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Physikalische Verwitterung

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Physikalische Verwitterung zerlegt das Gestein

Natürliche Schwächezonen im Gestein wie Klüfte und Spalten bieten der physikalischen Verwittterung Angriffspunkte. Die Physikalische Verwitterung hinterlässt das Gestein aber chemisch unverändert.

Die physikalische Verwitterung zerlegt das Gestein, ohne es chemisch zu verändern (s. a. → chemische Verwitterung und → Verwitterung). Diese Form der Verwitterung greift häufig an natürlichen Schwächezonen im Gestein an. Dazu gehören Klüfte und Spalten. Als Kluft wird ein feiner, noch nicht oder kaum geöffneter Riss bezeichnet. Bei einer Spalte sind die gegenüberliegenden Gesteinspartien bereits auseinandergewichen. Klüfte und Spalten entstehen z. B. durch Druck, Dehnung oder Verschiebung des Gesteins bei Bewegungen der Erdkruste. Folgende Arten der physikalischen Verwitterung werden unterschieden:

Schalenverwitterung:

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Schalenverwitterung am Zuckerhut bei Rio de Janeiro

Die glockenartige Bergform ist typisch für die Schalenverwitterung bei Tiefengesteinen wie dem Granit.

Klüfte im Gestein können auch dann entstehen, wenn darüber liegende Gesteinsschichten abgetragen werden und somit der Druck auf das Gestein nachlässt. Es wird entlastet und dehnt sich aus. Dabei entstehen Klüfte, die man auch als Entlastungsklüfte bezeichnet. Dieser Vorgang findet bei Gesteinen statt, die wie der Granit in sehr großen Tiefen und unter hohem Druck entstanden sind. Entlang der Klüfte können sich schließlich oberflächenparallele Gesteinsschalen abspalten, die unter Umständen mehrere hundert Meter lang und mehrere Meter dick sind. Für die Schalenverwitterung oder Exfoliation (wörtlich Abblätterung von lateinisch folium = Blatt) ist die Bildung von glockenartigen Bergformen typisch. Ein Beispiel hierfür ist der berühmte Zuckerhut bei Rio de Janeiro.

Temperaturverwitterung:

Die Temperatur- oder Insolationsverwitterung (von lateinisch in = hinein und sol = Sonne) beruht darauf, dass alle Materialien ihr Volumen mit wechselnder Temperatur verändern. Durch den täglichen Wechsel von Sonneneinstrahlung und nächtlicher Abkühlung kommt es zur Ausdehnung und Zusammenziehung des Gesteins. Dadurch wird es allmählich zerrüttet und gelockert. Dieser Prozess wird durch die unterschiedliche Wärmeausdehnung der verschiedenen Minerale begünstigt, welche die Gesteine aufbauen. Größere Gesteinsblöcke, die bereits ein Produkt der Verwitterung sind, können durch starke Temperaturwechsel regelrecht zerplatzen. Man nennt dies Kernsprung.

Frostsprengungsverwitterung:

Gefriert Wasser, das in Poren, Risse, Klüfte oder Spalten des Gesteins eingedrungen ist, zu Eis, dehnt es sich um 9 % seines Volumens aus. Dadurch entwickelt es eine enorme Sprengkraft. Sie erreicht bei -22 °C mit 2100 kg/cm2 ihre größte Wirkung. Der Wechsel von Gefrieren und Wiederauftauen lockert allmählich das Gestein. Schließlich zerfällt es in Trümmer der verschiedensten Größen. Je vollständiger alle Poren, Risse oder Klüfte mit Wasser gefüllt und je größer diese sind, desto intensiver wirkt die Frostsprengung.

Salzverwitterung:

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Auch kristallisierende Salz sprengen Gestein

Da Salze bei häufigem Niederschlag in stärkerem Maße weggespült werden, findet diese Art der Verwitterung vor allem in Trockengebieten mit starker Verdunstung und Taubildung statt.

Die Salzverwitterung ist vom physikalischen Prinzip her ein ähnlicher Vorgang wie die Frostsprengungsverwitterung. Auch hierbei handelt es sich um das Wachstum von Fremdkristallen im Gestein. Statt Eiskristalle sind es Salzkristalle. Im Wasser gelöste Salze gelangen mit dem Wasser auch in feinste Risse oder Klüfte des Gesteins. Das Wasser muss dabei nicht unbedingt von Regenfällen stammen. Bereits die Bildung von Tau reicht aus, um Salze aus der Umgebung zu lösen. Wenn das eingedrungene Wasser verdunstet, scheiden sich die Salze wieder ab. Dabei kristallisieren sie aus und nehmen ähnlich wie gefrierendes Wasser an Volumen zu. Der dadurch entstehende Druck von bis zu mehreren 100 kg/cm2 lockert das Gestein. Es verwittert schließlich durch Absprengen von einzelnen Körnern, feinen Gesteinsschuppen oder ganzen Gesteinsschalen. Die nicht selten auftretende Kombination aus Salz- und Temperaturverwitterung bezeichnet man als Schalenablösung oder Desquamation (von lateinisch desquamare = abschuppen). Da Salze bei häufigem Niederschlag in stärkerem Maße weggespült werden, findet diese Art der Verwitterung vor allem in Trockengebieten mit starker Verdunstung und Taubildung statt.

Physikalisch-biologische Verwitterung:

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Pflanzen als Verwitterungsfaktor

Wurzeln lockern das Gestein und sprengen Bruchstücke ab.

Wachsen Pflanzenwurzeln in Klüfte oder Spalten eines Gesteins, führt das Dickenwachstum der Wurzeln zur Lockerung und Absprengung von Gesteinsbruchstücken oder ganzen Gesteinspartien. Zur physikalisch-biologischen Verwitterung zählt auch die Lockerung von weniger festen Gesteinen durch grabende Tiere. Vor allem in Gebieten mit nur geringmächtigen Böden und Schuttdecken dringen Pflanzenwurzeln rasch in Gesteinsspalten ein.

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