Bjergarternes kredsløb

Model · tider er typiske størrelsesordener

Start med

Hvad kan der ske nu?

Rejsen

Udfordringer

Hvorfor ser modellen sådan ud?

Kredsløbet har ingen fast rækkefølge. En sten kan springe trin over – en granit kan omdannes til gnejs uden først at blive til sand – og nogle sten tager den samme runde mange gange: Kvartskorn kan blive til sand, sandsten og sand igen gennem hundreder af millioner af år.

Tiderne er typiske størrelsesordener. En lava størkner på timer til år, et magmakammer på titusinder til hundredtusinder af år. Det tager millioner af år at begrave og kitte et sediment, og titals millioner af år at hæve og erodere en bjergkæde, så dens rod kommer frem.

Kvarts og kalk smelter sjældent. Ren kvarts smelter først ved ca. 1700 °C, og kalk afgiver CO₂ i stedet for at smelte. Kvartsit og marmor kan derfor ikke blive til magma her; de bliver til sand og opløst kalk igen.

Billederne og tegningerne er fra skolens stensamling. Løst sediment og magma har ingen sten i samlingen.

Skematisk snit · ikke målfast

Hvorfor ser snittet sådan ud?

Snittet samler de vigtigste steder ved pladegrænserne i ét billede. Det findes ikke sådan ét sted på Jorden, og højden er overdrevet mange gange: Havet er 3–6 km dybt, skorpen under kontinenterne 30–70 km tyk.

Temperaturen stiger med dybden – i gennemsnit 25–30 °C pr. km i den øverste skorpe. Under ryggen og vulkanerne ligger varmen højt; den kolde plade i subduktionszonen trækker kulden med ned. Derfor dannes eklogit ved højt tryk men lav temperatur, mens gnejs og migmatit dannes ved høj temperatur i bjergkædens rod.

Hvert sted viser de sten, der typisk dannes der. Mange sten kan dannes flere steder; i «Hvor er stenen dannet?» tæller alle de steder, hvor den typisk dannes.

Model · kornstørrelse efter tommelfingerregel

Magma

Tykkelse 5 m

Mål kornene som i øvelsen

Luppen viser et felt på 10 × 10 mm med en målestok. Mål nogle korn, og regn gennemsnittet ud – som med den store sten i øvelsen Bjergarternes kredsløb.

Hvorfor ser modellen sådan ud?

Afkølingen styres af, hvor hurtigt varmen kan lede ud gennem stenen omkring. For en plade med tykkelsen h tager det ca.

t ≈ (h/2)² / κ κ ≈ 1·10⁻⁶ m²/s

Dobbelt så tyk betyder fire gange så lang tid. En 1 m tyk lavastrøm størkner på dage, en 20 m tyk gang på år, en pluton på 3 km på ca. 70 000 år. Krystallisationsvarme, form og vand, der cirkulerer, ændrer tiderne et par gange – størrelsesordenen holder.

Kornstørrelsen er en tommelfingerregel tilpasset kendte bjergarter: ca. 0,3 mm i en 5 m tyk lavastrøm, 0,5–1 mm i en gang og 3–10 mm i en pluton. Jo længere tid, jo færre krystaller når at begynde, og jo større vokser de. Køles smelten meget hurtigt, bliver den til glas.

Ikke med: Porfyrer, hvor nogle krystaller voksede i magmakammeret, før lavaen kom op. Pegmatit, hvor en vandrig restsmelte giver kæmpekorn. Og obsidian: En sej, kiselrig smelte kan blive til glas, selv i en tyk lavastrøm, fordi krystallerne har svært ved at vokse – ikke kun fordi den køles hurtigt.

Bjergarternes kredsløb. Ingen sten varer evigt.

Hvorfor er modellen, som den er?