[SVENSKA]
Det Geologiska Kretsloppet
Det geologiska kretsloppet beskriver olika typer av bergarter, och hur de kan förändras från en typ till en annan. Man kanske inte kan tro det, men stenar är i ständig förändring drivna av olika naturkrafter från en typ till en annan. De tre grundläggande typerna av sten är magmatiska, sedimentära, och metamorfa.
Källa: Wikipedia.
I bilden ovan kan man se hur magma (1) stelnar eller kristalliseras (2) till magmatiska bergarter. Dessa bergarter kan sedan erodera (4) och sedimentera (5) till sediment och sedimentära bergarter (6). Dessa sedimentära bergarter kan se begravas genom tektonisk aktivitet (7) och omvandlas till metamorfa bergarter (8). Dessa bergarter kan sedan smälta (9) tillbaka till magma. Man kan också se andra vägar, hur magmatiska bergarter kan omvandlas direkt av tektoniska krafter till metamorfa bergarter eller smälta igen till magma, och även hur både sedimentära och metamorfa bergarter kan erodera. Så det geologiska kretsloppet har olika vägar och de olika typerna kan omvandlas till olika former beroende på dess omgivande miljö. Det som driver dessa förändringar är vanligen tektoniska krafter och vattencykeln. Dessa processer tar förstås tid…och precis hur mycket tid kommer du att få en känsla för genom den promenad du ska ge dig ut på längs denna geostig! Nedan finner du mer information om varje typ av bergart.
Magmatiska bergarter
Magmatiska bergarter bildas från smält sten inne i jordskorpan, från vad som brukar kallas magma. När magma svalnar inne i jordskorpan, gör den så långsamt och bildar stenar som har stora, grova korn. De olika mineraler som bildar berget är väl synliga som fläckar av färg i bergarten. När magma lämnar jordskorpan (och då kallas lava), kyls det mycket snabbare vilket gör att stenarna istället bildar fina, små korn av mineraler. Magmatisk sten som bildas under jordytan kallas intrusiva eller plutoniska, medan magmatisk sten som bildas ovanför ytan kallas extrusiva eller vulkaniska.
Källa: Wikipedia
Magmatiska bergarter kan bildas från både metamorfa och sedimentära bergarter, om de råkar vara tillräckligt långt under jordytan för att bli en del av magman. Magma kan bildas av något av följande villkor: en ökning i temperatur, en minskning i tryck, eller en förändring i sammansättningen. Om du är bekant med teorier om värme och tryck (säg, från den ideala eller kombinerade gaslagen) kan det tyckas märkligt att en minskning av trycket skulle orsaka att stenar smälter. Ökat tryck leder till förhöjd temperatur, allt annat konstant, så hur kan reducerat tryck smälta något? Det finns en enkel förklaring. Bergarterna som finns under jordytan är under sådana enorma tryck att atomerna inte är fria att röra sig och kan inte bryta sina kemiska bindningar trots att temperaturen är tillräckligt hög. När trycket minskas kan atomerna röra sig fritt, vilket gör att bergarten kan smälta.
Magmatiska bergarter längs stigen
När du vandrar längs stigen kommer du att stöta på flera typer av magmatiska bergarter, vilket visar på Ålands ursprung från vulkanutbrott för 1900 miljoner år sedan. Vid utgångspunkten för stigen ligger bland annat stenen märkt 24 (ja, den ligger lite konstigt till rent numeriskt), som är porfyrisk granit. Det är även nummer 5 som ligger strax bredvid. Notera att båda dessa stenar är av granit, men nummer 24 har svart och vit färg medan nummer 5 är mer röd och svart. Färgen beror på skillnader i de mineraler som blandades för skapa graniten. Granit har vanligtvis en röd, rosa, grå eller vit färg, med mörkare mineralkorn klart synliga. Granit består huvudsakligen av kvarts och fältspat, med mindre mängder av andra mineraler. Att både sten 5 och sten 24 heter porfyrisk är för att "porfyrisk" är den generella termen för en bergart med stora kristaller!
