2007-06-05 Berggrundens uppbyggnad Grundämnena i jordskorpan bildar genom olika kemiska kombinationer ett stort antal olika mineral som i sin tur bildar de bergarter som bygger upp vår berggrund. Jordskorpan består av <100 grundämnen som i sällsynta fall förekommer som enskilda mineral. Kemiska kombinationer av atomer i ordnade kristallformer är dock de vanligaste formerna av mineral. Grundämnena i våra mineral är ofta att betrakta som naturens självklara byggstenar. Uppskattningsvis finns ca 4000 kända mineral. De vanligaste grundämnena i jordskorpan är syre och kisel följt av aluminium och järn. Åtta grundämnen bildar totalt ca 98 % av jordskopans kemiska uppbyggnad. Grundämne Kontinental Oceanisk jordskorpa jordskorpa Syre (O) 46,8% 44,0 Kisel (Si) 30,6 23,2 Aluminium (Al) 7,9 8,9 Järn (Fe) 3,3 6,8 Kalcium (Ca) 3,0 8,4 Natrium (Na) 2,7 2,0 Kalium (K) 2,7 0,2 Magnesium (Mg) 1,3 4,3 Övriga 1,7 2,2 De vanligaste mineralen i jordskorpan är kvarts, kalifältspat, plagioklas, glimmer, hornblände, pyroxen, olivin och olika slags karbonat där de vanligaste grundämnena ingår i olika mängd. Dessa ingår i de vanligaste bergarterna som indelas i tre huvudgrupper beroende på deras bildningssätt. Magmatiska bergarter Kallas även för eruptiva bergarter bildade ur en magmasmälta. Gruppen delas in i vulkaniska bergarter (ex. basalt och ryolit), gångbergarter (ex diabas) och djupbergarter (ex, granit, syenit och gabbro). Extrusiva magmatiska bergarter har bildats genom vulkanism, dessa kallas också för vulkaniska bergarter. Intrusiva magmatiska bergarter har bildats genom att magma har stelnat på ett större djup eller genom att magma har trängt upp genom och stelnat i sprickor. Magmatiska bergarter kan klassas som sura eller basiska beroende på deras kemiska sammansättning. Grupperna är: Ultrabasiska <45% SiO2, förekommer i manteln Basiska 45-52% SiO2, ex gabbro i oceanisk jordskorpa Intermediära 52-63% SiO2, ex diorit, vanlig i kontinental jordskorpa Sura >63% SiO2, ex granit, vanligast i kontinental jordskorpa Magman är en gashaltig flytande bergartssmälta. Primär magma (mantelmaterial) är kiselsyrefattig med högre halter av magnesium och järn. Sekundär magma bildas genom uppsmältning av äldre bergarter och är kiselsyrerikare och har högre halt av kalium. Ur den primära magman bildas s.k. basiska (kvartsfattiga bergarter), medan den sekundära magman ger upphov till sura (kvartsrika), granitiska bergarter. Ignimbrit: Pyroklastisk bergart avsatt ur partikelbemängda gasmoln där partiklarna sammansvetsats pga. hög värme. Porfyr: Sur gångbergart med stora strökorn av fältspat eller kvarts. Diapir: massformad kropp av plastisk bergarter som pressas upp genom ovanliggande berggrund. Pyroxen: Bergartsbildande mineral i magmatiska bergarter av basisk eller ultrabasisk sammansättning. Ryolit: Lavabergart med Granitisk sammansättning och som har en tät glasig grundmassa med porfyrisk textur.
