Dette er venstre ramme i læreverket "Naturfag for alle". Dersom du har kommet hit fra en søkemotor bør du gå til forsiden slik at du kan gå inn i læreverket på riktig måte. Klikk her for å gå til forsiden. Legg merke til kapittelnummeret hvis du vil tilbake hit.

5A Den faste jord

Mesteparten av jorden består av grunnstoffene jern, oksygen, silisium og magnesium. Også nikkel, svovel, kalsium og aluminium finnes i betydelige mengder.

Disse grunnstoffene danner mineraler. Et mineral er en kjemiske forbindelse som, gjennom naturlige, uorganiske prosesser danner faste, krystallinske stoff.

1 Jorden er lagdelt

Det har aldri vært mulig å reise til det indre av jorden, og heller ikke bore dypere enn at det blir som et lite nålestikk i det ytterste laget. Likevel har vi vært i stand til å se innover ved hjelp av et verdensomspennende nettverk av målestasjoner for jordskjelv, seismografer. Jordskjelv oppstår ved plutselige bevegelser i det ytterste, stive laget. Bevegelsene forplanter seg, dels gjennom jorda, dels langs jordoverflaten.

Jordskjelvbølger forplanter seg både som trykkbølger og som skjærbølger. Begge bølgetyper forplanter seg gjennom fast stoff, men med ulik hastighet. I flytende stoff, derimot, er det bare trykkbølger som kan passere.

Når jordskjelvbølger treffer grenser mellom stoff av ulik massetetthet og beskaffenhet, blir de dels avbøyd og dels reflektert, på lignende måte som lys blir avbøyd og reflektert ved overgangen mellom luft og vann.

Gjennom analyser av utallige jordskjelvmålinger har forskerne kunnet gi oss et ganske klart bilde av jordens lagdeling (figur 1). Kunnskapen om hva lagene består av er også bygget på studiet av

Figur 1. Jordens oppbygning

Kjernen

Figur 2. Kjernen

Innerst ligger kjernen. Jordskjelvbølgene viser at den ytre delen er flytende, mens den indre er fast. Kjernen består av metall, en jernrik legering med nikkel og mindre mengder av de grunnstoffene vi finner i mantelen. Det store trykket i jordens indre gjør at den flytende delen av kjernen, like under grensen mot mantelen, har en massetetthet på 10 kg/dm3 (figur 2). Ved jordoverflaten har jern en massetetthet på bare 7,9 kg/dm3. Trykket øker ytterligere innover i kjernen og klemmer jernatomene stadig hardere sammen. Innerst i den flytende delen er massetettheten 12 kg/dm3. Men da er grensen nådd for at jernet kan holde seg flytende, selv ved så høy temperatur som 3000 oC. Jernet går over i fast form, atomene pakkes enda tettere og i denne indre, faste del av kjernen er massetettheten 13,5-13,6 kg/dm3.

På grunn av jordrotasjonen dannes det strømmer i den flytende delen av kjernen. Disse strømmene skaper det viktige magnetfeltet som beskytter Jorden mot farlig stråling fra rommet.

Beregninger viser at den indre kjernen muligens roterer litt raskere enn Jorden selv.

Mantelen

Figur 3. Mantelen

Mantelen omslutter kjernen. Mantelmaterialet består hovedsakelig av grunnstoffene oksygen, silisium, magnesium og jern. Atomene danner ulike mineraler etter som trykket øker innover mot sentrum. I øvre del dannes bergartene peridotitt, dunitt og eklogitt. De består av mineralene olivin, pyroksen og granat. Massetettheten ligger mellom 3,5 og 4,0 kg/dm3. Tettheten endres brått ved grensen til den indre mantelen der den blir 4,7 kg/dm3 med jevn økning nedover til 5,0 kg/dm3 like over grensen mot kjernen. Massetettheten øker fordi trykket i den indre mantelen er så stort at grunnstoffene innordner seg i en tettere atomstruktur, til et mineral som kalles magnesium-silikat-perovskitt.

