Mineral

Kartan för halten fältspat har konstruerats så att kalifältspat kombinerats med förekomsten av glimmervarianten muskovit. Halten av plagioklas, som också är en fältspat, presenteras för sig själv i nästa karta.

Kvarts är ett mineral som uteslutande består av kiseldioxid (SiO2). Det är ett av den kontinentala jordskorpans vanligaste mineral. Av den kontinentala jordskorpans mineralogiska sammansättning utgör kvarts 11 volym-%.

Mineralet är ofta gråvitt och halvgenomskinligt men kan förekomma i ett flertal färgvarianter. Ibland förekommer kvarts som glasklar s.k. bergkristall, violett ametist, gul citrin, vit mjölkkvarts, röd rosenkvarts eller svartbrun rökkvarts eller "röktopas".

Eftersom färgerna varierar är bedömningen efter färg vansklig. Vid mineralbestämning används därför andra egenskaper som t.ex. hårdheten där kvarts utgör ett indexmineral för hårdheten 7 i Mohs hårdhetsskala och det kan ej repas med kniv. Kvarts är dock tillräckligt hårt för att repa fönsterglas.

Kristallbyggnaden hos kvarts gör att spaltning utefter bestämda kristallytor ej uppkommer vid slag mot mineralet. Istället splittras det hårda mineralet i hårda, vassa, flisiga fragment karakteriserat som mussligt eller konkoidalt brott.

Vid systematisk behandling av mineralrikets mångfald klassificeras mineralen vanligen efter den kemiska sammansättningen. De grupper som då används är i) genuina element, ii) sulfider iii) oxider och hydroxider iv) halogenider (salter) v) karbonater, nitrater, borater, vi) sulfater, kromater, molybdater, volframater, vii) fosfater, arsenater, vanadater samt Klass VIII, silikater, där kvarts hör hemma. Silikatgruppen är den med störst mångfald.

Med hänsyn till ett mer praktiskt system där mineralen utgör byggnadselement i våra bergarter används ett system där uppdelningen inskränks till två grupper, nämligen huvudmineral och accessoriska mineral. Den förstnämnda gruppen omfattar de kvantitativt viktigaste mineralen, vilka dessutom har betydelse för systematiken av bergarter. För närmare information se t.ex. Bengt Lobergs lärobok GEOLOGI. De accessoriska mineralen kan bl.a. på grund av att de utgör så liten del av mineralinnehållet i en bergart (< 5 vol.-%) av praktiska skäl inte ha funktionen som bas för bergartssystematiken.

Malmer och industrimineral representeras däremot ofta genom lokala ansamlingar ur gruppen accessoriska mineral som ur ekonomisk synvinkel kan vara brytvärda.

Kvarts är ett av de mineral som karakteriserar bergarterna i vårt kristallina urberg. Vårt urberg består i stor utsträckning av sådana bergarter som graniter, porfyrer, gnejser och leptiter.

Kvarts vittrar sällan i de olika slags klimat, som normalt är förhärskande på jordytan. Kvartsen finns kvar när de andra vanliga bergartsbildande mineralen sprängts sönder av värme och köld, när de nötts till stoft eller lösts upp av sura ämnen i luft och vatten. Därför är kvarts den viktigaste och ofta nära nog enda beståndsdelen i sedimentära bergarter såsom sandstenar och härav omvandlade bergarter såsom kvartsiter.

Huvuddelen av den kvarts som förekommer i våra bergarter och jordar har ursprungligen bildats genom kristallisation ur heta lösningar som emanerat ur magmor. Kvarts kan dock även bildas ur geléartade fällningar i kiselsyrehaltigt vatten. Sådan kvarts är ytterst finkristallinisk som i mineralen kalcedon, agat, opal, jaspis m.fl.

För att vederlägga den utbredda missuppfattningen att s.k. sura bergarter i en jordart ger upphov till en sur jord bör det betonas att just kvarts ligger bakom det geologiska begreppet sur bergart. Innebörden av sur står då för en hög kiselsyrehalt (SiO₂-halten > 65 %). Detta begrepp får således ej användas synonymt med eller förväxlas med den surhet som anges som pH < 7. I det senare fallet kan man med hjälp av en pH-elektrod bestämma vätejonaktiviteten i en lösning eller suspension och uttrycka den såsom den negativa logaritmen för vätejonaktiviteten. Vid försök med att krossa pegmatit (mineralogiskt en grovkornig granit) och sedan bestämma vätejonaktiviteten i en vattensuspension uppnåddes värden på pH överstigande 9 enheter trots att inga s.k. mörka eller mafiska mineral förekom.

