschäftigt sich mit dem Thema der chemischen Verwitterung, deren Auswirkung auf die Bodenbildung und ihre geographische Verbreitung. In der Einleitung erkläre ich kurz was man unter chemischer Verwitterung versteht und wie sich die vorliegende Arbeit zusammensetzt. Im zweiten Teil stelle ich die wichtigsten Voraussetzungen und Faktoren vor, unter denen chemische Verwitterungsprozesse ablaufen. Im dritten Teil gehe ich dann vertieft auf die verschiedenenen Formen der chemischen Verwitterung, Bodenbildungsprozesse und geographische Verbreitung ein. Teil vier veranschaulicht die Verbreitung der chemischen Verwitterung weltweit. Im fünften Teil beschäftige ich mich mit dem menschlichen Einfluss auf den Verwitterungsprozess und der Bedeutung der chemischen Verwitterung allgemein.

„Alle an der Erdoberfläche oder in geringer Tiefe anstehenden Locker- und Festgesteine unterliegen dem Einfluss des Klimas und der Verwitterung: sie verwittern“ (KUNTZE et al., 1994, S.40).

Dazu muss gesagt werden, dass die chemische Verwitterung in den meisten Fällen parallel mit physikalischen und biologischen Verwitterungsprozessen stattfindet, oder ihnen folgt. Es findet also selten nur ein Verwitterungsprozess statt der sich im nachhinein klar zuordnen lässt, sondern meist mehrere Prozesse die aufeinander aufbauen. Im Unterschied zur physikalischen Verwitterung wird bei der chemischen Verwitterung das Ausgangsgestein nicht nur in Form und Größe, sondern auch in seiner chemischen Zusammensetzung, verändert. „Unter chemischer Verwitterung fasst man diejenigen heterogenen, d.h. zwischen Lösungen und Festkörper ablaufenden chemischen Reaktionen zusammen, durch die Minerale – im Gegensatz zur physikalischen Verwitterung – in ihrem Chemismus verändert oder vollständig gelöst werden“ (SCHEFFER, 2002, S.40).

Die chemische Verwitterung hat einen bedeutenden Einfluss auf die Bodenbildung. Durch sie wird Feinsubstanz im Boden angereichert die z.B. als Wasserspeicher dient. „Durch die chemische Verwitterung entsteht die Feinsubstanz oder Tonsubstanz des Bodens, welche neben dem Humus in der Hauptsache die Fähigkeit der Wasserspeicherung, der Ionensorption und des Ionenaustausches besitzt. Somit stellt die chemische Verwitterung einen sehr wichtigen Prozess für die Bildung und Eigenschaft des Pflanzenstandortes dar“(MÜCKENHAUSEN,1993, S.84).

2 Voraussetzungen für den chemischen Verwitterungsprozess

Die Größe der Oberfläche eines Gesteins (Korngröße) spielt eine entscheidende Rolle für die Stärke der auftretenden chemischen Verwitterung. „Ihr Ausmaß wächst mit abnehmender Korngröße der Gesteine und Minerale. Daher leistet gerade bei Festgesteinen die physikalische Verwitterung eine wichtige Vorarbeit für die chemische Verwitterung, weil durch die Zerteilung der Gesteine die Angriffsfläche für die chemischen Reaktionen zunimmt“ (KUNTZE et al., 1994, S.45).

Eine wahrscheinlich noch größere Bedeutung für den Ablauf chemischer Verwitterung hat das vorherrschende Klima und die Temperatur. Allgemein geht man davon aus, dass der chemische Verwitterungsprozess in humiden Klimaten, z.b. Regenwald, schneller voranschreitet als in Trockengebieten wie z.b. Wüsten oder Polargebieten. „Die meisten chemischen Reaktionen laufen bei hohen Temperaturen rascher ab als bei niedrigen. Infolgedessen vollzieht sich die chemische Veränderung von Mineralen am schnellsten in den warmen, feuchten Klimaten der niederen Breiten“ (Strahler, 2002, S.263).

Besonders die Feuchtigkeit, d.h. das Vorhandensein von (ungefrorenem) Wasser im Boden und der Niederschlag ist ausschlaggebend für die chemische Verwitterung. „Von entscheidender Bedeutung ist die Durchfeuchtung des Bodens, d.h. also der Teil des Niederschlags, der tatsächlich in den Boden eindringt und versickert. Die Zunahme dieses Sickerwassers ist in der Regel verbunden mit steigendem Niederschlag oder abnehmendem Temperaturmittel (Verringerung der Verdunstung) und hat eine Erhöhung des verwitterungsbedingten Tongehalts im Boden, eine Zunahme der Austauschkapazität und der Verwitterungstiefe sowie Abnahme des pH – Wertes zur Folge“ (SEMMEL, 1993, S.17).

Für die meisten Formen der chemischen Verwitterung, auf die in Teil drei noch genauer eingegangen wird, bildet Wasser, in seiner natürlichen oder dissoziierten Form, sowie als Grundstoff für alkalische oder basische Lösungen, die Grundlage.

