Erosie (geologie)

Van Wikipedia, de gratis encyclopedie
Spring naar navigatie Spring naar zoeken
Washouts bij Antelope Canyon , die, vergelijkbaar met een wadi , werden gevormd door periodiek actief stromend water. De bizarre vormen zijn het resultaat van de geologische structuur van de zandsteenrotsen.

Erosie (van het Latijnse erodere , 'knagen') is een fundamenteel proces in het exogene deel van de gesteentecyclus . Het omvat het verwijderen van min of meer sterk verweerde rotsen ( regoliet ) of losse sedimenten inclusief de bodem (zie → Bodemerosie ). Aan de ene kant creëert erosie landvormen zoals bergen en valleien, maar vernietigt ze uiteindelijk volledig als het blijft werken, op voorwaarde dat het niet wordt tegengegaan door endogene processen (vooral tektoniek) die ervoor zorgen dat het landoppervlak stijgt. Erosie is het tegenovergestelde van sedimentatie . Het proces dat bemiddelt tussen erosie en sedimentatie wordt transport genoemd (zie → Hjulström-diagram ).

Bij erosie wordt in wezen onderscheid gemaakt tussen lineaire en extensieve erosie. Lineaire erosie is de verdieping van het aardoppervlak door stromend water in kleine, korte duur stroompjes ( groove erosie ) of in stromend water (toen aangeduid als fluviatiele of de rivier erosie). Een andere vorm van lineaire erosie, die momenteel minder wijdverbreid is op aarde, vindt plaats via berggletsjers ( exaratie of glaciale erosie). De resulterende dal vormen zijn V-vormig ( Kerbtal ) met fluviatiele erosie en U-vormig ( goot valley ) met glaciale erosie.

Aan de andere kant vindt uitgebreide erosie plaats eolisch (door wind ), marien (door oceaanbranding en stroming), glaciaal door binnenlands ijs en soms ook direct door neerslag (zie → spoelen ).

Lineaire en uitgebreide erosie zijn niet volledig van elkaar te onderscheiden en zijn schaalafhankelijk. Groeferosie heeft op kleine schaal een lineair effect, maar is op grote schaal vlak (vooral bij bijvoorbeeld bodemerosie). Ook z. B. in ijstijden of op bijzonder hoge breedtegraden de lineaire erosie van berggletsjers in de uitgebreide erosie van ijsgletsjers in het binnenland. Het op grote schaal verwijderen en egaliseren van hele landoppervlakken staat bekend als denudatie .

Fysieke basis

Kleinschalige riviererosie: kolken in de rotsachtige ondergrond van een bergbeek in de Liechtensteinkloof , geërodeerd door waterstromen.

Natuurlijke erosie vindt meestal plaats met deelname van een stromend medium, waarbij het in de overgrote meerderheid van de gevallen ofwel vloeibaar water, ijs of lucht in de vorm van wind is. Omdat dit medium het geërodeerde materiaal over min of meer lange afstanden (minder dan 100 meter tot enkele 1000 kilometer) transporteert , wordt het ook wel een transportmedium genoemd . Bij bijzonder steile reliëfs wordt het materiaal uitsluitend door de zwaartekracht getransporteerd, bijvoorbeeld bij het vallen van rotsen of bij het kruipen op hellingen .

Het materiaal van de ondergrond, dat voorheen door verwering fysisch en chemisch in los materiaal ( steenpuin , zand , grond) werd omgezet, wordt verwijderd wanneer de schuifspanning op de te eroderen deeltjes groter is dan de statische wrijving tussen de deeltjes. De daarvoor benodigde stromingssnelheid is hoger naarmate de dichtheid van het medium lager is, dwz erosie door wind vereist hogere stromingssnelheden dan erosie door water met hetzelfde erosie-effect. De uitzondering hier is ijserosie. Hoewel de dichtheid van ijs iets lager is dan die van water, treedt ijserosie zelfs op bij zeer lage snelheden. Hier is de grootte en dus de massa van een ijslichaam, meestal een gletsjer, meer bepalend voor het effect van erosie. Bovendien spreekt de beweging van ijs niet van "stromen", maar eerder van "stromen" of "kruipen".

Geërodeerd materiaal dat al door het stromende of stromende medium wordt meegevoerd, kan het erosie-effect aanzienlijk vergroten (zie → Schuurmiddelen ).

