Es gibt drei Formen der Verwitterung, die physikalische, chemische und biologische Prozesse darstellen. Obwohl Verwitterung mit Erosion verwechselt werden kann, gibt es feine Unterschiede. Erosion tritt beim Abbau, Transport und Ablagerung von Material auf, während Verwitterung Material an seiner ursprünglichen Position verändert oder zersetzt. Silikatverwitterung kann helfen, die Erdoberfläche zu formen, globale und chemische Kreisläufe zu regulieren und sogar die Nährstoffversorgung von Ökosystemen zu bestimmen.
Identifizierung
Wenn Sie nach draußen gehen und einen Stein in Ihrem Garten aufheben, haben Sie wahrscheinlich einen Stein, der Silikatmineralien enthält. Silikate machen etwa 95 Prozent der Erdkruste und des Erdmantels aus und sind ein Hauptbestandteil von magmatischen Gesteinen – kristallinen oder glasigen Gesteinen, die durch die Abkühlung und Erstarrung von Magma entstehen. Mineralien mit dieser Kombination von Silizium und Sauerstoff finden sich auch in Sedimentgesteinen (gebildet durch andere Gesteinsfragmente und zusammen zementiert) und metamorphe Gesteine (gebildet durch Erhitzen und Druckbeaufschlagung vorhandener Felsen).
Bilden
Die Hauptzusammensetzung für alle Silikatmineralien ist das Silizium-Sauerstoff-Tetraeder – ein Festkörper, der von Polygonen mit vier Seiten begrenzt wird. Die Zusammensetzung enthält ein zentrales Siliziumkation, das an vier Sauerstoffatome gebunden ist, die sich an den Ecken eines regelmäßigen Tetraeders befinden. Ungefähr 25 Prozent aller bekannten Mineralien und 40 Prozent der häufigsten sind Silikate. Die Bindungen, die Silizium und Sauerstoff verbinden, werden durch entgegengesetzt geladene Ionen und gemeinsame Elektronen entwickelt.
Verwitterung
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Die Erdoberfläche wird durch Verwitterung geformt, entweder durch physikalische, chemische oder biologische Faktoren. Diese Faktoren können einzeln oder als kombinierte Kraft wirken. Physikalische Verwitterung verursacht den Zerfall von Gesteinsmaterial ohne das Vorhandensein von Fäulnis. Die Wärmeausdehnung – der abwechselnde Prozess des Einfrierens und Auftauens, wie er im nördlichen Teil der Vereinigten Staaten und in den meisten Teilen Kanadas zu beobachten ist – ist die Hauptquelle für physikalische Verwitterung. Chemische Verwitterung tritt auf, wenn die mineralische Zusammensetzung eines Gesteins verändert wird.
Das große Bild
Laut Sigurdur R. Gislason, Institut für Geowissenschaften (Island) und Eric H. Oelkers, Géochimie et Biogéochimie Experimentale (Frankreich), "Silikatverwitterung (chemische Verwitterung) Es wird angenommen, dass es das Klima steuert, indem es über einen geologischen Zeitraum atmosphärisches Kohlendioxid (CO2) verbraucht Rahmen. Das CO2 wird schließlich als Karbonate im Ozean gespeichert. Ein Drittel der Silikatverwitterung ist das Ergebnis der Verwitterung auf vulkanischen Inseln und Kontinenten. Der atmosphärische CO2-Verbrauchsfluss ist größtenteils auf die hohe Verwitterungsrate von Basalt zurückzuführen. Mit jedem Temperaturanstieg um ein Grad steigen die chemischen Verwitterungsraten um etwa 10 Prozent. Die meisten Silikate lösen sich jedoch bei der Verwitterung ungleichmäßig auf, da sie mit anderen Mineralien wie Tonen verbunden sind. Diese in die Ozeane transportierten suspendierten Silikate sind im Meerwasser hochreaktiv und damit klimaabhängig.
Einschlag
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Von den an der Erdoberfläche freigelegten Gesteinen bestehen etwa 90 Prozent aus Silikaten. Ungefähr ein Viertel dieses Gesteins ist intrusiv – zum Beispiel Granit – ein Viertel ist extrusiv – vulkanisch – und die andere Hälfte ist metamorph und "Präkambrium" - ein Zeitraum, der sich von vor etwa 4 Milliarden Jahren (dem ungefähren Alter der ältesten bekannten Gesteine) bis zu 542 Millionen Jahren erstreckt vor. Vulkangestein ist aus Silikat aufgebaut und verwittert am schnellsten. Es wird jedoch über 1 Million Jahre dauern, bis die Silikatverwitterung das atmosphärische CO2 stabilisiert, obwohl die Silikatverwitterung die CO2-Entfernung beschleunigt. Angesichts dieser Zeitskala – Unterdrückung der Vegetation und Verwitterungsraten – werden die CO2-Werte wieder über denen der vorindustriellen Zeit liegen.