Weathering Notes 

Weathering 

Weathering is the breaking down on rocks into smaller pieces 

Two types of weathering 

o Physical (mechanical) 

When the mineral composition of the rock isn’t changed 

Ex: Smashing a rock into two pieces  

o Chemical 

When the mineral composition of the rock is changed  

Ex: When a rock rusts  

 

Physical Weathering  

Frost Wedging  

o When water seeps into the cracks of rocks and freezes the water expands, splitting the rock 

o Occurs fastest in climates that constantly fluctuate between freezing and thawing 

Ex: mountains in the summer or early spring/late fall in mid‐latitudes (NYS) 

o The debris found at the base of mountains which is the result of frost wedging is called talus 

 

Abrasion 

o Grinding rocks down through friction created by rocks rubbing/smashing against each other  

o Causes rocks to become smaller, smoother, and rounder 

o Occurs in: 

 Streams 

Oceans pounding along the coast creates beaches 

Wind picks up sand.  This sand slowly wears away the base of rocks creating rocks 

that look like mushrooms mushroom rocks 

This occurs more in arid (dry) environments because the is little moisture and 

vegetation to hold the sand down 

 

Biological Activity 

o As trees grow, the roots will split rocks apart 

 

 

 

Unloading or Exfoliation  

o Intrusive igneous rocks, like granite, form deep inside the earth.  As a result they are under 

tremendous pressure 

o Uplift and the erosion of the overlying layers causes these rocks to become exposed to the 

surface.  

o As a result there is little to no pressure pushing down on the rock and in response the rock 

expands.  This causes the outer layers to peel off in layers, like onions.  

 

 

Chemical Weathering 

Occurs on when rocks are exposed to the elements (hydrosphere and atmosphere) 

o So only of the surface of rocks 

 

Water is the primary agent of chemical weathering for a couple of reasons 

o Many minerals dissolve in water which removes materials and changes the chemistry of the 

rock in the process 

o Gases also dissolve in the water and those dissolved gases can chemically react with certain 

minerals in the rock 

Dissolved oxygen causes the oxidation of certain minerals 

Ex: Rust 

Dissolved CO2 (CO2 + H2O) creates a weak acid called carbonic acid 

This acid will dissolve rocks that are composed of calcite (like marble and 

limestone) 

o The dissolve effect of limestone leads to the formation of caves 

Cave Formation 

o Water absorbs CO2 from the atmosphere and/or soil making it mildly 

acidic 

o Groundwater will slowly dissolve the limestone 

o If the land is lifted up, or the groundwater lowers, the water‐filled 

caverns empty creating caves. 

o Water containing dissolved limestone drips from the ceiling.  As it 

drips it leaves behind (precipitates) a little bit of the calcite.  

Overtime the calcite builds up creating stalactites (on the 

ceiling) or if the water drips fast and hits the ground a 

stalagmite 

Biological Activity 

When plants die and decompose acids are created.  

o These acids can chemically weather rocks 

Some plants grow on the rock, lichen, and actually secrete acid which weathers the rock 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Weathering Rates 

3 major factors 

o Climate 

o Surface area 

o Rock composition 

Climate 

This is the most influential factor of how fast a rock will weather 

Temperate or cool wet climates favor physical weathering (mainly frost wedging)  

Tropical climates favor chemical weathering mainly because of abundant rainfall and higher 

temperatures  

o More vegetation = more decomposition = more acids 

o Chemical reactions speed up in warmer temperatures  

 

Surface Area 

Because chemical weathering only occurs on the surface, if more surface is exposed the rock will 

weather faster 

This is a good example of how physical and chemical weathering interact.  

o In the winter a rock my split into smaller pieces through frost wedging.  This will open up 

new areas for chemical weathering to occur in the summer.  

