Hvernig myndast sandsteinn og finnst hann á Íslandi?

Nafn þitt

Netfang þitt

Netfang móttakanda

Ruslpóstvörn =

Svar

Hvernig myndast sandsteinn og finnst hann á Íslandi?
Sandsteinn (í þröngum skilningi) er sjaldgæfur á Íslandi. Hann myndast við hörðnun sands.

Bergið sem myndar yfirborð jarðar skiptist í þrjár deildir eftir uppruna sínum: storkuberg, setberg og myndbreytt berg. Storkuberg hefur storknað úr glóandi bergkviku, setberg harðnað úr lausu seti, til dæmis leir og sandi, og myndbreytt berg orðið til við upphitun og umkristöllun eldra bergs misdjúpt undir yfirborði jarðar.

Sandsteinn er setberg, samlímdur sandur, nefnilega bergmylsna af tiltekinni kornastærð sem orðin er að hörðu bergi. Samkvæmt skilgreiningum setfræðinga nefnist bergmylsna leir ef þvermál korna, d, er minna en 0,002 mm, silt ef d er 0,002-0,06 mm, sandur 0,06-2 mm, möl 2-64 mm, hnullungamöl 64-256 mm, og hnullungar þar fyrir ofan. [Þessar sérkennilegu tölur byggjast á lógarithmískri röð, Φ = — log₂d, eða d = 2^—Φ ]

Bergmylsna	d (mm)	— Φ (fí)
Leir	< 0,002	>9
Silt	0,002-0,06	9 — 4
Sandur	0,06-2	4 — -1
Möl	2-64	-1 — -6
Hnullungamöl	64-256	-6 — -8
Hnullungar	>256	< 8

Bergmylsna myndast úr föstu bergi við rof og veðrun – helstu roföflin eru jöklar, straumvatn (ár og sjávaröldur), frost/þíða og vindur en helstu flokkar veðrunar eru efnaveðrun (til dæmis súrt regn) og aflveðrun (núningur milli setkorna).

Sandur og sandsteinn eru mjög mismunandi eftir efna- og steindasamsetningu. Á meginlöndunum eru granítískar (kísilríkar) bergtegundir ráðandi en á úthafseyjum basaltískar (kísilsnauðari) bergtegundir. Við rof og veðrun molnar bergið niður í smærri og smærri einingar sem berast burt með vatni og vindum og aðskiljast eftir stærð og eðlisþyngd. Kornastærð sands (0,06-2 mm) er algeng stærð einstakra kristalla í bergi, og molni granít niður í frumsteindir sínar – kvars, feldspat, glimmer – fýkur eða skolast glimmerið fyrst í burt, feldspatið molnar niður og fer að lokum sömu leið og loks er kvarsið eitt eftir. Eyðimerkurnar miklu (til dæmis Sahara, Góbí) eru kvarssandur og fornar sandsteinsmyndanir sömu leiðis. Minna „þroskaður“ sandur myndaður úr graníti er arkósi, sandur með frumsteindum graníts.

Límið sem breytir sandi í sandstein er einkum kalk (CaCO₃), járn (Fe₂O₃ — rauður sandsteinn) eða kísil (SiO₂) sem fallið hefur út milli sandkornanna á löngum tíma úr grunnvatni sem seytlar gegnum sandinn. Til að það geti gerst ofansjávar þarf sandurinn að grafast á talsvert dýpi, að minnsta kosti niður fyrir grunnvatnsborð, og til þess að koma fram á yfirborði þarf rof. Flestar sandsteinsmyndanir eru samt myndaðar neðansjávar og til að opnast á yfirborði þurfa jarðlögin að lyftast og rofna í fellingamyndun. Allt tekur þetta óralangan tíma.

Nær því allur sandur á Íslandi er gosrænn og að langmestu leyti basaltískur að samsetningu. Frumþættir hans eru basaltgler, feldspat, ágít, ólivín og magnetít/ilmenít. Undantekning er skeljasandur, til dæmis Rauðisandur á Barðaströnd, sem er mylsna úr skeljabrotum.

