Vittring av bergarter

Nedbrytning av bergarter sker genom mekanisk fragmentering och kemisk omvandling. Mekanisk vittring sker genom fysikaliska krafter som ”finfördelar” bergarter i mindre och mindre delar utan förändring i den mineralogiska sammansättningen. Kemisk vittring omfattar en kemisk omvandling till en eller flera nya beståndsdelar. Klimat, speciellt medeltemperatur och mängden nederbörd, spelar en stor roll vid nedbrytningen av bergarter. Den optimala omgivningen för kemisk vittring är tropiska regioner med stor nederbördsmängd och hög luftfuktighet kombinerat med hög temperatur. I regioner med låg medeltemperatur spelar den kemiska vittringen en betydligt mindre roll än den mekaniska vittringen.

 

Mekanisk vittring

Nedbrytning av bergarter sker genom fyra viktiga fysikaliska processer: frostsprängning, expansion som ett resultat av avlastning, termalexpansion (utvidgning) och organiskaktivitet. Utöver dessa måste man även beakta den på jordytan nötande och nedbrytande verkan (erosion) av vind, vatten och glacial is då dessa medier befinner sig i rörelse och innehåller fasta partiklar. Den mekaniska vittringen är av stor betydelse för den kemiska vittringen, eftersom den finfördelar bergarter och därigenom underlättar det kemiska angreppet.

Frostsprängning är den viktigaste mekaniska vittringsprocessen, speciellt inom jordens kalla regioner och inom högfjällsområden. När vatten tränger in i sprickor eller håligheter i berg och fryser till, sprängs berget sönder i kantiga fragment.

Avlastning Tryckminskning i stora magmatiska, speciellt granitiska, kroppar som exponerats genom erosion, leder till att kroppens yttersta delar expanderar kraftigare än de inre delarna med en uppsprickning av bergartskroppen som följd. Sprickorna utvecklas vanligen parallellt med topografin och ligger tätare nära ytan. Förutom dessa ”avlastningssprickor” förekommer andra typer av sprickor som bildas genom sammandragningar under magmans kristallisation och i tektoniska sprickor. Dessa sprickor bildar vanligen tydliga spricksystem och är viktiga p.g.a. att de tillåter vatten att tränga djupt in i bergartskroppar vilket leder till att vittringsprocesser kan påbörja långt förrän en kropp exponeras.

Termal expansion Dagliga temperaturvariationer på över 50°C kan ge upphov till spänningstillstånd i en bergart som resulterar i fragmentering. Denna typ av mekanisk vittring uppträder speciellt i ökenområden och kallas också solsprängning.

Vittring åstadkommes även genom organisk aktivitet. Växtrötter söker sig in i sprickor och spräcker berget. Grävande djur flyttar färskt (ovittrat) material till ytan där fysikaliska och kemiska processer kan mera effektivt angripa. Dessutom producerar döda organismer syror som bidrar till den kemiska vittringen.

 

Kemisk vittring

Kemisk vittring omfattar komplexa processer som förändrar mineralens interna struktur genom tillskott och/eller förlust av grundämnen. Genom dessa förändringar, sönderfaller bergarter till substanser som är stabila i sin nya miljö (vid jordytan). Grundförutsättningen för kemisk vittring är vatten. Rent vatten är inert (icke-reaktivt) men redan små mängder löst material leder till att vattnet aktiveras. Processer genom vilka vattnet bryter ned bergarter är lösning, oxidation och hydrolys.

Lösning Vissa mineral löser sig, precis som salt, i vatten (t.ex. halit). De flesta mineral är dock olösliga i rent vatten, men redan en mycket liten mängd syra ökar dramatiskt vattnets lösningsförmåga (t.ex. koldioxid i regnvatten).

Oxidation är viktig vid vittring av ferromagnetiska mineral, således olivin, pyroxen och hornblände. Syre förenar sig gärna med järnet i dessa mineral och bildar järnoxid, t.ex. hematit (Fe2O3) eller limonit (FeO(OH)). Den ofta rostiga vittringsytan på basiska magmabergarter beror på dessa oxidationsprodukter. Oxidationen kan dock äga rum först efter det att järnet frigjorts från silikatstrukturen genom hydrolys.

Hydrolys De viktigaste kemiska vittringsförloppen är de som gäller silikatmineral eftersom dessa utgör över 90 % av jordskorpan. Bland silikaterna dominerar fältspaterna (Kalifältspat och plagioklas) i kontinentalskorpan. Vid vittringen av fältspat utlöses kalium (K), natrium (Na) och kalcium (Ca) som joner medan kisel (Si) bildar kiselsyra (H4SiO4). Aluminium (Al) kan bli kvar som aluminiumhydroxid, varvid lermineral bildas (t.ex. kaolinit).Övriga bergartsbildande silikatmineral undergår motsvarande kemisk upplösning vid vittrig varvid metalljoner frigörs medan kisel och aluminium hydrolyseras. 

Vissa mineral har större förmåga att motstå vittring än andra. Vittringsresistensen hos de ur en magma bildade mineral kan sägas följa deras kristallisationsordning. Jämför Bowens reaktionsserie.    

  

 

källor

Texten är tagen ur:

Strandman, F & Eklund, O. 2010. Kompendium i bergartskännedom. Institutionen för geologi och mineralogi, Åbo Akademi. Finland. 38-40.