Mark och jordars uppkomst

1. Mark och jordars
uppkomst
Jeanette Blom
2011
INLEDNING
Människan har i alla tider varit beroende av jorden. Den ger oss föda, byggmaterial, textilier och
bränsle. Vi odlar skog till bränsle och träråvaror. Av träråvarorna framställer vi byggmaterial till hus,
möbler och inredning. Vi odlar grödor till föda åt oss själva och till boskap som bland annat ger oss
kött, mjölkprodukter och material för framställning av textilier som vi sedan tillverkar kläder och
inredning av. Vi odlar grödor för framställning av textila material t ex, jute, hampa och lin. Många
grödor kan också användas vid infärgning av textilier och för framställning av mediciner. Förmultnade
växtdelar långt ner i marken har omvandlats till olja som vi under en lång period har utvunnit och
renat till drivmedel till våra fordon och maskiner av alla slag och till bränsle för att värma upp våra
hus. Av olja tillverkas också plaster, beläggning till vägar och mycket, mycket mer. Av vittrade
jordarter, som t ex lera, har vi tillverkat tegel och bruksföremål som porslin och glas. Kort sagt allt vi
använder i vårt liv kommer ursprungligen från marken vi går på. Utan jorden kan vi inte odla, utan
växter har vi ingen jord. Ett ständigt kretslopp är förutsättningen för vårt liv.
Vad är jord?
Förr i världen var en god jord likställt med rikedom. En god jord gav ett gott liv och en dålig jord
innebar fattigdom. Man levde av jorden men förstod inte bakgrunden till vad som orsakade en god
eller dålig jord mer än att en fet jord gav god skörd. Med fet jord menade man en jord som hade hög
humushalt. Under antiken ända fram till mitten av 1800-talet var det humusläran som var den
bärande teorin om orsaken till markens bördighet.
Under 1700-talet utvecklades metoder för att kemiskt analysera markens och växternas innehåll av
olika grundämnen. Det visade sig då att vissa av dessa ämnen hade starkt tillväxtbefrämjande
egenskaper och var nödvändiga för att en växt skulle utvecklas normalt. Man kallade dessa ämnen
för växtnäringsämnen. De allra flesta av dessa ämnen finns upplagrade i olika bergarters mineraler
och därför kallade man den nya teorin för mineralämnesläran. I mitten av 1800-talet utvecklades
denna teori vidare.
Idag vet vi att den jord vi odlar i består av olika beståndsdelar och att det är sammansättningen av
dessa som avgör hur bördig jorden är. Jorden består av fast material, vätska och luft. Det fasta
materialet delas in i två olika materialtyper, oorganiskt och organiskt material. Det oorganiska
materialet består av berg och söndervittrade bergarter och mineraler. Det organiska materialet
består av förmultnade växt- och djurdelar. Kort kan man säga att jorden bildas från två olika håll,
uppifrån och nedifrån. Den organiska bildas uppifrån och den oorganiska nedifrån.
2
DEN OORGANISKA JORDEN – BERG, VITTRADE BERGARTER
OCH JORDARTER
BERGARTER
Berg upplevs som det mest fasta och stabila vi har på jorden, men berg är föränderligt och ingår i en
bergartscykel. Magman inne i jorden är en smälta av olika bergarter. Denna massa utsätts för tryckoch temperaturförändring som kan bidra till att den stelnar och formar nya magmatiska bergarter.
Ibland kan ett våldsamt tryck tvinga magman uppåt genom ett vulkanutbrott och komma upp på
jordytan där den stelnar och bildar en ny bergart.
Berg som utsätts för påfrestningar av olika slag, t ex temperaturväxlingar, vind, vatten och kemiska
processer vittrar sakta sönder. Söndervittrat bergsmaterial förs med vinden och vattnet bort för att
slutligen avlagras på botten av sjöar och hav. Där lagras det tillsammans med förmultnade växter och
djur, benrester, koraller, snäckor och annat material. Dessa tillsammans bildar sediment. Ju mer
sediment som avlagras desto högre tryck bildas och så småningom pressas lagren samman till nytt
hårt berg, en sedimentär bergart. Till den här typen av bergart hör kalksten, sandsten och lerskiffer.