En närbild på sten nummer 9, som är en rapakivigranit. Notera de stora kristallerna som indikerar att denna sten kyldes långsamt. Källa: Prytz+1
Rapakivi är den vanligaste typen av granit som finns på Åland. Du kan se ett exempel på en sådan sten med nummer 9 längs stigen. Namnet Rapakivi är finska för "smutsig sten", eller i mer överförd betydelse ”vittrad sten”, på grund av dess ojämna ytstruktur och ”smuliga” konsistens. Denna egenskap kommer från de olika värmeutvidgningskoefficienterna i de ingående mineralerna som bildar graniten, vilket innebär att de olika beståndsdelarna expanderade i olika takt och mängd när de utsattes för värme under bildningen. Längs stigen finns också undertyper av rapakivigranit, nämligen Vyborgite (nummer 7) och Pyterlite (nummer 8). För mer information om vilka typer av granit som finns på Åland, kan du besöka Lemlandsgranit Earthcache.
När du kommer till sten 11, som är en diabas, kan du stanna upp och jämföra utseendet med de tidigare granit-stenarna. Diabas är nämligen också en magmatisk bergart, men du kan tydligt se skillnad i utseende både i färg och kornighet. Förutom granit och rapakivi-stenarna (och de olika undertyperna till rapakivi) finns alltså även diabas, kvartsdiorit, samt tonalit som exempel på magmatiska bergarter längs denna stig.
Sedimentära bergarter
Sedimentära bergarter bildas från samlingar av sediment på jordens yta och i vattendrag. Sediment kan bestå av både organiska och icke-organiska partiklar; dessa partiklar sedimenteras och ackumuleras och trycks med tiden ihop till stenar. Sedimentpartiklarna i sig bildas genom vittring och erosion av metamorfa, magmatiska och andra sedimentära bergarter som sedan transporteras med vatten, vind, is, gravitation, eller glaciärer till sin slutdestination. Det finns undertyper av sedimentära bergarter som kallas klastiska, kemiska och organiska sedimentära bergarter. Klastiska sedimentära bergarter är de som bildas från mekanisk vittring (såsom vind- och vattenerosion). Kemiska sedimentära bergarter bildas när upplösta material fälls ut, vilket är hur bergsalt bildas. Organiska sedimentära bergarter är, som namnet antyder, bildade från ansamlingar av organiskt material. En vanlig organisk sedimentär bergart är kol.
Det är i sedimentära bergarter som vi brukar hitta fossiler. Lager av sediment har under miljontals år bevarat och gjort avtryck av historiska växter och djur. Sedimentära bergarter är därför en viktig pusselbit för att förstå jordens historia. Skikten och fossilerna kan hjälpa datera arter och geografiska egenskaper. Studiet av sedimentära bergarter specifikt kallas sedimentologi.
Sedimentära bergarter längs stigen
En välkänd typ av sedimentär bergart som du stöter på (nummer 13) längs stigen är sandsten. Det är en typ av sten som mestadels består av komprimerad sand och stenkorn. Den kan även innehålla kornstora partiklar av organiskt material. När man tittar på sandsten kan man ofta tydligt se strimmor av olika lager av sediment, vilket kan visas som ränder i olika färger. På sten nummer 13 (se bilden nedan) kan du se strimmor i olika nyanser av rött, rosa, och grått. Varje färg är olika mineral eller basstenar som var eroderade och överfördes till det område där sandstenen bildades. Du kan också se bland de stora sandstenar som ligger där att stenen kan "separera" längs ett lager. Sandsten är mjukare och mer porös än till exempel granit. Den porösa konsistensen gör att vatten kan sippra igenom och filtreras, och den kan även lagra vatten. Eftersom sandsten kan filtrera och lagra stora mängder vatten fungerar de ofta som akviferer för grundvatten.
Närbild på en sandsten från stigen. Källa: Prytz+1
Du kommer även att stöta på den sedimentära bergarten ordovicisk kalksten längs stigen strax efter sandstenen. Den nästan lyser rött där den ligger. Kalksten består vanligen främst av organiskt material, men kan även innehålla orenheter, och i detta fall kan den röda färgen du ser bero på järnoxid.
