Die Verwitterung oder der Abbau von Gesteinen spielt eine Schlüsselrolle bei der Unterstützung des Lebens auf der Erde. Durch die Verwitterung entsteht der Boden, der es unserem Planeten ermöglicht, eine breite Palette an Landpflanzen zu haben. Neu gebildete Böden bestehen hauptsächlich aus verwittertem Gestein und mineralischen Partikeln. Wenn Pflanzen wachsen, sterben und sich zersetzen, wird der Boden mit organischer Substanz, auch Humus genannt, angereichert. Die Geschwindigkeit, mit der sich Gesteine zersetzen, wird von einer Reihe von Faktoren beeinflusst.
Mineralische Zusammensetzung
Eine Art der Verwitterung, die als chemische Verwitterung bekannt ist, funktioniert je nach chemischer Zusammensetzung der betroffenen Gesteine unterschiedlich schnell. Zwei der wichtigsten chemischen Verwitterungsprozesse sind Oxidation und Karbonisierung. Oxidation, besser bekannt als Rosten, schwächt Gestein, das der Luft ausgesetzt ist. Der Prozess erzeugt rote oder braune Verfärbungen, wie bei verwittertem Basalt. Gesteine mit hohem Eisengehalt sind am anfälligsten für Oxidation. Karbonisierung tritt auf, wenn sich Kohlendioxid aus der Atmosphäre mit Wasser vermischt, um schwache Kohlensäure zu bilden. Die Karbonisierung betrifft hauptsächlich Gesteine mit hohem Calcit, wie Kalkstein und Marmor.
Gittertyp
Silikatminerale bestehen aus Kristallgittern, die auf chemischen Kombinationen von Silizium und Sauerstoff basieren und ein sich wiederholendes Gitter bilden. Binden die Silizium-Sauerstoff-Gruppen direkt aneinander, verläuft die Verwitterung langsamer. Wenn jedoch einige der Sauerstoffatome an ein Zwischenelement binden, ist das Gitter weniger haltbar. Zum Beispiel verwendet das Kristallgitter für Quarz, ein langsam verwitterndes Gestein, nur Silizium-Sauerstoff-Bindungen. Im Gegensatz dazu verwittert Olivin sehr schnell. Im Olivingitter verbinden sich viele der Sauerstoffatome eher mit Magnesium oder Eisen als mit Silizium.
Temperatur
Das Klima beeinflusst die Verwitterungsrate auf zwei verschiedene Arten. Die chemische Verwitterung schreitet in warmen Umgebungen schneller voran, da eine erhöhte Temperatur viele chemische Reaktionen beschleunigt, die Gesteine aufbrechen. Im Gegensatz dazu sind die Raten der physikalischen Verwitterung in kühleren Regionen höher, insbesondere in solchen, die nahe dem Gefrierpunkt schweben. In solchen Gebieten ist die Frostverkeilung ein wichtiger Verwitterungsprozess, bei dem flüssiges Wasser in Poren oder Risse im Gestein sickert und dann gefriert.
Wasser und Salz
Sowohl die chemische Verwitterung als auch die physikalische Verwitterung werden in nassen Umgebungen maximiert. Die Vereisung hängt von der Verfügbarkeit von Wasser ab, und der chemische Prozess der Karbonisierung erfordert sowohl Wasser als auch Kohlendioxid. Wasser kann Gestein auch direkt durch hydraulische Wirkung oder durch die Produktion von saurem Regen verwittern. Auch Bereiche mit hohem Salzgehalt erfahren durch das Phänomen der Salzkeilung eine verstärkte Verwitterung. Wenn Salzwasser in Gestein versickert, können beim Verdunsten des Wassers kleine Risse durch das Wachstum von Salzkristallen aufgebrochen werden.