Dessa bergarter består av ett finkornigt material som inte har smälts samman vilket gör att de är
lättvittrade. När sedimentära bergarter i sin tur utsätts för mer tryck och temperaturförändringar
förändras mineralerna och sluter sig samman på nya sätt, det bildas metamorfa bergarter som
marmor och kvartsit. Marmor består av sammanpressad kalksten och kvartsit av hoptryckt sandsten.
Dessa kan brytas ner och bilda nytt sedimentärt berg. Om bergarterna utsätts för tillräckligt hög
temperatur kan de smälta ner igen till magma för att börja om sin förvandling mellan olika
bergmaterial på jorden.
Några vanliga bergarter
Bergart ex
Typ
Granit
Magmatisk
Diabas
Magmatisk
Sandsten
Sedimentär
Lerskiffer
Sedimentär
Kritkalksten
Sedimentär
Amfibolit
Metamorf
Gnejs
Metamorf
Kvartsit
Metamorf
Innehåller mineralerna:
Kvarts, fältspat, glimmer
Pyroxen, plagioklas
Kvarts, fältspat
Lerpartiklar av olika material
Kalkspat, spår av andra material, fossil
Plagioklas, hornblände
Omvandlad granit, förskiffrad
Omvandlad kvartssandsten
Mineraler (fasta oorganiska ämnen i naturen, rena eller i kemisk sammansättning)
Det vanligaste grundämnet i jordskorpan är syre som ingår med 46 %. Kisel kommer på andra plats
med 28 %. Huvudmassan av jordskorpans mineral består därför av olika oxider med kisel, så kallade
silikater. (Oxid = kemisk förening där syre ingår). Silikaterna kan ha olika inslag av främst Al, Fe, Mg,
Ca, K och Na. I mindre mängd förekommer även andra typer av mineral, som Fe- och Al oxider,
karbonater, fosfater, sulfater och sulfider samt rena ämnen, t ex svavel, kol, koppar, guld etc.
Markens mineral delas in i primära och sekundära mineral.
3
Primära mineral härstammar från de bergarter som genom den fysikaliska berggrundsvittringen
övergått till lösa avlagringar. De flesta primära mineral har kristalliserat ur magma under högt tryck
och vid hög temperatur. I markmiljön är dessa kemiskt instabila och löses långsamt upp när de
kommer i kontakt med markvattnet. Denna process kalls för kemisk vittring.
Sekundära markmineral är sådana mineral som bildas i marken genom kemisk vittring av de primära
mineralen. De hör främst hemma i lerfraktionen och har därför stor specifik yta (m²/g). Dessutom är
flera av dem elektriskt laddade, vilket gör att lösta joner adsorberas till deras ytor, där de utgör ett
för växtligheten mer eller mindre lättåtkomligt förråd av katjoner (positivt laddade joner) och
anjoner (negativt laddade joner).
Fysikalisk vittring
Fysikalisk eller mekanisk vittring innebär att bergarter och mineraler genom påfrestningar omvandlas
till lösa avlagringar, s k jordarter
Faktorer som påverkar den fysikaliska vittringen
Temperaturväxlingar
Den starka växlingen mellan dag och nattemperatur i varma och torra
klimat leder till att bergarter sprängs på grund av mineralens olika
utvidgningskoefficienter. Ju fler mineral som ingår i bergarten och ju
grovkornigare den är, desto effektivare är processen. Denna typ av vittring
är mycket vanlig i öknar, där avsaknaden av vegetation bidrar till att
temperaturvariationerna i marken kan bli mycket stora.
Frost
Vatten i sprickor och håligheter fryser till is och utövar därigenom en kraftig
sprängverkan. Frostsprängningen förekommer främst i kalla klimatzoner
och i alpina områden med alternerande frost och tö.
Glaciärer
Glaciärer mejslar ner berggrunden och transporterar det krossade
materialet som avsätts som morän.
Vegetation
Rötter som vuxit in i sprickor i stenar och block kan ge upphov till mycket
kraftiga sprängningseffekter.