De omvang van de erosie, die wordt veroorzaakt door bovengenoemde mechanismen, hangt ook grotendeels af van de aard van de ondergrond. Het erosie-effect is sterker, hoe lager de erosieweerstand van de ondergrond ( Petrovariantie ). Met name lijnachtige erosie begint daar waar de ondergrond de laagste lokale weerstand tegen erosie heeft. Dit kan worden toegeschreven aan primaire eigenschappen van de overeenkomstige rotsstructuur. Over het algemeen kan los materiaal gemakkelijker worden geërodeerd dan massief gesteente , zand bijgevolg gemakkelijker geërodeerd dan zandsteen . Fijnkorrelig materiaal is gemakkelijker te eroderen dan grofkorrelig materiaal en kleisteen is daarom gemakkelijker te eroderen dan zandsteen. Stollingsgesteenten zoals basalt of graniet zijn over het algemeen moeilijker te eroderen dan sedimentair gesteente . Secundaire modificaties van de rotsstructuur, zoals scheuren of breuken, bieden ook geprefereerde aanvalspunten voor erosie.

Een dichte vegetatiebedekking heeft een negatief effect op erosie. Omdat er vóór het Devoon nauwelijks landplanten waren en vóór het Siluur vrijwel geen landplanten, wordt aangenomen dat de gemiddelde mondiale erosiesnelheid, d.w.z. de gemiddelde snelheid waarmee het landoppervlak wereldwijd werd geërodeerd, aanzienlijk hoger was dan nu. De afhankelijkheid van de erosiesnelheid van de vegetatiedichtheid wordt ook wel fytovariantie genoemd .

Vormen van onderaardse erosie

Subaerische erosie betekent de erosie van het continentale landoppervlak dat niet door de zee wordt bedekt. Afhankelijk van het eroderende medium en zijn uiterlijk wordt een onderscheid gemaakt:

Riviererosie (fluviale erosie)

De Grand Canyon in Arizona (vastgelegd vanuit de ruimte), een goed voorbeeld van fluviatiele erosie.
Stroombedding gesneden in Trias slibstenen en kleistenen van de Tarporley-formatie. Lambley bij Nottingham , Verenigd Koninkrijk.

Riviererosie (fluviale erosie) , een lineaire vorm van erosie, is het ontstaan ​​van insnijdingen in het landoppervlak door de activiteit van stromend water (stromen, rivieren).

Het uitgangspunt voor elke riviererosie is een bronuitlaat , van waaruit het water, de zwaartekracht volgend, naar dieper liggend terrein stroomt. Het effect van erosie is vooral afhankelijk van:

  • de hoeveelheid water in het stromende water (niet in het minst afhankelijk van de klimatologische omstandigheden)
  • de waterturbulentie en meegesleurd materiaal
  • de lokale terreinmorfologie (gradiënt) en, nauw hiermee samenhangend, de stroomsnelheid
  • het hoogteverschil met de erosiebasis (hoogte waaronder het erosie-effect nul is, meestal is dit het zeeniveau)

Hoe hoger de waterstroom, de turbulentie, de lokale gradiënt of de stroomsnelheid evenals het hoogteverschil met de erosiebasis, hoe sterker het erosie-effect. Een waterloop in een bergketen zal bijvoorbeeld in de loop van duizenden jaren een diepe vallei uitsnijden (meestal een V-vormige, zogenaamde inkepingsvallei ) ver boven de erosiebasis, zelfs als de waterstroom relatief klein is. De verdieping van zo'n vallei in de richting van de bron, die onvermijdelijk in de loop van de tijd plaatsvindt, wordt retrograde erosie genoemd (zie ook → waterval ). In bijzondere gevallen kan dit leiden tot fluxtapping . Aan de andere kant kan een waterloop op vlakke grond nabij de erosiebasis zich niet diep in de ondergrond snijden, zelfs niet als de waterstroom hoog is.

De verdieping van de rivierbedding geassocieerd met het erosie-effect van een stromend water wordt diepe erosie genoemd (of bederosie , aangezien de bedding , het diepste deel van het stroomkanaal, bij voorkeur wordt geërodeerd), de verbreding naar de zijkant als zijkant erosie . In snelstromende bergrivieren met steile hellingen overheerst diepe erosie. In traag stromende rivieren met een lichte helling overheerst zijdelingse erosie, die dan meestal leidt tot de vorming van meanders .

