miniatyr|300px|Grand Canyon i USA är ett snitt genom ett antal lager av sedimentära bergarter. Bergart är en fast oorganisk substans, som definieras av de mineralSvenska akademiens ordlista över svenska språket, 10 upplagan tredje tryckningen 1976, om ordet mineral i flertalsform som ingår, deras kemiska sammansättning, storlek, formErich Spicar 1995, Mineral och bergarter, sid 137 och textur, samt på vilket sätt som den har bildats. Man delar vanligen in bergarter i fyra huvudgrupper: magmatiska bergarter, metamorfa bergarter, sedimentära bergarter samt meteoriter. Bergarterna ingår i berggrunden som bygger upp jordskorpan.
Även om bergarter ur ett mänskligt perspektiv verkar eviga, utsätts de för förändring av en rad geologiska processer som verkar över lång tid. Det geologiska kretsloppet beskriver en rad sådana processer, som hur de olika typerna av bergarter bildas och hur de övergår i varandra. Magmatiska bergarter bildas när magma svalnar i jordskorpan, eller när lava svalnar på markytan eller havsbotten. De metamorfa bergarterna bildas när befintliga bergarter utsätts för så stora tryck och temperaturer att de omvandlas, något som exempelvis inträffar när kontinentalplattor krockar. De sedimentära bergarterna bildas genom diagenes eller litifiering av sediment som i sin tur bildats genom vittring, transport och deposition (avlagring) av befintliga bergarter. Meteoriter består av bergarter eller metaller som faller ned på jorden från rymden.
Bergarternas struktur, sammansättning och uppkomst studeras bland annat inom ämnena petrologi, mineralogi, kristallografi och sedimentologi.
Bergartscykeln
Växelverkan mellan de olika typerna av bergarter, magma och sediment kan illustreras med bergartscykeln, som är en beskrivning av det geologiska kretsloppet. Bergartscykeln illustreras i figuren till höger.
Magma kan kristallisera i jordskorpan, produkten kallas då intrusiv magmatisk bergart. Om magman kristalliserar på jordytan, genom vulkanism benämns bergarten som extrusiv, eller vulkanisk magmatisk bergart.
Bergarter på markytan utsätts för eroderande och vittrande krafter som skiljer av, och transporterar bort bergartsfragment, sediment och avsätter, deponerar dem på en plats där den potentiella energin är lägre, vanligen i havet. När sediment överlagras av andra sediment, ökar trycket och sedimentet litifieras, och blir en sedimentär bergart.
Sedimentära, metamorfa och magmatiska bergarter omvandlas genom påverkan av högt tryck och hög temperatur, metamorfos, till metamorfa bergarter.
Metamorfa och sedimentära bergarter kan liksom magmatiska brytas ned genom vittring. Magmatiska, sedimentära och metamorfa bergarter kan alla hamna på så stort djup att de smälts upp och bildar ny magma, detta kan till exempel inträffa i subduktionszoner.
Magmatiska bergarter miniatyr|vänster|Basalt, en extrusiv magmatisk bergart. Magmatiska bergarter (urval) Agglomerat Alnöit Andesit Basalt Diabas Diorit Gabbro Granit Hyperit Lava Obsidian Pegmatit Peridotit Pimpsten Porfyr Porfyrit
En magmatisk bergart bildas genom att magma som tränger genom jordskorpan stelnar. Extrusiva magmatiska bergarter bildas genom vulkanism, dessa kallas också för vulkaniska bergarter. Intrusiva magmatiska bergarter bildas å andra sidan när magma stelnar på ett större djup eller när magma tränger upp genom, och stelnar i, sprickor i den omkringliggande bergmassan.