Rinnande vatten, vind
och vågor
Rinnande vatten, vind och vågor bearbetar berggrunden. Effekten förstärks
av transporterat material som allteftersom mals sönder mer eller mindre.
Kemisk vittring
Kemisk vittring innebär att de lösa avlagringarnas (jordarternas) mineral undergår kemiska
förändringar och på sikt löses upp i joner och kiselsyra. Vissa av dessa mineral är relativt svårlösliga i
marken och faller ut igen som sekundära mineral, medan andra är lättlösliga och bidrar till
marklösningens innehåll av lösta salter. Den kemiska vittringens hastighet beror dels på själva
mineralpartiklarnas beskaffenhet, dels av olika faktorer i deras omgivning.
4
Faktorer som kontrollerar den kemiska vittringen
Partiklarnas inre
Hög halt av järn och baskatjoner (katjoner av kalcium, magnesium, kalium) i
mineralsammansättglittret, liksom låg frekvens av syredelning mellan kiselatomer gynnar
ning
vittringen.
Mineralpartiklarnas
Vittringen är en ytreaktion; en finkorning mineraljord har fler kvadratmeter
specifika yta
partikelyta per gram material och vittrar därför snabbare än en
grovkorning.
Temperaturen
Hastigheten hos vittringen, liksom hos alla kemiska processer, växer snabbt
med ökad temperatur.
Vattenhalten i marken Vittringen förutsätter att mineralytorna har vattenkontakt, eftersom den är
en reaktion mellan partikelyta och marklösning. Hög vattenhalt innebär
dessutom som regel att vattenrörelserna i marken är livligare, så att lösta
vittringsprodukter transporteras bort från det vittrade mineralets yta vilket
påskyndar vittringen.
JORDARTER
Osorterade jordarter - moräner
Vårt land är helt format av inlandsisen som i omgångar har täckt landet. Den senaste isen drog sig
tillbaka för ca 11000 år sedan. Isen har rört sig, gnagt och gnidit mot berg så att man än idag kan se
spåren på berghällar. Isen har dragit fram som en enorm kvarn över landet, sprängt sönder berg,
malt ner det till grus, lossat stora stenblock och dragit dem med sig i sina rörelser. Allt detta lösa,
osorterade stenmaterial kallar vi för morän. Det land som isen lämnade efter sig var ett moräntäckt
tundraland. Moräner är Sveriges vanligaste jordarter och de domineras av grus, sand och mo. En
morän kan vara mer eller mindre grusig, sandig, moig, mjälig eller lerig. Den kan också innehålla sten
och block. Moränjordar vilar direkt på urberget. Där det är berg i dagen är det ett tunt moräntäcke
Sorterade jordarter
Beroende på om isens smältvatten sedan fick tag på moränen och drog den med sig eller inte har den
sorterats olika fint. De höga delar av landet som ligger ovanför den nivå vi kallar högsta kustlinjen (HK
= den nivå vattnet nådde när det var som högst) är opåverkad av vattnets sortering. Där det bildades
sjöar, älvdalar och havsstränder har vattnet hela tiden gungat fram och lämnat ränder med sorterat
stenmaterial efter sig. De största stenarna avlagrades först, grus och sand färdades ytterligare en bit
och de partiklar som höll sig i rörelse längst var de minsta, mjäla och ler. De sjönk inte till botten
förrän vattnet i princip stod stilla. Därför finner vi främst lera på våra sjö- och havsbottnar, medan
älvdalskanter och forna strandkanter bär ränder av svallgrus och sand i olika storlekar. Is och vatten
har sorterat stenmaterial i olika storlekar och bildat våra jordarter grus, sand, mo, mjäla och ler.
5
Schematisk bild av av en dalgång under HK som visar jordarter med underliggande kvartära bildningar (Efter Ekström 1953).
Kornstorlekar (fraktioner)
Block
>200 mm
Sten
20 – 200 mm
Grus
2 – 20 mm
Sand
0,2 – 2 mm
Mo
0,02 – 0,2 mm
Mjäla
0,002 – 0,02 mm
Ler
< 0,002 mm
Grus
Partiklar i storleken 2 – 20 mm kallas för grus. Andelen fingrus, 2 – 6 mm, i en sandjord bör inte
överstiga 5 – 6 %. Grus är användbart som dräneringsmaterial i jorden samt som täckningsmaterial
kring perenna krydd- eller lökväxter som kräver en snabb vattenavrinning eller har låg tolerans mot
ogräs.
