2.5 Forvitring og erosjon

Kreftene som river ned

Har du noen gang lurt på hvorfor det ligger store hauger med løs stein under bratte fjellsider i norske fjell? Eller hvorfor regnvann kan grave dype kløfter i bar jord? Mens indre krefter som vulkanisme og platetektonikk bygger opp landskapet, river ytre krefter det ned igjen. De to viktigste ytre prosessene er forvitring og erosjon, og det er viktig å skille mellom dem.

Forvitring er nedbrytning av bergarter og mineraler på stedet – uten at materialet flyttes. Erosjon er prosessen der løst materiale, kalt sedimenter, transporteres bort av vann, vind, is eller tyngdekraft. Sagt enkelt: forvitring bryter ned, erosjon frakter bort. Sammen former de landskapet vi ser rundt oss, men de må samvirke – forvitringen lager løsmaterialet som erosjonen så kan transportere.

To slags forvitring

Forvitring finnes i to hovedformer. Mekanisk forvitring bryter bergarter fysisk i mindre biter uten å endre den kjemiske sammensetningen. Den viktigste formen i Norge er frostforvitring: vann trenger inn i sprekker i berget, og når det fryser, utvider det seg med rundt 9 prosent og utvider sprekkene. Gjentatte fryse-tine-sykluser sprenger gradvis berget fra hverandre, og urer, altså steinurer under bratte fjellsider, er resultatet. Andre former er rotsprengning, der trerøtter vokser inn i sprekker og utvider dem med enorm kraft over tid, trykkavlastning, der bergarten utvider seg og sprekker opp i flak parallelt med overflaten når overliggende stein eroderes bort – kalt eksfoliasjon – og temperaturforvitring, der mineraler i ørkener med store temperatursvingninger mellom dag og natt utvider og trekker seg sammen ulikt, slik at berget over tid sprekker opp.

Kjemisk forvitring endrer derimot den kjemiske sammensetningen til mineralene, som omvandles til nye, ofte løselige stoffer som transporteres bort av vann. Ved karbonatforvitring løser karbondioksid fra luft og jord seg i regnvann og danner kullsyre, som reagerer med kalkstein og løser den opp – derfor finner vi grotter, dryppsteinshuler og karsttopografi i kalksteinsområder. Ved oksidasjon reagerer jern i bergarter med oksygen og vann og danner rust, som svekker bergartene og gir dem en rustbrun farge; mye av den røde jorda i tropiske områder skyldes nettopp oksidasjon. Og ved hydrolyse reagerer vann med silikater og bryter dem ned til leiremineraler – feltspat i granitt omvandles for eksempel til kaolin, en leire. Denne prosessen er viktig i varme, fuktige klimaer.

Erosjon og klimaets rolle

Når forvitringen har løsnet materialet, trer erosjonen inn med sine tre hovedagenter. Vannerosjon er den viktigste globalt: rennende vann graver seg ned og sidelengs, og elver transporterer enorme mengder sedimenter helt ut til havet. Selv regndråpeerosjon kan være overraskende kraftig på bar jord. Vinderosjon er viktigst i tørre områder med lite vegetasjon, der vinden blåser bort fine partikler – kalt deflasjon – og sliper bergarter med sandkorn, kalt abrasjon eller korrasjon; sanddyner i ørkener er resultatet. Iserosjon, eller glasial erosjon, gjøres av isbreer, som er ekstremt effektive: de skurer og skraper underlaget, plukker løs stein og transporterer enorme mengder materiale. Norges landskap med fjorder, U-daler og morener er i stor grad formet av isbreer.

Hvilke prosesser som dominerer, bestemmes i stor grad av klimaet. I polare og alpine områder, inkludert Norge, dominerer frostforvitring med hyppige fryse-tine-sykluser, mens kjemisk forvitring er beskjeden på grunn av lav temperatur; resultatet er urer, blokkmark og frostsprengte fjelltopper. I tempererte områder er både mekanisk og kjemisk forvitring aktive – frostforvitring om vinteren og kjemisk forvitring om sommeren – og den gode balansen gir en dyp jordprofil over tid. I tropiske områder dominerer kjemisk forvitring, fordi høy temperatur og mye nedbør akselererer de kjemiske reaksjonene; som en tommelfingerregel dobles reaksjonshastigheten for hver 10 graders temperaturøkning, og forvitringslaget kan bli flere titalls meter dypt, kalt lateritt, mens oksidasjon av jern gir karakteristisk rød jord. I tørre områder og ørkener dominerer temperaturforvitring og vinderosjon, med lite kjemisk forvitring siden det er lite vann, og saltforvitring der bergartene er saltholdige.

La oss vende tilbake til steinurene under norske fjell. Prosessen går slik: regnvann og smeltevann trenger inn i sprekker, fryser når temperaturen synker under 0 grader, utvider seg med rundt 9 prosent og presser sprekkene fra hverandre. Når isen smelter, trenger mer vann inn i de utvidede sprekkene, og hver ny fryse-tine-syklus utvider dem litt mer, helt til steinblokkene sprenges løs og faller ned. At det blir så mye av dette i Norge, skyldes at temperaturen passerer 0 grader mange ganger i året, særlig vår og høst, slik at frostforvitringen blir spesielt effektiv – og prosessen har pågått i rundt 10 000 år etter istiden.

Oppsummering

Forvitring bryter ned bergarter på stedet, mens erosjon transporterer materialet bort – de to må samvirke for å forme landskapet. Mekanisk forvitring omfatter frostforvitring, rotsprengning, trykkavlastning og temperaturforvitring, mens kjemisk forvitring omfatter karbonatforvitring (grotter i kalkstein), oksidasjon (rust og rød jord) og hydrolyse (leiredannelse). De tre hovedagentene for erosjon er vann (viktigst globalt), vind (i tørre områder) og is (som formet Norges fjorder og U-daler). Klimaet avgjør hvilke prosesser som dominerer: frostforvitring i kalde polare og alpine områder, kjemisk forvitring i de varme og fuktige tropene, og vinderosjon og temperaturforvitring i ørkener. I Norge er frostforvitring den viktigste mekaniske prosessen, og den har bygget steinurene under fjellsidene gjennom rundt 10 000 år etter istiden.