Da det ble oppdaget at nedbryting av naturlig radioaktive stoffer i det indre av jorda produserer varme, var det noen som mente at jorda var under oppvarming og at kloden utvidet seg. Utvidelsen kunne forklare de parallelle kystlinjene på begge sider av Atlanterhavet ved at landområdene en gang hadde hengt sammen. Men teorien passet dårlig på andre fenomener.

Så, i 1912, satte den tyske vitenskapsmannen Alfred Wegener fram teorien om at kontinentplater drev sakte bortover overflata på jordkloden. Noen ganger sprakk berggrunnsplater opp og andre ganger ble de "sveiset" sammen. Wegener mente at for 200 millioner år siden hang de nåværende kontinentene sammen til et kjempekontinent, som ble kalt "Pangea"= alt land. Dette kunne forklare hvordan kontinentene på begge sider av Atlanteren var blitt skilt fra hverandre, men hadde form som brikkene i et puslespill. Det forklarte også skuringsstriper og andre spor etter istid i det sørlige Afrika, i India og i det sørlige Australia. Hvis disse områdene hadde vært nær Antarktis, trengte ikke klimaet den gangen å ha vært vesentlig annerledes enn i dag. Fordi det var så vanskelig å tenke seg at platebevegelser var mulig, forkastet de fleste vitenskapsmenn teorien om kontinentaldrift, og diskusjonen avtok.

På 1950-tallet ble det gjort en rekke registreringer av spor av magnetisme i bergarter. Magnetsporene fortalte om retningen til de magnetiske polene da bergartene ble dannet. Hvis ikke bergartene hadde flyttet på seg, måtte de magnetiske polene ha vandret over omtrent hele kloden! Dette har neppe vært tilfelle; magnetismen henger sammen med jordrotasjonen, og polene hadde neppe flyttet så mye på seg.

På 1960-tallet ble vitenskapsfolk klar over at i lavabergartene under havbunnen var det like spor av magnetisme i lik avstand fra midthavsryggene, som er vulkanske fjellkjeder. Det ble snart antydet at bergartene var yngst nærmest en slik rygg og eldre jo lengre fra ryggen en kom. Midthavsryggene så ut til å være "akser" der ny lava kom opp og førte til at eldre havbunn ble liggende lenger unna. Geologene bruker uttrykket havbunnsspredning om dette fenomenet.

Forskerne kunne etter hvert måle at havbunnen på hver side virkelig beveget seg bort fra midthavsryggene, noen steder med en fart på så mye som 10 cm per år i forhold til hverandre. Midthavsryggen i Nord-Atlanteren går over Island. Vest-Europa og Nord-Amerika glir for tiden fra hverandre med en fart på omtrent 2 cm i året. Det er omtrent samme hastighet som en negl vokser på fingeren din.

Til slutt ble det kjent at under den stive berggrunnen er massen tilstrekkelig myk og plastisk til at berggrunnsplatene kan bevege seg på dette underlaget. Temperaturen stiger nedover fra overflata av kloden. For å få en plastisk, svært seigtflytende berggrunnsmasse, må temperaturen være omkring 1300 °C. Videre innover mot kjernen av jorda stiger temperaturen enda mer, men på grunn av det enorme trykket, opptrer massen mer som fast stoff.

Vi skjønner at plater noen steder glir fra hverandre, som de gjør ved en midthavsrygg. Plater kan også kollidere, og da glir som regel den ene platen under den andre og smelter opp etter som temperaturen øker på dypet. Dette skjer i dyphavsgroper, som kan finnes langs kontinentene eller ute i de store havområdene. Noen steder glir platene langs hverandre.

Drivkreftene for platebevegelsen er ikke sikkert fastslått, men antas å ha med varmestrømmer i laget under de stive platene å gjøre. Berggrunnsplatenes grenser og bevegelser forklarer fjellkjededannelser, og hvorfor vulkanisme og jordskjelv overveiende skjer i bestemte områder på kloden.