Mantelen er plastisk. Den oppfører seg som fast stoff overfor kortvarige påkjenninger, som for eksempel jordskjelvbølger. Men over lang tid vil den flyte langsomt omkring, som en seigtflytende væske. Langsomt i denne sammenheng betyr noen få centimeter per år. Drivkraften i slike strømmer i mantelen er temperaturforskjeller. Områder med høyere temperatur enn omgivelsene vil ha en tendens til å flyte opp, hvilket fører til at mantelmasse må synke ned et annet sted. Slike bevegelser kalles konveksjon, og er helt tilsvarende det vi ser i en suppegryte som står på en varm plate.

Temperaturen i jordens indre er dels restvarmen fra den tiden jorden i sin helhet var en glødende planet, dels er den et resultat av nedbrytning av spredte radioaktive (kapittel 4B) atomer i mantelmassen. Forskerne tror at det er radioaktiviteten som fører til temperaturforskjellene, som i sin tur skaper konveksjonsstrømmer.

Jordskorpen

Figur 4. Jordskorpen

Jordskorpen under havområdene er svært ulik jordskorpen under kontinentene. Vi snakker derfor om "havskorpe" og "kontinentalskorpe". Havskorpen er gjennomsnittlig 8 km tykk og består stort sett av bergarten basalt, som er en mørk, finkornet lavabergart med massetetthet 3,5 kg/dm3. Kontinentalskorpen er gjennomsnittlig 70 km tykk og består stort sett av granitt og granittisk gneiss. Gjennomsnittlig massetetthet er 2,6 kg/dm3.

Figur 5. Periodetabell med markering av jordskorpens elementer

Lithosfæren

Figur 6. Lihtosfæren

I den øvre delen av den øvre mantelen er det en sone der kombinasjonen av trykk og temperatur er slik at enkelte deler (opp til 2%) av mantelen er smeltet og opptrer som små dråper mellom de faste krystallene. Denne sonen er særlig myk og plastisk.

Over denne sonen, er mantelen helt fast. Sammen med den overliggende jordskorpen dannes et stivt lag som "flyter" oppå den underliggende mantelen. Dette faste laget, lithosfæren, består altså både av jordskorpe og mantel. Den delen av mantelen som hører til lithosfæren (den lithosfærisk mantelen) går dypere under kontinentene (~ 100 km) enn under havområdene (~ 50 km).

2 En foranderlig jordoverflate

Lithosfæren danner et stivt lag av relativt lette bergarter og flyter oppå den tyngre, plastiske mantelen. Vi har ovenfor fortalt at temperaturforskjeller i mantelen er opphav til langsomme konveksjonsbevegelser. Disse bevegelsene i mantelen trekker den overliggende lithosfæren med seg, men i ulike retninger på ulike steder av jordkloden. Flak av lithosfære blir noen steder trukket fra hverandre, andre steder skjøvet mot hverandre og noen steder drevet langs hverandre. Slike lithosfæreflak kalles for "plater", havplater under havene, kontinentalplater under kontinentene. Teorien om platenes bevegelser og konsekvensene av dem, kalles platetektonikk.

Spredningssoner

Vi skal først se hvordan det arter seg når mantelbevegelser trekker plater fra hverandre. Noen steder skjer dette under de tynne havplatene (figur 7), andre steder under de mye tykkere kontinentalplatene (figur 8). Felles for begge er at trykket i sprekkesonen synker. Dette fører til at mantelmaterialet smelter og stiger mot overflaten. Slik flytende bergart kalles magma.

Figur 7. Havbunnspredning

Figur 8. Rift

Kollisjonssoner

Når det gjelder kollisjonsoner, finnes tre typer:

  1. Havplate mot havplate (figur 9)
  2. Havplate mot kontinentalplate (figur 10)
  3. Kontinentalplate mot kontinentalplate (figur 11)

Figur 9. Dyphavsgrøft med vulkanbue

Figur 10. Dyphavsgrøft med fjellkjedefolding

Figur 11. Kontinentkollisjon

Plategrenser med sideveis bevegelse

Slike grenser er mest vanlig i havplatene, oftest som korrigerende tverrsprekker til spredningssoner på havbunnen (figur 12). Men enkelte steder beveger også hele plater seg sideveis i forhold til hverandre. Noen få steder går slike grenser gjennom kontinentalplater (figur 13).