Metamorfa bergarter
Metamorfa bergarter är stenar som har ändrats genom exponering från extrem värme, tryck eller kemiska processer. Vanligtvis sker detta djupt under jordytan. Metamorfa bergarter klassificeras enligt deras textur samt av vilka kemikalier och mineraler den består av. Vissa metamorfa bergarter är ”bandade” med synligt randigt utseende som visar att stenen varit exponerad för värme och riktat tryck; andra metamorfa stenarter saknar randig eller skiktad utseende. De två olika typerna kallas folierad (de som har en randigt utseende, såsom gnejs och skiffer) och icke-folierade (de som inte har en randigt utseende, såsom marmor eller kvartsit). När man diskuterar metamorfa bergarter är det ofta tal om protolit. En protolit är den ursprungliga stenen den metamorfa stenen bildats från, och egenskaperna hos protoliten kan ses även efter den metamorfa processen.
Metamorfa bergarter längs stigen
De metamorfa bergarterna ligger tidigt längs stigen eftersom stigen är sorterad kronologiskt. De metamorfa bergarterna du ser framför dig är alltså resultatet av de tidiga vulkanutbrotten. Den första metamorfa bergarten du kommer se längs stigen är Gnejs. Gnejs är en vanlig metamorf bergart. Den protolita bergarten gnejs bildas av kan vara antingen magmatisk eller sedimentär. Det är normalt svårt att säga vilken typ en viss gnejs bildats från. Gnejs har vanligtvis ett bandat eller randigt utseende, eftersom den är folierad det vill säga sammansatt av skikt av arkliknande plana strukturer. Dessa kännetecknas av omväxlande mörkare och ljusare band. Kvarts och fältspat förekommer normalt rikligt i gnejs. På just det exemplar som ligger framför dig på stigen kan det vara svårt att urskilja ränder, men om du tittar riktigt noga kanske du kan urskilja dem (titta särskilt på toppen där det finns färskare brottytor där banden syns tydligare).
En närbild på stenen av gnejs längs stigen. Källa: Prytz+1
Den andra metamorfa bergarten ligger precis bredvid stenen av gnejs, och är av typen amfibolit. Här är det ingen tvekan om att det finns ränder eller band av olika material! De vita strimmor du kan se är troligen kvarts, vilket sticker ut från den i övrigt svarta ytan.
Stenarna på Åland
Åland består av alla tre huvudtyper av stenar som återfinns i det geologiska kretsloppet. Öarna själva är av vulkaniskt ursprung och har därför en bas av mestadels vulkaniska bergarter, och den mest kända är rapakivigranit. Men det finns exempel på såväl sedimentära som metamorfa bergarter, som visar den långa och omväxlande geologiska historien av Åland. När du promenerar längs stigen kommer du att stöta på exempel på alla tre typer. Börja din vandring vid koordinaterna, vilket är de äldsta stenarna. Du kommer först att se de två metamorfa bergarterna vi beskrivit ovan, för att sedan vandra längs en mer vulkanisk period med exempel som granit, rapakivi, och diabas (bland andra). I mitten av stigen, ungefär, kommer du vandra förbi två olika sedimentära stenar, som är betydligt yngre. Efter du passerat dessa kommer du se skyltar som visar på andra "stora" händelser (som dinosauriernas tid, eller senaste istiden) som placerar stenarnas skapande i tydlig kontext. Tänk på hur långt du går innan du stöter på dinosaurierna, och hur snabbt de dör ut, jämfört med hur långt du fick gå för de olika stenarnas bildande! I slutet av stigen kommer du vandra över klippor av rapakivi-granit. Stigen slutar vid en informationstavla som beskriver de stenar som du ser naturligt runt dig. Du kommer behöva läsa information från denna tavla för att svara på fråga 4 nedan.
