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Verwitterung und Erosion

Chemisch-mechanische Verwitterung



Wollsackverwitterung

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Vorgang der Wollsackverwitterung
Zeichnung: P. Rothe
aus: Rothe, P., 2002:
Gesteine: Entstehung - Zerstörung-Umbildung, Abb. 118

Der Begriff Wollsackverwitterung steht für die besondere Verwitterungsform von chemisch-mechanische Verwitterung von Festgesteinen (Granit, Gabbro, Dolerit, Gneis), bei welcher sich Grus bildet. Ein Kluftsystem ist Voraussetzung für die Wollsackverwitterung. Entlang der Gesteinsklüfte im Boden werden die Gesteine chemisch umgesetzt. Je mehr Risse vorhanden sind und je leichter das Gestein ist, desto tiefer schreitet der Verwitterungsprozess voran.

Von den Klüften her rückt die Zersetzung in das Innere des Blocks vor. Dabei werden konzentrische Schalen weichen Gesteins erzeugt und wie eine Zwiebelschale abgesondert. Bei fortschreitender Verwitterung werden die Gesteinspartien von oben nach unten immer kleiner und abgerundeter, bedingt durch die an den Ecken lösende Wirkung von drei Seiten.

Legen die Verwitterungsvorgänge diese Blöcke durch mechanischen Abtransport von Grus und Erde frei, bilden sich sogenannte Wollsackverwitterungen, wobei vor allem bei Granit das Gestein an Längs- und Querklüften durch das Eindringen chemisch aktiver Lösungen von den Klüften aus und folgendem mechanischem Abtransport von Grus und Erde in wollsackähnliche, abgerundete Blöcke zerfällt. Durch das Zusammenwirken von physikalischen und chemischen Prozessen entstehen bei der Wollsackverwitterung kantengerundete Gesteinsblöcke, die wie Kissen, Matratzen oder eben wie Wollsäcke übereinander gestapelt liegen. Der bildliche Begriff Wollsack leitet sich dabei von mit Wolle gefüllten groben Säcken ab, die insbesondere historisch sowohl als Schlafunterlage als auch zum Transport von Wolle verwendet wurden.

Granitkugeln auf massiven flachen Oberflächen

Weltweit sind riesige Granitkugeln bekannt, deren Entstehung bislang die unterschiedlichsten Deutungen hatte. Solche Kugeln, wie zum Beispiel am Erongo in Namibia, in Tamil Nadu in Indien, im Norden von Australien usw. entstanden durch die Intrusion und die Erstarrung von Magma in darüberliegende Sedimentschichten. Aus diesen im Laufe von Jahrmillionen verwitterten und abgetragenen Sedimenten wurden Granite herauspräpariert, verwitterten wollsackartig chemisch-mechanisch im Laufe der Zeit und nahmen, wie oben beschrieben, ihre typische Kugelform an.


Die Entstehung von Pilzfelsen

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Pilzfelsen (Mushroom Rock) im
Timna Park, Negev-Wüste, Israel
Foto: Little Savaga 2007

Das nebenstehende Beispiel eines Pilzfelsens (mushroom rock) zeigt deutlich das Zwischenstadium des Verwitterungs- bzw. Erosionsprozesses eines einzelnen Gesteinsblocks vom Block zur abgerundeten Kugel. Diese Blöcke finden sich gewöhnlich, jedoch nicht ausschließlich, in ariden Gebieten, wo sie sich innerhalb von Tausenden von Jahren bilden. Die Verwitterungsrate am Boden ist unterschiedlich zu der des oberen Teils. Etwa einen Meter über dem Boden findet eine physikalische Verwitterung sowie Abrasion durch Sandkörner statt, welche vom Wind herangeblasen werden, das Gestein in situ abschmirgeln und schleifen und dann das abgeschmirgelte Material durch den Wind abtransportiert wird. Durch diesen physikalischen Verwitterungsprozess entsteht ein Sockel, welcher schneller verwittert als der Kopf, den er trägt. Gelegentlich kann die chemische Zusammensetzung des Gesteins ein wichtiger Faktor sein: ist der obere Teil verwitterungs- und erosionsresistenter, wird er langsamer verwittern als die Basis. Die endliche Bildung einer abgerundeten kugelförmigen Blocks kann auch Folge chemische Verwitterungsprozesse am Boden und am Sockel sein und beruht auf der Ansammlung von Tau nahe der Oberfläche.


Typische Beispiele von Wollsackverwitterungen

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Wollsackverwitterung
Durch eindringendes Wasser aufgespaltene
Granitblöcke, die wie geschnittenes Brot
geteilt wurden und weiter rundlich verwitterten
Similan-Inseln, Thailand
Foto: Stefan Schorn

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Wollsackverwitterung von Granitblöcken
Gorges du Dades, Marokko
Foto: Archiv: Collector

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Wollsackverwitterung
Nähe der Kästeklippen oberhalb
des Okertals im Harz
Foto: Frank Mikolajcyk


Sphäroidale Verwitterung

Unter sphäroidaler Verwitterung versteht man eine Form überwiegend chemisch-physikalischer Verwitterung, bei der konzentrische Schalen verwitterten Gesteins sukzessiv von einem Gesteinsblock separiert werden. Diese Verwitterung wird durch den Einfluss wässriger Lösungen, ausgehend z.B. von Klüften, hervorgerufen. Es ergibt sich eine mehr und mehr zugerundete, wollsackähnliche Form des Gesteinsblocks. Die Form ähnelt Blöcken, die durch Exfoliation entstanden sind. (s.a. > Wollsackverwitterung) (GeoDZ)