Figur 12. Korreksjonstverrsprekker

Figur 13. Kontinental transform forkastning

Jordens tektoniske plater

Gjennom grundig kartlegging av jordoverflaten har det lykkes å fastlegge hvilke tektoniske plater jordoverflaten består av og deres absolutte bevegelse (i forhold til rotasjonsaksen) og relative bevegelse (i forhold til hverandre).

Figur 14. Jordens tektoniske plater

3 Vulkanisme

Smeltet mantel kalles magma.

Normalt er ikke mantelen smeltet. Men magma (smeltet bergart) kan dannes ved trykkfall der platene går fra hverandre eller ved tilførsel av vann til mantelen der plater kolliderer med hverandre. Nesten all vulkanisme er derfor knyttet til plategrenser, slik figur 15 viser.

Figur 15. Jordens tektoniske plater med markering av vulkaner

Magma er lettere enn omgivelsene og vil forsøke å trenge seg oppover i jordskorpen. Ofte vil det skje langs sprekker og svakhetssoner, slik som i spredningssoner. Da beholder magmaet stort sett sin opprinnelige kjemiske sammensetning. Bergarter fra slikt magma blir rikt på mørke mineraler med høyt innhold av jern og magnesium. Typiske bergarter er basalt, gabbro og doleritt.

I kollisjonssoner skjer magmadannelsen under den ene av platene der denne er fortykket på grunn av foldede og oppstuvede avsetningsbergarter som er trukket ned i dyphavsgrøften, slik det er vist i figur 10 . Magmaet må derfor passere gjennom, og til en viss grad ta opp i seg, disse avsetningsbergartene. Da vil den kjemiske sammensetningen endres. Bergarter fra slikt magma blir rikere på lyse mineraler med høyt innhold av silisium og kalium. Typiske bergarter er granitt og rhyolitt.

Hot spots

De fleste vulkaner finnes altså i forbindelse med plategrenser. Men ikke alle. Noen steder er underliggende mantel tydeligvis varmere enn ellers, slik at det oppstår vulkanisme uavhengig av plategrenser. Slike områder kalles "hot spots", varme flekker. De mest framtredende er vist i figur 16.

Figur 16. Hot spots

Det finnes flere modeller for hvorfor hot spots oppstår. De fleste geologer tenker seg at de har sitt opphav i grensen mellom kjerne og mantel (1 i figur 17), mens andre mener de har sitt opphav i øvre halvdel av mantelen (2 i figur 17).

Figur 17. Opphav til hot spots

Den indre kilden til hot spots ligger stille i forhold til lithosfæreplatene som stadig er i drift. Dette fører til at vulkanene som dannes etter hvert føres vekk fra den underliggende varmekilden. De følger med på platebevegelsen. Dermed kommer stadig nye deler av jordskorpen over det varme området og det dannes et nytt vulkanområde mens det gamle dør ut, slik det er vist i figur 18.

Figur 18. Dannelsen av vulkankjeder over hot spots

4 Magmatiske bergarter

Dagbergarter

Dersom magmaet trenger seg helt fram til jordens overflate og renner ut der, har vi en vulkan. Magma som renner ut på jordoverflaten kalles lava. Lava kommer ut i et kaldt miljø og størkner så raskt at atomene i lavaen ikke får tid til å danne store krystaller. Resultatet blir en finkornet dagbergart. I noen tilfeller, for eksempel ved utbrudd under vann, eller i lavastrømmens overflate, avkjøles lavaen så raskt at det ikke blir tid til å danne krystaller i det hele tatt. Da får vi vulkansk glass.

Når temperaturen synker langsomt i et stort magmakammer vil ikke all magma størkne samtidig. Mineraler med høyt smeltepunkt kan danne store krystaller mens resten av magmaet fortsatt er flytende. Lava fra slikt magma danner bergarten porfyr.

Magma fra kollisjonssoner, som må smelte seg gjennom og ta opp i seg bergartene i den overliggende platen, får ikke bare endret sin kjemiske sammensetning. De får også et betydelig vanninnhold. Bergartene i foldingssonen (figur 10 ) er jo opprinnelig avsatt på havbunnen.