Då kiselsyrehalten understiger 65 vikt-% minskar förutsättningarna för att fri kvarts skall kunna utkristallisera ur en magma då denna svalnar och kristallina bergarter bildas. Istället bildas då s.k. basiska bergarter där fri kvarts saknas.

Våra moränjordars innehåll av kvarts beror dock på sammansättningen av de vittringsrester och bergartsfragment som täckt vårt territorium innan de kvartära nedisningarna bearbetade landet och avlagrade materialet i form av moräner och isälvsavlagringar.

Kvarts i den svenska berggrunden

Jämför man fördelningen av kvarts hos den kontinentala jordskorpan, som ej helt kan jämställas med den svenska berggrunden, erhåller man storleksordningen 11 volym-% kvarts för jordskorpan. Den svenska berggrunden kan anses bestå till 75 % av kvartshaltiga bergarter där kvartsinnehållet kan variera mellan 20 - 45 %. Då de bergartsbildande mineralens densitet ligger i ett relativt snävt intervall mellan 2,65 g/cm³ för kvarts till ca 2,8 g/cm³ för de kalciumrika plagioklaserna kan man ungefärligen jämställa begreppen volym-% och vikt-%.

Kvartsinnehållet i den svenska berggrunden kan uppskattas till 15 - 35 %. Jämför man detta värde med medelvärdet på 40 % för kvartsinnehållet i våra moränmarker, inser man att kvartsinnehållet är överrepresenterat i moränen, jämfört med våra allra kvartsrikaste magmatiska bergarter.

Bergartstyper där kvarts utgör ett av huvudmineralen är de följande:

Granit, är en jämnkornig och massformig bergart där mineralkornen är ungefärligen lika stora och utan orientering. Graniterna tillhör de magmatiska djupbergarterna. Granit är jämte gnejs jordskorpans vanligaste bergart och uppträder i en mångfald former. Många färgvarianter förekommer och graniterna namnges ofta efter någon typlokalitet där de förekommer.

Pegmatit, kan sägas vara granit i gångform som slår igenom berggrunden. Pegmatit har mycket stora mineralindivider. Gråblå eller vit-röd-färgade är de vanligast förekommande beroende på fältspaternas sammansättning och färg.

Porfyrer, karakteriseras av större mineralindivider (kristaller) i finkornigare till tät mellanmassa. De uppträder ofta i gångform men utgör trots det berggrundsytan inom vida områden. Färgerna varierar mellan grå, bruna eller röda, som är den vanligaste typen. Porfyrerna benämns kvartsporfyrer eller fältspatporfyrer beroende på bildningsbetingelserna och mineralsammansättningen. De tillhör de magmatiska gång- eller ytbergarterna.

Porfyrer finns i flera delar av Sverige men främst i Västsverige från Dalsland i söder till Lappland i norr. Mest kända är Dalaporfyr, Åmålsporfyr, Arvidsjaurporfyr och Kirunaporfyr. även i sydligaste Östergötland och östra Småland förekommer mycket porfyr (Smålandsporfyr), liksom på Östersjöns botten (Östersjöporfyr).

Kvartsit, utgörs av hårda kvartsrika bergarter som bildats ur sandiga sedimentavlagringar. Denna bergartstyp är mycket motståndskraftig mot kemisk vittring. Uppträder även som glimmerhaltiga kvartsiter. Kvartsiterna ingår i de metamorfa bergarterna.

Glimmerskiffer, glimmerrik, kvartsrik strimmig eller fläckig bergart, ofta med andra färgade mineral beroende på den kemiska sammansättningen hos ursprungsmaterialet. Tillhör de metamorfa bergarterna.

