Bodem wordt gevormd door het proces van verwering van gesteenten. Verwering is de afbraak van gesteente in kleinere deeltjes wanneer het in contact komt met water (dat door gesteente stroomt), lucht of levende organismen. Verwering kan fysisch, biologisch of chemisch plaatsvinden.
Fysische verwering: Dit is het uiteenvallen van gesteenten in kleinere deeltjes zonder wijziging van hun moleculaire structuur. Lucht en water zijn de agentia van fysische verwering. Door de wind op rotsen geblazen, zware regenbuien, watergolven vanuit zee kunnen rotsdeeltjes geleidelijk versplinteren tot sedimenten die uiteindelijk grond worden.
Chemische verwering: Bij chemische verwering zorgen chemische reacties in gesteenten voor veranderingen in hun minerale samenstelling. Voorbeelden van chemische reacties die tot verwering leiden, zijn hydrolyse, carbonatatie, oxidatie en hydratatie.
Hydrolyse: hydrolyse treedt op wanneer regenwater door rotsen sijpelt en het waterstofion (H+) in het water reageert met metaalionen in rotsen, wat resulteert in de oplossing van gesteentemineralen.
-Carbonatie: Tijdens carbonatatie lost kooldioxide uit de lucht en van levende organismen op in water om koolzuur te vormen. Dit verzuurt het water in de rotsen en leidt tot een verdere chemische reactie met de gesteentemineralen.
-Oxidatie: bij oxidatie reageert zuurstof uit de lucht met ijzer in gesteenten tot ijzeroxiden. Deze reactie veroorzaakt een roestbruine kleur op rotsen.
Biologische verwering: Bij dit proces vergemakkelijken biologische organismen de fragmentatie van gesteenten. Boomwortels en mossen groeien of dringen door rotsen en creëren poriën die rotsen geleidelijk uit elkaar trekken. Dieren graven zich in rotsen en zorgen voor desintegratie. Micro-organismen zoals korstmossen (een symbiotische relatie tussen schimmels en algen) geven chemische stoffen af die gesteentemineralen afbreken.
Tabel 1: De acht meest voorkomende elementen in stollingsgesteenten, afzettingsgesteenten en metamorfe gesteenten
Factoren die de bodemvorming beïnvloeden
Factoren die de bodemvorming beïnvloeden zijn: klimaat, topografie, levende organismen, uitgangsmateriaal en tijd.
Klimaat
Klimaat draagt in hoge mate bij tot bodemvorming. De neerslag en het temperatuurpatroon op een bepaalde plaats zijn van invloed op het soort bodem dat in dat gebied wordt gevormd. Regen zorgt voor water dat de chemische en fysische verwering vergemakkelijkt. Verschillende klimaten over de hele wereld zorgen voor diversiteit in aard en eigenschappen van de bodem. Zo is de bodem bijvoorbeeld meer blootgesteld aan erosie, verwering en uitspoeling op plaatsen met veel of hevige regenval. Zure bodems komen ook meer voor op dergelijke plaatsen omdat mineralen zoals calcium, magnesium en kalium vaak worden vervangen door H+ uit regenwater. Plaatsen met weinig neerslag zijn daarentegen minder gevoelig voor uitspoeling. De alkaliniteit van de bodem in deze regio’s is hoog, omdat zich in de bovenste bodemlagen calciumcarbonaten ophopen als er geen uitspoeling plaatsvindt1. Warmere temperaturen bevorderen een snelle verwering doordat planten en microbiële activiteiten floreren, terwijl koudere klimaten een geleidelijke verwering van gesteenten bevorderen.
Topografie
Topografie kan worden gedefinieerd als de vorm van de oppervlakte van de aarde. De steilheid van een land maakt het kwetsbaarder voor water- en winderosie; dit leidt tot de verplaatsing van gesteentesedimenten en het naar beneden spoelen van gesteentemineralen naar valleien.
De bodems in de valleien van deze gebieden zijn donkerder gekleurd, rijk aan organisch materiaal en vruchtbaarder voor plantengroei, terwijl de bodems op heuveltoppen geërodeerd zijn, minder vruchtbaar en ongunstig voor plantengroei.
Levende organismen
Levende organismen spelen een sleutelrol bij de bodemvorming. Een gebied met veel vegetatie is meestal rijk aan humus. Humus ontstaat wanneer afgevallen bladeren en dode plantendelen door micro-organismen in de bodem worden afgebroken tot organische stof. De micro-organismen voeden zich met suikers en koolhydraten in het organisch materiaal en laten vetten en wassen achter in de bodem. Dit zorgt voor de humus.
Ondergrondmateriaal
Ondergrondmateriaal is voornamelijk verweerd gesteente. Het moedermateriaal kan bestaan uit sedimentgesteenten, stollingsgesteenten of geologisch jonge sedimenten die op het gesteente liggen. Het bodemtype is afhankelijk van het moedermateriaal waaruit het is gevormd. Grond gevormd uit verweerd granietgesteente wordt zand. Graniet bevat kwarts, een silicaatmineraal dat zeer goed bestand is tegen verwering. Omdat kwarts zeer goed bestand is tegen verwering valt graniet uiteen in korrelige zanddeeltjes. Ook gesteenten die veldspaat bevatten (een mineraal silicaat met een lage weerstand tegen verwering) worden afgebroken tot fijne kleideeltjes.
Tijd
Tijd is een sleutelfactor die geldt en samenhangt met alle andere bodemvormende factoren. Bodemvorming zal sneller plaatsvinden wanneer de klimatologische, topografische of biologische omstandigheden gunstig zijn voor verwering. Tijd geeft ook aan hoe lang andere bodemvormende factoren al een rol spelen. Gebieden met jong uitgangsmateriaal zijn meestal vruchtbaarder omdat zij nog niet veel verwering hebben ondergaan en er dus nog een grote hoeveelheid minerale inhoudsstoffen aanwezig is. Op dezelfde manier zouden plaatsen met ouder uitgangsmateriaal dat veel meer verwering heeft ondergaan, minder minerale samenstelling hebben. Dit soort bodems is voor zijn voedingsstoffen meer afhankelijk van organisch materiaal.