Uppgifter
För att logga denna cache måste du svara på följande frågor och e-posta eller skicka svaren i ett meddelande till oss. Posta inte svaren i din logg. Loggar med svar i dem kommer att tas bort. Om du loggar denna cache utan att skicka oss svar kommer vi att ta bort din logg.
1. Vandra längs stigen och klassificera stenarna märkta 1 till 5, 7 till 11, 13, och 18 som antingen magmatisk, sedimentär eller metamorf. (Tips: Svaren finns på denna sida, men du måste själv notera vilken sten som har vilket nummer och anteckna vilken typ den är)
2. Stanna och titta specifikt på stenen märkt 5. I denna sten kan man tydligt se flera mineraler. Att döma av storleken på dem, tror du den här stenen är plutonisk eller vulkanisk? Motivera ditt svar.
3. Stanna och titta specifikt på stenen märkt 13. Denna sten har ett intressant färgmönster. Vad betyder denna färgskiftning? Motivera ditt svar.
4. När du kommer till informationsskylten vid slutet av spåret (på N60 14,001 E019 32,174) ska du mäta ut en höjdangivelse med din GPS/telefon. Vad skulle din höjd vara om du stod på samma plats i 5 000 år? (Tips: Informationen du behöver finns på informationsskylten! Använd din höjdangivelse och den informationen för att få fram rätt svar!)
5. Från denna utsiktspunkt i slutet av stigen, vilka krafter kan du se som verkar på klipporna runt omkring dig just nu som kan omvandla dessa stenar från en grundtyp till en annan i det geologiska kretsloppet? (Tips: Vi är inte ute efter historiska händelser eller hur klipporna/stenarna uppkom; vi vill veta vilka krafter just du kan se just den dagen du besöker platsen!)
[ENGLISH]
The Rock Cycle
The rock cycle is the term used to describe the different types of rocks and how they can change from one type to another. Rocks are constantly changing, due to many different forces. The three main type of rocks are igneous, sedimentary, and metamorphic.
Source: Wikipedia
In the diagram of the rock cycle above we can see how magma (1) crystallize (2) into igneous rocks (3). These igneous rocks may then erode (4) and sedimentize (5) into sediments and sedimentary rocks (6). The sedimentary rocks may then be buried through tectonic movements (7) and metamorphose into metamorphic rocks (8). The metamorphic rocks can then melt (9) back into magma. We can also see other links, showing that igneous rocks may also metamorphose or melt, and how both sedimentary and metamorphic rocks may erode. So the rock cycle has some branches and different types can cycle back to different forms depending on the conditions and environment it exists in. What drives the changes are usually plate tectonics and the water cycle, which work to move rocks from one state to another. Of course, these processes takes time...just how much time, you will get a sense from the walk you’re about to embark on! Below follows more information on each basic type of rock.
Igneous rocks
Igneous rocks are formed from molten rock inside the earth’s crust, from what is usually called magma. When magma cools while still inside the crust, it does so very slowly and forms rocks that have large, coarse grains. The different minerals that form the rock are very visible as flecks of color in the rock. When the magma exits the earth’s crust (and then is called lava), it cools much more quickly, causing the rocks formed to have very fine, small grains of minerals. Igneous rock formed while below earth’s surface is called intrusive or plutonic, whereas igneous rock formed above the surface is called extrusive or volcanic.
Source: Wikipedia
Igneous rocks can be formed from both metamorphic and sedimentary rocks, if they happen to be far enough under the earth’s surface to become part of the magma there. The magma can be formed by at least one of the following conditions: an increase in temperature, a decrease in pressure, or a change in composition. If you are familiar with theories on heat and pressure (say, from the ideal or combined gas laws) it may seem strange to you that a decrease in pressure would cause rocks to melt. Increased pressure leads to increased temperature, all other things constant, so how does reduced pressure melt anything? There is a simple explanation. Simply put, the rocks under earth’s surface is under such enormously great pressure that the atoms are not free to move around and break their chemical bonds even though the temperature is great enough. When pressure is reduced, the atoms can move freely, causing the rock to melt.
