Hverjar eru helstu aðferðir við flokkun bergs og hvernig fara þær fram?

Nafn þitt

Netfang þitt

Netfang móttakanda

Ruslpóstvörn =

Svar

Hverjar eru helstu aðferðir við flokkun bergs og hvernig fara þær fram?
Almennt er berg af þrennu tagi, storkuberg, setberg og myndbreytt berg. Yfirborð Íslands er að langmestu leyti úr storkubergi og því lítum við svo á að spurningin vísi til flokkunar þess.

Storkuberg myndast við kólnun úr glóandi bergbráð og flokkun bergsins byggist annars vegar á efnasamsetningu bráðarinnar og hins vegar á hraða storknunar. Þægileg efnafræðileg breyta er styrkur (hlutfall) kísils, SiO₂, í berginu, sem í algengu bergi getur verið allt frá 45 til 75% af þunga (45 þungaprósent kísils merkir að í 100 g af bergi eru 45 g kísill). Eftir kólnunarhraða fer það hins vegar hversu stórir kristallar myndast: stórir kristallar vaxa við mjög hæga kristöllun djúpt í jörðu en bráð sem snarkólnar í vatni nær ekki að mynda kristalla og „frýs“ sem gler. Einföld flokkun er sýnd í 1. töflu þar sem vaxandi hlutfall kísils er á lárétta ásnum og stækkandi kristallar (hægari kólnun) niður lóðrétta ásinn:

1. tafla. Flokkun storkubergs eftir hlutfalli kísils og stærð kristalla.

	SiO2 < 52% Basískt berg	SiO2 52-66% Ísúrt berg	SiO2 > 66% Súrt berg
Gosgler	Basaltgler		Hrafntinna
Gosberg	Basalt / blágrýti	Andesít / íslandít	Ríólít / ljósgrýti
Gangberg	Dólerít / grágrýti	Míkródíorít	Granófýr
Djúpberg	Gabbró	Díorít	Granít

2. tafla. Helstu frumsteindir sem myndast við kristöllun basískrar, ísúrrar og súrrar bráðar.

Ljósar steindir	Ca-Na feldspat (plagíóklas)	Na-Ca feldspat (plagíóklas)	Alkalí-feldspat Kvars
Dökkar steindir	Pýroxen Magnetít Ólivín	Pýroxen Magnetít	Pýroxen

Orðin basískur, ísúr og súr vísa til hlutfalls kísils í bráðinni. Þau eiga sér sögulega skýringu en fyrrum var ranglega litið svo á að bergbráð væri lausn af kísilsýru (H₄SiO₄) og steindirnar sölt af henni, til dæmis að ólivín væri magnesín-salt af kísilsýru:

2MgO + H₄SiO₄ = Mg₂SiO₄ + 2H₂O

Núorðið er stundum talað um kísilríkt og kísilsnautt berg í staðinn fyrir súrt og basískt, en lýsingarorðið „ísúr“ er nýyrði Guðmundar Kjartanssonar jarðfræðings, dregið af orðinu „ísaltur“ sem notað er á Suðurlandi yfir hálfsölt lón við ströndina. Orðin blágrýti, grágrýti og ljósgrýt eru íslenskun hinna alþjóðlegu nafna, íslandít er járnríkt afbrigði af andesíti sem er einkennandi fyrir úthafssvæði eins og Ísland, en ríólít kallast nú það sem áður var nefnt líparít.

Samkvæmt þessu er flokkun bergs í aðalatriðum efnafræðileg, enda hafa á síðustu 50 árum komið fram æ fljótvirkari og nákvæmari sjálfvirkar vélar til að greina berg. Flest hinna algengu nafna eru þó miklu eldri en efnagreiningar, mörg tengd námagreftri eða byggingarlist. Þess vegna byggðist greining þeirra lengst af á eiginleikum sem meta má með berum augum og án flókinna tækja – lit, grófleika kristalla, hörku, kleyfni — og með dálítilli æfingu má ná færni í að flokka flestar algengar bergtegundir með stækkunargler eitt að vopni auk þess sem vasahnífur getur verið gagnlegur til að meta hörku steinda.

Aðferðir við að greina berg eru eftirfarandi, með vísan til taflna 1 og 2:

1. Greining í handsýni (1. mynd).

Bretinn George Walker, sem vann merkilegt jarðfræðistarf á Austurlandi á 6. og 7. áratug 20. aldar, greindi flest berg í handsýni, jafnvel mismunandi basalt. Því skipti hann í þrennt, ólivín-basalt, þóleiít og dílabasalt.

Ólivín-basalt þekkist á flöskugrænum kristöllum (dílum) ólivíns í annars fín- eða dulkornóttum grunnmassa; þóleiít einkennist af skorti slíkra díla og af skörpum brúnum á veðrunarflötum, ólíkt ávölum brúnum í ólivín-basalti. Dílabasalt einkennist svo af hvítum plagíóklas-dílum. Íslandít þekkist helst í handsýni af svörtum lit, það er fínkornótt og veðrast í flögur. Og ríólít einkennist yfirleitt af ljósum lit, grágrýti og gabbró, annars vegar, og granófýr og granít hins vegar af lit, kornastærð og steindasamsetningu (2. tafla).

2. Greining með smásjá (2. mynd).

Bergfræðismásjár eru flókin og dýr áhöld, og undirbúningur sýna fyrir smásjárskoðun sömuleiðis ekki á allra færi. Sá undirbúningur er í því fólginn að berg er límt á gler og slípað niður í þynnu af ákveðinni þykkt, 30 míkrómetra (0,03 mm). Þá eru flestir kristallar gagnsæir og unnt að greina þá, jafnt steintegund, stærð kristalla og innri gerð bergsins.

3. Efnagreining (3. tafla).

Fyrstu haldbæru bergefnagreiningar voru gerðar fyrir miðja 19. öld, en fram undir 1960 voru slíkar greiningar talsvert vandasamar og mjög tímafrekar. Með nútímatækni (flóknum og dýrum rafeindatækjum) er efnagreining þægilegasta og öruggasta greiningaraðferðin, og fljótlegust fyrir utan greiningu í handsýni.

3. tafla. Pikrít-basalt — efnagreining. Í einföldum bergefnagreiningum eru þessi 12 efni greind og oftast gefin í þungaprósentum.

SiO2	46,4	FeO	9,8	Na2O	1,6
TiO2	2,0	MnO	0,2	K2O	0,3
Al2O3	8,5	MgO	20,8	P2O5	0,2
Fe2O3	2,5	CaO	7,4	H2O	0,3

Myndir:

• Smásjársýni: yamaguchi-u.ac.jp. Sótt 16. 2. 2011.
• Handsýni: Sigurður Steinþórsson.

...