Gull er et mineral som er svært sjeldent å finne annet enn mikroskopiske mengder av i bergartene. Svovelkis er et mineral med messinggul farge som er mer vanlig å støte på, og som kan få deg til å tro det er gull du har funnet. Glimmer er en type mineraler som spalter i tynne flak. Glimmer er vanlig i bergarter som gneis og granitt. Geologene skiller mellom mørk glimmer, som også kalles biotitt, og lys glimmer, som kalles muskovitt. Noen ganger kan glimmerflakene være sølvglinsende, noe som har gjort at glimmer også kalles kråkesølv.

Hardhetsskalaen for mineraler

Før vi går videre med mineraler, må vi se på hardhetsskalaen. En av måtene vi kan skille mineraler fra hverandre på, er nemlig ved å undersøke deres hardhet. Det fins en egen skala fra 1 til 10 til dette bruk. En geolog som het Moh, satte opp denne skalaen for bestemmelse av mineraler første gang.

Hardhetsskalaen for mineraler

De vanligste lyse mineralene

Feltspat er det mest vanlige mineralet i verden. Det fins mange typer av dette mineralet; de to hovedtypene er alkalifeltspat (blant annet i granitt) og plagioklas (blant annet i gabbro).

Kvarts er også et svært vanlig mineral. Vi finner mye kvarts i de vanlige bergartene gneis og granitt.

Feltspat og kvarts er oftest lyse, noen ganger helt kvite mineraler. Et tredje lyst mineral er kalkspat, som er kalsiumkarbonat. Kalkspat danner bergarten kalkstein. Omdanna kalkstein kalles marmor. Sammenlikning av tre lyse mineraler

Hardhetsskalaen for mineraler

Noen mørke mineraler

Amfibol og pyroksen

Disse to svarte eller mørk grønne mineralene likner på hverandre. Hardheten er 5 - 6. De kløver i to retninger.

Olivin og serpentin

Noen steder i landet er disse mineralene viktige. Olivin er oftest grønn, danner ujevnt brudd og har hardhet 6,5-7. Serpentin er rødbrun med liten hardhet på flater som er forvitret ytterst. Serpentin blir til ved omdanning av olivin.

Bergarter som har størknet langt under jordoverflata

Når smeltet bergmasse, som også kalles magma, avkjøles sakte og stivner noen tusen meter under jordoverflata, får de forskjellige forbindelsene mellom grunnstoffene i massen tid til å vokse til tydelige mineralkorn som vi kaller krystaller. Slik dannes grovkorna bergarter.

Granitt er en bergart som er dannet på denne måten. Geologene sier at granitt er en dypbergart. Vi finner granitt på overflata i dag, fordi tykke lag av berggrunn har blitt tært bort i løpet av millioner av år etter at smeltemassen størknet og ble til granitt. Bergarten granitt består av mineralene kvarts, alkalifeltspat og glimmer. Kvit alkalifeltspat gir grå granitt og rød alkalifeltspat gir rød granitt.

Larvikitt er en annen dypbergart. Larvikitt inneholder ikke kvarts og den inneholder feltspattypen plagioklas i tillegg til alkalifeltspat. Det er feltspat som gir det spesielle blå fargespillet i larvikitt, noe som gjør denne bergarten populær til bygninger og monumenter over hele verden.

Gabbro er også en dypbergart. Gabbro er mørk fordi den i tillegg til plagioklas inneholder mye av de mørke mineralene pyroksen og amfibol.

I steinindustrien kalles en dypbergart for granitt selv om bergarten ut fra mineralsammensetning ikke er noen granitt. Larvikitt kalles blå granitt og mørk gabbro kalles noen ganger svart granitt.

Bergarter som har størknet på jordoverflata

Smeltet bergmasse kan strømme oppover, og noe kan komme helt opp på overflata og flyte utover fra vulkaner. Smeltet bergmasse som kommer helt opp på jordoverflata, kalles lava. Et annet navn på lavabergarter er dagbergarter.