Eine weitere Vorraussetzung für den Ablauf chemischer Verwitterung ist der stoffliche Zustand des Ursprungsgesteins. Die Festigkeit oder Stabilität eines Gesteins macht es mehr oder weniger anfällig für chemische Verwitterungsprozesse. „Den chemischen Lösungsprozessen wirkt die Stabilität der Minerale entgegen, die von der Art der Ionen und ihrer Bindung im Mineralgitter bestimmt wird. – Zunächst werden die leicht löslichen Minerale (Chloride, Sulfate, Carbonate) und dann fortschreitend stabilere Minerale (Silicate) zerstört. Sehr schwer lösliche Minerale (z.B. Quarz, Fe-Oxide) überdauern die chemischen Prozesse und reichern sich relativ im Verwitterungsrückstand an“ (KUNTZE et al.1994, S.45f ).

3 Chemische Verwitterungsformen

3.1 Lösungs- und Kohlensäureverwitterung

3.1.1 Definition und chemischer Prozess

Unter Lösungsverwitterung versteht man, den unter Auflösung stattfindenden Übergang eines Minerals in die wässrige Verwitterungslösung, ohne dass eine chemische Reaktion im engeren Sinne auftritt (SCHEFFER, 2002, S.41).

„Von der Lösungsverwitterung werden vor allem Minerale und Gesteine aus leicht wasserlöslichen Chloriden, Sulfaten und Nitraten betroffen, wie z.B. Steinsalz (NaCl)sowie die als Düngemittel verwendeten Kalisalze (z.B. Sylvin, KCL) und Salpeterdünger (z.B. Kalksalpeter, Ca(NO3)2 ) (KUNTZE et al., 1994, S.46).

Durch die Anlagerung von H2O Dipolen an Kationen des Kristallgitters, werden Ionen aus dem Kristallverband gelöst (SCHRÖDER, 1992, S.19).

H2O Dipole sind Wassermoleküle die eine spezifische Ladung aufweisen. Durch sie werden dem Mineral positiv geladenen Ionen (Kationen) entzogen (Arni, 2004).

Diesen Vorgang nennt man Hydratation. Durch die Lösung der Kationen aus dem Gestein wird dessen Oberfläche angegriffen und das Gestein aufgeschwemmt. Die Hydratation bildet, indem sie die Gesteinsoberfläche „aufraut“ oft die Grundlage für weiterführende Verwitterungen, wie z.b. die Hydrolyse (Mückenhausen, 1993, S.88)

Verstärkt wird der Prozess der Hydratation durch die Tatsache, dass in der Natur nur sehr selten Wasser in seiner Reinform vorkommt, da es meist anorganische und organische Säuren enthält (LESER, 2001, S.480). Dies erhöht den Dipolcharakter des Wassers. Durch den geringeren pH-Wert erhöht sich dessen Lösungskraft (Arni, 2004).

Das erst gelockerte und später vollständig gelöste Gestein wird vom Wasser weggetragen.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Von dieser heißen Quelle in Dallol wird unterirdisch Steinsalz gelöst,

dass sich an der Oberfläche wieder kristallisiert.

Quelle: www.educeth.ch

Die Kohlensäureverwitterung wird in bestimmter Fachliteratur der Hydrolyse zugeordnet in anderen als eine autonome Verwitterungsform betrachtet. In meiner Arbeit folge ich der Annahme von Möller, Mückenhausen, Müller- Wegener, Ziechmann und Leser die davon ausgehen das die Lösungsverwitterung eine Prozess ist der die Vorstufe zur Kohlensäureverwitterung darstellt (LESER, 2001, S.480).

„Als Kohlensäureverwitterung lassen sich alle chemischen Umsetzungen zusammenfassen, bei denen unter dem Einfluss des meist atmosphärischen (aber auch vulkanischen und industriellen) CO2 Minerale gelöst oder umgesetzt werden (MÖLLER, 1986, S.128).

CO2 löst sich im Regenwasser und bildet kohlensäurehaltiges Wasser. „Diese Kohlensäure führt die Carbonate in Bicarbonate über, die löslich sind und mit dem Wasser fortgeführt werden “(Mückenhausen, 1993, S.86).

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

(KUNZE et al., 1994, S.46)

Da CO2 bei zunehmender Temperatur in immer geringerem Maße im Wasser gelöst werden kann sinkt auch die Löslichkeit von Carbonaten. Dieser Vorgang stellt eine Ausnahme dar, da sonst bei steigenden Temperaturen der Verwitterungsprozess beschleunigt wird (Scheffer, 2002, S.42).

[...]

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Details

Titel
Chemische Verwitterung als Grundlage für bodenbildende Prozesse
Hochschule
Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg  (Geowissenschaften)
Veranstaltung
Unterseminar
Note
2+
Autor
Jahr
2004
Seiten
22
Katalognummer
V32153
ISBN (eBook)
9783638329439
ISBN (Buch)
9783638651738
Dateigröße
1033 KB
Sprache
Deutsch
Schlagworte
Chemische, Verwitterung, Grundlage, Prozesse, Unterseminar
Arbeit zitieren
Karl Krauss (Autor), 2004, Chemische Verwitterung als Grundlage für bodenbildende Prozesse, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/32153

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