Een ideale rivier ontspringt in het hooggebergte , steekt dan een laagvlakte over en mondt uiteindelijk uit in zee. De lokale gradiënt naar de monding heeft de neiging af te nemen, en daarmee ook de stroomsnelheid. Als zo'n rivier in het begin nog puin en grind of grind kan vervoeren, zijn het meestal alleen kleideeltjes in het mondingsgebied ( zwevende lading ). Al het materiaal dat door de afname van de stroomsnelheid niet meer vervoerd kan worden, komt op de weg van de bron naar de monding in de rivierbedding terecht ( sedimentatie ). Bij overstromingen vinden ook afzettingen plaats buiten de eigenlijke rivierbedding. Depressies die door de bovenloop worden doorkruist, kunnen fungeren als lokale erosiebases met een verhoogde sedimentatiesnelheid.

Gedurende een bepaalde geologische periode kan een gebied meerdere veranderingen ondergaan tussen erosie- en sedimentatiefasen, veroorzaakt door tektonische opwaartse en verzakkingsprocessen van de aardkorst en hun effect op de riviergradiënt, of door de toename of afname van de absolute erosiebasis als gevolg van schommelingen in de zeespiegel. Als er meer sediment wordt afgezet dan geërodeerd, worden deze periodieke veranderingen in de sedimentsequentie van het overeenkomstige gebied gedocumenteerd door het optreden van erosiediscordanties . Als er meer geërodeerd dan gesedimenteerd is, is er geen sedimentvolgorde voor de beschouwde periode.

Het erosie-effect van een rivier kan in relatief korte tijd aan sterke schommelingen onderhevig zijn. Dit geldt in de eerste plaats voor bergrivieren, die het grootste deel van hun erosiewerk doen wanneer ze een veelvoud van hun gebruikelijke hoeveelheid water vervoeren als gevolg van zware of aanhoudende regenval.

Kleine vormen van fluviatiele erosie die terug te voeren zijn op turbulentie in stromend water zijn poelen en poelen .

Antropogene invloed op natuurlijke riviererosie

Het rechttrekken en indijken van beken en rivieren, de afwatering en opvulling van uiterwaarden, de extra afvoer van water op stromend water (bijv. door rioolwaterzuiveringsinstallaties) of, in sommige gevallen, de kunstmatige verandering van de oevervegetatie leiden tot tal van stromende wateren althans plaatselijk een verandering in het stromingsregime, die zich vooral uit in een toename van de stromingssnelheid. Dit veroorzaakt een toename van de diepte of bodemerosiesnelheid en dus een versnelde verdieping van het stroomkanaal van de aangetaste wateren (in deze context wordt de term bodemerosie ook specifiek gedefinieerd als antropogeen veroorzaakte, versnelde diepe erosie). De gevolgen zijn schade aan de ecosystemen verbonden aan de respectievelijke waterlichamen, waaronder het opdrogen van de resterende natuurlijke uiterwaarden, die steeds meer boven het waterpeil komen, evenals een groter risico op overstromingen in de regio's in de benedenloop als gevolg van de sneller afvloeiende overstromingen van de bovenloop [1] (zie ook → Antropoceen ).

Groeferosie

Vloeiende kanalen (midden) op de helling van een heuvel in de Karoo . Typisch wordt de top van de heuvel gevormd door relatief erosiebestendige, harde zandsteen.
Wadi in Machtesch Ramon , Israël. De grote blokken op de foto zijn niet per se over het water daarheen getransporteerd, maar kunnen ook afkomstig zijn van de fysieke verwering van de rotsen in de directe omgeving.

Groeferosie is een vorm van erosie die lineair is op kleine schaal en extensief op grote schaal, waarbij neerslagwater oppervlakkig in kleine, kortlevende stroompjes ( spoelgoten ) het talud afstroomt en materiaal uit de ondergrond meeneemt. Waar het water zich verzamelt, spoelt het meestal geulen weg (zie ook → Runse ). Vaak stroomt het geloosde materiaal samen met het water via de kanalen naar het dichtstbijzijnde water. Groeferosie speelt een rol bij het verbreden van valleien en het egaliseren van bergen. Het verwijderen van gemakkelijk erodeerbaar materiaal in de interactie van groeferosie en riviererosie en de daarmee gepaard gaande vorming van valleien in berggebieden staat bekend als clearing .

Groeferosie is ook een belangrijk mechanisme bij bodemerosie.