Bergarter som er dannet fra lavastrømmer, er mer finkornete enn granitt og andre dypbergarter som har størknet langt under overflata. Dette fordi mineralkorna har størknet så raskt at de ikke har hatt tid til å vokse seg store. Den mest vanlige lavabergarten i verden heter basalt. Ved Oslo og i Vestfold fins en lavabergart som kalles rombeporfyr. Denne lavaen har innsprengninger av feltspat i en tettere grunnmasse. Rombeporfyr fins bare noen få steder i verden. I Norge ble den dannet i den geologiske perioden perm (ca 250 millioner år siden), da jordskorpa sprakk opp fra Langesundsfjorden til Mjøsa.

Sandstein er sandkorn som har blitt sementert sammen av stoffer som har dannet seg i rommene mellom sandkornene. Løs sand har kommet under høgt trykk nede under tykke lag av sand. Så har sanden blitt herdet og gått over til å bli bergarten sandstein. I sandstein kan vi ofte se den opprinnelige lagdelingen og de enkelte sandpartiklene i sanden. På norsk kaller vi sandstein og andre bergarter som er dannet på denne måten, for avsetningsbergarter. Geologenes faguttrykk er sedimentære bergarter.

På samme måte som sandstein er dannet ved herding av sand, er leirstein dannet av leire. Hver jordart blir til en tilsvarende bergart når jorda kommer under høgt trykk fordi det er avsatt svært tykke lag.

Spor av liv fra tidligere tider - fossiler

I avsetningsbergartene kan vi finne spor etter planter og dyr som levde på den tida jorda ble avsatt. Avtrykk etter organismer kalles fossiler. Dyre- og planteartene har gjennom hele jordhistorien tilpasset seg skiftende forhold og dermed gjennomgått en utvikling. Derfor kan vi bruke funn av fossiler til å finne ut hvor gammel en bergart er. I 1999 ble det funnet fossiler av alger ved Alta i Finnmark som er 1800 millioner år (1,8 milliarder år) gamle. Dette er de eldste livstegn som er funnet i Europa, men i Afrika og Australia er det funnet spor av liv mye tidligere. De første dyrene med harde kroppsdeler er kjent fra 500 - 600 millioner år tilbake. Fossiler eldre enn dette er svært sjelden å finne. En regner med at jorda er 4,5 - 5 milliarder år gammel.

Olje og gass fra organismer i avsetningsbergarter

Avsetningsbergarter dannes hele tida nede i store løsmasser, for eksempel på kontinentalsokkelen utenfor kysten av Norge. Nede i disse avsetningene har rester av planter og dyr blitt omdannet til olje og gass. Oljen og gassen stiger oppover i hulrom og sprekker i de nydanna bergartene. For at det skal bli store mengder olje og gass på et sted, må det finnes tette lag som oljen og gassen samles opp under.

En bergart kan bli forandret av høgt trykk eller høg temperatur slik at nye mineraler blir dannet, men uten at bergarten smelter helt og blir en størkningsbergart. Omdanning av bergarter skjer når jordskorpeplater kolliderer og bergarter blir utsatt for stort trykk og høg temperatur. Omdanning foregår også når varmen fra smeltet bergmasse, som trenger oppover i jordskorpa, gjør at bergarter i nærheten blir "stekt".

Den kaledonske fjellkjedefoldingen, som var fullført for omtrent 400 millioner år siden, har satt spor etter seg i det meste av landet. Navnet kommer av det romerske navnet på de nordlige delene av Storbritannia, Caledonia. Fjellkjedefoldingen skyldtes kollisjon mellom den eurasiske jordskorpeplaten og den nordamerikanske platen. Smeltemasse trengte oppover i området der jordskorpeplatene kolliderte. Noe av smeltemassene kom opp til overflata og ble til vulkanske bergarter. Noe ble til dypbergarter ved at smeltemassen størknet langt nede.

Øst for selve kollisjonssonen ble bergarter skjøvet og omdannet under fjellkjededannelsen. I store deler av landet er bergartene vi finner i dag, rester etter "skyvedekker" som ble skjøvet som stive pakker med forskjellige bergarter, i noen tilfeller flere hundre kilometer av gårde. Flere skyvedekker ligger ofte over hverandre. Også videre østover er avsetningsbergartene fra de geologiske periodene kambrium, ordovicium og silur foldet eller stilt på skrå av skyvekreftene fra fjellkjedefoldningen.

