Magmatisk bergart

Magmatisk bergart, eller størkningsbergart, er i geologien en av de tre hovedgruppene av bergarter på jorda - de andre er sedimentære bergarter og metamorfe bergarter. De magmatiske og metamorfe bergartene utgjør 90-95 % av jordskorpen. De magmatiske bergartene er dannet ved at magma har trengt opp gjennom jordskorpen fra jordens mantel, og blitt avkjølt slik at det flytende magmaet størkner og omdannes til bergarter. Det er beskrevet mer enn 700 ulike magmatiske bergarter, de fleste dannet under jordskorpens overflate. Den opprinnelige smeltingen med lavavandring skyldes økt temperatur, redusert trykk, eller mineralblanding.

På dette kartet over verdens geologiske provinser framtrer de magmatiske provinsene som orange og mørk lilla. De er relativt utbredt på kontinentene, og enda mer utbredt i dypet under landoverflaten (rosa) samt på havbunnen.

Kontinentalskorpe:   Kraton, arkeisk-proterozoisk   Plattform, arkeisk-proterozoisk   Orogen, prekambrisk-paleozoisk   Basseng   Magmatisk   Annet

Havbunnsskorpe:   0–20 mill. år   20–65 mill. år   >65 mill. år

Vulkan. Magma strømmer opp til jordoverflaten, avkjøles og blir til magmatiske bergarter. De sedimentære bergartene i jordplaten løses opp og smeltes sammen med magmaen. Bergarter «dør» og «fødes».

Gabbro

Det er tre hovedtyper av magmatiske bergarter: dypbergarter, gangbergarter (eller intrusive bergarter), og dagbergarter (eller vulkanske bergarter, eruptive bergarter). De førstnevnte størknet allerede før de nådde overflaten. Intrusive gangbergarter dannet ved at magma størkner sakte inne i sprekker som siden blottstilles, er på den annen side mer grovkornede. Eruptive eller vulkanske dagbergarter størknet i kontakten med kald luft oppe på jordens overflate og fikk en finkornet sammensetning.

Mørke og tunge magmatiske bergarter som inneholder lite silikat kalles mafiske, og er gjerne dannet relativt dypt nede i jordskorpa eller mantelen. De vanligste består av biotitt (mørk glimmer), pyroksen, amfibol, eller olivin.

Lyse og lettere magmatiske bergarter er felsiske og er gjerne dannet relativt langt oppe i jordskorpen eller størknet til på overflaten. De vanligste består av mineralene kvarts, feltspat og nefelin.

De metamorfe bergartene er viktige fordi de kan la seg aldersbestemme ved radiometrisk datering, og dermed kan bidra til tidfesting av omkringliggende materiale. De forteller også om omgivelsene da de ble dannet og kan slik bidra til å gjenskape og forstå jordens platetektonikk gjennom tidene. De er også økonomisk viktige ved å kunne føre verdifulle metaller og mineraler som wolfram, tinn, olivin, uran, krom, platina og diamanter.

De grupperes i Streckeisens klassifikasjonssystem etter sitt innhold av henholdsvis kvarts, alkalifeltspat, plagioklasfeltspat, feltspatoider, og mafiske (mørke) mineraler (QAPF-M). Men de kan også klassifiseres utfra sin kjemiske bestanddel, og dette er særlig vanlig for vulkanske bergarter (dagbergarter) som en forutsetning for å gå videre med QAPF-diagram.

Størkning og bergarter

Når en smeltemasse (magma) presses oppover jordskorpa og størkner, for eksempel i et kammer, krystalliserer mineralene i en bestemt rekkefølge. Først blir de krystalliseres de mørke og tunge jern- eller magnesium-holdige mineralene, gjerne i rekkefølgen olivin - pyroksen - amfibol - biotitt. Olivin og pyroksen blir til peridotitt, men om blandingen har mer enn 90 % olivin kalles den dunitt eller olivinstein. Dersom blandingen tilføres mye serpentin dannes serpentinitt eller serpentinstein. Disse ultramafiske dypbergartene mangler mange mineralemner for planter og er derfor ofte helt bare på overflaten.