Vannet er i gassform i det varme magmaet, og under stort trykk. Men når magmaet stiger opp mot vulkanens krater utvider vanndampen seg voldsomt og trekker med seg dråper og store og små slintrer av smeltet lava, og disse blåses høyt til værs. Deretter regner de ned igjen som delvis størknede, steiner og støv. Det er dette vi kaller vulkansk aske.

Askeskyer kan være så tungt lastet med finfordelte lavadråper at de raser nedover vulkanens side, og langt utover lavlandet omkring, på en lignende måte som snøras. Slike askeflommer beveger seg så raskt at dråpene enda kan være flytende der de måtte bli stoppet av hindringer. De har selvsagt en drepende virkning på alt liv som blir rammet. Det var en slik askeflom som rammet Pompeii i 79 e. Kr.

Når de størkner danner den vulkanske asken forskjellige bergarter som alle er lette og porøse.

Dypbergarter

Etterhvert som et magma trenger seg oppover i jordskorpen vil bergartene omkring ha lavere og lavere massetetthet, dels fordi trykket avtar, dels fordi bergarter i kontinentalskorpen er lettere (massetetthet 2,6 g/cm3) enn i mantelen der magmaet kommer fra (massetetthet 3,5-4,0 g/cm3). Mange magma vil derfor til slutt befinne seg omgitt av bergarter med samme tetthet som det selv, og slå seg til ro. Der nede vil avkjølingen av magmaet gå langsomt og atomene vil få tid til å danne mye større krystaller enn i lavaen. Vi får en grovkornet dypbergart.

Gangbergarter

En mellomting mellom den grovkornede dypbergarten og den finkornede dagbergarten får vi der magma har trengt seg fram gjennom sprekker i sidebergarten. Her vil magmaet størkne langt raskere enn i store magmamasser, men ikke så raskt som på jordoverflaten. Bergarten får mellomstore krystaller. Vi får en gangbergart.

5 Jordskjelv

Jordskjelv oppstår når spenninger i lithosfæren fører til plutselige brudd. Jordskjelv oppstår aldri dypt nede i mantelen. Der er bergartene plastiske og gir gradvis etter for trykk, strekk eller forskyvning. Dype jordskjelv kan likevel skje i lithosfærisk mantel som presses ned i dypet i kollisjonssoner. Her synker lithosfære ned i mantelen og beholder sin stivhet ned til 3-4 ganger lithosfærens tykkelse.

95 % av all jordskjelvenergi utløses i, eller tett opptil, plategrensene. Her "skurer" platene mot hverandre, spenninger oppstår og vi får hyppige brudd. Se figur 19.

Figur 19. Lokalisering av jordskjelv i forhold til plategrenser

Det hender også at det oppstår jordskjelv inne på platene, og disse er alltid knyttet til svakhetssoner i platen. Slike jordskjelv utløser spenninger som kan skyldes vektavlastning (isbreer som har smeltet vekk, fjellområder som er slitt vekk), hot spot vulkanisme eller vridninger forårsaket av bevegelser i den underliggende mantelen.

Skader fra jordskjelv

Fra opprinnelsesstedet, fokus, vil den plutselige bevegelsen fra bruddet forplante seg som jordskjelvbølger. Dersom sterke jordskjelv oppstår nær bebygde områder, kan slike bølger forårsake voldsomme skader, slik som sammenraste bygninger, skader på veier, jernbaner og andre konstruksjoner, skader på gass- og strømledninger, ofte med påfølgende branner, brudd på vannledninger, jord- og steinras. Jordskjelvbølger i havbunnen kan skape en tsunami, en havbølge med ekstremt lang bølgelengde. Den lange bølgelengden gjør at den forplanter seg så raskt at den kan krysse et havområde på noen timer. Ute på havet vil den ikke merkes, men når den nærmer seg grunnere områder nær land kan den bygge seg opp til en voldsom brottsjø.

Ved bygging av svært kritiske installasjoner, som atomkraftverk, damanlegg, oljeraffinerier og oljeledninger, må vurdering i forhold til jordskjelv alltid være en del av prosjektet.