Rock Composition 

The composition (mineral make up) and structure of a rock will determine how fast a rock will 

weather 

o Composition 

Rocks that contain a lot of iron will oxidize faster than those that don’t 

This is why mafic igneous rocks weather quickly compared to felsic igneous 

rocks 

Rocks that contain calcite will weather faster than those that don’t 

Rocks that contain minerals that dissolve are soluble in water (dissolve) will weather 

faster than those that don’t 

o Structure 

Igneous and metamorphic rocks tend to be stronger than sedimentary rocks 

Igneous rocks are made of interlocking crystals, making it strong 

Metamorphic rocks are formed under extreme heat and pressure making the 

rock more dense and the minerals under such pressure grow into each other 

locking them together 

Many sedimentary rocks are made of sediments that are cemented together 

by minerals that are weak and dissolve in water.  As a result the cement isn’t 

that strong 

o Also these rocks form in layers which creates weak bedding planes 

where water can get between the layers of rocks and weather them 

faster 

Soil 

Soil is the final product of weathering 

It is a combination of weathered material and organic material (top soil or humus which is black in 

color) 

Parent material – original rock that is the source of the soil 

Residual Soil – soil that comes from the bedrock below it 

Transported Soil – soil that formed in a different location and was later transported and deposited 

in a new location 

o NYS has a lot of transported soil that was deposited by glaciers at the end of the last ice age 

 

Different types of soil are found in layers (called horizons) 

o Top is rich in organic material 

o Middle contains more clays and silt 

o Bottom contains larger sediment that hasn’t completely weathered  

MassWastingNotesMassWasting

masswastingiserosionwhengravityisthedirectcause

Causes

wateristheprimarycauseofmasswastingevents

o whenthegroundbecomessaturatedthewaterreducesthefrictionbetweenthesedimentallowingittoflow

lossofvegetationo leavesactlikeumbrellas,rootssoakupwaterandanchorsoilinplace

oversteepenedslopes

o riversorroadcreationcanundercutslopesleadingtofuturecollapses

Examples

rocksfalls slumps mud/earthflows soilcreep

WindErosionandDepositionNotes

WindErosion&Deposition

occursmoreinaridregions

lackofvegetationtoholdsedimentdownanddrysoilallowssmallersedimenttoberemovedbythewind

Thiscanleadtothetotalremovalofsand‐sizedsedimentandsmallerleavingbehindthelargersediment.Thisprocessresultsindesertpavement.

o Thisairbornsedimentcanabradethesurface

Eventuallythesedimentisdepositedcreatingdunes.

How Glaciers Modify the Landscape Notes 

 

Types of Glaciers 

Valley Glaciers 

o aka alpine glaciers 

o smaller, confined to mountain valleys at high elevations 

o flow down due to gravity – like rivers of ice 

 

 

 

 

Glacial Erosion 

glaciers erode in two ways 

o plucking  

o abrasion 

 

Continental Glaciers 

o aka ice sheets 

o huge, currently found in Greenland and 2 in 

Antarctica  

western ice sheet in Antarctica is ~2.8 

miles thick! 

o Like a pancake, thickest at center and flow 

outwards due to weight at center pushing 

outwards 

 

Movement of Continental Glaciers

U‐Shaped Valleys  

o Rivers cut 

downward 

creating V‐

shaped valleys 

 

o When glaciers 

flow down 

existing river 

valleys they 

straighten, 

deepen, and 

widen the 

valleys creating 

a U‐shape             

  

 

                           

 

        

 

Glacial Lakes 

o When glaciers move over soft 

bedrock they cut deep into the 

land forming deep U‐shaped 

valleys or large basins 

(depressions).  

 

 

 

 

o When the ice melts those u‐

shaped valleys/basins will fill with 

water creating lakes 

The Finger Lakes and Lake 

Champlain are occupy U‐

Shaped Valleys 

The Great Lakes are the 

large depressions  

 

 

 

                           

 

o Kettle Lakes  

As glaciers retreat (melt) sometimes large blocks of ice break off 

Later this ice is buried by sediment from outwash plains 

Outwash plains from in front of a retreating glacier when glacial meltwater 

carrying sediment is deposited 

When the ice that is now buried melts, the ground caves in creating a kettle hole 

which can fill up with water creating a kettle lake 

 

 

 

 

Hanging Valleys 

o Hanging valleys are 

typically formed when the 

main valley has been widened and 

deepened by glacial erosion, 

leaving the side valley cut off 

abruptly from the 

main valley below. The steep drop 

from the hanging valley to the 

main valley floor usually creates 

cascading waterfalls. 