Igneous rocks along the trail
When you walk along the trail you will encounter several types of volcanic rocks, indicative of Åland's volcanic origins 1.9 billion years ago. At the starting point of the trail is a stone marked 24 (yes, it is a little out of order numerically), which is porphyritic granite. Number 5, which is right next to number 24, is also of the same type. Note that both of these stones are granite, but number 24 is black and white while the number 5 is more red and black. The colors are due to differences in the minerals that were mixed to create the granite. Granite usually has a red, pink, gray or white color, with darker mineral grains clearly visible. Granite consists mainly of quartz and feldspar, with minor amounts of other minerals. Both rock 5 and 24 are called porphyritic because to "porphyritic" is the general term for a rock with large crystals.
A closeup of rock number 9, a rapakivi granite. Note the large crystals that indicate that this rock was cooled slowly. Source: Prytz+1
Rapakivi is the most common type of granite found on Åland. You will encounter three different examples of rapakivi along this trail, numbers 7, 8, and 9. Number 9 is the typical rapakivi granite that is commonly found all over Åland. The name, rapakivi, is Finnish for “crumbly rock”, due to its crumbled and uneven surface texture. This feature comes from the different heat expansion coefficients that make up the granite, meaning that the different components of the rock expanded differently when exposed to heat during formation. There are also subtypes of Rapakivi granite found along this trail, namely Vyborgite (rock number 7) and Pyterlite (rock number 8). For more information on the types of granite found on Åland, you can visit Lemlandsgranit Earthcache.
When you get to the stone 11, which is a diabase, you can stop and compare the appearance to the previous granite stones. Diabase is also a volcanic rock, but you can clearly see the difference in appearance both in color and grain size. Apart from Rapakivi granite (and the subtypes Vyborgite and Pyterlite) there are also diabase, quartz diorite, and tonalite as examples of volcanic rocks along this path.
Sedimentary rocks
Sedimentary rocks form from the collection of sediment on the earth’s surface and in bodies of water. Sediment can consist of both mineral and organic particles; these particles settle and accumulate, over time pressing together to form rocks. The sediment particles are formed by the weathering and erosion of metamorphic, igneous, and other sedimentary rocks, and are then transported by water, wind, ice, gravity, or glaciers to their final destination. There are subtypes of sedimentary rock called clastic, chemical, and organic sedimentary rock. Clastic sedimentary rocks are those formed from mechanical weathering (such as wind and water erosion). Chemical sedimentary rock form when dissolved materials precipitate, which is how rock salt is formed. Finally, organic sedimentary rock are, as the name implies, formed from accumulations of organic matter. A common organic sedimentary rock is coal.
It is in sedimentary rocks that we usually find fossils. The layers of sediment have worked over millions of years to preserve and make imprints of the plants and animals of that time. Sedimentary rocks are an important puzzle piece to understand earth’s history. The layers and fossils can help date species and geographical features. The study of sedimentary rock specifically is called sedimentology.
Sedimentary rocks along the trail
A well-known type of sedimentary that you will encounter along the trail, with number 13, is sandstone. It is a type or rock mostly composed of compressed sand and rock grains. It can also contain grain-sized particles of organic material. When looking at sandstone, one can often clearly see the striation of the different layers of sediment, which can show as stripes of different colors. For rock number 13 (see the image below), you can see streaks in nuances of red, pink, and gray. Each color is a different mineral or base stone that was eroded and transferred to the area where the sandstone formed. Sandstone is softer and more porous than for example granite. Its porous consistency allows it to percolate water (i.e., filter water through itself) and also store water. Because they filter and store large quantities of water they often serve as aquifers for groundwater.
Closeup of the sandstone along the trail. Source: Prytz+1
You will also encounter the sedimentary rock type limestone along the path, just past the sandstone. It almost glows red where it sits. Limestone generally consist primarily of organic matter, but may also contain impurities, and in this case the red color you see may be due to embedded iron oxide.