6 Erosjon og sedimentasjon

Alt land som er over havoverflaten utsettes for nedslitende krefter, det forvitres og eroderes.

Figur 20. Alt land over havoverflaten slites ned

Forvitring

Forvitring er nedbrytning av bergarter, på stedet, under påvirkning av luft, vann, trykkavlastning og temperatursvingninger.

Når løsmasse dannet av forvitring får ligge urørt, vil det med tiden dannes et jordsmonn. Regnvannets sildring gjennom løsmassene sammen med virksomheten til planter og mikroorganismer bidrar til å lage et jordprofil. Profilet som dannes er avhengig av klima og underliggende bergartstype.

Erosjon

Erosjon er transport av bergartsmateriale fra opprinnelsesstedet ved hjelp av naturlige fenomener.

Sedimentasjon

Sedimentasjon kalles det når løsmasser avsettes etter å ha vært transportert av rennende vann, isbreer, bølger, havstrømmer, vind eller av tyngdekraften alene. Avsetningene kalles sedimenter. De ulike erosjonsmåtene setter sitt tydelige spor på sedimentene.

Figur 21. Sedimenter fra fjell til hav

7 Sedimentære bergarter

Sedimentære bergarter er sedimenter (løsmasser) som er forsteinet. Forutsetningene for at et sediment skal bli forsteinet er at det dekkes og tynges ned av nye sedimenter. Vekten av disse vil presse sedimentet sammen slik at sedimentets korn kommer i direkte kontakt med hverandre. Grunnvann som siver gjennom, vil med tiden avsette mineraler på overflaten av hvert enkelt korn og binde dem sammen. De utfelte mineralene kan være kvarts, kalk, leire eller jernforbindelser. Denne prosessen tar mye tid. Hvor mye, avhenger svært av lokale forhold, men vi snakker om minst 100.000 år.

Figur 22. Forsteining av sedimenter

Konglomerat

Konglomerat er forsteinet grus, og er dannet av en blanding av avrundede steiner og sand. Konglomerat er dannet fra elveavsetninger.

Morene danner er en type konglomerat som kalles tillitt. Tillitt inneholder dårlig rundede steiner i alle størrelser sammen med store mengder sand og leire. Tillitt er dannet fra morene avsatt i tidligere istider.

Sandstein

Sandstein dannes fra avsetninger i elver, innsjøer, sandstrender og elvedelta. Også vindblåst sand kan under riktige forhold herde til sandstein.

Leirstein

Leirstein er herdet leire og er dannet fra havbunnsavsetninger. Særlig vanlig omkring landområder som er dekket av isbreer. Her er erosjonen svært sterk. Leiren avsettes dermed så raskt at innblanding av plante- og dyrerester blir ubetydelig.

Vanlige avsetningsforhold i havet fører til at det ofte dannes kalkholdig leirstein.

Kalkstein

Dersom en leirstein inneholder mer enn 50% kalk (CaCO3), kalles den kalkstein. Kalkstein utgjør 10 prosent av den samlede mengde sedimentære bergarter på jorden. Slike bergarter dannes på havbunnen der avsetning av skjell og andre faste deler av kalk (fra muslinger, blekkspruter, koraller, encellede planter og dyr) overgår avsetningen av leire sand fra landområder. Det skjer i forbindelse med store korallrev, og i perioder og områder med et rikt dyre- og planteliv og lav erosjonshastighet på land.

8 Metamorfose

For å forstå bergartsmetamorfose må vi igjen rette oppmerksomheten mot det som skjer der en havplate kolliderer med en kontinentalplate (figur 10 ). Men nå skal vi studere enda nøyere hvordan havbunnsbergarter trekkes ned i dyphavsgrøften og stuves opp mot kontinentalskorpen.

Figur 23. Metamorfose

Havbunnsbergartene kan være både sedimentære og magmatiske. De ble avsatt som horisontale lag. Under fjellkjedefoldingen skjer en rekke forandringer:

9 Metamorfe bergarter

Metamorfe bergarter preges av den kjemisk sammensetningen bergarten hadde før metamorfosen og hvor sterk omvandlingen har vært. Er metamorfosen svak, vil det være mulig å gjenkjenne opprinnelige strukturer - slik som steinene i et konglomerat, fossiler i en leirstein eller hvor fin- eller grovkornet utgangsbergarten har vært. Ved sterkere metamorfose vil alle slike kjennetegn forsvinne.