Ganske tidlig krystalliserer også det lysere mineralet plagioklas som er en type feltspat rik på kalsium. Når denne krystalliserer seg samtidig med olivin og amfibol, dannes det gabbro og feltspat. Gabbro er også basisk og gir god plantenæring. Dersom gabbroen består av mest kalsium og aluminium kalles den anortositt eller labradorstein.

Den smeltemassen som nå fortsetter oppover jordskorpa i flytende form, er nå enda mere rik på lette grunnstoffer som aluminium, silisium, kalium og natrium. I denne midtfasen krystalliseres kvarts og feltspater som er rike på kalium og natrium, ofte sammen med mørkere biotitt. Disse danner høyereliggende dypbergarter som granitt, syenitt eller monzonitt.

Dersom smeltemassen ikke størkner før den når helt opp på overflaten, dannes dagbergarter som for eksempel basalt, ryolitt eller andesitt. Gabbro som ikke størkner dypere nede, danner enten gangbergarten diabas eller den tilsvarende dagbergarten basalt. Disse tre bergartene er de aller vanligste i havbunnsskorpa. Dersom gabbroen danner diabas eller basalt er ofte innholdet av mineralet apatitt høyt med tilhørende fosfor-mengder som er særlig gunstig for plantevekst. Granitt på sin side danner dagbergarten ryolitt, som i likhet med granitten er næringsfattig. Dioritt som ikke størkner før den når overflaten danner dagbergarten andesitt. Syenitt som størkner i overflaten danner trakytt, mens monzonitt danner dagbergarten latitt.

Dypbergarter

Utdypende artikkel: Dypbergarter

Hos dypbergartene har magmaet størknet nede i dypet (jordens indre) under høy temperatur og stort trykk. Avkjøling har skjedd langsomt over lang tid, derfor ligger krystallene i samme mønster (krystallstruktur) og de har omtrent samme størrelse. Krystallstrukturen er også velutviklet av samme grunn, og kløven er som regel god i alle retninger.

De vanligste dypbergartene, med tillegg av viktige typer i Norge, er:

• Kvartsitt - som på overflaten størkner som bergkrystall
• Granitt - som på overflaten størkner som ryolitt
• Tonalitt - som er en lys, granittisk kvartsdioritt og på overflaten størkner som dakitt
• Dioritt - som på overflaten størkner som andesitt
• Anortositt som inneholder mer enn 90 % plagioklas og kan føre ilmenitt
• Gabbro - som intrusivt blir diabas eller noritt, og på overflaten størkner som basalt
• Pegmatitt - som også kan være en gangbergart
• Monzonitt - som på overflaten størkner som latitt
• Larvikitt - som er syenittholdig monzonitt med augitt, amfibol og biotitt
• Syenitt - som på overflaten størkner som trakytt
• Nefelinsyenitt som er nefelin-rik syenitt
• Foidolitt - som inneholder minst 60 % feltspatoider
• Peridotitt - som er en mørk mantelbergart
• Dunitt - som er svært olivinholdig peridotitt
• Serpentinitt - som er serpentinholdig dunitt

Granitt er svært vanlig i det svekonorvegiske grunnfjellskjoldet, ikke minst på Sørlandet, på begge sider av Oslofjorden og i Sør-Varanger. Gabbro er svært vanlig både i havbunnen og flere steder i det norske skyvedekket, særlig i Jotunheimen, spredt i Nordland og i Vest-Finnmark. Tonalitt finnes på sentrale Finnmarksvidda og i Tana. Anortositt opptrer ved Tromsø, Bergen, Jotunheimen og Egersund. Nefelinsyenitt er meget vanlig i Alta og flere steder i Oslofeltet.

Gangbergarter (intrusivbergarter)

Utdypende artikkel: Gangbergarter

Hos gangbergartene har magmaen størknet i gangene der magmaen har blitt presset opp mot jordoverflaten. Det vil si at når den vulkanske aktiviteten har stoppet opp, er en gangbergart den bergarten som dannes av den resterende magmaen i vulkanens under jordoverflaten. Temperaturen synker nokså hurtig og trykket er relativt lavt i forhold til trykket dypbergartene blir utsatt for. Avkjøling har skjedd forholdsvis hurtig. Bergarten har ikke hatt tid på seg til å utvikle store krystaller, derfor ligger krystallene sjelden i et organisert mønster (krystallstruktur), de har ofte ulik størrelse og er ofte små. Bergarten kan kalles et umiddelbart resultat av en vulkansk aktivitet.

