Magmatiske bjergarter dannes, når magma fra Jordens indre stiger op, afkøles og størkner.

Noget magma bevæger sig gennem vulkanske kanaler eller sprækker og presses ud på Jordens overflade, hvor den danner ekstrusive magmatiske bjergarter som basalt og andesit. Lige så snart ekstrusiverne er dukket op, begynder de at forvitre på grund af regn, is, kemikalier og planter, som nedbryder dem i mindre og mindre dele.

Noget magma når dog aldrig overfladen, men standser opstigningen midt i skorpen, hvor den danner intrusive magmatiske bjergarter som granit og gabbro. Så længe intrusiverne ikke er blottede, kan de ikke nedbrydes af klimatiske fænomener (men kan ændres kemisk af gennemsivende væsker). De overliggende lag eroderes dog ofte væk, og intrusiver bliver så lige så modtagelige for erosion som ekstrusiver.

Slutproduktet i forvitringen af magmatiske bjergarter er små sediment-partikler, hvoraf mange bliver ført videre af floder og vandløb og til sidst aflejret i havene. I havene begraves de under nye lag sedimenter og bliver efterhånden presset sammen og cementerede eller hærdede til hårde, sedimentære bjergarter som sandsten og lerskifer. Nogle sedimentære bjergarter vil blive begravet meget dybt nede, og den intense varme og trykket vil omforme dem til en tredje type bjergart - den metamorfe bjergart - som fx skifer og schist. Hvis bjergarterne derefter udsættes for endnu højere varme og større tryk, kan de smelte og danne magma, som så kan indgå i dannelsen af nye magmatiske bjergarter.

Det, der begyndte som en magmatisk bjergart, ender således som en magmatisk bjergart efter at have indgået i to andre typer bjergarter undervejs.

Denne ændring fra magmatisk til sedimentær, til metamorf, til magmatisk bjergart kaldes bjergarternes cyklus. Men ikke alt stenmateriale går gennem hele denne cyklus. Magmatiske bjergarter kan blive begravede og således metamorfoserede uden at gennemgå det sedimentære stade. I form af oceanlithosfære kan de også, med eller uden metamorfose, blive ført tilbage til de fleste magmaers oprindelige udspring, astenosfæren. Sedimentære og metamorfe bjergarter kan (fx når de presses op til bjerge) forvitres direkte tilbage til nye sedimentære bjergarter. På den anden side kan nogle af de sedimentære og metamorfe som de magmatiske bjergarter, der er presset op til bjerge, blive udsat for metamorfose eller endog fornyet metamorfose under processen og først derefter begynde at forvitres til sedimenter. Kort sagt kan en bjergart gå mange forskellige veje.

I princippet ville denne bjergartscyklus kunne finde sted, selv hvis kontinenterne, oceanbundene og lithosfærepladerne var helt ubevægelige. I praksis er det dog de verdensomspændende tektoniske processer, der bestemmer betingelserne for forløbet af bjergarternes cyklus. Dette var geologerne i det 19. århundrede ikke klar over. Det er således først og fremmest pladegrænserne, svaghedszonerne i lithosfæren, der tillader, at magma overhovedet når over-fladen. Bjergtoppene, hvor den største erosion foregår, er også opstået som følge af kolliderede plader. Ligesom fortrængningen af vand ved nye oceanrygge gjorde det muligt for kontinenterne gentagne gange at blive dækket af aflejringer efter større langvarige oversvømmelser. Kort sagt, hvis det ikke havde været for de omvæltninger, den verdensomspændende tektonik fremkalder, ville Jordens kontinenter, hvis de overhovedet fandtes, for længst været blevet eroderet ned til en jævn, inaktiv flade i havniveau.

Forvitring!
Alle bjergarter i fri luft bliver udsat for forvitring, som gradvis nedbryder dem til småsten og til sidst til fine aflejringer. Man skelner mellem kemisk og mekanisk forvitring.

Det vigtigste middel ved kemisk forvitring er vand - både rent og kemikalieholdigt. Mange mineraler er mere eller mindre opløselige i vand. Bordsalt (natriumklorid) er fx fuldstændig opløseligt og findes derfor kun i meget tørre områder på Jorden.

Selv om kun få bjergarter er helt opløselige, indeholder mange af dem opløselige bestanddele, som kan udskilles separat, en proces kaldt udvaskning. Ikke-forurenet regn er næsten altid fri for partikler, men hvert år fører floderne mere end 4 millioner tons opløst materiale ud i havene.

Selv om ikke alle mineraler i bjergarter er opløselige, kan urent vand forøge antallet af opløselige mineraler ved kemiske reaktioner. Vand, der indeholder opløst kuldioxid (fra atmosfæren og planterne) er faktisk en svag syre, kulsyre, som reagerer med mange mineraler. Mineraler med højt jernindhold (fx olivin og pyroxen) er særlig sårbare over for angreb fra vand indeholdende ilt fra atmosfæren. Sådanne mineraler ruster, hvilket vil sige, at jernet går i forbindelse med ilt og danner det rødbrune jernoxid hæmatit eller i nogle tilfælde det gullige jernhydroxid limonit.