 

 

 

Glacial Deposition 

When a glacier melts it drops all of the sediment embedded in the ice  

These glacial deposits are called glacial till  

o Unlike sediment deposited by wind and water, which is sorted vertically by size, glacial till 

is unsorted  

 

     

 

                                            

 

 

Moraines 

o at the front of a glacier till can pile 

up into ridges (hills) called 

moraines 

o moraines can help scientists 

determine the furthest extent of 

the ice sheet from the last ice age 

 

erratic – a boulder deposited 

from a glacier 

 

drumlin – small tear‐drop shaped 

hill formed from glacial 

deposition 

o orientated in same 

direction so like striations 

they show direction of   

glacial movement           

 

         

Sediment Deposited by Water or Wind  Sediment Deposited by Glaciers 

Cobbles and 

boulders 

randomly mixed 

together with 

smaller 

sediment 

StreamErosionandDepositionStreamErosionSedimentTransportation

1. Solution2. Suspension

a. Smallersedimentsfloatincurrent3. BedloadorSaltation

a. Largersedimentsslide,roll,orbouncealongthebottomofthechannelUpstreamvs.DownstreamUpstream

Knownasthesourceorheadwaters Highergradient Smaller/narrowerstreamchannels Tendtobemorestraight Lessdischarge

o Dischargeisthetotalvolumeofwatermovingthroughastreamatagivenpointinagivenamountoftime Usuallymeasuredincubicfeetpersec

Downcuttingleadstonarrowv‐shapedvalleys,gorges,orcanyons

Downstream

Lowergradient Higherdischarge

o Becausethereismorewaterflowingintoitduetotributariesupstream Tributariesarestreamsthatflowintootherstreams

Wideranddeeperchannels Meanderingchannel

o Outsidebend erosionisgreaterherebecausewatermovementisfaster knownasthecutbank channelisdeepesthere

o Insidebend

depositionisgreaterherebecausewatermovementisslower asaresultsandbarsform channelisnotasdeephere

Floodplains

o duetostreamsmeanderingovertime

WhyLowGradientStreamsMeanderOverTime

Duetoerosionoccurringmoreontheoutsideofthemeanderwhiledepositionoccursontheinside,somestreamsbegintomeander(wanderorcurve)more.

Eventuallythemeanderbecomessomuchthatanewchannelcutsthrough,cuttingoffa

meandercreatinganoxbowlake.FormationofaFloodPlain

Lowgradientstreamscontinualmeanderingresultinhorizontalerosionofthelandscapemorethandownward.

Thiscreatesbroadflatareasonthesideoftheriverthatcouldfloodduringperiodsofrapidsnowmeltorexcessiverainknownasfloodplains.

FormationofNaturalLevees

StreamDeposition

whenwatervelocitydecreasesthesedimentthewaterwascarryingisdeposited

watersortssedimentsbothverticallyandhorizontally

atthemouthoftheriverdepositionofsandandsiltformdeltaso themouthiswhenastreamentersalargebodyofwater

DrainageBasinorDivide

ariverandallofitstributariesemptyitswaterintoabasin(lakeorocean)

thetotalareaoflandthatdrainsintoariversystemisknownasawatershedordrainage

basin theborder,aridgeorhill,thatdividestwoormorewatershedsisknownasadrainagedivide

theContinentalDividerunsthroughtheRockyMountainsanddividesthecontinentalUnited

Statesintotwowatersheds.

Groundwater Notes 

Groundwater 

Rain water seeps down into the ground in a process called infiltration. Water will then move 

through the joints/cracks found in some rocks or through the pore spaces that exists between 

sediments and becomes groundwater.  

 

Porosity 

Porosity is the percentage of pore space in sediment or rock 

Porosity remains the same even if sediment size changes   

o Smaller sediment has smaller pore spaces but there are more of them, while larger 

sediment has bigger spaces but there are fewer of them 

Poorly sorted sediment (big and small mixed together) has a lower porosity than well sorted 

sediment because the small sediment fills in the gaps of the larger sediment 

Permeability  

Permeability refers to how easy water can move through the ground 

When sediment gets smaller or less sorted permeability decreases 

o Ex: gravel is used in landscaping and construction for drainage 

o Clay, because it is small and flat, is impermeable (meaning water basically can’t move 

through it), which is why clay is used to line the bottom of ponds or why you see wetlands.   

The water won’t drain their 

Aquifer 

Rock or sediment that is saturated and water can easily be pumped from 

o High porosity and permeability  

 

The boundary between the ground that is unsaturated and saturated is called the water table 

 

Spring Formation 

When groundwater hits an impermeable layer it is forced sideways.  

Eventually the water will exist on the side of a hill and when water flows out of the ground it is 

called a spring 

Springs can also form when the water table intersects the ground  

o This is how many rivers get their water