De vanligste gangbergartene, med tillegg av viktige typer i Norge, er:

• Diabas (doleritt) - som er en av gangbergartene til gabbro
  • Noritt - som er en gangbergart til gabbro med pyroksen, labradoritt og olivin og kan føre nikkel
• Aplitt - som er en av gangbergartene til granitt
• Bostonitt, som er en nesten ren albitt-kalifeltspat (alkalifeltspatt)
• Pegmatitt - som består av granitt, nefelin og syenitt og kan føre topas og beryll
• Rombeporfyr - som kan bestå av ulike bergarter
• Porfyritt - som inneholder bl.a kvarts og feltspater
• Peridotitt - som er en ultramafisk blanding av olivin og pyroksen
• Kimberlitt - som er en gangbergart og kan føre diamant

Gangbergarter dominerer ofte inne i kjernen av store fjellkjeder, og kommer til overflaten når dagberglagene ovenfor slites bort gjennom erosjon. Store belter av intrusivbergarter finnes i dagen Midt-Sverige, ytre Trøndelag, og på ulike steder i Oslofeltet, herunder Kolsås. Pegmatitt finnes i Østfold, Vestfold, Bamble, Iveland og Evje,

Dagbergarter (vulkanske eller eruptive bergarter)

Utdypende artikkel: Dagbergarter

Hos dagbergartene har magmaet størknet oppe på jordens overflate. Temperaturen sank hurtig og trykket var lavt i forhold til det trykk dypbergartene ble utsatt for. Avkjøling har skjedd hurtig over svært kort tid, og strukturen ble ofte ganske finkornet. Bergarten har ikke hatt tid på seg til å utvikle særlige krystaller, derfor ligger krystallene sjeldent i et organisert mønster (krystallstruktur), de har ofte ulik størrelse og er ofte små. Kløven er ikke lik i alle retninger. Bergarten er et umiddelbart resultat av en vulkansk aktivitet.

Under erupsjon av lava avgis gass og væske, og ofte reagerer lavaen med de bergartene som den presser seg igjennom før den spruter opp i luften eller vannet over. Derfor har dagbergarter lokale navn eller navn som gjenspeiler struktur eller sammensetning til bergarten.

De vanligste dagbergartene, med tillegg av viktige typer i Norge, er:

• Basalt - som er lavasteinen til gabbro
• Ryolitt - som er lavasteinen til granitt
• Dakitt - som er kvarts-rik andesitt, alternativt lavesteinen til tonalitt
• Trakytt - som er den rene lavasteinen til syenitt
• Fonolitt - som er den alkali- og nefelinholdige lavasteinen til syenitt
• Andesitt (porfyritt) - som er lavasteinen til dioritt
• Porfyr - som kan bestå av ulike bergarter
• Rombeporfyr - som kan bestå av ulike bergarter
• Foiditt - som inneholder minst 60 % feltspatoider

Basalt er den vanligste gangbergarten globalt, særlig i havbunnsskorpa samt på land i blant annet USA, Grønland, Island, Irland, Etiopia og India. Den finnes også i Oslofeltet ved Krokskogen og Holmestrand. I Trøndelag er basalten blitt omdannet til grønnstein. I Norge finnes rombeporfyr i vulkanske rørgang-forekomster i Oslofeltet, nærmere bestemt Kolsås og spredt i Oslo by.

Klassifikasjon

I eldre tider grupperte man størkningsbergartene som enten sure eller basiske. De såkalt sure bergartene har mye silisium, som inngår i det som tidligere ble kalt kiselsyre (H4SiO4), men dette hadde ikke sammenheng med surhet i form av pH-verdi. De såkalt basiske bergartene hadde da lavt silisium-innhold, og man la merke til at basiske bergarter hadde flere mineraler som gavner plantevekst, mens sure bergarter ga mindre mineralsk næring for planter.