Mekanisk forvitring vil sige opløsning af en bjergart ved rent fysiske processer, som i reglen omfatter angreb på bjergartens naturlige svaghedszoner. De vigtigste mekanismer er frysning/optøning, planters rodvækst og flagedannelse (fjernelse af tryk med efterfølgende udvidelse og opsprækning). Det mest iøjnefaldende resultat af det første trin i den fysiske forvitring er de dynger af kantede brudstykker af bjergarter, kaldet ur, som ses ved foden af klippeskrænter.

En forvitringsform er mere omstridt end de øvrige. Den forekommer, hvor svingninger mellem dag- og nattemperaturer er over 30°C. Her skulle man tro, at den hurtigt skiftende udvidelse og sammentrækning ville få en bjergart til at sprække. Alligevel er moderne forsøg på at efterligne virkningen i et laboratorium slået fejl, selv om spredte småsten i ørkenområder viser tegn på varme-/ kuldenedbrydning. Forvitring, hvad enten den er mekanisk eller kemisk, er det første trin i erosionsprocessen, hvorved høje punkter i et landskab efterhånden bliver slidt ned, og lavninger derpå fyldes med aflejringerne. Erosion omfatter ikke blot forvitring, men også omdannelsen under transporten af det forvitrede materiale. Fx vil brudstykker, som falder i en flod eller bæk og føres væk, skure imod andre brudstykker. Derved slides de ned til mindre partikler. Brudstykker af bjergarter, som føres af sted i det nederste af en gletscher, vil ligeledes blive skuret mod det hårde grundfjeld nedenunder. Erosion og forvitring opnår sammen det endelige resultat - bittesmå partikler af sediment.

Hurtigheden, hvormed bjergarterne forvitres, afhænger af en række faktorer som bjergartstyper, klima og højde over havet. Fordi mekanisk forvitring hovedsagelig finder sted ved sprækker, forvitres stærkt opsprækkede bjergarter hurtigst. Ligeledes vil bjergarter med et højt indhold af opløselige mineraler forvitres hurtigt. Klimaet har forskellige former for indflydelse. For det første bestemmer det mængden af vand, som påvirker hastigheden af den kemiske forvitring og frost/optøningskredsløbet. For det andet bestemmer det temperaturen. Varmt vand er et langt mere effektivt forvitrings-middel end koldt, og temperaturudsving er altafgørende i isens kredsløb. For det tredje bestemmer klimaet plantevæksten. Planter arbejder i klippesprækker, mens rådnende vegetation leverer kuldioxid til forsuringen af vandet.

Metamorfe bjergarter!

Metamorfe bjergarter er bjergarter, hvis teksturer, strukturer og mineralsammensætninger er blevet ændrede af kraftig varme og/eller tryk. De udgør store dele af de mægtige kontinentale skjoldområder og af grundfjeldet under de stabile platforme, i alt ca. 85 % af i hvert fald de øverste 20 km af skorpen. Når metamorfe bjergarter findes, er de ofte deformerede.

De fleste metamorfe bjergarter er dannet i gamle bjergbælters rødder, af de kræfter som slippes løs, når tektoniske plader støder sammen (regional metamorfose). Andre opstår ved varmeudvikling i forbindelse med magmatiske intrusioner (kontakt-metamorfose) eller i dybe forkastningszoner, hvor den vigtigste påvirkning kommer fra tryk (dynamisk metamorfose). Ved metamorfose ved lave temperaturer bliver den oprindelige bjergart ofte bare lidt mere kompakt. Ved metamorfose ved høje temperaturer udviskes derimod aflejringsflader, fossiler, hulrum osv., og den oprindelige bjergart kan ikke bestemmes. Alle metamorfoseformer menes at finde sted ved temperaturer på mere end 250°-300°C.

Den mest iøjnefaldende egenskab ved mange metamorfe bjergarter er en lagdelt eller båndet struktur, kaldet foliation, der er opstået på grund af mineralernes ensretning vinkelret på trykretningen. I en finkornet lav-metamorf bjergart er foliationen ikke altid synlig, men fremgår klart af den måde, hvorpå bjergarten flækker. Det klassiske eksempel er skifer, som er dannet ved metamorfose af lerskifer. Skifer flækker let i tynde plader langs tætliggende lag af indre flader. Heraf navnet plade-skifrighed for denne foliationstype.

Under mere intense forhold bliver foliationen dog synlig, fordi der dannes større krystaller langs foliationsretningen. Denne foliationstype kaldes schistositet eller skiferagtig lagdeling og den opståede middel til grovkornede bjergart kaldes en schist. De flækker også let langs spaltefladerne. Schists opstår ud fra mange bjergarts typer. Den hyppigste er lerskifer.

Under metamorfose ved høje temperaturer kan mineraler skille sig ud fra hinanden og danne lag af skiftevis lyst og mørkt materiale. Dette kaldes gnejsisk lagdeling, og den metamorfe bjergart kaldes for en gnejs. Foliationen hænger ikke sammen med bjergarternes opsplitning, men er et resultat af lag med forskellig mineralsammensætning. Gnejs dannes normalt, men dog ikke altid, af granit eller diorit.

Hvis den oprindelige bjergart kun indeholder et mineral, fremkalder metamorfose ikke altid foliation. Små krystaller vokser sig simpelt hen større og udvikler en sammenhængende, kornet eller bare ufolieret struktur. Et eksempel på dette er marmor, som dannes ved metamorfose af kalksten. Et andet eksempel er kvartsit, som oprindelig var sandsten.