Hva er silikatforvitring?

Det er tre former for forvitring, som utgjør fysiske, kjemiske og biologiske prosesser. Selv om forvitring kan forveksles med erosjon, er det subtile forskjeller. Erosjon oppstår ved nedbrytning, transport og avsetning av materiale, mens forvitring endrer eller oppløser materiale på sin opprinnelige posisjon. Silikatforvitring kan bidra til å forme jordoverflaten, regulere globale og kjemiske sykluser og til og med bestemme næringstilførselen til økosystemer.

Hvis du går utenfor og henter en stein i hagen din, er sjansen stor for at du holder en stein som inneholder silikatmineraler. Silikater utgjør omtrent 95 prosent av jordskorpen og -mantelen og er en hovedkomponent av magmatiske bergarter - krystallinske eller glassholdige bergarter dannet ved avkjøling og størkning av magma. Mineraler med denne kombinasjonen av silisium og oksygen finnes også, selv om de ikke er så mange, i sedimentære bergarter (dannet av andre steinfragmenter og sementert sammen) og metamorfe bergarter (dannet av oppvarming og trykksetting av eksisterende stein).

Den viktigste sminke for alle silikatmineraler er silisium-oksygen tetraeder - et fast stoff avgrenset av polygoner med fire ansikter. Sammensetningen inkluderer et sentralt silisiumkation bundet til fire oksygenatomer som ligger i hjørnene av et vanlig tetraeder. Omtrent 25 prosent av alle kjente mineraler og 40 prosent av de vanligste er silikater. Bindinger som binder silisium og oksygen er utviklet av motsatt ladede ioner og delte elektroner.

•••Bilde av Flickr.com, med tillatelse fra Leonardo Aguiar

Jordens overflate er formet gjennom forvitring, enten fra fysiske, kjemiske eller biologiske faktorer. Disse faktorene kan fungere separat eller som en kombinert kraft. Fysisk forvitring forårsaker oppløsningen av bergmateriale uten tilstedeværelse av forfall. Termisk ekspansjon - den vekslende prosessen med frysing og tining som tydelig i den nordlige delen av USA og det meste av Canada - er den primære kilden for fysisk forvitring. Kjemisk forvitring oppstår når mineralsammensetningen i en stein endres.

I følge Sigurdur R. Gislason, Institute of Earth Sciences (Island) og Eric H. Oelkers, Géochimie et Biogéochimie Experimentale (Frankrike), "silikatforvitring (kjemisk forvitring) antas å kontrollere klimaet ved å konsumere atmosfærisk karbondioksid (CO2) "over en geologisk tid skala. CO2 lagres til slutt som karbonater i havet. En tredjedel av silikatforvitring er et resultat av forvitring på vulkanske øyer og kontinenter. Den atmosfæriske CO2-forbrenningsstrømmen skyldes i stor grad en del av den høye forvitringsgraden av basalt. For hver økning på en grad i temperatur øker kjemisk forvitringshastighet med omtrent 10 prosent. Men de fleste silikater oppløses i uoverensstemmelse med forvitring, da de er festet med andre mineraler som leire. Disse suspenderte silikatene som bæres til havene, er svært reaktive i havvann og er avhengig av klimaet.

•••Bilde av Flickr.com, med tillatelse til flydime

Av bergartene som er utsatt på jordoverflaten, utgjør omtrent 90 prosent silikater. Omtrent en fjerdedel av bergarten er påtrengende - for eksempel granitt - en fjerdedel er ekstrusiv - vulkansk - og den andre halvparten er metamorf og "Precambrian" - en periode som strekker seg fra omtrent 4 milliarder år siden (den omtrentlige alderen til de eldste kjente bergartene) til 542 millioner år siden. Å være av silikatmakeup, forvitrer vulkansk stein raskest. Men det vil ta over 1 million år for silikatforvitring å stabilisere atmosfærisk CO2, selv om silikatforvitring akselererer fjerning av CO2. Gitt denne tidsskalaen - vegetasjonsundertrykkelse og forvitringsfrekvenser - vil CO2-nivåene komme tilbake til over de fra førindustriell tid.