I det sørligste og østligste av Norge finner vi gammel berggrunn som ikke ble skjøvet under den kaledonske fjellkjedefoldingen. Gneis er den vanligste bergarten her. Mineralene i gneis danner sjikt, og når vi ser bergarten i tverrsnitt, ser vi mineralsjiktene som striper, som noen ganger viser folder.

Gneis er en omdannet bergart. Omdanningen har skjedd ved en temperatur på flere hundre grader og samtidig høgt trykk. Gneis inneholder som regel mineralene kvarts, feltspat og glimmer. Opprinnelig kan gneis ha vært en granitt, men den kan også ha vært en sandstein eller en annen bergart. Kvartsrik sandstein har noen steder blitt omdannet til en bergart som kan utnyttes til å lage flate heller av. Da kaller vi ofte bergarten kvartsittskifer eller helleskifer. Skiferen som brytes i Alta, Snåsa, Oppdal og Voss er en slik sterkt omdanna bergart.

I Troms og Nordland består mye av berggrunnen av glimmerskifer, som har vært leirrike avsetningsbergarter som ble omdannet under den kaledonske fjellkjedefoldingen. På Vestlandet, i Valdres og i Trøndelag fins fyllitt. Fyllitt er skifer som ikke er så kraftig omdanna som glimmerskifer. Fyllitt har glinsende flater på grunn av glimmerflak som er så små at vi ikke kan se dem uten forstørrelse. Noen steder kan det brytes flate heller av fyllitt. Skifer som brytes eller har vært utvunnet i Friarfjord i Finnmark og i Otta, Fåvang og Øystre Slidre i Oppland, er av fyllitt-type.

En omdanna bergart som ofte fins som mørke partier i gneis, er amfibolitt. Som navnet sier, inneholder amfibolitt mye av mineralet amfibol. Amfibolitt kan være dannet ved omdanning av gabbro eller basalt. Grønnstein og grønnskifer er mindre sterkt omdanna basalt og fins i Trøndelag og på Vestlandet.

Et fremmedord for omdanning er metamorfose, og i stedet for omdanna bergarter sier geologene at bergartene er metamorfe. På geologiske kart og i fagbøker kan du finne forstavelse meta- i navn på bergarter som er omdanna. Metasandstein eller metagabbro betyr altså at sandsteinen eller gabbroen er omdannet

I det lange tidsrommet etter at den kaledonske fjellkjeden ble dannet - 400 millioner år - har det foregått stor forvitring og erosjon av fastlands-Norge. Kanskje har nedtæringen i gjennomsnitt vært på noen få hundredels millimeter i året. Hvor tykt lag med fjell har blitt borte hvis den årlige forvitringen i gjennomsnitt har vært to hundredels millimeter? Det skulle bli 8 km på 400 millioner år! Det forvitrete materialet har for det meste blitt ført ut i havet og bygger opp kontinentalsokkelens bergarter.

En begivenhet som har satt markert preg på landskapet i deler av Norge, er den tertiære landhevingen. Den startet for omtrent 50 millioner år siden. Da var Skandinavia tæret ned til et temmelig flatt område. Det oppstod forkastninger vest for Norge, og Skandinavia hevet seg, mest i vest - trolig opp til 1200 meter. Dette gjorde at elvene fikk nytt tak og begynte å grave seg nedover og innover. I de siste 2 millioner år, i kvartærtida, har vi dessuten hatt en rekke istider, og isbreene har bidratt sterkt til å frakte forvitringsmateriale bort og også til å forme landskapet.

De norske høgfjellstraktene som vi kjenner i dag, er landskapsmessig ikke rester av den kaledonske fjellkjeden. Derimot kan landskapets historie følges tilbake til den tertiære landhevingen.

