GE0-1001 Innføring i geologi Forvitring og jordsmonn GEO-1001 Geoff Corner 2006 GE0-1001 Innføring i geologi Forvitring og jordsmonn Geoff Corner Institutt for geologi Universitetet i Tromsø 2006 Lærebok: Lutgens & Tarbuck Ch.5 Weathering and soils

Innhold Forvitring og erosjon Betydning av forvitring Forvitring og jordsmonn GEO-1001 Geoff Corner 2006 Innhold Forvitring og erosjon Betydning av forvitring Forvitrings prosesser Mekanisk forvitring Kjemisk forvitring Faktorer som influerer på forvitring Jordsmonn

Forvitring og erosjon Forvitring: nedbrytning på stedet. Forvitring og jordsmonn GEO-1001 Geoff Corner 2006 Forvitring og erosjon Forvitring: nedbrytning på stedet. Erosjon: både nedbrytning og fjerning. Erosjon skjer ved: Massebevegelse Arbeid utført av geomorfologiske agenser som: Breis Rennende vann Bølger Vind

Forvitring og jordsmonn GEO-1001 Geoff Corner 2006 Forvitring Definisjon: nedbrytning av mineraler og bergarter på stedet (in situ). To hovedprosesser: mekanisk og kjemisk. Begge prosesser foregår ofte samtidig og forsterker hverandre.

Hvorfor skjer forvitring? Forvitring og jordsmonn GEO-1001 Geoff Corner 2006 Hvorfor skjer forvitring? Mineraler of bergarter dannet under høyt trykk og temperatur i jordskorpen blir ustabile når de kommer til overflaten. Ved overflaten blir de dessuten angrepet av luft og vann. Overflatevann blir lett syrlig når det tar opp kullsyre og organiske stoffer fra planter.

GEO-1001 Geoff Corner 2006 Forvitring og jordsmonn

Forvitring og jordsmonn GEO-1001 Geoff Corner 2006 Mekanisk forvitring Definisjon: fysisk nedbrytning av berggrunnen og større partikler i mindre partikler. Tre hovedmekanismer: Frostsprengning Vektavlastning Biologisk aktivitet

Frostsprengning (frost wedging) Forvitring og jordsmonn GEO-1001 Geoff Corner 2006 Frostsprengning (frost wedging) Frysning av vann til is i sprekker  volumøkning 9%. Gjenntatt frysing og tining bryter løs bergartsstykker.

Forvitring og jordsmonn GEO-1001 Geoff Corner 2006 Frostsprengning er vanlig i fjellområder der temperaturen veksler hyppig rundt nullpunktet.

GEO-1001 Geoff Corner 2006 Forvitring og jordsmonn

Frostforvitring i skifer, Haldi Forvitring og jordsmonn GEO-1001 Geoff Corner 2006 Frostforvitring i skifer, Haldi Blokkfelt på en fjelltopp, Andøya

Trykkavlastning (unloading) Forvitring og jordsmonn GEO-1001 Geoff Corner 2006 Trykkavlastning (unloading) Bergarter i berggrunnen står under høyt trykk. Erosjon på overflaten  trykkavlastning  oppspaltning (sheeting) parallelt med overflaten.

GEO-1001 Geoff Corner 2006 Forvitring og jordsmonn

Forvitring og jordsmonn GEO-1001 Geoff Corner 2006 Eksfoliasjon Spaltning parallelt med overflaten er best utviklet i massive krystallinske bergarter som granitt. Det kalles for ’eksfoliasjon’.

Trykkavlastningssprekker i granitt, Skjomen Forvitring og jordsmonn GEO-1001 Geoff Corner 2006 Trykkavlastningssprekker i granitt, Skjomen

Forvitring og jordsmonn GEO-1001 Geoff Corner 2006 Yosemite Skjomen

Forvitring og jordsmonn GEO-1001 Geoff Corner 2006 Biologisk aktivitet Trerøtter kan bidra til sprekkutvidelse og oppsprekking.

Kjemisk forvitring Kjemisk forvitring kan føre til: Forvitring og jordsmonn GEO-1001 Geoff Corner 2006 Kjemisk forvitring Kjemisk forvitring kan føre til: Oppløsning av mineraler. Dannelse av nye, mer stabile mineraler. Anrikning av resistente mineraler. Spesielle overflateformer som resulterer fra kjemisk forvitring er: sferoidal forvitring ’differential’ forvitring ’karst’-former i kalkstein (ch.10)

Eksempel: forvitring av granitt Forvitring og jordsmonn GEO-1001 Geoff Corner 2006 Eksempel: forvitring av granitt Kjemisk forvitring av granitt gir: nye mineraler (leirmineraler) resistente restmineraler (kvarts) ioner i oppløsning Kvarts (resistent mineral) Leirmineraler + ioner i løsning

Feldspat  leirmineral Forvitring og jordsmonn GEO-1001 Geoff Corner 2006 Feldspat  leirmineral 2KAlSi3O8 + 2(H+ + HCO3-) + H20  Al2Si5(OH)4 + 2K+ + 2HCO3- + 4SiO2 Kalifeltspat Kullsyre Vann Leirmineral kalium, bikarbonat og kisel ioner Ny mineral I løsning

Forvitring og jordsmonn GEO-1001 Geoff Corner 2006 Leirmineraler Dannes ved hydrolyse av for eksempel feltspat og amfibol. Leirmineraler mangler lettløselige elementer og er anriket i Al. Leirmineraler er stabile restprodukter. Ulike typer leirmineraler, for eksempel: illitt. kaolinitt.