Een bijzondere erosiegeul die alleen in droge gebieden voorkomt is de wadi (arroyo). De aardpiramides zijn een speciale vorm van geavanceerde groeferosie in zwak geconsolideerde sedimenten.

Zogenaamde piping komt ook voor in zwak geconsolideerde sedimenten en bodems. Het gaat niet om oppervlakkige erosie, maar om interne, “ondergrondse” erosie. Leidingen kunnen ook voorkomen in grondwerken zoals dammen en dijken, wat leidt tot verzwakking en uiteindelijk breken van een dergelijke constructie.

Glaciale erosie

Typische trogvallei gevormd door een gletsjer in het Indiase deel van de Himalaya

Gletsjers ontstaan ​​in gebieden met een navenant koud klimaat (hooggebergte, poolgebieden). Deze gaan net als het water van de rivieren het dal in, maar slechts enkele meters per jaar, wat leidt tot even duidelijke tekenen van erosie. In tegenstelling tot de veelal V-vormige rivierdalen (inkepingvalleien), creëren de gletsjers U-vormige valleidwarsdoorsneden ( trogdalen ), waarvan de typische vorm hun glaciale vorming lang na het smelten aangeeft.

Gletsjererosie is ook voornamelijk lineair. Tijdens ijstijden of in de huidige poolgebieden ( Antarctica , Groenland ) bedekken gletsjers samen om ijskappen te vormen enorme gebieden, zodat hun erosie-effect daar vlak is.

Slijtage (mariene erosie)

Klif gemarkeerd door kusterosie aan de westkust van het eiland Poel

Deze vorm van erosie valt het vasteland over een breed front aan en is vooral goed te zien op kliffen . Daar leidt het werk van de branding op de klif tot de vorming van surfgrotten en andere soortgelijke holtes in de rots, die na verloop van tijd instorten. Hierdoor wordt de kustlijn landinwaarts teruggeduwd en ontstaat er op zeeniveau een steeds groter wordend gebied, de slijtplaat (ook wel: surfplatform of rotsglijbaan).

Slijtage is lineair tot vlak.

Winderosie (eolische erosie)

Wind heeft een eroderende werking wanneer hij veel materiaal (stof, zand) met zich meedraagt ( eolisch transport ), dat dan als een zandstraalwaaier aan de rots van de ondergrond knaagt (zie bijv. → paddestoelrotsen ). Dit gebeurt bij voorkeur in droge gebieden ( woestijn ) met weinig vegetatie en sterke fysieke verwering. Winderosie is voltooid.

Bij winderosie wordt onderscheid gemaakt tussen deflatie (duidt op het wegblazen van fijne deeltjes die zich bij verwering hebben opgehoopt) en corrosie (duidt op actieve erosie, d.w.z. de schurende werking op rotsen en stenen door meegevoerde deeltjes).

Onderzeese erosie

Naast alle bovengenoemde erosieprocessen die boven zeeniveau plaatsvinden, vindt ook erosie onder zeeniveau plaats. De bekendste is de lineaire erosie van de continentale helling door troebele stromingen (zie → onderwatercanyon ).

Erosie op andere terrestrische planeten

Landschap gevormd door winderosie (deflatieniveau met stenen bestrating) in de regio Ahaggar in Algerije (links) en op Chryse Planitia, Mars (rechts). Landschap gevormd door winderosie (deflatieniveau met stenen bestrating) in de regio Ahaggar in Algerije (links) en op Chryse Planitia, Mars (rechts).
Landschap gevormd door winderosie ( deflatieniveau met stenen bestrating ) in de Ahaggar- regio in Algerije (links) en op Chryse Planitia , Mars (rechts).

Overal waar fysieke omstandigheden zijn die vergelijkbaar zijn met die op aarde, kunnen overeenkomstige erosieprocessen ook op andere planeten plaatsvinden. Dit is vooral bekend van de naburige planeet Mars , waar erosiekanalen zijn waargenomen die duidelijk te wijten zijn aan stromend water. Er is daar echter geen echte fluviatiele erosie, omdat de waterstromingen die deze kanalen vormden, van zeer korte duur waren vanwege de dunne atmosfeer van Mars.

Waarschijnlijk de enige vorm van erosie die momenteel zowel op aarde als op Mars actief is, is winderosie, waarbij de windsnelheden die voldoende schuifspanning kunnen genereren voor materiaaltransport op Mars vele malen hoger moeten zijn dan op aarde vanwege de lage dichtheid van de atmosfeer.

