Door Julia Ferrini | Bijgewerkt op 30 augustus 2022

Verwering is het natuurlijke proces dat gesteenten en mineralen op hun oorspronkelijke locatie afbreekt. Hoewel vaak verward met erosie, transporteert verwering geen materiaal; erosie verplaatst het. Silicaatverwering, een chemische subset van verwering, speelt een cruciale rol bij het vormgeven van het aardoppervlak, het reguleren van mondiale biogeochemische cycli en het in stand houden van voedingsstoffen in ecosystemen.

Identificatie

Silicaatmineralen domineren de aardkorst, die ruwweg 95% van de massa uitmaken, en vormen de ruggengraat van de meeste stollingsgesteenten, sedimentaire en metamorfe gesteenten. Als je een gewoon graniet- of basaltmonster oppakt, heb je vrijwel zeker een silicaatsteen in je handen.

Compositie

Elk silicaatmineraal is opgebouwd rond een silicium-zuurstof-tetraëder:één siliciumatoom gebonden aan vier zuurstofatomen op de hoeken van een tetraëder. Deze tetraëders zijn met elkaar verbonden en vormen ketens, platen of driedimensionale raamwerken, waardoor silicaten hun uiteenlopende structuren en eigenschappen krijgen. Silicaten zijn goed voor ongeveer 25% van alle bekende mineralen en 40% van de meest voorkomende.

Verweringsmechanismen

Verwering vindt plaats door fysische, chemische en biologische krachten, die onafhankelijk of synergetisch kunnen werken.

• Fysieke verwering breekt gesteente zonder chemische verandering. Thermische uitzetting (vries-dooicycli in koude klimaten) is een belangrijke drijfveer.
• Chemische verwering verandert de minerale samenstelling. Bij silicaatverwering lossen water, kooldioxide en zuren het silicium-zuurstofraamwerk op, waardoor ionen in oplossing komen.
• Biologische verwering Hierbij zijn organismen (planten, microben, korstmossen) betrokken die zuren produceren of CO₂ vasthouden, waardoor de chemische afbraak wordt bevorderd.

Het grote geheel:klimaatfeedback

Onderzoekers SigurdurR.Gislason (Instituut voor Aardwetenschappen, IJsland) en EricH.Oelkers (Géochimie et Biogéochimie Experimentale, Frankrijk) hebben aangetoond dat silicaatverwering fungeert als een langetermijnthermostaat. Door CO₂ uit de atmosfeer om te zetten in stabiele carbonaatmineralen, wordt op geologische tijdschalen broeikasgas uit de atmosfeer verwijderd. Ongeveer een derde van deze CO₂-opname vindt plaats op vulkanische eilanden en continentale terreinen, grotendeels veroorzaakt door de snelle verwering van basalt. Temperatuur is een belangrijke modulator:een stijging van 1°C verhoogt de snelheid van chemische verwering met ongeveer 10%. Veel silicaten zijn echter gebonden in samengestelde mineralen zoals klei, waardoor het oplossen wordt vertraagd en de verwering ervan sterk klimaatafhankelijk wordt.

Impact op de systemen van de aarde

Ongeveer 90% van de rotsen die aan het oppervlak worden blootgesteld, zijn silicaat. Door hun verwering komen essentiële voedingsstoffen vrij die plantengemeenschappen voeden, waardoor de geologie rechtstreeks wordt gekoppeld aan de productiviteit van ecosystemen. Terwijl silicaatverwering uiteindelijk de atmosferische CO₂ stabiliseert, werkt het proces op tijdschalen van miljoenen jaren. Zelfs bij versnelde verwering zullen de CO₂-niveaus naar verwachting in de nabije toekomst boven de pre-industriële concentraties blijven, wat het belang van een evenwichtig klimaatbeheer onderstreept.

Kortom, silicaatverwering is een hoeksteen van het dynamische systeem van de aarde:het bemiddelt in het klimaat, houdt het leven in stand en vormt de vorm van de aardkorst.