Chemische Verwitterung

Chemische Verwitterung meint Prozesse, infolge derer Minerale durch Reaktion mit Wasser und / oder der darin enthaltenen Stoffe umgewandelt werden. Die chemische Verwitterung ist der treibende Prozess für die Entstehung von Karst und begünstigt damit letztlich das Auftreten von Erdfällen.

Im Gegensatz zur physikalischen Verwitterung, bei der die stoffliche Zusammensetzung unverändert bleibt, aber der Gesteinsverband zerstört wird, ist die Stoffumwandlung entscheidendes Kennzeichen. Die physikalische Verwitterung kann die chemische jedoch deutlich beschleunigen, da hierdurch die Angriffsfläche für die nachfolgend beschriebenen Prozesse deutlich erhöht wird.

Unterscheidung der verschiedenen Prozesse

Je nach Art des chemische Prozesses wird die chemische Verwitterung beispielsweise weiter unterschieden in:

• Lösungsverwitterung: Ionisch gebundene Salze können aufgrund des negativen Ladungsüberschusses von Wasser (Dipol) gelöst werden. Dieser chemische Prozess ist bedeutend für die Lösung von Steinsalz und Gips, jedoch sind nicht alle Salze gut in Wasser löslich.
• Kohlensäureverwitterung (auch Karbonatisierung): Hierbei handelt es sich um eine Art der Lösungsverwitterung, die bei Karbonatgesteinen auftritt. Aus dem Mineral Calcit entsteht in Verbindung mit Kohlensäure durch Hydrolyse Calciumhydrogenkarbonat. Das Reaktionsprodukt ist gut wasserlöslich und wird anschließend in wässriger Lösung abtransportiert.
• Hydratationsverwitterung: Bei der Hydratisierung werden Wassermoleküle im Kristallgitter eingelagert, wobei die chemische Zusammensetzung jedoch grundsätzlich unverändert bleibt. Von chemischer Verwitterung ist hier nur die Rede, wenn auch das Kristallgitter verändert wird. Dies geht vor allem bei Salzen mit einer zum Teil erheblichen Volumenvergrößerung einher. So wird Anhydrit durch Hydratation zu Gips und nimmt hierbei bis zu 60 % an Volumen zu.
• Oxidationsverwitterung: Hier wird zweiwertiges Eisen und Mangan durch in Wasser gelösten Sauerstoff oxidiert. Durch die veränderten Ladungsverhältnisse werden Minerale verändert und Eisen- und Manganoxide ausgefällt. Charakteristisch ist hier die rostbraune Färbung von den dreiwertigen Eisenoxiden.

Weitere Merkmale der chemischen Verwitterung

Die chemische Verwitterung ist in der Regel deutlich temperaturabhängig. Mit Ausnahme der Kohlensäureverwitterung beschleunigt sich der Reaktionsablauf mit steigender Temperatur.

Unterschieden wird auch zwischen kongruenten und inkongruenten Formen. Bei kongruenten Formen wird das Mineral vollständig gelöst. Ein Beispiel ist die Kohlensäureverwitterung. Bei inkongruenten Formen findet eine Mineralneubildung statt, bei der Feststoffe am Ort der Entstehung zurückbleiben können. Dies betrifft beispielsweise die Oxidationsverwitterung, bei der oxidische Feststoffe gebildet werden.