Ofte blir det framhevet at landskapet er et resultatet av isens og vannets erosjon. Men det er viktig å være klar over at sprekker i bergartene, bergartenes lagdeling og deres forskjellige hardhet og motstandskraft mot forvitring og erosjon har avgjørende betydning for hvordan is og vann klarer å forme landskapet.

Lokalt kan sammenhengen mellom bergrunn og terreng være at vi finner 

• fjorder og daler som har sammenheng med at bergarten har forvitret lett
• topper som stikker opp fordi bergarten er hard og motstandsdyktig
• daler og fjorder "anlagt" etter gamle sprekker i jordskorpa
• foldinger og skråstilling av lagdelte bergarter
• overskjøvne bergarter, ofte med bratte raskanter der harde bergarter ligger over myke

Mineralenes innhold av plantenæringsstoffer

I denne lista over et utvalg mineraler i bergartene, er mineralene ordnet fra de raskest til de langsomst forvitrende. For hvert mineral er plantenæringsstoffer som frigis, oppgitt med kjemisk tegn. Andre grunnstoffer som det er mye av i mineralene, slik som silisium, oksygen og aluminium, er ikke nevnt i lista.

Bergartenes næringsinnhold og forvitring

Næringsrike bergarter er ofte verdifulle for planteveksten av flere grunner enn at totalinnholdet av plantenæringsstoffer er høgt. Det at en bergart forvitrer lett både fysisk (oppsmuldring) og kjemisk (oppløsning av stoffer), fører til at

• mineralene oppløses, slik at næringsstoffene blir tilgjengelig for plantene 
• mye løsmateriale dannes, slik at plantene får jord å vokse i
• jorda blir rik på små partikler, slik at den kan holde på vann og næringsstoffer

I lyse bergarter er det mye kvarts og alkalifeltspat. Disse mineralene forvitrer langsomt, og kvarts frigir altså ingen plantenæringsstoffer. Lys gneis, granitt, kvartsitt og sandstein kan for det meste bestå av kvarts og noe alkalifeltspat, og er eksempler på næringsfattige bergarter.

I mørke bergarter er det mye av mineraler som pyroksen, biotitt og amfibol. Eksempler på slike bergarter er leirskifer, fyllitt, glimmerskifer, gabbro, amfibolitt, grønnstein og grønnskifer. Dette er bergarter som gir mer plantenæringsstoffer når de forvitrer. Hvis jorddekket er tynt, og en slik bergart, for eksempel leirskifer, grenser inntil en lys og hard bergart, for eksempel kvartsitt, kan vi som regel se tydelig forskjell i vegetasjonen.

Inndeling av bergartene i fem grupper etter hvor lett de forvitrer kjemisk

Kalkholdig berggrunn gir god næringstilgang for plantene

Kalkstein og andre bergarter som inneholder kalkspat eller andre karbonatmineraler, gir jord med god næringstilgang til plantene, hvis det er nok fuktighet til stede. Kalkrik berggrunn og forvitret løsmateriale fra slik berggrunn har stor evne til å motstå forsuring. Sterkt sur jord er ugunstig for plantene, fordi noen næringsstoffer blir tungt tilgjengelig. Andre stoffer, særlig aluminium, løses i så stor mengde i sterkt sur jord at plantene forgiftes.

Bakterielivet blir også hemmet hvis jorda blir sur, og dette går ut over omdannelsen (”råtningen”) av organisk stoff i jorda. I jord som er dannet av kalkholdig berggrunn, dannes det ofte mold av planterestene. Formoldingen av organisk stoff frigjør næringsstoffer og får dem til å sirkulere. Vi sier at det foregår mineralisering når næringsstoffene kommer tilbake til ioneform i jorda igjen.

Mineralisering av organisk stoff er spesielt viktig for de næringsstoffene som det er størst mangel på i forhold til plantenes behov. Ofte er nitrogen det plantenæringsstoffet som planteveksten reagerer sterkest på. Nitrogen inngår i alle proteiner. I tillegg til at nitrogen frigjøres ved mineralisering av organisk stoff når jorda er kalkrik, krever nitrogenbindende bakterier på røttene til enkelte planter i erteblomstfamilien at jorda ikke er for sur.

