Mineraler från jordens yta

Geologer känner till tusentals olika mineraler som är låsta i klipporna, men när stenar utsätts vid jordens yta och blir offer för väderkraft återstår bara en handfull mineraler. De är ingredienserna i sediment som över geologisk tid återgår till sedimentärt berg.

Där mineralerna går

När bergen smälter till havet bryter alla deras stenar, vare sig stollande, sedimentära eller metamorfiska. Fysisk eller mekanisk vädervård reducerar stenarna till små partiklar. Dessa bryts ned ytterligare genom kemisk väderutveckling i vatten och syre. Endast ett fåtal mineraler kan motstå förvitring på obestämd tid: zirkon är ett och nativt guld är ett annat. Kvarts motstår under mycket lång tid, varför sand, som är nästan ren kvarts, är så beständig. Med tanke på tillräckligt med tid upplöses även kvarts till kiselsyra, H₄SiO₄. Men de flesta silikatmineraler som komponerar stenar förvandlas till fasta rester efter kemisk väderbildning. Dessa silikatrester är det som utgör mineralerna på jordens landyta.

Olivin, pyroxener och amfiboler i mag- eller metamorfe bergarter reagerar med vatten och lämnar efter sig rostiga järnoxider, mestadels mineralerna goetit och hematit. Dessa är viktiga ingredienser i jord, men de är mindre vanliga som fasta mineraler. De lägger också till bruna och röda färger till sedimentära stenar.

Feldspar, den vanligaste silikatmineralgruppen och aluminiumens viktigaste hem, reagerar också med vatten. Vatten drar ut kisel och andra katjoner ("CAT-eye-ons") eller joner med positiv laddning, förutom aluminium. Fältspatmineralerna förvandlas således till hydratiserade aluminosilikater som är leror.

Fantastiska Clays

Lermineraler är inte mycket att titta på, men livet på jorden beror på dem. På mikroskopisk nivå är leror små flingor, som glimmer, men oändligt mindre. På molekylnivå är lera en smörgås gjord av ark av kiseldioxid-tetraeder (SiO)₄) och ark av magnesium eller aluminiumhydroxid (Mg (OH)₂ och Al (OH)₃). Vissa leror är en riktig tre-lagers smörgås, ett Mg / Al-lager mellan två kiseldioxidlager, medan andra är öppna-smörgåsar med två lager.

Det som gör leror så värdefulla för livet är att de med sin lilla partikelstorlek och öppna konstruktion har mycket stora ytor och kan lätt acceptera många ersättande katjoner för deras Si-, Al- och Mg-atomer. Syre och väte finns i överflöd. Från levande cellers synvinkel är lermineraler som maskinbutiker fulla av verktyg och kraftkopplingar. Även byggstenarna i livets aminosyror och andra organiska molekyler upplivas av lerornas energiska, katalytiska miljö.

Makings of Clastic Rocks

Men tillbaka till sediment. Med den överväldigande majoriteten av ytmineraler bestående av kvarts, järnoxider och lermineraler har vi ingredienserna i lera. Lera är det geologiska namnet på ett sediment som är en blandning av partikelstorlekar som sträcker sig från sandstorlek (synlig) till lerstorlek (osynlig), och världens floder levererar stadigt lera till havet och till stora sjöar och inlandsbassänger. Det är där de klastiska sedimentära stenarna föds, sandsten och lersten och skiffer i all sin variation.

De kemiska fällningarna

När bergen smälter upplöses mycket av deras mineralinnehåll. Detta material återgår till bergcykeln på andra sätt än lera och fälls ut ur lösningen för att bilda andra ytmineraler.

Kalcium är en viktig katjon i stolliga bergarter, men det spelar liten roll i lercykeln. Istället kvarstår kalcium i vattnet, där det är anslutet till karbonatjon (CO₃). När det blir tillräckligt koncentrerat i havsvatten kommer kalciumkarbonat ur lösningen som kalcit. Levande organismer kan extrahera den för att bygga sina kalcitskal, som också blir sediment.

Där svavel är rikligt, kombineras kalcium med det som mineralgipset. I andra inställningar fångar svavel upplöst järn och fälls ut som pyrit.

Det finns också natrium kvar från nedbrytningen av silikatmineralerna. Det kvarstår i havet tills omständigheterna torkar upp saltlösningen till en hög koncentration, när natrium förenar klorid för att ge fast salt eller halit.

Och vad med den upplösta kiselsyran? Även detta extraheras av levande organismer för att bilda sina mikroskopiska kiseldioxidskelett. Dessa regnar ner på havsbotten och blir gradvis chert. Därför hittar varje del av bergen en ny plats på jorden.