Oksydering Jernholdig mineraler danner nye mineraler ved okysdering. Forvitring og jordsmonn GEO-1001 Geoff Corner 2006 Oksydering Jernholdig mineraler danner nye mineraler ved okysdering. F. eks. pyroksen + O + vann  limonitt (jernhydroksyd) + Si i løsning.

Forvitring og jordsmonn GEO-1001 Geoff Corner 2006 Karbonisering Kalsiumkarbonat + kulldioksyd + vann (kullsyre)  kalsium + bikarbonat ioner i løsning. Kalkstein forvitres ved oppløsning.

GEO-1001 Geoff Corner 2006 Forvitring og jordsmonn

Sferoidal forvitring Forvitring og jordsmonn GEO-1001 Geoff Corner 2006 Sferoidal forvitring

Sferoidal (kjemisk) forvitring Forvitring og jordsmonn GEO-1001 Geoff Corner 2006 Sferoidal (kjemisk) forvitring

Sferoidal forvitret granitt, California Forvitring og jordsmonn GEO-1001 Geoff Corner 2006 Sferoidal forvitret granitt, California

’Differential’ forvitring Forvitring og jordsmonn GEO-1001 Geoff Corner 2006 ’Differential’ forvitring Sandstein, Utah

GEO-1001 Geoff Corner 2006 Forvitring og jordsmonn

Forvitring og jordsmonn GEO-1001 Geoff Corner 2006 Frostsprengt og kjemisk forvitret (rustfarget) skifer i forgrunnen. Fastere kalkstein utsatt for kjemisk forvitring (oppløsning) i bakgrunnen. Indre Troms.

Faktorer som influerer på forvitring Forvitring og jordsmonn GEO-1001 Geoff Corner 2006 Faktorer som influerer på forvitring Bergartstype Granitt, gabbro, skifer, kalkstein og sandstein utsatt for ulike forvitringsprosesser. Struktur i bergrunnen influerer på forvitring Klima Frostforvitring i kalt klima. Fuktig, varmt klima favoriserer kjemisk forvitring. Høy organisk produksjon gir økt (kjemisk) forvitring.

Jordsmonn Jordsmonn er laget der planter brer sine røtter. Forvitring og jordsmonn GEO-1001 Geoff Corner 2006 Jordsmonn Jordsmonn er laget der planter brer sine røtter. Jordsmonn består av minerogent materiale (løsmasser, forvitringsmateriale) og organisk materiale (’humus’). Ulike jordsmonntyper (jordsmonnprofiler) utvikles i områder med ulike klimatyper, avhengig av f.eks. nedbør, grad av forvitring og utlutning/utfelling av oppløste elementer, og plantedekket. Jordsmonn utvikler et karakterisk jordsmonnprofil.

Forvitring og jordsmonn GEO-1001 Geoff Corner 2006 Jordsmonnprofil Alle jordsmonn kan beskrives ut fra en standardnomenklatur som angir ulike horisonter nedover i profilen: O – humuslaget (svart/mørk brun). A – humusrikt minerogent materiale (mørk). E – utlutningshorisonten (lys; =’bleikjordsjiktet’ i Norge). B – utfellingshorisonten (f.eks. leire- og jernrik; gjerne rustfarget). C – noe forvitret substrat (løsmasser eller berg). Jordsmonnprofil fra et humid område

Global utbredelse av ulike jordsmonntyper (Soil Taxonomy system). Forvitring og jordsmonn GEO-1001 Geoff Corner 2006 Global utbredelse av ulike jordsmonntyper (Soil Taxonomy system).

Erodert jernrikt jordsmonn i et tropisk strøk. Forvitring og jordsmonn GEO-1001 Geoff Corner 2006 Erodert jernrikt jordsmonn i et tropisk strøk.

Tropisk jordsmonn (rødfarget jernoksydert) i Hawaii Forvitring og jordsmonn GEO-1001 Geoff Corner 2006 Tropisk jordsmonn (rødfarget jernoksydert) i Hawaii

Forvitring og jordsmonn GEO-1001 Geoff Corner 2006 Lateritt og bauxsitt Sterk kjemisk forvitring i humide tropiske strøk (med oppløsning og utvasking av vanlige elementer) produserer det røde aluminiumrik jordsmonnet lateritt (brukt som ’murstein til venstre). Et beslektet materiale er bauxsitt - en aluminium oksyd (høyre).