Bio-erosie

Linkerflap van een noordelijke mossel ( Mercenaria mercenaria ) bezaaid met boorsporen van de boorspons Cliona .

Onder bio-erosie wordt verstaan ​​het vernietigende effect van levende organismen op harde substraten . Bio-erosie verschilt dus fundamenteel van abiogene erosie. Het zijn vooral carbonaatsubstraten in de zee die worden aangetast. [2] De vernietiging vindt zo mechanisch plaats. B. door de voedingsactiviteit van papegaaivissen en zee-egels op harde koralen , en/of chemisch, dergelijke. B. door de booractiviteit van de boorspons Cliona en de mossel Lithophaga in de skeletten van verschillende ongewervelde zeedieren of in kalksteenrotsen in de intergetijdenzone (zie ook → Palichnologie ). In het geval van mechanische bio-erosie wordt het substraat onmiddellijk verpletterd; in het geval van chemische bio-erosie wordt het alleen structureel verzwakt en bevordert zo de daaropvolgende abiogene verplettering en erosie.

Veldstudies hebben aangetoond dat de snelheid van bio-erosie in moderne koraalriffen ongeveer even hoog is als hun gemiddelde groeisnelheid. [3] In individuele gevallen is het zelfs aanzienlijk hoger. [4]

literatuur

  • Hans-Rudolf Bork, Helga Bork, Claus Dalchow: Landschapsontwikkeling in Centraal-Europa. Effecten van mensen op landschappen. Klett-Perthes, Gotha et al. 1998, ISBN 3-623-00849-4 .
  • Roland Brinkmann : Overzicht van de geologie. Deel 1: Algemene geologie. 14e druk, herzien. van Werner Zeil. Enke, Stuttgart 1990, ISBN 3-432-80594-2 .
  • Christiane Martin, Manfred Eiblmaier (red.): Lexicon of Geosciences. 6 delen. Spectrum, Akademischer Verlag, Heidelberg et al. 2000-2002, ISBN 3-8274-1655-8 .
  • Andreas Heitkamp: Erosie en verwering - Een veranderend landschap. In: Nadja Podbregar; Dieter Lohmann: In focus: geo-kennis. Hoe werkt onze planeet? Springer Verlag, Berlijn / Heidelberg, 2013, e- ISBN 978-3-642-34791-7 , blz. 121-133.
  • Hans Murawski : Geologisch Woordenboek. 7e, herziene en uitgebreide druk. Enke, Stuttgart 1977, ISBN 3-432-84107-8 .
  • Frank Press , Raymond Siever : Algemene geologie. Een introductie. Spectrum, Akademischer Verlag GmbH, Heidelberg et al. 1995, ISBN 3-86025-390-5 .
  • Gerold Richter (red.): Bodemerosie. Analyse en beoordeling van een milieuprobleem. Scientific Book Society, Darmstadt 2001, ISBN 3-534-12574-6 .

web links

Commons : Erosie (Geologie) - Verzameling van afbeeldingen, video's en audiobestanden

Individueel bewijs

  1. Klaus Kern: Tongerosie en aanlandingen in uiterwaarden. Aanbevelingen voor wateronderhoud. DVWK Non-profit leerbedrijf voor waterbeheer en landschapsontwikkeling. Mainz 1998, online (PDF; 17,7 MB)
  2. ^ V. Paul Wright: Rifdynamiek In: Maurice E. Tucker, V. Paul Wright: Carbonaatsedimentologie. Blackwell Scientific, Oxford 1990, ISBN 0-632-01472-5 , blz. 195 ev.
  3. TP Scoffin, CW Stearn, D. Boucher, P. Frydl, CM Hawkins, IG Hunter, JK MacGeachy: Calciumcarbonaatbudget van een rif aan de westkust van Barbados. Deel II Erosie, sedimenten en interne structuur. Bulletin of Marine Science, deel 30, nr. 2, 1980, blz. 475-508.
  4. ^ Kelly Lee Acker, Michael J. Risk: Substraatvernietiging en sedimentproductie door de saaie spons Cliona caribbaea op Grand Cayman Island. Journal of sedimentaire petrologie. Deel 55, nr. 5, 1985, blz. 705-711, doi : 10.1306 / 212F87C4-2B24-11D7-8648000102C1865D