Sphäroidale Verwitterung
Sphäroidale Verwitterung

Sphäroidale Verwitterung;
Teide, Teneriffa, Kanarische Inseln

SiimSepp
Sphäroidale Verwitterung
Sphäroidale Verwitterung

Sphäroidale Verwitterung - Detailansicht;
Teide, Teneriffa, Kanarische Inseln

SiimSepp

Tafoni

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Beginnende Kernverwitterung von
innen nach außen
Tafoni-Bildung auf Kangaroo Island
Uluru, Südaustralien
Foto: Axel Hennig

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Beginnende Tafonierung in Gneis
Cap de Creus, östl. Pyrenäenausläufer
Girona, Spanien
Foto: Collector

Der Name Tafoni (Singular: Tafone) kommt aus dem korsischen Taffoni (Fenster) oder taffonare (perforieren), bzw. pietra taffunata (durchlöcherter Stein). Tafoni sind eines der Wahrzeichen der Insel Korsika. Der Vorgang der Tafoni-Bildung wird als Tafonierung bezeichnet. Die erste bekannte Publikation über Tafoni ist aus dem Jahr 1882. Fremdsprachliche Bezeichnungen und Namen sind: Honeycomb weathering, alveolar weathering, weather pits, fretted rocks und stone lattices gnammas (USA, England, Australien).

Zur Entstehung von Tafoni gibt es bisher keinen Konsens, bzw. ihre Entstehungsprozesse sind umstritten. Es wird angenommen, dass diese markanten Gebilde sowohl durch physikalische als auch durch chemische Verwitterung, d.h., durch Salz-, Wind- und Lösungsverwitterung entstehen.

Die eine Sicht der Dinge ist, dass die Bildung von Tafoni im Zusammenhang mit Bergfeuchteunterschieden im Gestein zu sehen ist. Sickerwasser im Gestein verdunstet und setzt seine Lösungsfracht an der Oberfläche ab. In der Folge zersetzt sich das Gestein von innen und es bilden sich Hohlräume. Salzverwitterung kann ebenfalls zur Tafoni-Entstehung beitragen.

Demgegenüber steht die Auffassung, dass Tafoni ohne Einschränkung der Salzverwitterung zuzuschreibende physikalische Verwitterungsformen sind, deren Entstehung jedoch von der Lithologie (Gesteinstypus), topographischen Lage, Exposition, dem Ariditätsgrad des Klimas und vor allem von der Zufuhrmöglichkeit von Salzen, besonders auf äolischem Weg transportierte Salze vom Meer, von Salzseen oder Playas mit oberflächlichen salzreichen Sedimenten, abhängig ist. Tafoni sind konkave, kavernöse, gewöhnlich nach einer Seite offene kugel- bis nierenförmige Hohlräume von wenigen Zentimeter bis zu mehreren Metern in meist grobkörnigen Gesteinen, vorwiegend Graniten, Gneisen, Grauwacken und Sandsteinen, welche entfernt an Bienenwaben erinnern.

Tafoni entstehen durch Kernverwitterungen von innen nach außen, wobei das chemisch herausgelöste Bindemittel (Fe-, Mn-Oxide) durch Wasser fortgespült oder durch Wind herausgeblasen wird, dadurch Hohlräume gebildet werden und eine Hartrinde (Verwitterungsrinde) übrigbleibt. Manchmal bleiben diese Verwitterungsrinden erhalten und bilden Überhänge.

Tafoni bilden sich in allen Klimazonen, häufiger jedoch an Küsten von Meeren mit deutlichen Gezeiten sowie in ariden und semiariden Trockengebieten. Zur Entstehung tragen der Salzgehalt der Luft (Salzeintrag mit dem Nebel, der vom Meer ins Landesinnere getragen wird), differentielle Zementierung, struktureller Wechsel der Permeabilität und die Dauer der Trocknungsperioden zwischen den Befeuchtungen bei. Kleinere Versionen von Tafoni heißen Alveoli, wie sie u.a. in der indischen Thar-Wüste zwischen Jodhpur und Ajmer auftreten. Steingitterverwitterung oder Wabenverwitterung entstehen durch Tafoni-ähnliche Bildungsprozesse.


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Tafoni
Bei San Francisco, Kalifornien, USA
Foto: Jullu Huuskonen

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Tafoni
Kangaroo Island, Uluru, Südaustralien
Foto: Axel Hennig

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Tafoni
Cap de Creus, östliche Pyrenäen
Provinz Girona, Spanien
Foto: Collector

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Charakteristische Tafoni
Atacama-Wüste, Chile
Foto: K. Segerstrom, USGS

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Tafoni
Farm Wüstenquell, Naukluft, Namib
Foto: Collector

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Durch Salzverwitterung gebildete
Tafoni bei Llanode
Atacama-Wüste, Chile
Foto: K. Segerstrom, USGS

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Tafoni
Farm Wüstenquell, Naukluft, Namib
Foto: Collector

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Tafoni
Farm Wüstenquell, Naukluft, Namib
Foto: Collector

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Tafoni
Nahe Grootberg Pass, Namib
Foto: Collector



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