När lerskiffer genom tektoniska processer (rörelser i jordskorpan) förts djupt ner i jordskorpan, omvandlas bergarten av värme och tryck. Lerskifferns mineral har nämligen bildats på jordytan och är bara beständiga där. De har luckra skiktstrukturer och innehåller mycket vatten. De håller därför inte mot stora tryck, som strävar att bygga om dem till kompaktare mineral. De håller ej heller mot stark värme, som vill driva ut vattnet ur deras kristallstruktur. Därför ersätts de först av kvarts och glimmer, sedan av kvarts, glimmer och fältspat. ännu starkare omvandling ger upphov till mineral sådana som granat, kordierit och sillimanit.

Vanlig glimmerskiffer domineras av kvarts och muskovit, men lermineralens halter av magnesium och järn medför att en del biotit också förekommer. Lera är alltid rik på aluminium och ofta så rik, att särskilda aluminiummineral bildats, t.ex. aluminiumsilikatet andalusit.

Glimmerskiffer kan även uppstå ur förskiffrade granitbergarter genom påverkan av kiselsyrerika magmatiska lösningar.

Gnejs, kan vara en grov, vit-svart eller röd-vit-svart, randig, veckad eller skivig, strimmig bergart. Kornstorleken kan variera från grovkorniga åder- eller ögongnejser till finkorniga leptitgnejser. Tillhör de metamorfa bergarterna.

Gnejs och gnejsgranit är Sveriges vanligaste bergarter. Medan gnejsgraniterna alltid bildats ur granitbergarter (granit, granodiorit, tonalit) genom förskiffring, har gnejserna skiftande härkomst. Bland de olika typerna kan nämnas homogengnejs, bandgnejs, slirgnejs, ådergnejs och granatgnejs.

Sandsten, är en sockerkornig bergart uppbyggd av sandpartiklar som konsoliderats till bergart. Färgerna varierar men företrädesvis förekommer röda, gula, rödgulfläckiga, gulaktiga och gråblå typer. Sandstenarna tillhör de sedimentära bergarterna men kan ha utsatts för metamorfos eller omvandling varvid de antager ett kvartsitiskt utseende samt större hållfasthet än den ursprungliga sedimentära bergarten.

De flesta sandstenarna domineras av kvarts. De har bildats ur vad man kallar mogna sediment, sådana som bildats genom mekanisk och kemisk vittring i samverkan. Men det finns också mycket sandsten, som är rik på fältspat och som kan innehålla glimmer. Här har den mekaniska nedbrytningen av moderbergarterna dominerat eller övervägt på den kemiska vittringens bekostnad och s.k. omogna sediment har bildats. Exempel på sådana bergarter är arkoser eller sparagmiter.

Sandsten är ofta tydligt skiktad, särskilt när den består av olika mineral. Skiktningen kan vara rak och jämn. Då har avlagringen skett i lugnt vatten. Den kan även vara ojämn, med skikt som vinklar mot varann. I sådana fall har vattnet strömmat och man talar om kors- eller strömskiktning (diskordansskiktning).

Kartbilden här över skogsjordarnas kvartsinnehåll bygger på en matematisk beräkning eller modell där kiselsyrehalten som blir över efter att de andra silikatmineralen bestämts förutsätts tillhöra kvarts. Den rikliga förekomsten av kvarts i västra Dalarna kan förklaras genom det betydande inslaget av dalasandsten och porfyrer.

Fältspat är jordskorpans vanligaste mineral och bildar oftast lådformiga kristaller.

Dels finns kalifältspat eller mikroklin, dels kalknatronfältspat eller plagioklas, båda typerna tillhörande silikatmineralen innehållande aluminium samt kalium respektive natrium och/eller kalcium.

Kalifältspaten uppträder i två former där kristallbyggnaden ligger till grund för benämningen (mikroklin resp. ortoklas). Den har glasglans, oftast ljust brunröd, röd ,grå eller vit i färgen. En klart gråfärgad varietet kallas för amazonsten.

Fältspat kan skiljas ifrån kvarts genom fältspatens något lägre hårdhet (6 i Moh´s hårdhetsskala) men framför allt genom fältspatens tendens att spaltas upp längs väl avgränsade kristallplan eller plana begränsningsytor som reflekterar ljuset likt en spegel. Nära nog rät vinkeln mellan de två perfekta spaltningsriktningarna. Stora kristaller uppträder rikligt i pegmatit.

