Felsen mögen unglaublich hart erscheinen, aber wie fast alles andere in der Natur verschleißen sie irgendwann. Wissenschaftler nennen diesen Prozess, bei dem die Naturgewalten Gesteine verzehren und sie wieder in Sedimente zurückverwandeln, Verwitterung. Es gibt viele verschiedene Materialien, die Gesteine im Laufe der Zeit erodieren, einschließlich Wasser. Aufgrund seiner Allgegenwart ist Wasser einer der häufigsten Verursacher der Gesteinsverwitterung, insbesondere wenn es im Laufe der Zeit gefriert und schmilzt. Dennoch gibt es viele andere Verwitterungsmittel, die das Gestein zerfressen.
Mechanische Verwitterung
Es gibt drei Arten der Gesteinsverwitterung, aber der Frost-Tau-Zyklus fällt unter die Kategorie der mechanischen (auch physikalische) Verwitterung. Nach Angaben des Georgia Perimeter College ist die mechanische Verwitterung ein Prozess, bei dem ein Verwitterungsmittel verschleißt weg an einem Gestein, ohne seine mineralische Zusammensetzung oder seine molekulare Struktur zu verändern (wie es bei Rost oder Oxidation). Ein durch mechanische Verwitterung verwittertes Gestein ist vor und nach dem Prozess chemisch identisch, nur seine Größe und Form sind unterschiedlich.
Frost-Tau-Bewitterung
Wie die Wasser-Enzyklopädie berichtet, dehnt sich Wasser beim Gefrieren um 9 Prozent aus. Dies macht den Frost-Tau-Zyklus zu einem starken Verwitterungsmittel. Versickert beispielsweise Wasser in einem Felsspalt, gefriert über Nacht und schmilzt dann morgens wieder, wird der Riss durch die Ausdehnung des Eises in der Nacht größer. Am Morgen wird dieses Wasser schmelzen, aber da der Riss größer ist, kann er jetzt mehr Wasser aufnehmen. In dieser Nacht dehnt sich dieses noch größere Wasservolumen aus, wodurch der Riss noch größer wird. Im Laufe der Zeit führt dieser Frost-Tau-Prozess leicht dazu, dass Stücke des Gesteins in kleinere Fragmente abbrechen.
Frostkeilen
Der Frost-Tau-Zyklus gibt Wasser die Fähigkeit, Gesteine zu zerbrechen, aber der Prozess wird manchmal auch als Frostkeilen bezeichnet. Beide Begriffe sind akzeptabel.
Die Kraft des Wassers
Der Frost-Tau-Zyklus ist jedoch nicht die einzige Möglichkeit, mit der Wasser Gestein zerfressen kann. Flüsse und Bäche können Gestein erodieren, weil ihr Wasser Schutt und andere Sedimente trägt, die ständig über die Oberfläche eines Gesteins fließen und es abnutzen. Eines der berühmtesten Beispiele für Gesteinsverwitterung weltweit, der Grand Canyon in Arizona, ist ein Ergebnis dieser Form der mechanischen Wasserverwitterung. Wasser allein hat die Schlucht jedoch nicht geformt, da Wind sowie andere chemische Prozesse laut der Arizona State University ebenfalls zu den Konturen und Farben beigetragen haben.
Andere Verwitterungsprozesse
Der Grand Canyon ist das Ergebnis mehrerer Verwitterungsformen, die seine heutige Form schaffen. Seine Farben entstehen durch chemische Verwitterung, bei der die eigentliche mineralische Zusammensetzung des Gesteins zerfällt.
Eine andere Form der Verwitterung, biologische Verwitterung, tritt auf, wenn Lebewesen Gesteine verändern. Baum- und Pflanzenwurzeln nutzen, ähnlich wie der Frost-Tau-Zyklus, die Risse im Gestein aus und schieben das Gestein beim Wachsen auseinander.