Marmor

Marmor er kalkstein som er utsatt for metamorfose. Kalken, opprinnelig dyre- og planterester, er omdannet til mm- til cm-store krystaller av mineralet kalsitt, CaCO3. Et eventuelt innhold av leire vil bli omdannet til glimmer. Totalt sett har bergarten samme kjemiske sammensetning som før metamorfosen.

Kvartsitt

Kvartsitt er metamorf sandstein. Kvartsitt består av mm- til cm-store krystaller av kvarts, SiO2. Alle spor av de enkelte sandkorn er forsvunnet.

Skifer

Det er mange typer skifre. Vanligvis er utgangsbergarten leirstein eller kalkholdig leirstein, men dette er vanskelig å fastslå ved økende metamorfosegrad. En skifervariant med stor utbredelse er grønnskifer. Den blir dannet når basalt i havskorpen utsettes for metamorfose ved høyt trykk, men relativt lav temperatur. Slike forhold får vi der havplaten trekkes ned i dypet i en kollisjonssone.

Amfibolitt

Amfibolitt er en mørk, nesten svart, av og til litt grønnlig, bergart som har vært utsatt for middels sterk metamorfose. Utgangspunktet kan ha vært de mørke magmatiske bergartene gabbro, doleritt eller basalt. Men kalkrike leirsteiner kan også bli til amfibolitt.

Gneiss

Gneiss er en bergart som har vært utsatt for sterk metamorfose. Gneiss er grovkornet og består nesten alltid av lysere og mørkere bånd med varierende mineralsammensetning og krystallstørrelse. Utgangsbergarten for lyse bånd kan ha vært nesten hva som helst av lyse bergarter som granitt, rhyolitt eller sandstein, mens mørke bånd kan ha vært leirstein, kalkholdig leirstein eller konglomerat.

Migmatitt

Migmatitt betyr "blandingsbergart". Dette er bergarter som har vært utsatt for så sterk metamorfose at de lyse mineralene (kvarts og feltspat) har smeltet. De mørke mineralene har høyere smeltepunkt og har blitt flytende rundt i smelten. Når det hele størkner blir resultatet en forvirrende blanding intenst foldede lyse og mørke fragmenter, ganger og bånd.

Eklogitt

Eklogitt er en tung bergart, sammensatt av mineraler som er stabile under svært høyt trykk. Utgangsbergarten har vært de magmatiske bergartene basalt eller gabbro, eller den metamorfe bergarten amfibolitt.

10 Bergartenes mineraler

Bergarter består av mineraler. Mineraler er kjemiske forbindelser som, gjennom naturlige, uorganiske prosesser danner faste, krystallinske stoff. Geologiske prosesser er bestemmende for hvilke mineraler en bergart inneholder. Figur 23 viser en tabelloversikt over bergartene som er omtalt i dette kapittelet, og hvilke mineraler de inneholder.

Figur 23. Oversikt over vanlige bergarters mineralinnhold

Tabellen i figur 23 er kraftig forenklet men viser likevel viktige hovedtrekk. For det første ser vi at det er relativt få mineraler, bare 9 stykker, som utgjør mesteparten av mineralinnholdet i mesteparten av bergartene. For det andre ser vi at bergarter som både ser ulike ut og er dannet på ulik måte har praktisk talt likt mineralinnhold. Se for eksempel rhyolitt, granitt, pegmatitt, migmatitt, skifer og gneiss. Eller basalt, doleritt, gabbro og amfibolitt. Likt mineralinnhold betyr altså ikke lik bergart, eller lik dannelse.

Kvarts

Kvarts har kjemisk formel SiO2. Nest etter feltspat er kvarts det mest utbredte mineral i jordskorpen. I en granitt kan kvarts sees som grå eller hvite, glassaktige korn. Kvarts er hard og svært motstandsdyktig mot forvitring. Mineralet vil derfor anrikes i sand og sedimentære bergarter. Kvarts kan også utfelles fra grunnvann, for eksempel på overflaten av korn i sedimenter, eller på vegger i sprekker og hulrom.

