Sedimentära bergarter

Figur 1 Kalkbergrunden på Öland som långsamt vittrar sönder till mindre och mindre beståndsdelar. Foto: Peter Asteberg.

De bildade sedimentlagren av till exempel sand eller lera kan under rätt förutsättningar ”läka ihop” igen till en ny bergart – de litifieras, eller ”för­stenas”. De förändringar som sedimenten går igenom för att liti­fieras kallas för diagenes och kan bero på att sedimenten kompak­teras, omkristalliseras och/eller cementeras ihop. Man talar då om sedi­men­tära bergarter, exempelvis sandsten, lerskiffer och kalksten.

Sedimentära bergarter kan sedan bli överlagrade av nya sediment, som så småningom bildar nya bergarter. Allt eftersom förhållandena på den aktuella markytan varierar, bildas olika skikt och lager av sedimen­tära bergarter. Det finns platser på jorden där man kan se att en sedi­mentär bergart först har bildats i havsmiljö. Sedan kan området av olika anledningar ha varit torr mark under en tid, så att den sedimentära berg­arten delvis har eroderat bort. Om platsen sedan kommer under vatten igen kan nya sedimentlager bildas. Sådana borteroderade lager, det vill säga tidsepoker som ”saknas” i den geologiska lagerföljden, kallas för diskonformiteter. Ibland kan mycket lång tid ha förflutit mellan de två lagren på varje sida om en diskonformitet. Det gäller till exempel lagerföljden i Grand Canyon, där cirka 1,2 miljarder år saknas. Olika för­klaringar på denna diskonformitet har föreslagits, bland annat att inlandsisen under en global istid skrapade av de sediment som sak­nas.[2]

Sedimentära bergarter täcker i storleksordningen 75 procent av jor­dens kontinenter och nästan hela havsbottnarna[3], men utgör bara cirka fem volymprocent om man räknar de ytligaste 16 kilometrarna (10 miles) av jordskorpan.[4] Trots det handlar det i så fall om hisnande minst 400 miljoner kubikkilometer med sediment, som har ombildats till berg. På vissa platser uppgår sedimentens mäktighet till uppemot 10 kilometer. Om man lägger till alla de sedimentära material som inte har hunnit ombildas till en bergart ännu så inser man att det är enor­ma mängder med sand och lera som har hunnit bildas på vår jord under år­mil­jarder­nas lopp.

Sand

Det vanligaste mineralet i sand, och det vanligaste mineralet i jord­skor­pan över huvud taget, är kvarts. Det är ett av huvud­mineralen i till exem­pel granit, pegmatit och gnejs. Att kvarts är så vanligt i sand beror på att det har extremt hög motståndskraft mot vittring, så det bryts helt enkelt ner mycket, mycket långsamt. När alla andra mineral från en ur­sprung­lig bergart har vittrat bort eller blivit små lerpartiklar är kvarts­kornen kvar i form av sand, vilket gör att kvarts­sand är en mycket vanlig be­stånds­del i sandsten. Den amerikanske geologen Carl J. Bow­ser be­rättar att det finns sandkorn som har ingått i flera olika sandstenar. Först har de vittrat bort från den ursprungliga bergarten, exempelvis granit, och så småningom har de ingått i en sandsten. I nästa skede har sand­kornet vittrat bort från sandstenen, för att sedan bli en del av ytter­ligare en sandsten – och så vidare. Detta gör att olika sandkorn av kvarts kan se mycket olika ut. De som har varit i omlopp mycket länge är ofta små och runda – de har slitits och nötts genom årmiljoner­nas lopp. De kvarts­korn som inte har utsatts för lika mycket nötning är större och kantigare. Ju längre tid sanden har varit i omlopp, desto mer välsorterad är den som regel också. Bowser berättar:

Unga ansamlingar av sand är gröv­re, kantigare och sämre sor­terade, och efter hand som kornen ’ål­dras’ blir de mindre, mer rundade och mycket bättre sor­te­rade. Vi be­skriver sandförekomster med hjälp av deras mognad, det vill säga hur länge kornen har varit utsatta för vitt­rings­processen, hur långt de har transporterats och i vil­ken grad de har sorterats av vatten­strömmar (eller av vind).[5]

Kvartskornen är alltså en vittringsprodukt från exempelvis granit. Granit är en så kallad mag­matisk djupbergart, vilket betyder att den har bildats av magma som har stelnat och ”kris­talli­serats” långsamt på relativt stort djup i jordskorpan. Bergarter som kristalliseras ytligare, t ex från vulkaniska lava, hinner inte få de stora kornen av exempelvis kvarts som granit har, utan de blir mycket mer finkorniga. Att graniten idag är synlig på jordens yta beror på att det över­lig­gande materialet har brutits ner och eroderat bort. Det är en extremt långsam process – det handlar om många miljoner år. Allt eftersom ytligare material från en kontinent eroderar bort och transporteras ut till exempelvis haven, blir kontinentalplattan lättare och lättare. Då ”reser” den sig långsamt upp ur manteln som den flyter på, så att djupbergarter till slut kommer upp till ytan.

Den enorma mäng­den av kvartssand, och de tydliga spåren av gradvis ned­brytning av sandkornen, är ett av de viktigaste bevisen för en myc­ket gammal jord. Det är enkelt att själv se att det finns många olika mog­nadsgrader av sand, genom att besöka olika sandstränder eller öken­områden. På vissa platser är sanden rundad och mycket finkornig, medan den på andra platser består av grövre och kantigare sand­korn.

En sedimentär bergart inuti en annan

En speciell typ av sedimentär bergart är så kallade konglo­me­rater, som består av minst två millimeter stora, rundade beståndsdelar (så kal­lade klaster) inbäddade i en massa av finmaterial såsom sand eller lera (se Figur 2). Den finkorniga massan, tillsammans med de större bestånds­de­larna, har sedan hårdnat till en sedimentär bergart. Det märkliga är att de klaster som ingår i konglomeraten, i sin tur kan bestå av andra sedi­mentära bergarter såsom sandsten eller skiffer.[6] Konglomerat kan allt­så bestå av en sedimentär bergart inuti en annan sedimentär bergart. Sådant berg måste ha tagit mycket lång tid att forma:

1. Först ska den ursprungliga berg­arten (till exempel granit) vittra ner till sand och lerpartiklar som eroderar och transporteras bort.

2. Sedan ska sanden och leran avlagras i rätt miljö, och utsättas för de sammanläkande krafter som gör att den litifieras.

3. Den sedimentära bergarten hamnar nu i en miljö där den utsätts för vittring och erosion. De klaster som bildas får sina kanter run­dade i en vattenström eller i en strandkant, och hamnar sedan i ett sediment omgivna av sand eller lera.

4. Detta sediment utsätts för de litifierande krafterna, och till slut har du fått ditt konglomerat av en sedimentär bergart inuti en annan!