Rapautuminen

Rapautuminen on kallion tai muun kiven murenemista. Rapautumisen prosessi voi olla mekaaninen, kemiallinen tai biologinen. Pitkien aikojen, jopa vuosimiljoonien kuluessa rapautuminen voi johtaa kallion ja kivien hajoamiseen.
Tapaan, jolla paljaat kallioalueet reagoivat ilmakehän, veden ja elollisten organismien kanssa, vaikuttaa niiden rakenne ja koostumus. Rapautumisen nopeuteen vaikuttavat ilmasto-olot niin, että kuumassa ja kosteassa kiviaines rapautuu yleensä nopeammin kuin kuivassa tai kylmässä.

Mekaaninen rapautuminen

Mekaanisessa rapautumisessa kiviaines hajoaa ilman, että sen rakenteessa tapahtuu merkittävää kemiallista muutosta. Mekaaninen rapautuminen aiheutuu yleensä paineolojen tai lämpötilojen muutoksesta. Kun eroosio ja kiviaineksen kohoaminen maankuoressa muuttavat paine- ja lämpöolosuhteita, kivet jäähtyvät, supistuvat ja lopulta halkeavat. Halkeamiin kulkeutunut vesi jäätyy ja aiheuttaa laajetessaan voimakkaan paineen, joka laajentaa halkeamia. Kallio hajoaa, kun siihen on kohdistunut riittävän monta jäätymis–sulamissykliä. Tällaiselle pakkasrapautumiselle erityisen alttiita ovat vuorten paljaat kallioseinämät.
Aavikoilla kiviä rikkoutuu laajenemis–supistumissyklien seurauksena, koska kivien pintalämpötila voi vuorokauden sisällä vaihdella +60 asteesta alle nollan.

Kemiallinen rapautuminen

Kemiallinen rapautuminen voi olla seurausta mekaanisesta rapautumisesta, joka paljastaa kallioalueita. Kemiallisessa rapautumisessa kallion sisällä olevia mineraaleja voi hajota ja uusia mineraaleja syntyä. Kemiallinen rapautuminen tapahtuu lämpimässä ja kosteassa ilmastossa paljon nopeammin kuin kuivassa. Rapautumisprosessia edistää sadeveden happamuus, joka johtuu ilmakehän hiilidioksidin liukeneminen veteen. Sadevesi liuottaa kemiallisessa reaktiossa maaperästä tiettyjä mineraaleja, kuten kalsiumkarbonaattia. Kalkkikiven liuetessa happamaan veteen kallioperään voi syntyä maanalaisia onkaloita. Kemiallinen rapautuminen synnyttää kalkkikivialueille omaleimaisen karstimaiseman, johon kuuluu myös tippukiviä ja kalkkikivikerrostumia.
Pohjavesi ja merivesi voivat reagoida etenkin oliviinin kanssa. Maanpinnan tuntumassa veden kanssa voivat myös reagoida kiilteet, maasälvät ja eräät amfiboliitit, mistä syntyy savimineraaleja kuten koaliniittia. Koska savimineraalit ovat olennainen osa maapallon maaperää ja sedimenttejä, kemiallinen rapautuminen on erityisen merkittävä geologinen prosessi. Lisäksi rautapitoiset mineraalit muodostavat rapautuessaan ruosteenruskeaa rautaoksidia.
Teollinen vallankumous voimisti kemiallista rapautumista etenkin pahiten saastuneilla alueilla. Fossiilisten polttoaineiden poltosta ja ajoneuvoista ilmakehään päässeet typen oksidit ja rikkidioksidi aiheuttavat happosateita reagoidessaan ilmakehässä veden kanssa.

Biologinen rapautuminen

Biologista rapautumista aiheuttavat mikrobit ja muut eliöt. Jäkälien tuottamat hapot liuottavat kallioperän mineraaleja ja rikkovat kalliota irtaimeksi maaksi. Tämä oli elämän alkuvaiheissa tärkeä vaihe maakasveille soveltuvan aineksen synnyssä. Mikrobeilla on tärkeä asema kiviä muodostavien mineraalien rapautumisessa. Puiden ja muiden suurten kasvien orgaaniset hapot hajottavat kiviainesta ja aiheuttavat juurtensa ja siementensä avulla myös mekaanista rapautumista. Ihmisen vaikutus rapautumiseen on myös hyvin merkittävä erilaisten maanmuokkaustoimintojen kuten maanviljelyn ja rakentamisen kautta.