Fosfor kan være minimumsfaktor for plantevekst

Fosfor finnes praktisk talt bare i mineralet apatitt i naturen. De fleste bergartene inneholder litt apatitt. Men i noen områder finner vi berggrunn med lite apatitt og dermed lite fosfor. Et eksempel er i området rundt Egersund.

Fosfor er nødvendig for å bygge opp beinvev hos virveldyr. Uten annen tilførsel av fosfor, vil dyr som beiter på fosforfattig jord og berggrunn, ofte lide av beinskjørhet.

Spesielle planteslag på spesielle bergarter

Der det vokser blåveis eller orkideer, som rødflangre, forteller det ofte at det er kalkholdig berggrunn vi har med å gjøre. I fjellet røper gulsildre, rødsildre og reinrose om at voksestedet er kalkholdig. Rome derimot, vokser på kalkfattig grunn. Denne planten er fra gammelt også benevnt ”beinbrekk” fordi sau som beitet i disse områdene fikk dårlig beinbygning. Selv om sauen ikke spiser rome, vil all vegetasjon i slike områder ha lavt kalkinnhold.

Fjelltjæreblom vokser på knauser av bergarten serpentinitt. Her er det få andre arter som klarer seg, blant annet fordi jorda har høgt innhold av krom og andre tungmetaller.

Bergarter som gjødsel og jordforbedring

Det er mulig å bruke finmalte, næringsrike bergarter som gjødsel for å tilføre plantenæringsstoffer i jordbruk og gartneri. Dette er aktuelt ved økologisk dyrking, der lettløselig mineralgjødsel, ”kunstgjødsel”, skal unngås. Mineralet biotitt (mørk glimmer) frigir kalium relativt lett. Steinmjøl av biotittrike bergarter kan derfor brukes som langsomtvirkende kaliumgjødsel.

Råfosfat er malt apatitt og brukes en del som tungtløselig fosforgjødsel. Bergarter rike på dolomitt, biotitt, kloritt eller olivin kan brukes til å forsyne plantene med magnesium.

Kalkstein og marmor blir brutt og malt til kalksteinsmjøl som brukes i jordbruket for å oppveie forsuring av kulturjorda. Dette kalles kalking og omtales som jordforbedring, ikke gjødsling. Kalking er særlig nødvendig der jorda ikke er oppstått av nærings- og kalkrike bergarter.

Berggrunn og fiskedød

For fisken i elver og innsjøer spiller surhetsgraden i vatnet en stor rolle. I deler av Norge som har fått mye syre med nedbøren, og som samtidig har berggrunn og jord som ikke er i stand til å nøytralisere surheten, har vatnet i mange år vært for surt til at ørret kan leve der. Mange steder har elver og vatn blitt kalket for å holde høg nok pH i vatnet til at ørreten og dens byttedyr kan leve der. Grunnen til at særlig ørretyngelen får problemer i surt vatn, er at det er mye aluminium oppløst i vatnet når pH er låg. Aluminiumionene skader hjellene på fisken, slik at den ”kveles” av mangel på oksygen.

Berggrunn og drikkevatn

Mange i Norge får drikkevatn fra borebrønner i fjell. Det kjemiske innholdet i vatnet i disse brønnene blir preget av mineralsammensetningen i berggrunnen som vatnet hentes fra.

Et visst innhold i drikkevatnet av de vanlige grunnstoffene i mineralene er en fordel. Særlig er det gunstig med mindre aluminium og mer kalsium oppløst i grunnvatnet enn det som er i overflatevatn de fleste steder.

Fluor fins i mineralet flusspat, noen ganger også i apatitt og andre mineraler. Et innhold på opp til 1 mg fluor per liter vatn kan være gunstig for å motvirke tannråte. Men det er en fordel å kjenne til fluorinnholdet i grunnvannet. Der fluorinnholdet i drikkevannet er høgt, bør barn ikke bruke fluortabletter i tillegg.