Den sekundära magman tränger upp genom jordskorpan som diapirer pga. lägre densitet än omgivande berggrund. Magma som stelnar på stort djup ger upphov till grovkorniga djupbergarter. Genom långsam stelning får mineralen tid att utvecklas till stora kristaller. Djupbergarterna karakteriseras av; helt kristallina bergarter, stora kristaller, homogen textur och runda vittringsformer. Gångbergarterna är bildade genom att magma stelnat i ytnära sprickor. De är i allmänhet finkorniga och porfyriska. Med porfyrisk menas att det finns större kristaller (strökorn) i en finkornigare mellanmassa. Diabas är en typisk basisk gångbergart. De magmatiska ytbergarterna (vulkaniterna) eller lavabergarterna är finkorniga, ibland glasiga och/eller porfyriska. Detta pga. snabb avkylning av magman (lavan) på jordytan. Till vulkaniterna hör lavor och ignimbriter som runnit i smält form. Lavabergarterna karakteriseras av; finkornighet, ofta porfyrisk textur, hålrum och blåsor, flytstrukturer, pelarförklyftning. Sedimentära bergarter Sedimentära bergarter är avlagrade på jordens yta och kan delas in i två grupper; de som är avsatta i vattenmiljö och de som är avsatta på land. Genom olika vittrings- och erosionsprocesser bryts bergarter ner. Vittringsprodukter i form av grus, sand och lera transporteras i huvudsak med vatten vidare till en plats där de avsätts sedimenterar. Grovt material avsätts närmare erosionplatsen och finare längre bort. När sedimenten packas ökar trycket och temperaturen med tilltagande djup och överlagrande sedimentmäktighet. Genom denna s.k. diagenetiska process (litifiering) bildas våra vanligaste sedimentära bergarter såsom konglomerat, sandsten, skiffer och lersten. Dessa sediment benämns ofta för alloktona sedimentbergarter eftersom de ingående sedimenten har transporterats dit de avlagrats och omvandlats till sedimentär bergart. De kan vidare delas in i terriklastiska (lera, sandsten, konglomerat) och pyroklastiska avlagringar (ex vulkanisk aska, tuff, agglomerat) eftersom de har ett ursprung genom vittring av befintliga bergarter.
Autoktona sedimentära bergarter är bildade in situ, dvs. på plats. Dessa indelas i kemiskt utfällda (ex, evaporiter; gips, stensalt), organiska (ex kol, kalksten) och residualbergarter (ex. vittringsjordar; laterit, i vissa fall kaolin). Sedimentär berggrund har en mycket stor utbredning på jorden. Uppskattningsvis består ca 2/3 av jordens yta av sedimentär berggrund. Stora sedimentmäktigheter, (uppemot 10 km) finns i Bengaliska bukten och i den Mexikanska Golfen. Källa: C. Svensson, LTH, Lund Metamorfa bergarter Det grekiska ordet metamorfos betyder omvandling. De metamorfa bergarterna bildas genom omvandling av tidigare bildade bergarter genom förändring av tryck och temperatur. Ursprungsbergarten kan vara magmatisk, sedimentär eller en tidigare omvandlad bergart. Metamorfosen förändrar den mineralogiska och strukturella uppbyggnaden av den ursprungliga bergarten. Omvandlingsgraden (metamorfosgraden) är beroende på vilka tryck, temperaturer och hur lång tid som är involverad i processen. Plattektoniken är en grundläggande förutsättning för uppkomsten av metamorfa bergarter. Genom den påtvingade termiska och mekaniska dynamik som plattektoniken ger upphov till, utsätts bergmassor för kraftiga spänningar och tryck. I anslutning till subduktionzoner kommer bergarter att pressas ner på djupet och därigenom påverkas av kraftig höjda temperaturer samt tryck och därigenom omvandlingsgrad. Det finns fem olika dominerande typer av metamorfos. Kontaktmetamorfos - Sidobergarterna runt ett intrusiv omvandlas pga. förhöjda temperaturer (ex. Marmor, kvartsit, fläckskiffer och hornfels). Dynamometamorfos - Plastisk