De intrusive gangbergartene har på grunn av langsom størkning ofte store mineralkorn som kan ses godt med det blotte øyet, og dermed studeres utfra bergartenes tekstur. For gangbergartene er det også mulig å klassifisere dem ved å studere hvordan de har trengt inn (intrudert) i det omkringliggende fjellet. Viktige intrusivformer i annet fjell er høy-domet batolitt (batholithe), sylinder (stock), lav-domet lakolitt (laccolithe), horisontal laggang (sill), og vertikal gang (dike).

De vulkanske dagbergartene vil ofte måtte identifiseres etter deres kjemiske sammensetning før de kan analyseres i Streckeisen-systemet. Dersom man ikke kjenner det mineralogiske innholdet eller dersom det er stort innhold av vulkansk glass som i vesuvian eller obsidian, brukes i stedet TAS-klassifikasjon (totalt alkali-silikat-innhold). Dersom bergarten er ultramafisk med mer enn 90 % innhold av mafisk mineral, brukes også andre metoder enn QAPF-diagrammet.

Norsk QAPF-diagram som grupperer både dypbergarter (svart), dagbergarter (blå) og gangbergarter (oransje). Den lille trekanten til venstre viser de ultramafiske bergartene med mer enn 90 % mafisk mineralinnhold.

Den vanligste mineralogiske grupperingen av dypbergartene skjer ved Streckeisens klassifikasjonssystem (QAPF). QAPF-diagrammet etter Streckeisen brukes særlig for fanerittiske dypbergarter, men også for intrusive gang- og vulkanske dagbergarter dersom det mineralogiske innholdet har blitt fastslått. Her grupperer man bergartene etter deres innhold av henholdsvis:

• Kvarts (K, Q) - det vil si forbindelser med silisium og oksygen som er krystallinske. Eksempler er granitt, kvartsitt, kvartsolitt og bergkrystall.

• Alkalifeltspat (A) - det vil si forbindelser med natrium og kaliumfeltspat. Eksempler er syenitt og alkalifeltspatsyenitt

• Plagioklasfeltspat (P) - det vil si forbindelser med natrium og kalsiumfeltspat. Eksempler er gabbro, dioritt, anortositt og monzodioritt.

• Feltspatoider (F) eller foider - det vil si forbindelser mellom silisium og en av grunnstoffene natrium, kalium eller kalsium, men som har lavere innhold av silisium enn de andre feltspatene (A, P, ovenfor). Eksempler er nefelin og foidolitt.

• Mafiske (M) eller mørke mineraler - det vil si bergarter med minst 90 % mafiske mineraler. Dette er forbindelser med mye jern, magnesium, mangan, titan, eller andre tunge metallmineraler. De viktigste mineral-bestanddelene er olivin, pyroksen, amfibol, hornblende, og biotitt (mørk glimmer).Bergartene kan være kimberlitt (diamantførende), serpentinitt (serpentinstein), dunitt (olivinstein), eller peridotitt.

Mens gruppene K, A, P og F utgjør såkalt felsiske eller lyse mineraler med mindre enn 90 % mafiske mineraler, er de mafiske eller mørke mineraler særpreget av sin relative tyngde (tetthet). I praksis ligger mange bergarter midt i mellom disse ekstrempunktene, fordi de inneholder en blanding av de ulike hovedmineralene. Gode eksempler er nefelinsyenitt (A-F), monzonitt (A-P), og granodioritt (K-P).

Litteratur

• Le Maitre, R.W. (red), Igneous Rocks: A Classification and Glossary of Terms, Recommendations of International Union of Geological Sciences - Subcommission on the Systematics of Igneous Rocks. Cambridge University Press, 2002.
• Ramberg, Ivar B.; Bryhni, Inge; Nøttvedt, Arvid, red. (2007). Landet blir til : Norges geologi. Norsk geologisk forening. ISBN 9788292344316. 

Eksterne lenker

• (en) Igneous rocks – kategori av bilder, video eller lyd på Commons
• (en) Igneous rock – galleri av bilder, video eller lyd på Commons
• Igneous Rocks - U.S. Geological Survey.
• Igneous rock classification flowchart - LSU.edu, Institutt for Geologi.
• Igneous Rocks Tour, an introduction to Igneous Rocks - CSULB.edu, Institutt for Geologi.
• The IUGS systematics of igneous rocks - University of Texas at Dallas.