Plagioklasen är vanligen vit eller grå och har liknande egenskaper som kalifältspat. Röda varianter är dock mycket sällsynta. Den innehåller natrium och kalcium i växlande proportioner, som utgör en kontinuerlig skala från ren natriumplagioklas (albit) till ren kalciumplagioklas (anortit). Natrium- eller natronrik plagioklas är vanligast och utgör en viktig beståndsdel i de flesta gnejser och graniter. Ett samlingsnamn för kali- och natronfältspater är alkalifältspater.

De natriumrikaste plagioklaserna kallas albit och oligoklas.

Plagioklas med högre halt av kalcium finns som bergartsbildande mineral i diorit, gabbro, diabas, hyperit, porfyrit och basalt. De kalciumrikaste plagioklaserna kallas bytownit och anortit. I en mellanställning mellan ytterligheterna finns andesin och labradorit. Särskilt den kalciumrika plagioklasen omvandlas lätt och antager då gul- eller gråaktig färg.

Alkalifältspaterna uppträder i stort sett i samma bergarter som kvarts, undantaget ren kvartsit. De kalciumrika plagioklaserna förekommer dock i mörkare bergarter där halten kalcium är förhöjd.

I våra moränjordar samt ur dem bildade vattensorterade sediment utgör andelen fältspater i medeltal 50 %. Motsvarande värde för den kontinentala jordskorpans mineralogiska sammansättning uppgår till hela 58 volym-%. Fältspaterna ingår således i kategorin huvudmineral som även omfattar kvarts och några andra mineraltyper.

Glimmer är ett vattenhaltigt silikatmineral, som uppträder i packar av tunna plana starkt glänsande och ljusreflekterande blad. Dessa kan mycket lätt spjälkas från varann och är böjliga eller elastiska. Hårdheten är väsentligt mindre än fältspatens och kan närmast repas med naglarna.

Två slags vanlig glimmer finns, dels svagt gul- eller brunaktigt silverglänsande muskovit (ren kaliglimmer), dels svart eller brunsvart biotit (järnmagnesiaglimmer). Biotit är inte så beständigt som muskovit och har ofta omvandlats till grönsvart klorit (s.k. sprödglimmer), som är mjukare och mindre böjlig än vanlig glimmer. även biotiten innehåller kalium och det är med stor sannolikhet det viktigaste mineralet för frigörelse av växttillgängligt kalium genom kemisk vittring. Biotiten har fått sin mörka färg av ytterst finfördelad järnoxid (magnetit) och har större utbredning än muskoviten.

Båda dessa glimmermineral förekommer i bergarterna gnejs, granit, pegmatit och glimmerskiffer. Biotit förekommer dessutom i diorit och ibland i porfyrit.

Den glimmer som företrädesvis uppträder i glimmerskiffer är muskovit, som har en mycket stor motståndskraft mot kemisk vittring. Detta begränsar glimmerskiffrarna betydelse som leverantörer av växttillgängligt kalium, varför denna bergartstyp bör rangordnas bland mediokra växtnäringsleverantörer.

I kartbilden här över skogsjordarnas innehåll av fältspat, så har presentationen av fältspat konstruerats så att kalifältspat kombinerats med förekomsten av glimmervarianten muskovit. Detta har sin förklaring i de båda mineralens likvärda halt av kalium samtidigt som båda mineralen är relativt svårvittrade i vårt klimatområde. De inbördes relationerna låter sig ej klargöras utan en ingående mineralogisk analys, som t.ex. kan genomföras med hjälp av röntgenanalys. Kartbilden över fördelningen av kalifältspat och glimmer har baserats på jordarnas kaliuminnehåll. Halten av kalium i kalifältspat har approximerats med glimrarnas kaliuminnehåll.

I kartorna här har plagioklasfördelningen skilts från kalifältspatgruppen där glimmer inkluderats. Visserligen ingår båda fältspatsvarianterna bland de s.k. alkalifältspaterna men deras geokemiska karaktärsdrag bidrager till åtskillnaden. Kartbilden över jordarnas innehåll av plagioklas har baserats på natriuminnehållet och valet av oligoklas baseras på uppfattningen om att oligoklas är den dominerande varianten av plagioklas i bergartsmaterialet från granit och gnejsberggrunden där en granitisk sammansättning dominerar. Anmärkningsvärt är de höga halterna av plagioklas i nordöstra Norrbotten. Andra mineral som kan bidraga till jordarnas natriuminnehåll är amfibolerna där hornblände är den vanligaste representanten.

