Anna Johnson, april 2022, efter artikeln Kivien kiertokulku av Mikko Turunen.

Alla bergarter är med i kretsloppet

Alla bergarter på jorden är del av ett stort kontinuerligt kretslopp vars drivkraft är plattektoniken. En slumpmässigt upplockad granitsten har någongång vittrat loss ur en klippa, och dess framtida öde kommer att innebära ytterligare nervittring genom vattnets, vindens, frostens eller växters påverkan tills den består av så små korn att de sköljs i väg av rinnande ytvatten. Den här stenen, och alla andra bergarter på jorden, har del i den stora bergartscykeln, det kretslopp som gör att jordens ytmaterial återanvänds, den endogena cykeln.

Bergarternas kretslopp är en enorm cyklisk händelsekedja som ständigt pågår på jorden. Det finns också flera mindre cykler inom det stora kretsloppet. Det kan ta hundratals miljoner år för ett specifikt områdes bergarter att gå ett helt varv runt kretsloppet, under denna långa tidsperiod kan cykeln också tidvis stanna upp för att sedan åter röra sig vidare.

Det enklaste sättet att börja reda ut och förstå illustrationen som beskriver bergartscykeln är att starta från det ställe där berget finns i smulten form, dvs. som magma.

Magmatiska bergarter bildas

Pga värmen från jordens inre stiger temperaturen ju djupare ner under ytan man går. Under den fasta jordskorpan blir temperaturen till slut så hög att berg smälter och det kan bildas magma. Den kontinentala jordskorpan är i medeltal ca 40–50 km tjock medan oceanskorpan är ca 10 km tjock.

Magma kan stelna djupt nere i jordskorpan genom att kristalliseras vid en temperatursänkning eller stiga ända upp till ytan och stelna där som t.ex. vulkanlava. De magmatiska bergarterna består av djupbergarter (magman stelnar djupt nere i jordskorpan), ytbergarter (de lavor och andra vulkaniska flöden som stelnar på ytan) samt gångbergarter (magma som är påväg uppåt men stelnar i smala sprickor eller stråk innan de nått ytan).

Sedimentära bergarter bildas av vittringsprodukter

Vittring och erosion

Jordytans exponerade bergarter utsätts för erosion. Det kan vara frågan om ytbergarter som avsatts genom vulkanisk aktivitet men också gångbergarter, djupbergarter, sedimentära bergarter eller metamorfa bergarter som kommit i dagen. I Finland är de på ytan exponerade bergarterna i regel nästan 2 miljarder år gamla graniter, dvs djupbergarter. De har alltså bildats flera kilometer ner i jordskorpan och inte på ytan, men under de årmiljoner som gått sedan dess har berget ovanför dem vittrat bort och de har nu exponerats på ytan och utsätts idag för vittring.

Naturliga faktorer som förorsakar vittring är t.ex. temperaturskillnader under året eller dag/natt, flödande vatten eller is, vinden och växters rötter.

Transport

Vittringsprodukterna som efterhand blir allt mindre, från stenblock till grus, sand och lera, transporteras av bland annat vattendrag ut mot haven. Majoriteten av vittringsprodukterna avsätts på havsbottnen nära kontinenterna. Andra viktiga transportmedium är is och vind. Vatten och is kan bära med sig ganska grova stenblock medan vinden endast kan transportera mycket finkornigt material.

Sortering, lagring och konsolidering

Stenmaterialet sorteras naturligt på havsbottnen så att det grövsta materialet avsätts närmast flodmynningen. Det finkornigare stenmaterialet bärs längre ut mot öppet hav där det så småningom faller ner till havsbottnen. På det här sättet sorteras grövre och finare material och bildar olika sorters jordlager eller sediment. Sediment kan alltså bestå av exempelvis grus, sand eller lera. Efterhand som tiden går, fortsätter floden att bära med sig och sortera material och sedimentlagren blir allt tjockare.

Sedimentlagret genomgår sedan diagenes, dvs sedimentet konsolideras (förhårdnar, hopläks) till en sedimentär bergart. Pga tyngden hos den överliggande sedimentpacken trycks kornen ihop, porvattnet pressas ut, det sker rekristallisation i kornens kontakter vilket fyller porerna, och/eller sedimentet cementeras ihop av de lösa vätskor som silas genom det och lämnar efter sig material.

Metamorfa bergarter är omvandlade bergarter

Metamorfa bergarter är ursprungligen magmatiska, sedimentära eller metamorfa bergarter som introducerats i nya värme- och/eller tryckförhållanden och adapterat sig till dem vilket resulterat i en ny metamorf bergart. Metamorfos sker i fast fas. Om berget smälter bildas det i stället en ny magmatisk bergart genom kristallisation.

I en metamorf bergart kan man ofta, men inte alltid, se spår eller strukturer av den tidigare bergarten. Till exempel kan stängliga mineralkorn tryckas ihop och roteras så att de ligger i samma riktning och bildar en skiffrighet, olika lager hos en sedimentär bergart kan metamorfoseras så att de bildar ränder av olika färg och mineralogi, och man kan också genom att studera nybildade mineral dra slutsatser om mineralogin hos ursprungsbergarten.

Det uppskattas att det kan ta ca 20 miljoner år för de metamorfa bergarter som utgör själva bergskedjan att bildas i samband med en bergskedjeveckning. Efter ytterligare ca 100 miljoner år kan bergskedjan ha eroderat ner till havsytans nivå och materialet transporterats bort för att bilda sediment någon annanstans. Det blir en liten bergartscykel i det stora kretsloppet. Metamorfa bergarter kan också smälta och bilda magma om de utsätts för mycket höga temperaturer djupt nere i jordens inre, och så börjar kretsloppet från början igen.