Kemiska egenskaper Det finns tre huvudtyper av magmor som bildar magmatiska bergarter: basaltiska, med lågt innehåll av kisel, traditionellt analyserad och redovisad som kiseldioxid (SiO2), ryolitiska, med högt SiO2-innehåll och andesitiska som är ett mellanting.Andréasson. s 191
Magmatiska bergarter kan klassas som felsiska, intermediära, mafiska eller ultramafiska beroende på deras respektive innehåll av kisel, vilken i sin tur beror på magmans ursprung. Ofta kan man se benämningarna sur respektive basisk bergart. Eftersom dessa benämningar lätt förväxlas med vätejonkoncentration, pH, ersätts de alltmer av felsisk och mafisk.Andréasson, s 198
Ordet felsisk är en konstruktion av feldspar och silica, de engelska namnen på fältspat och kvarts, som är dominerande mineral. Ordet mafisk är på samma sätt en konstruktion av magnesium och ferrum, järn på latin. Magnesium och järn finns i de mörkare mineralen som utgör grunden för de mafiska bergarterna. Felsiska (ljusa) mineral innehåller mindre kalcium samt mer natrium och kalium än mafiska, är mer vittringsbeständiga och smälter (och stelnar) vid en lägre temperatur.Tarbuck; Lutgens, s 107
miniatyr|höger|350px|Bowens reaktionsserien beskriver den ordning som de vanligaste mineralen i magmatiska bergarter kristalliserar i.
Bowens reaktionsserie beskriver vilken ordning mineral kristalliserar i en svalnande magma. Kiseldioxid, SiO2 kristalliserar vid låg temperatur, och därför bildas först kiselfattiga mineral och sedan alltmer kiselrika mineral, allteftersom temperaturen minskar. På ena sidan i reaktionsserien finns den så kallade osammanhängande grenen, där mineralen innehåller järn och magnesium. Här har olivin högst smältpunkt, ungefär 1 200 °C, och lägst andel SiO2. Olivin kristalliserar därmed tidigt när magman svalnar, sedan följer pyroxen, amfibol och biotit med ökande andel SiO2. Plagioklas bildas i den sammanhängande grenen där kalciumrik plagioklas kristalliserar vid hög temperatur, och allteftersom avsvalningen fortskrider minskar andelen kalcium, samtidigt som andelen natrium ökar.Crawford, s 11–12Tarbuck; Lutgens, s 116–117 Muskovit och kalifältspat har högre andel SiO2 och kristalliserar vid ännu lägre temperaturer. Sist kristalliserar kvarts, som är ren SiO2.
Textur Magmatiska bergarter kan uppvisa olika textur, beroende på hur de har bildats. Grovkorniga har kristalliserat långsamt; med en hög temperatur i omgivningen. Denna miljö återfinns på stort djup i jordskorpan, och ger mineralkristallerna tid att växa sig så stora att de lätt kan ses med blotta ögat. Finkorniga magmatiska bergarter, å andra sidan, har stelnat nära, eller på markytan. På markytan är temperaturskillnaden mot omgivningen stor och avkylningen blir därför så snabb att inga stora mineralkorn hinner utvecklas. Porfyriska bergarter har bildats av en magma som har utsatts för en förändring i avsvalningshastighet, dessa bergarter har därför både stora och små mineralkorn. Glaslik textur återfinns hos bergarter som bildats vid vulkanutbrott där magman stelnat väldigt snabbt. Obsidian är en tät form, som ser ut som svart glas, men även pimpsten räknas som glaslik textur, och bildas när magman innehåller mycket lösta gaser som gör pimpstenen porös.Tarbuck; Lutgens, s 105–106
Olika typer av magmatiska bergarter Klass vikt-% SiO2Felsisk > 66 %Intermediär 52 - 66 %Mafisk 45 - 52 %Ultramafisk < 45 %
Magmatiska bergarter kan, som nämns ovan, delas in efter kiselinnehåll, gränser för dessa klasser ges i intilliggande tabell. De magmatiskt bildade bergarterna kan även kategoriseras efter vilka betingelser på eller i jordskorpan som de bildas. En sådan indelning är djupbergart – gångbergart och ytbergart – som beskrivs närmare nedan.
Djupbergarter miniatyr|höger|350px|Mineralsammansättningen och kiselhalten hos bergarter och exempel på yt- och djupbergarter.