Apatit tillhör gruppen accessoriska mineral eller vanligen kallade småmineral där koncentrationen i bergarten understiger 5 volymprocent.

Apatit är ett medelhårt kalciumfosfat (hårdheten 5 i Moh´s hårdhetsskala) med halt av fluor (oftast) eller klor. Färgen är vanligen vit, blågrön eller blåviolett och mineralet kristalliserar gärna som sexkantiga prismor. Små korn finns i de flesta bergarter medan större kristaller är mycket sällsynta.

Apatit utgör dock det naturliga ursprunget till fosfor i våra skogsmarker. Geokemiskt binds dock fosfor till de utfällda sekundära mineralen som karakteriserar rostjorden eller anrikningshorisonten i våra podsolprofiler i skogsmarken.

Andra mineral som förekommer som accessoriska i våra bergarter är flusspat, granat, titanit, kordierit, epidot, magnetit, pyrit samt kalcit.

Vid beräkningen av apatitinnehållet i jordarna, har all fosfor allokerats till mineralet apatit även om det finns andra mineral som innehåller fosfor.

Under rubriken mafiska mineral har samlats ett antal mineral som karakteriseras av sitt innehåll av magnesium och järn. Genom förekomsten av järn får de ofta en mörk färg varför man även benämner denna grupp som mörka mineral.

I gruppen ingår sådana mineral som hornblände (tillhörande amfibolgruppen), augit och diopsid (tillhörande pyroxengruppen), klorit samt epidot. Hornblände kristalliserar i form av "lådor", stänglar eller nålar.

Med största sannolikhet är hornblände det vanligast förekommande mörka mineralet i våra skogsjordar. Hornblände är ett svart eller grönsvart, sällan brunsvart silikatmineral, som i likhet med glimmer innehåller vatten men är nästan lika hårt som fältspat (hårdhet 5-6 i Moh´s hårdhetsskala). Ju mer järn som finns i hornblände desto mörkare är färgen.

Utom järn innehåller hornblände magnesium, kalcium, aluminium och ibland natrium. Med tanke på med den relativa lätthet som hornblände utsätts för kemisk vittring, skulle hornblände kunna vara en av källorna för innehållet av växttillgängligt natrium i våra skogsjordar.

Hornblände finns i många slags gnejs- och granitbergarter, särskilt i kiselsyrefattigare varieteter. En huvudbeståndsdel är mineralet i bergarterna diorit och amfibolit, i omvandlad gabbro och diabas samt ofta även i porfyrit. Sällsynt är hornblände däremot i pegmatit, där mineralet (om det förekommer) dock i gengäld bildar stora kristaller. Hornblände och biotit är de vanligaste mörka (mafiska) silikatmineralen i jordskorpan.

I mineralmassorna (skarnet) kring de flesta av våra malmer (t.ex. Bergslagen) är hornblände ett viktigt mineral, liksom även andra slag av amfiboler. Hornblände har ibland omvandlats och då överförts i epidot eller klorit.

Många amfiboler och däribland exemplar av det vanliga hornbländet är nålformade eller stråliga. Detta beror på kristallstrukturen, som bildar långa kedjor av atomer. Starkast strålig är aktinolit, en kalciumrik amfibol som har grågrön till gråvit eller grön till grönsvart färg. När mineralnålarna fogats parallellt till varann i aggregat, talar man om strålsten. I amfibolasbest har aktinoliten kristalliserat till trådar. Finast är trådigheten i den sidenglänsande amianten.

Av andra stråliga amfiboler kan nämnas den grå till bruna antofylliten, som är magnesiumrik, och den grå till gröna tremoliten, där både magnesium och kalcium är huvudbeståndsdelar. Dessa mineral bildar ofta kärvar, i vilka strålarna fogats solfjäderformigt till varann. Liksom aktinoliten uppträder de ofta och rikligt i skarn, ett gammalt bergsmansnamn på mineralmassorna som kantar flertalet av våra malmer och som har omvandlingar i berggrunden att tacka för sin tillkomst.

