Gleba powstaje w procesie wietrzenia skał. Wietrzenie to rozpad skał na mniejsze cząstki w kontakcie z wodą (przepływającą przez skały), powietrzem lub organizmami żywymi. Wietrzenie może zachodzić w sposób fizyczny, biologiczny lub chemiczny.
Powietrzenie fizyczne: Jest to rozpad skał na mniejsze cząstki bez zmian w ich strukturze molekularnej. Powietrze i woda są czynnikami wietrzenia fizycznego. Wiatr wiejący na skały, ulewa, fale morskie mogą ułatwić stopniowe rozdrobnienie cząstek skalnych na osady, które w końcu stają się glebą.
Wietrzenie chemiczne: W wietrzeniu chemicznym reakcje chemiczne w skałach powodują zmiany w ich składzie mineralnym. Przykłady reakcji chemicznych prowadzących do wietrzenia to hydroliza, karbonatyzacja, utlenianie i hydratacja.
Hydroliza: hydroliza zachodzi, gdy woda deszczowa przesiąka przez skały, a jon wodorowy (H+) w wodzie reaguje z jonami metalicznymi w skałach, co prowadzi do rozpuszczenia minerałów skalnych.
Węglanie: Podczas karbonatyzacji dwutlenek węgla z powietrza i z organizmów żywych rozpuszcza się w wodzie tworząc kwas węglowy. Zakwasza to wodę w skałach, co prowadzi do dalszych reakcji chemicznych z minerałami skalnymi.
Oksydacja: podczas utleniania tlen z powietrza reaguje z żelazem w skałach, tworząc tlenki żelaza. W wyniku tej reakcji na skałach powstaje rdzawobrązowe zabarwienie.
Wietrzenie biologiczne: W tym procesie organizmy biologiczne ułatwiają fragmentację skał. Korzenie drzew i mchy rosną lub przenikają przez skały i tworzą przestrzenie porowe, które stopniowo rozrywają skały. Zwierzęta drążą skały i powodują ich dezintegrację. Mikroorganizmy takie jak porosty (symbiotyczny związek między grzybami i algami) uwalniają substancje chemiczne, które rozbijają minerały skalne.
Tabela 1: Osiem najbardziej obfitych pierwiastków występujących w skałach iglastych, osadowych i metamorficznych
Faktory wpływające na powstawanie gleby
Faktory wpływające na powstawanie gleby to: klimat, topografia, organizmy żywe, materiał macierzysty i czas.
Klimat
Klimat w dużym stopniu przyczynia się do powstawania gleby. Opady deszczu i rozkład temperatur w danym miejscu wpływają na rodzaj gleb, jakie się tam tworzą. Deszcz dostarcza wody, która ułatwia chemiczne i fizyczne wietrzenie. Różne klimaty na całym świecie powodują zróżnicowanie charakteru i właściwości gleby. Na przykład w miejscach o dużej ilości opadów gleba jest bardziej narażona na erozję, wietrzenie i wypłukiwanie. W takich miejscach częściej występują również gleby kwaśne, ponieważ minerały takie jak wapń, magnez i potas są często zastępowane przez H+ z wody deszczowej. Z kolei miejsca o niskiej ilości opadów są mniej narażone na wymywanie. Gleby w tych regionach wykazują tendencję do wysokiej alkaliczności, ponieważ przy braku wypłukiwania w górnych warstwach gleby gromadzą się węglany wapnia1. Cieplejsze temperatury sprzyjają szybkiemu wietrzeniu, ponieważ rośliny i mikroorganizmy rozkwitają, podczas gdy chłodniejsze klimaty sprzyjają stopniowemu wietrzeniu skał.
Topografia
Topografię można zdefiniować jako kształt powierzchni ziemi. Stromość terenu zwiększa jego podatność na erozję wodną i wietrzną; prowadzi do przemieszczania się osadów skalnych i spłukiwania minerałów skalnych w dół, do dolin.
Gleby w dolinach tych regionów są ciemniej zabarwione, bogate w materię organiczną i bardziej żyzne dla wzrostu roślin, podczas gdy gleby na szczytach wzgórz są erodowane, mniej żyzne i niekorzystne dla wzrostu roślin.
Organizmy żywe
Organizmy żywe odgrywają kluczową rolę w tworzeniu gleby. Obszar o wysokiej roślinności jest zazwyczaj bogaty w próchnicę. Próchnica powstaje, gdy opadłe liście i obumarłe części roślin są rozkładane przez mikroorganizmy glebowe na materię organiczną. Mikroorganizmy te żywią się cukrami i węglowodanami zawartymi w materii organicznej, pozostawiając w glebie tłuszcze i woski. W ten sposób powstaje próchnica.
Materiał macierzysty
Materiał macierzysty gleby to głównie zwietrzałe skały. Materiałem macierzystym mogą być skały osadowe, skały iglaste lub geologicznie młode osady, które pokrywają skały macierzyste. Rodzaj gleby zależy od materiału macierzystego, z którego została uformowana. Gleba powstała ze zwietrzałych skał granitowych staje się piaskiem. Granit zawiera kwarc, minerał krzemianowy bardzo odporny na działanie czynników atmosferycznych. Ponieważ kwarc jest bardzo odporny na działanie czynników atmosferycznych, granit rozpada się na ziarniste cząstki piasku. Podobnie skały zawierające skaleń (minerał krzemianowy o niskiej odporności na wietrzenie) rozpadają się na drobne cząstki ilaste.
Czas
Czas jest kluczowym czynnikiem, który wiąże się z wszystkimi innymi czynnikami glebotwórczymi. Tworzenie gleby następuje szybciej tam, gdzie warunki klimatyczne, topograficzne lub biologiczne sprzyjają wietrzeniu. Czas pokazuje również, jak długo działały inne czynniki glebotwórcze. Obszary o młodym materiale macierzystym są zazwyczaj bardziej żyzne, ponieważ nie uległy jeszcze znacznemu wietrzeniu i dlatego zawierają duże ilości składników mineralnych. Z kolei w miejscach, gdzie materiał macierzysty jest starszy, poddany silnemu wietrzeniu, zawartość składników mineralnych jest mniejsza. Tego typu gleby są bardziej zależne od materii organicznej jako źródła składników odżywczych.