En íslenskur sandsteinn, sem svo má kallast vegna gerðar sinnar og kornastærðar, er ólíkur meginlands-sandsteini og tvenns konar: móberg, sem er steinrunnin eldfjalla-aska, og móhella, sem er samrunninn foksandur myndaður í sandstormum við ísaldarlok þegar jöklarnir hopuðu hraðfara og skildu eftir sig víðáttumikla gróðurvana setfláka. Móhella er algengust á Suðurlandi, og margir manngerðir hellar í Rangárvallasýslu eru vafalítið grafnir í móhellu. (Foksandur heitir á útlensku löss og í Kína, til dæmis, eru þykkar foksandsmyndanir sem í eru hellar sem fólk hefur búið í frá örófi alda.)

Móberg má kallast einkennis-bergtegund ísaldarinnar, myndað við eldgos undir jökli. Í gosinu sundrast bergkvikan í bræðsluvatni úr jökulísnum og myndar glersalla (túff) sem síðan breytist í sandstein, móberg. Rannsóknir í Surtsey sýndu að myndun móbergs er hraðfara ferli sem gerist við 150-80°C í kólnandi túffinu.

Munurinn á móhellu og móbergi er tvíþættur: kornin í foksandinum sem móhellan er gerð úr eru sennilega að verulegu leyti kristallað blá- og grágrýti sem jöklarnir surfu úr berggrunni landsins, en kornin í móberginu einkum basaltgler. Og móbergið harðnaði í flestum tilvikum við ummyndun glers í kólnandi túff-massa, en móhellan án slíks hita, enda er hún mjög mjúk. Basaltgler er mjög hvarfagjarnt (reaktíft), ólíkt kristölluðu bergi, og því virðist það geta harðnað á löngum tíma án hitunar. Dæmi um slíkan „sandstein“ má til dæmis sjá við veginn hjá Kleifarvatni, lagskipt setberg sem sýnilega hefur fallið út í vatni og ólíklegt er að hafi hitnað umtalsvert í kólnandi túffbing.

Framan af öldum var torf og ótilhöggið grjót eina tiltæka byggingarefni landsmanna, auk rekaviðar og annars aðflutts timburs. En upp úr miðri 18. öld var farið að hlaða á vegum danskra yfirvalda hús úr steini (grágrýti) fyrir nokkra embættismenn landsins, Viðeyjarstofa fyrir Skúla Magnússon landfógeta (1755), Bessastaðastofa fyrir Magnús Gíslason amtmann (1766) og Nesstofa fyrir Bjarna Pálsson landlækni (1767). Á sama tíma var Hóladómkirkja byggð (1763) norður í Hjaltadal, eina húsið sem mér vitanlega er hlaðið úr sandsteini hér á landi. Sá „sandsteinn“ er rautt túff af mismunandi kornastærð, frá rauðamöl og rauðum sandi til leirs. Rauði liturinn stafar af oxun járns í túffinu sem er millilag í blágrýtissyrpu Hólabyrðu, en svo nefnist fjallið sem Hólar standa undir.

Af þessu má ráða að eiginlegur sandsteinn er sjaldfundinn á Íslandi — en hvernig stendur á því? Fyrir utan muninn á efnasamsetningu er meginástæðan sennilega sú að upphleðsla er hraðari en rof, ekkert berg berst að neðan upp á yfirborðið. Allt yfirborðsset á Íslandi er frá nútíma, yngra en 12.000 ára eða svo, því jöklar ísaldar höfðu sópað öllu lauslegu á haf út. Þess vegna hafa hvorki gefist aðstæður né tími fyrir myndun sandsteins á yfirborði. Sandarnir miklu á Suðurlandi eru alltaf að hlaðast upp, og þótt þeir væru að steinrenna á 50 eða 100 m dýpi, væri langt í það að sá sandsteinn bærist upp á yfirborðið.

Myndir:

• Jacobsville Sandstone sample 1.jpg - Wikimedia Commons. (Sótt 9. 9. 2015).
• Sandsteinn í Skotlandi: Sandstone Geology at Clashach Cove (C) Gary Rogers : Geograph Britain and Ireland. (Sótt 22. 9. 2015).
• Mynd af Hóladómkirkju: Hóladómkirkja - Kirkjukot.net. (Sótt 22. 9. 2015).

...