deformation av bergarterna i anslutning till förkastningszoner, ex. breccia och mylonit. Nedsänkningsmetamorfos Omvandling orsakad av successivt ökande temperatur och tryck pga. överlagring av yngre bergarter. Förekommer i sedimentationsbasssänger. Hydrotermal metamorfos Omvandling orsakad av varma lösningar som cirkulerar i sprickor i anslutning till vulkanism. Regionalmetamorfos Omfattande omvandling i samband med konvergerande plattgränser (ex. glimmerskiffer, fyllit, täljsten, kvartsit, amfibolit, hälleflinta och gnejs). Gnejs. Foto: M. Erlström
Omvandlingen resulterar ofta i en strukturell och mineralogisk omvandling av ursprungsbergarten. Såväl nya som omkristalliserade mineral bildas. Bergarten bildar med ökad omvandlingsgrad successivt utseende. Omvandlingsgraden kan beskrivas med ett antal nyckelmineral (indexmineral) som är karakteristiska för de olika graderna (facies). Man urskiljer sju huvudsakliga facies; zeolit-, hornfels-, grönskiffer-, amfibolit-, blåskiffer-, eklogit- och granulitfacies. De metamorfa bergarterna kan även delas in efter deras textur och struktur. Man skiljer på folierade och massformiga metamorfa bergarter. Foliationen är en karakteristisk struktur där de antingen låter sig klyvas utefter horisontella, parallella plan eller uppvisar en bandning. Sveriges berggrund Sveriges berggrund består av tre huvudenheter, urberget, rester av ett sedimentbergartstäcke och fjällberggrunden. Urberget utgör en del av ett ur berggrundssynpunkt stabilt område, den Baltiska urbergsskölden. Denna utgörs av bergarter bildade under prekambrisk tid, dvs. från tiden för jordens bildning för ca 4600 miljoner år sedan och fram till kambrium för ca 545 miljoner år sedan. Dess berggrund har bildats genom flera bergskedjebildningar s.k. orogeneser, då sedimentära och vulkaniska bergarter veckats och omvandlats på olika djup i jordskorpan. Stora magmaintrusiv trängde upp genom skorpan i samband med veckningarna och bildade i huvudsak granitiska bergarter. Skölden är indelad i olika provinser med hänsyn till ålder och geologisk utvecklingshistoria. De äldsta bergarterna i Sverige är arkeiska, dvs. mer än 2 500 miljoner år gamla, och har vid åldersbestämningar givit åldrar mellan ca 2 800 och 2 600 miljoner år. Bergarter av arkeisk ålder förekommer i begränsad omfattning i nordligaste Sverige. Bergarterna i den övriga delen av norra samt östra och sydöstra Sverige är i huvudsak ca 2 000 1 650 miljoner år gamla. De är bildade och i många fall också omvandlade i samband med den s.k. svekokarelska bergskedjebildningen. Den senare har också påverkat de arkeiska bergarterna. Berggrunden i sydvästra Sverige är mellan 1 700 och 550 miljoner år gammal och har därefter omvandlats kraftigt under den s.k. svekonorvegiska bergskedjebildningen som ägde rum för ca 1 100 900 miljoner år sedan. I södra Västsverige och Blekinge finns även rester av omfattande omvandlingar av berggrunden för omkring 1 450 1 400 miljoner år sedan. Ovanpå urbergsskölden förekommer fanerozoiska sedimentära bergarter som är yngre än ca 545 miljoner år. Dessa täcker idag urberget i stora delar av Skåne, Öland och Gotland, Östgöta- och Närkeslätten, Västgötabergen, samt trakten kring Siljan i Dalarna och längs fjällranden. De yngsta bergarterna i Sverige utgörs av tertiära, ca 55 miljoner år gamla bildningar, vilka förekommer i sydligaste och sydvästligaste Skåne.
Den yngsta bergskedjebildningen i Sveriges berggrund är den kaledoniska, som inträffade för ca 510 400 miljoner år sedan. Då fick bergarterna i den svenska fjällkedjan sin nuvarande utformning. Bergarterna i fjällkedjan är av prekambriska till siluriska åldrar, dvs. de är äldre än ca 420 miljoner år gamla.