Verwitterung, Erosion und Sedimenttransport

Verwitterung zerkleinert Gestein an Ort und Stelle, Erosion entfernt das gelockerte Material, und der Transport befördert es über die Landschaft, wo es schließlich als Sediment abgelagert wird.

Definition

Verwitterung ist die Zerkleinerung von Gestein an Ort und Stelle durch physikalische und chemische Prozesse, Erosion ist die Entfernung der daraus resultierenden Partikel, und Sedimenttransport ist deren Bewegung durch Wasser, Wind, Eis oder Schwerkraft zu einem Ablagerungsort.

Scope

Dieses Thema behandelt die Entstehung und Bewegung von Sedimenten: physikalische und chemische Verwitterung, die Erosionsfaktoren und die Transportarten durch Wasser, Wind, Eis und Schwerkraft, einschließlich der Beziehung zwischen Fließenergie und Korngröße. Es ist die vorgelagerte Hälfte des Sedimentationssystems.

Core questions

• Welche physikalischen und chemischen Prozesse zerkleinern Gestein?
• Was steuert, ob ein Partikel einer bestimmten Größe erodiert, transportiert oder abgelagert wird?
• Wie sortieren und formen verschiedene Transportmittel Sedimente?

Key theories

Kompetenz und die Hjulström-Beziehung

Hjulströms Experimente setzten die Fließgeschwindigkeit in Beziehung dazu, ob Körner einer bestimmten Größe erodiert, transportiert oder abgelagert werden, und zeigten, dass feine kohäsive Partikel höhere Geschwindigkeiten benötigen, um zu erodieren, als um in Suspension gehalten zu werden.

Verwitterungsregime und Klima

Physikalische Verwitterung dominiert in kalten und ariden Umgebungen, während chemische Verwitterung in warmen und feuchten Umgebungen dominiert, sodass das Klima einen primären Einfluss auf die Rate und die Produkte des Gesteinsabbaus ausübt.

Mechanisms

Physikalische Verwitterung fragmentiert Gestein durch Prozesse wie Frostsprengung und Exfoliation, während chemische Verwitterung Mineralien durch Auflösung, Hydrolyse und Oxidation verändert, wobei Tone und gelöste Ionen entstehen. Erosionspartikel bewegen sich je nach Korngröße und Fließenergie als Sohlfracht, Schwebfracht oder Lösungsfracht; wenn die Transportenergie abnimmt, setzen sich die gröbsten Körner zuerst ab, wodurch das Sediment nach Größe sortiert wird.

Clinical relevance

Verwitterung und Erosion steuern die Bodenbildung und landwirtschaftliche Produktivität, die Sedimentfrachten, die Stauseen und die Wasserqualität beeinflussen, sowie die Gefahren von Erdrutschen und Erosion, während die gelösten Produkte der Silikatverwitterung den langfristigen Kohlenstoffkreislauf und das Klima beeinflussen.

History

Die quantitative Untersuchung des Sedimenttransports begann mit den Arbeiten von Gilbert und anderen an Flüssen im 19. Jahrhundert, wurde durch Hjulströms Erosions-Ablagerungs-Diagramm von 1935 und Bagnolds Studien zum Wind- und Wassertransport Mitte des Jahrhunderts vorangetrieben und setzt sich in der modernen prozessbasierten Geomorphologie und der Modellierung der Erdoberfläche fort.

Key figures

• Filip Hjulström
• Ralph Bagnold
• Grove Karl Gilbert

Seminal works

• hjulstrom1935

Frequently asked questions

Was ist der Unterschied zwischen Verwitterung und Erosion?

Verwitterung ist die Zerkleinerung von Gestein an Ort und Stelle, ohne signifikante Bewegung, während Erosion die Entfernung und der Transport des zerkleinerten Materials von seinem Ursprungsort weg ist.