Kvarts er hardere enn glass og har et uregelmessig brudd. Det vil si at det ikke er noen spesielle svakhetsretninger i krystallstrukturen. Kvartskrystaller kan være glassklare, men små forurensninger fører til at krystallet får farge. Rene kvartsmasser bestående av små krystaller i alle slags retninger, avsatt i sprekker, danner hvite kvartsganger.

Figur 24. Kvarts (pek på bildene for tekst)

Feltspat

Feltspat er ikke ett mineral, men betegnelsen på en gruppe av beslektede mineraler. Feltspatgruppens mineraler utgjør 60 prosent av jordskorpen. Mineralene i gruppen har glassaktig glans, og hardhet omtrent som glass. Men, i motsetning til kvarts, har de svakhetssoner i krystallet, i tre romlige retninger som krysser hverandre i mer eller mindre rett vinkel. Slike soner kalles kløv. Vi ser dem når krystallet knuses. Bruddet blir ikke ujevnt, slik som hos kvarts, men danner plane, speilblanke flater. Dette må vi se etter når vi skal skille mellom kvarts og feltspat i en bergart.

Generell kjemisk formel for hele feltspatgruppen er (K, Na, Ca)(Al, Si)1-3O8. En slik formel betyr at grunnstoffene innen en parentes kan erstatte hverandre. Det er imidlertid ikke alle blandingsforhold som er like vanlige, eller mulige. Det er tre viktige feltspatmineraler, og til sammen utgjør de to undergrupper:

Kalium (K) og natrium (Na) kan fritt utveksles i formelen til ortoklas og albitt. Det er derfor en blandingsserie mellom disse to. Serien kalles alkalifeltspat og har generell formel (K, Na)AlSi3O8. Fargen er vanligvis rødlig, hvit eller grå. Dersom det er mer kalium enn natrium i krystallstrukturen, kalles feltspaten kalifeltspat. Kalifeltspat er vanlig i lyse bergarter med granittisk sammensetning.

Natrium (Na) og kalsium (Ca) kan utveksles mellom albitt og anortitt. Det er altså en blandingsserie også mellom disse to. Men natriumioner har én positiv lading mens kalsium har to. Derfor kan ikke et kalsiumion erstatte et natriumion uten at det får konsekvenser for resten av krystallet. Det som skjer er at et silisiumion (fire positive ladninger) går ut mens et aluminiumion går inn (tre positive ladninger). Generell formel for serien blir derfor (Na,Ca)Al1-2Si3-2O8. Fellesnavn for mineraler i denne serien er plagioklas. Plagioklasene er hvite, brune eller grå og kan bli melkehvite og matte med et grønnlig skjær ved omvandling. Plagioklas er vanlig i mørke, magmatiske bergarter som gabbro, doleritt og basalt.

Figur 25. Feltspat

Glimmer

Glimmer betegner en gruppe mineraler med en krystallstruktur som danner lag av bare noen få atomers tykkelse. Disse lagene er bundet sammen av svake bindinger. Dette fører til at glimmermineralene kan spaltes i uhyre tynne, gjennomsiktige flak. Spalteflatene har metallaktig glans. Hardheten er så lav at mineralet kan risses med negl. Fargen varierer med kjemisk sammensetning.

To av glimmermineralene er vanlige mineraler i bergarter:

  1. Biotitt, K(Mg,Fe)3AlSi3O10(O,H,F)2, (mørk glimmer) er mørk brun eller svart med svakt grønnlig skjær. I bergarter ses den som mørke, glinsende flak.
  2. Muskovitt, KAl2(AlSi3O10)(OH,F)2, (lys glimmer) er lys grå. I bergarter framtrer den som sølvskimrende, lyse flak. På folkemunne kalles den kråkesølv.

