Mineralen van het aardoppervlak

Geologen weten over duizenden verschillende mineralen die in rotsen zijn opgesloten, maar wanneer rotsen aan het aardoppervlak worden blootgesteld en het slachtoffer worden van weersinvloeden, blijft er slechts een handvol mineralen over. Ze zijn de ingrediënten van sediment, dat na geologische tijd terugkeert naar sedimentair gesteente.

Waar de mineralen naartoe gaan

Wanneer de bergen in zee uiteenvallen, breken al hun rotsen, of ze nu stollend, sedimentair of metamorf zijn, af. Fysieke of mechanische verwering vermindert de rotsen tot kleine deeltjes. Deze worden verder afgebroken door chemische verwering in water en zuurstof. Slechts enkele mineralen kunnen oneindig lang weerstaan: zirkoon is de ene en inheems goud is de andere. Kwarts is zeer lang bestand, daarom is zand, dat bijna puur kwarts is, zo hardnekkig. Bij voldoende tijd lost zelfs kwarts op in kiezelzuur, H₄SiO₄. Maar de meeste silicaatmineralen waaruit rotsen zijn opgebouwd, worden na chemische verwering vaste resten. Deze silicaatresten vormen de mineralen van het landoppervlak van de aarde.

De olivijn, pyroxenen en amfibolen van stollings- of metamorfe gesteenten reageren met water en laten roestige ijzeroxiden achter, meestal de mineralen goethiet en hematiet. Dit zijn belangrijke ingrediënten in de bodem, maar ze komen minder vaak voor als vaste mineralen. Ze voegen ook bruine en rode kleuren toe aan sedimentaire rotsen.

Veldspaat, de meest voorkomende silicaat-mineraalgroep en het belangrijkste huis van aluminium in mineralen, reageert ook met water. Water trekt silicium en andere kationen ("CAT-eye-ons"), of ionen met positieve lading, behalve aluminium. De veldspaatmineralen veranderen dus in gehydrateerde aluminosilicaten die klei zijn.

Verbazingwekkende Clays

Kleimineralen zijn niet veel om naar te kijken, maar het leven op aarde hangt ervan af. Op microscopisch niveau zijn kleien kleine vlokken, zoals mica maar oneindig kleiner. Op moleculair niveau is klei een sandwich gemaakt van vellen silicatetrahedra (SiO₄) en vellen magnesium- of aluminiumhydroxide (Mg (OH)₂ en Al (OH)₃). Sommige klei is een echte drielaagse sandwich, een Mg / Al-laag tussen twee silicagelagen, terwijl andere open sandwiches van twee lagen zijn.

Wat kleien zo waardevol maakt voor het leven, is dat ze met hun kleine deeltjesgrootte en open gezichtconstructie zeer grote oppervlakken hebben en gemakkelijk veel vervangende kationen voor hun Si-, Al- en Mg-atomen kunnen accepteren. Zuurstof en waterstof zijn in overvloed aanwezig. Vanuit het oogpunt van levende cellen zijn kleimineralen als machinewerkplaatsen vol gereedschap en stroomaansluitingen. Inderdaad, zelfs de bouwstenen van het leven - aminozuren en andere organische moleculen - worden verlevendigd door de energetische, katalytische omgeving van klei.

The Makings of Clastic Rocks

Maar terug naar sedimenten. Met de overgrote meerderheid van oppervlaktemineralen bestaande uit kwarts, ijzeroxiden en kleimineralen, hebben we de ingrediënten van modder. Modder is de geologische naam van een sediment dat een mengsel is van deeltjesgroottes variërend van zandgrootte (zichtbaar) tot kleimaat (onzichtbaar), en de rivieren van de wereld leveren gestaag modder aan de zee en aan grote meren en binnenwateren. Dat is waar de clastic sedimentaire rotsen worden geboren, zandsteen en moddersteen en schalie in al hun variëteit.

De chemische neerslag

Wanneer de bergen afbrokkelen, lost veel van hun mineralen op. Dit materiaal komt de rotscyclus op andere manieren binnen dan klei, en slaat uit de oplossing neer om andere oppervlaktemineralen te vormen.

Calcium is een belangrijk kation in stollingsmineralen, maar het speelt een kleine rol in de kleicyclus. In plaats daarvan blijft calcium in het water, waar het verbonden is met carbonaationen (CO₃). Wanneer het voldoende geconcentreerd wordt in zeewater, komt calciumcarbonaat uit de oplossing als calciet. Levende organismen kunnen het extraheren om hun calcietschillen op te bouwen, die ook sediment worden.

Waar zwavel overvloedig aanwezig is, combineert calcium ermee als het minerale gips. In andere instellingen vangt zwavel opgelost ijzer op en slaat neer als pyriet.

Er blijft ook natrium over van de afbraak van de silicaatmineralen. Dat blijft in zee totdat de pekel opdroogt tot een hoge concentratie, wanneer natrium samengaat met chloride om vast zout of haliet op te leveren.

En hoe zit het met het opgeloste kiezelzuur? Ook dat wordt geëxtraheerd door levende organismen om hun microscopische siliciumskeletten te vormen. Deze regenen neer op de zeebodem en worden geleidelijk aan karm. Zo vindt elk deel van de bergen een nieuwe plek op aarde.