TU Dresden / Institut fr Geotechnik Professur fr Angewandte Geologie

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Abschnitt 6 - Exogene geodynamische Prozesse - Verwitterung

Verwitterung - Definition

Gesteinszerstrung durch physikalische, chemische und biologische Prozesse. Das Angebot der Krfte wird durch das Klima bestimmt (Krfte = Atmosphrilien, Organismen).

Verwitterungsarten - bersicht

physikalische Verwitterung chemische Verwitterung biologische Verwitterung Thermische Verwitterung Frost-Verwitterung Salz-Verwitterung Quelldruck-Verwitterung Wind-Verwitterung

Lsungs-Verwitterung Kohlensure-Verwitterung Hydratations-Verwitterung Rauchgas-Verwitterung Silikat-Verwitterung Oxidations-Verwitterung

physikalisch-biologische Verwitterung

chemisch-biologische Verwitterung

Einflufaktoren auf die Verwitterungsintensitt

Zeit: Zeitpunkt der Heraushebung an die Ober-

flche

Gesteinsart: Mineralbestand Gefge

Bedeckung: Abtragungsgeschwindigkeit des Verwitte-

rungsschuttes Bodenbildung

Klima: Angebot der Krfte Verwitterungsarten

Physikalische Verwitterung

Gesteinszerstrung durch mechanische Krfte / Minerale bleiben erhalten

nival / arid / humid Temperaturnderung Volumennderung Schleifwirkung

Physikalische Verwitterung - Thermische Verwitterung

Temperaturwechsel mit Volumennderung Spannungsentlastung Insolationsverwitterung (arides Klima) Abschuppung (Desquamation) Abschalung (Exfoliation) Kernsprung Hammada (Steinwste) Bild rechts: Temperaturverlauf in der Luft und im Gestein in einem Wstengebiet [6-1].

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Physikalische Verwitterung - Thermische Verwitterung

Abschuppung [6-2].

Abschuppung [6-3].

Kernsprung [6-4].

Physikalische Verwitterung - Frost-Verwitterung

Volumenzunahme bei der Eisbildung 10 % Spaltenfrost Abschuppung und Abschalung Wollsack- oder Matrazen-Verwitterung

Wollsackverwitterung bei Graniten als Ergebnis der Frostverwitterung im humiden Klima [6-5].

Kluftsystem des Granites als Voraussetzung fr die Wollsackverwitterung [6-5].

Schematische Darstellung der Frostwirkungen in einer Gesteinspore [6-6].

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Biologische Verwitterung

Gesteinszerstrung durch mechanische Krfte und chemische Prozesse

humides Klima Wurzeldruck Lsungsmittel mikrobielle Prozesse

Biologische Verwitterung - Verwitterungsarten

physikalisch-biologische Verwitterung chemisch-biologische Verwitterung Wurzelwachstum mit Keilwirkung Bioturbation (whlende Tiere) im

Lockergestein

Erstbesiedlung von Felsen durch niedere Pflanzen (Flechten, Algen, Pilze)

Sureabscheidungen (Kohlensure) Zersetzung organischer Substanzen orga-

nische Suren (Huminsuren) mikrobielle Prozesse

Chemische Verwitterung

Gesteinszerstrung durch chemische Prozesse

humides Klima Lsungsmittel Wasser mikrobielle Prozesse Mineralum- und -neubildungen Bodenbildung

Chemische Verwitterung - Lsungs-Verwitterung

Salzminerale (Halit, Sylvin) Gips, Anhydrit Lslichkeit > 1 g/l Lsungsmittel Wasser Lsung im Grundwasser

Subrosion an Salzstcken Salzspiegel Gipshut Ablaugungswanne Solequellen

Chemische Verwitterung - Lsungs-Verwitterung

Ablaugung des Salzstockes von Ronnenburg bei Hannover s-Buntsandstein, m-Muschelkalk, k-Keuper [6-7].

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Chemische Verwitterung - Kohlensure-Verwitterung

Carbonatminerale (Calcit, Dolomit) Lsungsmittel Wasser beladen mit H2CO3 Bildung von Calciumhydrogencarbonat

Lsung der Kalksteine an der Oberflche und im Grundwasser

Karstbildung

Karren- und Schrattenbildung[6-7].

Schematisches Blockbild von Erscheinungen der Karstgeologie in Kalksteinen [6-5].

1-Karstquelle, 2-Schluckstelle (Ponore), 3-unterirdischer Flu, 4-Tropfsteinhhle, 5-Spaltenhhle, 6-Erdflle (Dolinen) ber Hhleneinstrzen, 7-verdeckter Karst, 8-verstrzte Karsthohlrume

Chemische Verwitterung - Kohlensure-Verwitterung

Bildung von Tropfsteinen [6-7]. 1-Federkiel 2-stndiger Austritt von kalkhaltigem Wasser 3-5-wachsender Stalaktit mit entgegenwachsendem Stalagmit vom Boden her 6-Stalagnat

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Chemische Verwitterung - Silikat-Verwitterung

Hydrolyse Reaktion der Silikate mit dissoziiertem

Wasser Zerlegung in Kationen, Kieselsure und

Aluminiumhydroxide

Arten in Abhngigkeit vom physikochemi-schen Milieu: - siallitisch (Si-Al) Kaolin - allitisch (Al) Bauxit

Beispiel Feldspatverwitterung 2KAlSi3O8 + 8H2O 2KOH + 2Al(OH)3 + 2H4Si3O8

Literatur / Quellenangaben zum Abschnitt 6

[6-1] ZEIL, W.: Brinkmanns Abri der Geologie. Band 1. Allgemeine Geologie. - 14. Auflage, Ferdinand Enke Verlag, Stuttgart 1990

[6-2] PRESS, F.; SIEVER, R.: Allgemeine Geologie. - Spektrum Akad. Verlag 1995

[6-3] AUGUSTITHIS, S. S.: Landmarks and forms. - Theophrastus Publications S.A., Athen 1999

[6-4] LENZ, L.; WIEDERSICH, B.: Grundlagen der Geologie und Landschaftsformen. - Deutscher Verlag fr Grundstoffindustrie, Leipzig/Stuttgart 1993

[6-5] KLENGEL, J.; WAGENBRETH, O.: Ingenieurgeologie fr Bauingenieure. - Verlag fr Bauwesen, Berlin, 3. Auflage

[6-6] REUTER, F.; KLENGEL, K. J.; PASEK, J.: Ingenieurgeologie. - Deutscher Verlag fr Grundstoffindustrie GmbH, Leipzig und Stuttgart, 3. Auflage 1992

[6-7] RICHTER, D.: Allgemeine Geologie. - Walter de Gruyter Berlin, 4. Auflage 1992