Metamorphic rocks
Metamorphic rocks are rocks that have been changed by exposure to extreme heat, pressure, and chemical processes. Usually this happens while deep beneath the earth’s surface. Metamorphic rocks are classified by their texture as well as by which chemicals and minerals it is composed of. Some metamorphic rocks are banded, with visible striping that shows the exposure to heat and directed pressure; others do not have a banded or layered appearance. The two different types are called foliated (those that have a banded appearance, such as gneiss and slate) and non-foliated (those that do not have a banded appearance, such as marble or quartzite). When discussing metamorphic rocks, there is often much talk of the protolith. A protolith is the original rock, and the properties of that rock often show after the metamorphic process.
Metamorphic rock types along the trail
The metamorphic rocks are located early along the path because it is sorted chronologically. The metamorphic rocks you see before you are thus the result of old volcanic eruptions. The first metamorphic rock you will see along the trail is Gneiss. Gneiss is a common metamorphic rock. The protolith gneiss is formed from can be either igneous or sedimentary rock formations. It is typically difficult to tell which type a particular gneiss formation was made from. Gneiss usually has a banded appearance because it is foliated, i.e. composed of layers of sheet-like planar structures. These are characterized by alternating darker and lighter bands, which is called gneissic banding. Quartz and feldspar minerals are typically abundant in gneiss. On the gneiss rock that is in front of you on the path, it may be difficult to discern the stripes, but if you look very carefully you might be able to distinguish them (look especially at the top where there is more recent surface fractures reveal more visible bands).
An closeup of the gneiss rock along the path. Source: Prytz+1
The other metamorphic rock is located right next to the gneiss, and it is an amphibolite. Here there is no doubt that there are streaks or bands of different materials! The white streaks you see are most likely quartz, which stands out from the otherwise black surface.
The rocks of Åland
Åland consists of all three main types of rocks found in the rock cycle. The islands themselves are of volcanic origin and therefore have a base of mostly igneous rock, the most famous being Rapakivi granite. However, there are examples as well of both sedimentary and metamorphic rock, which show the long and varied geological history of Åland. As you move through the path you will encounter examples of all three types. Start your walk at the posted coordinates, which is where the oldest rocks are located. You will first see the two metamorphic rocks, described above, then hike along a more volcanic period with examples of granite, rapakivi, and diabase (among others). In the middle of the path you will walk past two sedimentary rock types, both which are considerably younger. After you have passed these, you will see signs showing other "big" events (like dinosaurs, or the last Ice Age) that places the stones' creation in a clear context. Think about how far you go before you encounter dinosaurs, and how quickly they die out, compared to how far you had to go to the different stones forming! At the end of the path you will walk over rocks of rapakivi granite. The trail ends at an information board which describes the rocks that you see around you. You will need to read information from this board to answer question 4 below.
Tasks
To log this cache you must complete the following tasks and email or message us satisfactory answers. Do not post answers in your log. Logs with answers in them will be removed. If you log this cache without sending us the answers we will remove your log.
1. Walk the path and classify the rocks labeled 1 through 5, 7 through 11, 13, and 18 as either igneous, sedimentary, or metamorphic. (Hint: the answers are given in the cache description! But you will have to note down the number, name, and type of each rock you encounter along the trail.)
2. Stop and look specifically at the rock labeled 5. In this rock you can clearly see several minerals. Judging from the size of them, do you think this rock is plutonic or volcanic? Explain your reasoning.
3. Stop and look specifically at the rock labeled 13. This rock has an interesting color pattern. What do the different colors mean? Explain your reasoning.
4. When you reach the information sign at the end of the trail (at N60 14.001 E019 32.174), take an altitude reading. What would your altitude be 5 000 years in the future if you stood on the same spot? (Hint: The information you need is on the information sign! Use that information plus your altitude reading and you will have the answer!)
5. From your vantage point, can you see any forces acting on the rocks around you right now that may transform those rocks from one basic type to another in the rock cycle? (Hint: We are not interested in how the rocks were formed, or what historic forces acted on them. We want to know what forces you can directly observe on the very day you visit this place!)