Na całym świecie dość rzadkie, naturalne łuki skalne wywołują poczucie intrygi i podziwu za każdym razem, gdy napotykają je ludzie. Te kamienne łuki nad pustą przestrzenią – często nagie, czasem porośnięte roślinnością – demonstrują ziemską moc wietrzenia i erozji. Łuki, które w najszerszej definicji obejmują również mosty skalne, rozwinęły się w różnych miejscach i variety sytuacji — od Sahary po odludzie na południowym zachodzie Ameryki — ale wiele z nich łączy podstawowe warunki geologiczne historie.
Wietrzenie i łuki
Wraz z masowym wyniszczeniem i erozją, wietrzenie jest jednym z trzech głównych procesów geologicznych denudacji, w wyniku których skały są rozbijane i transportowane. Technicznie rzecz biorąc, wietrzenie wiąże się z siłami mechanicznymi, chemicznymi i biologicznymi, które rozkładają skały, ale te siły nie obszernie usuwaj powstałe fragmenty – „sprzątanie” odbywa się za pomocą grawitacji, jak w przypadku masowego marnowania, lub wody i wiatru, jak w erozji. Wietrzenie jest podstawowym narzędziem, za pomocą którego rzeźbione są łuki, często poprzez złuszczanie – gdzie całe płytki i loki skały złuszczają się, tworząc w końcu „okna” i ostatecznie, być może, ogromne dziury – a głównym czynnikiem jest woda.
Klinowanie
Najważniejszą siłą tworzącą łuki zarówno w warunkach suchych, jak i niesuchych jest klinowanie mrozowe, rodzaj mechanicznego wietrzenia. Woda spływa do naturalnych spoin skalnych i zamarza w lód, poszerzając szczelinę. Po stopieniu się lodu ciekła woda wnika głębiej w masę skalną, aby zamarznąć i podważyć. Przez tysiąclecia takie zaklinowanie się mrozu może wyciąć ścianę skalną, tworząc łuk. Powiązany proces, klinowanie solą, jest zauważalny na pustyniach: woda wyparowuje z liści w szczelinach skalnych za kryształkami soli, które, podobnie jak lód, mogą wywierać siłę, która staje się nieubłagana i rozkłada się czas
Erozja i łuki
Woda działa również jako siła erozyjna tworząca łuki. Erozja to proces denudacji inny niż wietrzenie; Oprócz aktywnego kruszenia samej skały, erozja przenosi również owoce wietrzenia – głazy i bruk – z dala od ich źródła. Strumień erozji może wydrążyć wgłębienie pod nawisającą skałą; jeśli strumień nadal płynie pod jego dziełem, skalne przęsło nazywa się naturalnym mostem, specyficzną formą naturalnego łuku. Wzdłuż linii brzegowej fale oceanu mogą niszczyć łuki klifów morskich – tak jak na szkockim wybrzeżu Orkadów lub na zachodnim wybrzeżu Stanów Zjednoczonych.
Inne procesy
Inne działania geologiczne mogą przygotować grunt pod wietrzenie tworzące łuki. Na przykład w Parku Narodowym Arches w południowo-wschodniej części stanu Utah, w którym znajduje się największa na świecie kolekcja form terenu, uskoków leżący nad nim piaskowiec ze względu na niestabilność leżących pod nim złóż soli powodował łączenie skał i odsłonięcia, które sprawiały, że warstwy były bardziej podatne na zwietrzenie. Wietrzenie chemiczne często działa wraz z wietrzeniem mechanicznym, tworząc łuki – tak jak tam, gdzie zakwaszona woda deszczowa rozpuszcza skały węglanowe. Geolodzy w przeszłości błędnie wskazywali wiatr jako główny czynnik erozji tworzący łuk, ale późniejsze badania sugerują, że tak nie jest. Wiatr prawdopodobnie nie tworzy łuków skalnych, ale może polerować i być może rozszerzać istniejące poprzez ścieranie naniesionego przez wiatr żwiru, a także usuwać maleńkie zwietrzałe szczątki.