Mineraler som lever på jordens yta

Geologer känner till tusentals olika mineraler som är låsta i stenar, men när stenar utsätts på jordens yta och blir offer för förvittring, återstår bara en handfull mineraler. De är ingredienserna i sediment, som över geologisk tid återgår till sedimentär sten.

När bergen smälter till havet bryter alla deras stenar, vare sig stollande, sedimentära eller metamorfiska. Fysisk eller mekanisk väderbitning minskar stenarna till små partiklar. Dessa bryter ned vidare kemisk vittring i vatten och syre. Endast ett fåtal mineraler kan motstå förvitring på obestämd tid: zirkon är ett och nativt guld är ett annat. Kvarts motstår under mycket lång tid, varför sand, nästan ren kvarts, är så ihållande. Med tanke på tillräckligt med tid upplöses även kvarts till kiselsyra, H₄SiO₄. Men de flesta av silikatmineraler som komponerar stenar förvandlas till fasta rester efter kemisk förvitring. Dessa silikatrester är det som utgör mineralerna på jordens landyta.

Olivinen, pyroxeneroch amfiboler av bröstkört eller

fältspat, den vanligaste silikatmineralgruppen och aluminiumens huvudsakliga hem i reaktioner, reagerar också med vatten. Vatten drar ut kisel och andra katjoner ("CAT-eye-ons") eller joner med positiv laddning, med undantag för aluminium. Fältspatmineralerna förvandlas således till hydratiserade aluminosilikater som är leror.

Lermineraler är inte mycket att titta på, men livet på jorden beror på dem. På mikroskopisk nivå är leror små flingor glimmer men oändligt mindre. På molekylnivå är lera en smörgås gjord av ark av kiseldioxid-tetraedra (SiOa₄) och ark av magnesium eller aluminiumhydroxid (Mg (OH)₂ och Al (OH)₃). Vissa leror är en riktig tre-lagers smörgås, ett Mg / Al-lager mellan två kiseldioxidlager, medan andra är öppna-smörgåsar med två lager.

Det som gör leror så värdefulla för livet är att med deras lilla partikelstorlek och öppna konstruktion, de har mycket stora ytor och kan lätt acceptera många ersättande katjoner för deras Si, Al och Mg atomer. Syre och väte finns i överflöd. Från levande cellers synvinkel är lermineraler som maskinbutiker fulla av verktyg och kraftkopplingar. Till och med livets byggstenar förnyas av lerornas energiska, katalytiska miljö.

Men tillbaka till sediment. Med den överväldigande majoriteten av ytmineraler bestående av kvarts, järnoxider och lermineraler har vi ingredienserna i lera. Lera är det geologiska namnet på sediment som är en blandning av partikelstorlekar som sträcker sig från sandstorlek (synlig) till lerstorlek (osynlig), och världens floder levererar stadigt lera till havet och till stora sjöar och inlandet bassänger. Det är där den klastiska sedimentär stenar föds, sandsten och lersten och skiffer i all sin variation.

När bergen smälter upplöses mycket av deras mineralinnehåll. Detta material återlämnar stencykel på annat sätt än lera, fälls ut ur lösningen för att bilda andra ytmineraler.

Kalcium är en viktig katjon i stolliga bergarter, men det spelar liten roll i lercykeln. Istället kvarstår kalcium i vattnet, där det är anslutet till karbonatjon (CO₃). När det blir tillräckligt koncentrerat i havsvatten kommer kalciumkarbonat ur lösningen som kalcit. Levande organismer kan extrahera den för att bygga sina kalcitskal, som också blir sediment.

Där svavel är rikligt, kombineras kalcium med det som mineralgipset. I andra inställningar fångar svavel upplöst järn och fälls ut som pyrit.

Det finns också natrium kvar från nedbrytningen av silikatmineralerna. Det kvarstår i havet tills omständigheterna torkar upp saltlösningen till en hög koncentration när natrium förbinder klorid för att ge fast substans salt eller halit.

Och vad med den upplösta kiselsyran? Även detta extraheras av levande organismer för att bilda sina mikroskopiska kiseldioxidskelett. Dessa regnar ner på havsbotten och blir gradvis chert. Således hittar varje del av bergen en ny plats på jorden.