Verwitterung

Verwitterung bezeichnet in den Geowissenschaften die natürliche Zersetzung von Gestein infolge dessen exponierter Lage an oder nahe der Erdoberfläche. Dabei spielen mehrere Prozesse zusammen, die eine physikalische Zerstörung und/oder die chemische Veränderung des Gesteins – abiotisch oder biotisch verursacht – herbeiführen. Je nach Art der Verwitterung bleiben die gesteinsbildenden Minerale erhalten (physikalische Verwitterung) oder werden aufgelöst oder umgewandelt (chemische Verwitterung).

Einführung

Allgemeines

Die Gestalt der Erdoberfläche wird sowohl von Prozessen innerhalb und unterhalb der Erdkruste geformt (endogene Faktoren) als auch von Prozessen, die an oder nahe der Oberfläche wirken und zu einem Großteil von den jeweils herrschenden klimatischen Bedingungen abhängen (exogene Faktoren). Die wichtigsten endogenen Faktoren sind Vulkanismus und Tektonik. Die Verwitterung gehört zusammen mit Erosion sowie Sedimenttransport und -ablagerung zu den exogenen Faktoren (siehe auch Kreislauf der Gesteine).

Die Verwitterung wirkt dabei nicht für sich alleine, sondern ist, insbesondere in hochgelegenem Gelände mit steilen Hängen, oft das erste Glied einer Kette exogener Prozesse. So sorgt eine hohe Reliefenergie dafür, dass Verwitterungsprodukte zügig erodiert und an einer Stelle mit geringerer Reliefenergie wieder als Sediment abgelagert werden. Ebenes Gelände kann zwar auch von Erosion betroffen sein (vgl. Rumpffläche), jedoch ist sie dort wesentlich weniger effektiv. Deshalb können dort die Produkte der Gesteinsverwitterung lockere Oberflächenschichten bilden, die als Regolith bezeichnet werden. Der Regolith geht zur Tiefe in das unveränderte Gestein über, das allgemein als anstehendes Gestein (kurz das Anstehende) bezeichnet wird. Die Bodenkunde spricht hierbei vom C-Horizont.

Bei den Verwitterungsprozessen wird üblicherweise grob unterschieden in:

• Physikalische Prozesse – zumeist die mechanische Schwächung oder Zerstörung des Gesteinsverbandes infolge einer Volumenzunahme von einzelnen Komponenten desselben, die verschiedene Ursachen haben kann.
• Chemische Prozesse – Zersetzung einzelner oder aller Komponenten des Gesteinsverbandes.
• Biogene Prozesse – gesteinsschwächende Auswirkungen der Aktivität von Lebewesen.

Eine scharfe Trennung zwischen diesen drei Verwitterungsformen, die jeweils weiter untergliedert werden können, ist nicht immer möglich. So ist die biogene Verwitterung durch Pflanzen teils physikalischer (Turgordruck), teils chemischer Natur (Ätzwirkung). Außerdem setzt die Wirksamkeit einer Verwitterungsform häufig andere vorher angreifende Verwitterungsformen voraus: Chemische Verwitterung ist effektiver in einem durch physikalische Prozesse (die allerdings auch endogen sein können) bereits stark zerrütteten Gesteinskörper. An von Gletschereis glatt polierten Gesteinsoberflächen zeigen sich hingegen auch nach Jahrtausenden oft keine nennenswerten Anzeichen chemischer Verwitterung.