Pyroxen omfattar en hel mineralgrupp som även den kan föras till de mafiska mineralen. I relativ frekvens uppträder det på tredje plats efter hornblände och biotit som representant för de mörka (mafiska) mineralen i jordskorpan.

Pyroxen liknar vanligt hornblände till utseendet men är genomgående "lådformad". Hårdheten är densamma eller något högre (5 - 6 i Moh´s hårdhetsskala). Utöver kisel och syre ingår magnesium, järn, kalcium och aluminium i växlande proportioner, medan bundet vatten saknas.

Vanligast bland mineralen i pyroxengruppen är augit, där alla nämnda komponenter eller element finns representerade. Hos hypersten saknas kalcium och aluminium och hos diopsid saknas aluminium samt järn i huvudsak. Augiten och hyperstenen är svarta eller brunsvarta, diopsiden grön eller grönsvart.

Augiten och hyperstenen är huvudmineral i bergarterna gabbro och diabas. Dessutom förekommer de ofta i basalt, ibland i syenit, diorit och porfyrit.

Diopsid är ett viktigt mineral i skarnet kring flera av urbergets förekomster av kalksten (kristallin kalksten eller marmor), dolomit och järnmalm. Invid järnmalm finns även augit och andra pyroxener.

Manganmalmskarn innehåller den röda manganpyroxenen rodonit (t.ex. i gruvan Garpenberg Norra). I pegmatit uppträder sällsynt vitgrå litiumpyroxen, spodumen (t.ex. Varuträsk och Utö).

Epidot är ett av de accessoriska mineralen som ingår i vår berggrund och som i viss utsträckning även kan infogas bland de mafiska mineralen.

Epidot är ett av jordskorpans vanligaste omvandlingsmineral. Epidot uppträder oftast i form av mycket små kristaller, gärna samlade till aggregat. Större kristallindivider förekommer även om de är sällsynta. Dessa kristaller har starkare glans än andra former av mineralet. Hårdheten närmar sig kvartsens (6 - 7 i Moh´s hårdhetsskala). Färgen är vanligen gräsgrön med dragning mot gult, brunt eller svart.

Epidot är ett vattenhaltigt silikat av främst kalcium och aluminium men även järn. Ju högre järnhalten är, desto mörkare blir färgen. Rikast på järn är svart epidot. De största kristallerna och kristallaggregaten finns bland omvandlingsmineralen (skarnet) kring urbergets malmer och kalkstenar.

Mest spritt är dock mineralet i vanliga silikatbergarter, i synnerhet sådana som är rika på kalcium (diorit, gabbro, diabas, basalt, porfyrit). Epidot har där i allmänhet bildats genom omvandling av plagioklas, hornblände och pyroxen. Stark epidotisering är vanlig i kalkspatförande bergarter, t.ex. basalt med kalkspatfyllda blåsrum och urkalksten (kristallin kalksten eller marmor).

Epidot utgör en hel mineralgrupp med växlande kemisk sammansättning och fysikalisk uppbyggnad. Exempel är epidot eller pistacit som är kalciumaluminiumjärnhydroxidsilikat, zoisit och klinozoisit som båda är ett kalciumaluminiumhydroxidsilikat men har olika kristallstruktur.

Klorit är ett mineral som även kan inkluderas i gruppen av mafiska mineral. Det är ett silikatmineral med grön eller svartgrön färg, bildat vid omvandling av bl.a. hornblände och biotit. Det uppvisar fettglans och har perfekt spaltning, böjliga men ej elastiska blad. Hårdheten ligger mellan 2 - 2,5 i Moh´s hårdhetsskala.

Klorit utgör en viktig beståndsdel i fjällkedjans täljsten. Mineralet är också vanligt i t.ex. de mellansvenska gnejserna och urbergsskiffrarna. Sprickor och rörelsezoner i berget är ofta klädda med klorit, s.k. glimmerskölar. Vid sprängning av bergrum och tunnlar påträffas ibland kloritfyllda glidzoner som har mycket låg hållfasthet och som därför i hög grad försvårar och fördyrar arbetet.

Basen för beräkningen av de mafiska mineralens fördelning har varit magnesium och kalcium i kombination efter de enskilda mineralens innehåll av respektive element.