Mineralverwitterung und Bodenbildung

Mineralverwitterung und Bodenbildung beschreiben den chemischen Abbau gesteinsbildender Minerale und die Entstehung von Böden, wobei Elemente freigesetzt und die sekundären Minerale gebildet werden, die die Reaktivität des Bodens dominieren.

Definition

Die chemischen Prozesse, durch die Minerale während der Verwitterung gelöst und umgewandelt werden und zur Bildung und Entwicklung von Böden beitragen.

Scope

Dieses Thema behandelt die Auflösung und Umwandlung primärer Minerale durch Wasser, Säuren und biologische Aktivität, die Bildung sekundärer Tone und Oxide sowie die chemischen Aspekte der Bodenentwicklung. Es verbindet Verwitterung mit der Nährstoffversorgung, der Alkalinitätsbildung und der langfristigen Regulierung von Kohlendioxid.

Core questions

• Welche Reaktionen treiben die chemische Verwitterung von Mineralen an?
• Welche sekundären Minerale bilden sich während der Bodenentwicklung?
• Wie liefert Verwitterung Nährstoffe und verbraucht Kohlendioxid?
• Was steuert die Verwitterungsraten im Feld?

Key theories

Hydrolyse und säuregeförderte Verwitterung

Silikat- und andere Primärminerale verwittern hauptsächlich durch Hydrolyse und protonen- und liganden-geförderte Auflösung, wobei Basenkationen und Siliziumdioxid freigesetzt und Tone und Oxide gebildet werden, die die Bodenchemie bestimmen.

Mechanisms

Kohlensäure und organische Säuren sowie Wasser greifen Mineraloberflächen an, brechen Bindungen und setzen Ionen frei; die Produkte präzipitieren als sekundäre Tone sowie Eisen- und Aluminiumoxide wieder aus. Der Verbrauch von Protonen während der Silikatverwitterung erzeugt Alkalinität und verbindet die Verwitterung mit dem langfristigen Kohlenstoffkreislauf.

Clinical relevance

Verwitterung liefert Nährstoffe, bildet die reaktiven Sekundärminerale, die Kontaminanten zurückhalten, und bietet einen natürlichen Puffer gegen Versauerung, während sie gleichzeitig über geologische Zeiträume atmosphärisches Kohlendioxid abbaut.

History

Das geochemische Verständnis der Verwitterung reifte mit Goldschmidts Arbeiten zur Elementverteilung und Studien des 20. Jahrhunderts zur Kinetik der Mineralauflösung und Bodengenese.

Key figures

• Victor Goldschmidt

Seminal works

• sposito2008
• vanLoon2017

Frequently asked questions

Wie beeinflusst die Gesteinsverwitterung das Klima?

Die Silikatverwitterung verbraucht Kohlendioxid als Kohlensäure und wirkt über geologische Zeitskalen als langsamer Regulator des atmosphärischen Kohlendioxids.