Figur 26. Glimmer

Leirmineral

Dette er en stor gruppe mineraler med en krystallstruktur som har mye til felles med glimmermineralene. De danner mikroskopisk små, flate eller nåleformede krystaller som har spesielle egenskaper med hensyn til å ta opp eller avgi vann. Dette gir de plastiske egenskapene vi forbinder med leire. Leirmineraler utgjør så mye som 50 % av den samlede massen av sedimentære bergarter. Dette er ikke overaskende for tidliger har vi jo lært at kjemisk forvitring av både feltspat og glimmer fører til dannelse av leirmineraler. Det samme gjelder mineraler som amfibol og pyroksen.

Det er ikke mulig å gi noen generell kjemisk formel, men leirmineralene er vanligvis rike på aluminium. Det viktigste leirmineralet er kaolinitt, Al2Si2O5(OH)4.

Figur 27. Leirmineraler

Kalsitt

Kalsitt, CaCO3, er et meget vanlig mineral i sedimentære og metamorfe bergarter. Mineralet danner ofte fine krystaller. Krystallstrukturen har tre svakhetsretninger som står skrått på hverandre slik at det dannes skjeve spaltestykker. Kalsitt er fargeløs eller hvit, og kan lett risses med kniv.

Mineralet er lett løselig i syre. Dette brukes til en enkel test. En dråpe 10% saltsyre på en bergartsoverflate vil bruse dersom den inneholder kalsitt:. Brusingen kommer av CO2-gassen som frigjøres.

Figur 28. Kalsitt

Kloritt

Kloritt er en gruppe grønne, myke og glimmerlignende mineraler med generell kjemisk formel (Mg,Fe)5Al(AlSi3)O10. Kloritt opptrer i metamorfe bergarter, først og fremst i grønnskifer men også i andre skifre. Mineralet dannes fra granat, amfibol eller pyroksen under metamorfose ved middels trykk og lav temperatur.

Figur 29. Kloritt

Granat

Granat, generell kjemisk formel (Mg,Fe,Mn,Ca)3(Al,Fe,Cr,Ti)2(SiO4)3, er en gruppe mineraler som ofte forekommer som rundaktige, kantede krystaller. Granatene er så harde at de kan risse glass. Fargen varierer avhengig av kjemisk sammensetning: dyp rødbrun, brun, rød, nesten svart, grønn, hvit, gul.

Granat er vanlig i metamorfe bergarter som har vært utsatt for sterk metamorfose, særlig eklogitt, men også glimmerskifer, amfibolitt og gneiss.

Figur 30. Granat

Amfibol

Dette er en stor gruppe mineraler som opptrer i både magmatiske og metamorfe bergarter. De danner stav- eller trådformede krystaller som består av Si4O11-grupper bundet til metaller som kalsium (Ca), magnesium (Mg), jern (Fe), natrium (Na) og aluminium (Al). Amfibolene er relativt tunge og harde. Fargen varierer fra svart, via mørk grønn, grønn, grå og brun.

De vanligste variantene av amfibol:

Figur 31. Amfibol

Pyroksen

Pyroksen betegner en gruppe av mørke, relativt tunge bergartsdannende mineraler som har en viss likhet med amfibolene. De danner korte, harde, svarte, brune eller grønne krystaller bestående av Si2O6-grupper. Disse binder seg til en rekke forskjellige metaller (Ca, Mg, Fe, Na, Al, Li, og Cr) og danner derved de ulike medlemmene av gruppen.

Pyroksen er vanlig i mørke, magmatiske bergarter (basalt, gabbro) og i metamorfe bergarter dannet ved høy temperatur (gneiss, eklogitt).

Figur 32. Pyroksen

11 Sammendrag

12 Kontrollspørsmål

Svartabell. Klikk på riktige svar. Grønt betyr riktig, rødt betyr feil.

Når du er ferdig, skal 10 ruter være grønne. Greier du å unngå de røde?

  1. Den ytre delen av jordens kjerne er ...
  2. Gjennomsnittlig massetetthet for kontinental skorpe er ...
  3. Underjordisk bergartssmelte kalles ...
  4. Basalt er en magmatisk ...
  5. Hvor finner vi vulkaner?
  6. Hvor oppstår jordskjelv?
  7. Kvartsitt er en ...
  8. Ca. 60 % av jordskorpen består av ...
  9. Biotitt tilhører mineralgruppen ...