Gesteentekringloop.
De gesteentekringloop beschrijft hoe de drie hoofdtypen gesteente — stollings-, sediment- en metamorf gesteente — in elkaar overgaan. Het zijn dezelfde mineralen die door erosie, sedimentatie, druk en hitte herhaaldelijk een nieuwe vorm aannemen. De tijdschaal is geologisch: miljoenen tot honderden miljoenen jaren.
- Hoofdtypen
- Stollingsgesteente, sedimentgesteente, metamorf gesteente.
- Drijvende krachten
- Plaattektoniek, vulkanisme, verwering, erosie, sedimentatie.
- Tijdschaal
- Miljoenen tot honderden miljoenen jaren per volledige cyclus.
- Belang
- Levert mineralen, voedingsstoffen en de basis voor bodemvorming.
De drie typen
Stollingsgesteente ontstaat door afkoeling van magma. Snel afkoelend magma aan het oppervlak — bijvoorbeeld lava — vormt fijnkorrelig gesteente zoals basalt. Magma dat traag afkoelt op diepte heeft tijd om grote kristallen te vormen: graniet is daar het bekendste voorbeeld van.
Sedimentgesteente bestaat uit fragmenten en deeltjes die eerder ergens zijn afgezet en daarna samengeperst en verkit. Zandsteen is verharde zand. Kalksteen ontstaat uit ophopingen van schelpen, koraal en kalkslib op de zeebodem. Schalie komt uit fijn slib. Veel sedimentgesteente bevat fossielen en is daarmee een tijdsregistratie.
Metamorf gesteente is bestaande gesteente dat onder hoge druk of temperatuur is veranderd, zonder volledig te smelten. Kalksteen wordt onder druk marmer; klei wordt leisteen en uiteindelijk gneis. De minerale samenstelling verandert; kristalstructuren herrangschikken zich.
Processen die de kringloop drijven
De motor van de gesteentekringloop is plaattektoniek. Door beweging van de aardplaten ontstaat magma op subductiezones en mid-oceanische ruggen. Daar wordt nieuw stollingsgesteente gevormd. Op andere plaatsen verdwijnt korst de mantel in en wordt opnieuw gesmolten.
Aan het oppervlak zorgt verwering — fysisch (vorst, temperatuurwisselingen) en chemisch (regenwater met opgelost CO2) — dat gesteente uiteenvalt tot kleinere deeltjes. Erosie verplaatst die deeltjes via rivieren, gletsjers en wind. Op rustige plaatsen — meren, riviermondingen, oceaanbodem — bezinken ze, en hopen zich op tot lagen sediment. Onder druk en in de loop van miljoenen jaren wordt sediment gesteente.
Wanneer sediment of stollingsgesteente diep onder andere gesteentelagen begraven raakt, neemt de druk en temperatuur toe. Dat levert metamorf gesteente. Bij nóg hogere temperatuur smelt het gesteente, en wordt het magma — waarmee de kringloop opnieuw begint.
Verbinding met andere kringlopen
De gesteentekringloop is de trage onderlaag van vrijwel alle andere kringlopen. Koolstof wordt op geologische schaal opgeslagen in kalksteen en fossiele brandstoffen — een rechtstreekse aftakking van de gesteentekringloop. Fosfor komt vrij door verwering van fosfaathoudend gesteente. Zwavel in pyriet en sulfaten reist mee.
De waterkringloop grijpt in op de gesteentekringloop via verwering en erosie. Regen, ijs en grondwater breken gesteente af en transporteren materiaal. Omgekeerd verandert gesteente de loop van rivieren en de samenstelling van bodem en zeewater.
Verwering als koppeling
Een specifiek proces verdient aandacht: chemische verwering van silicaatgesteenten haalt op lange termijn CO2 uit de atmosfeer. Regenwater met opgelost CO2 reageert met silicaten tot bicarbonaat, dat naar zee spoelt en uiteindelijk in kalksteen opgeslagen wordt. Op tijdschalen van honderdduizenden tot miljoenen jaren is dit een belangrijke stabilisator van het klimaat — een natuurlijke thermostaat. Op menselijke tijdschalen is het effect verwaarloosbaar.
Bodem als overgang
Tussen levende natuur en gesteente staat de bodem. Bodemvorming begint bij verwering: gesteente valt uiteen, organisch materiaal mengt zich erdoorheen, schimmels en bacteriën breken het verder af. Een vruchtbare bodem is voor een belangrijk deel het resultaat van duizenden jaren wisselwerking tussen decompositie en gesteenteverwering. Daarmee is de gesteentekringloop niet alleen geologie, maar ook biologie.