Djupbergart är benämningen för en bergart som bildats när en magmakropp kristalliserat på stort djup i jordskorpan. En sådan magmakropp kallas pluton och en annan benämning är därför plutonisk bergart, efter romarnas namn på underjordens gud, Pluto. Djupbergarter har ett relativt enhetligt utseende, men varierar i färg och kornstorlek. När kristallisationen av en magma går mot sitt slut anrikas den på vatten, vilket underlättar transport av joner, något som gynnar tillväxten av kristaller, därför återfinns mycket grovkorniga bergarter som pegmatit i de delar av en magma som kristalliserar sist. Djupbergarter och gångbergarter kan gemensamt benämnas intrusiva bergarter, eftersom de tränger in i den befintliga bergmassan. Djupbergarter finns i gamla och nya bergskedjor, dock bara på kontinenterna.Spicar, s 137
Ytbergarter Ytbergarter, eller extrusiva bergarter bildas genom vulkanism på eller nära markytan (eller havsbotten) eller i plattektoniska gränser, till exempel mittatlantiska ryggen. Magma avkyls mycket fort i luft eller vatten, och därför för ytbergarter finkornig textur. Exempel på ytbergarter är porfyr och basalt.
Gångbergarter Gångbergarter bildas när magma tränger in i sprickzoner eller svaghetsplan i andra bergarter. Detta kan till exempel ske runt en pluton eller i sprickor vid en kontinental spridningsrygg. Gångbergarter kan därför förekomma både på land och havsbotten. Kristallisationen kan ske under varierat tryck och temperatur, beroende på hur just den aktuella bildningsorten är belägen. Generellt kan sägas att tryck och temperatur ligger mellan de för djupbergarter och ytbergarter. Detta ger i sin tur i huvudsak upphov till bergarter med mellanstor kornstorlek. Exempel på gångbergarter är pegmatit och diabas.
Metamorfa bergarter miniatyr|vänster|Kvartsit, metamorf sandsten.
Metamorfa bergarter (urval) Amfibolit Glimmerskiffer Gnejs Hälleflinta Leptit Marmor Migmatit Täljsten
Då redan bildade bergarter (Magmatiska eller Sedimentära) utsätts för höga tryck och/eller temperaturer kan deras mineralsammansättning och kristallstruktur förändras, man säger att den ursprungliga bergarten genomgår metamorfos. Den resulterande bergartens struktur och mineralsammansättning kan vara mycket olika ursprungsbergartens, vilket innebär att det kan vara svårt att se om den omvandlade bergarten från början var en sedimentär eller magmatisk bergart.
miniatyr|höger|350px|Graden av metamorfos hos bergarter som härstammar från en basaltisk magma; facies kan beskrivas med detta diagram. Exempel: Amfibolit har omvandlats under tryck i intervallet 2–12 kilobar (0,2–1,2 GPa och temperatur i intervallet 450–750 °C.
Graden av metamorfos hos en bergart kan beskrivas med ett antal facies, där varje facies karaktäriseras av ett antal bergarter vars mineralkombinationer är stabila inom ett visst intervall av tryck och temperatur.Andréasson, sid 251 Teorin om metamorf facies presenterades 1915 av den finländske geologen Pentti Eskola, som en vidareutveckling av den i Norge verksamme mineralogen och geokemisten Viktor M. Goldschmidts teori om metamorf grad, från början av 1900-talet.Andréasson, sid 251
Vid kollision mellan tektoniska plattor är temperaturen dominerande faktor, därför utvecklas metamorfosen vanligen längs en linje genom grönskiffer- amfibolit- och granulitfacies. För subduktion mellan tektoniska plattor är det istället trycket som är dominerande, och metamorfosen utvecklas genom blåskiffer- och eklogitfacies.Encyclopedia Of Geology, band 3; s 404
Metamorfa miljöer Metamorfos är den omvandlingsprocess som bergarter genomgår när de utsätts för höga tryck och temperaturer. Höga tryck och temperaturer kan uppkomma i en rad olika typmiljöer, varav några beskrivs nedan:
Regionalmetamorfos förekommer i stora områden, till exempel bergskedjor. Då tektoniska plattor konvergerar och de övre lagren av plattorna veckas och pressas nedåt utsätts de för kraftigt ökat tryck och ökad temperatur. Detta leder till både omkristallisation och texturförändringar. Gnejs är ett exempel på bergart som bildas genom regionalmetamorfos.NE.se, "Metamorfos"