Sand
Sand från 0,2 till 2 mm är en mycket viktig ingrediens som kännetecknar lätta och varma jordar.
Mo
Mo, 0,2 – 0,02 mm, delas in i finmo och grovmo. En jord som huvudsakligen består av grovmo har
bättre förutsättningar att klara torkan än en jord som har sand som huvudingrediens. En jord som
karaktäriseras av finmo vållar ofta bekymmer eftersom den lätt blir gyttjig vid regn och bildar en
skorpa vid torka.
Mjäla
Mjäla, 0,02 – 0,002 mm, kallas även för silt och har så fin konsistens att den påminner om vetemjöl
när man känner på den. En jord som innehåller mycket mjäla är svårbearbetad och bildar lätt en hård
skorpa vid torka. Både finmo- och mjälajordar är dessutom känsliga för uppfrysning, d v s jordnivån
höjs vid upptining, med katastrofala konsekvenser för växterna vars rötter dras upp av frosten och
bryts av.
6
Ler
Jordens minsta partiklar med en diameter under 0,002 mm kallas för ler. Andelen ler varierar från
någon procent i sandjord till över 40 % i styv lerjord.
Kolloider
När ler under ständigt pågående kemiska processer vittrat sönder bildas lerkolloider med en
partikelstorlek under 0,0001 mm. Eftersom samma förvittringsprocesser påverkar jordens organiska
ämnen finns även så kallade humuskolloider i jorden. Kolloidernas främsta egenskaper är att hålla
kvar näringen och vid behov leverera den till växterna. Ju mer kolloider som finns i jorden desto mer
näring innehåller den. Det är huvudsakligen från dessa kolloider som växternas rötter hämtar den
näring som plantan behöver för sin utveckling. Kolloiderna kan utan vidare liknas vid ett matförråd.
Jordarterna säger bara något om strukturen på jorden och sällan hittar vi helt rena jordarter, utan de
förekommer i skikt och blandningar. En jord beskrivs genom att man nämner den jordart som jorden
består mest av sist och de andra jordarterna blir beskrivande. T ex ”moig lättlera” – en lätt lerjord
med inslag av mo o s v.
Markens struktur
Markens struktur betecknar det sätt på vilket markens primärpartiklar är inbördes lagrade och
förenade med varandra. Man skiljer mellan enkelkornsstruktur och aggregatstruktur.
Enkelkornsstruktur
Här utgörs jorden av primärpartiklar som inte i någon hög grad är förbundna med varandra. En ren
sand har partiklar som är förhållandevis ganska stora och kohesionen dem emellan är svag.
Aggregatstruktur
En jord som är rik på kolloider bildar aggregat. De fina partiklarna förbinds med varandra genom
kohesion och bildar tillsammans klumpar som kallas aggregat. Ju finkornigare desto större
kohesionsgrad. Kolloiderna har elektriskt laddade joner, an- och katjoner, runt sig vilka påverkar
aggregatbildningen.
7
DEN ORGANISKA MARKDELEN – HUMUS OCH JORDMÅNER
Marken består inte endast av mineraler utan innehåller även organiska ämnen. Dessa ämnen är döda
och mer eller mindre förmultnade djur- och växtdelar. Vi kallar de organiska ämnena i olika
förmultningsstadier för förna och humus.
Förna
Det översta markskiktet kallas för förna och består av dött organsikt avfall av växter och djur som
ännu ej förmultnat, t ex fallande löv och vissna växter. Förnan benämns efter ursprung t ex
skogsförna, gräsförna, fallförna och rotförna.
Humus
När förnan förmultnar, vilket sker genom att maskar och mikroorganismer lever av den och på så sätt
bryter ner den, bildas humus. Den kan vara mer eller mindre uppblandat med förna.
Nedbrytningsprocessen till humus kallas för humifiering. Humusen benämns också den efter
ursprung, alltså var den bildats. De vanligaste humusformerna är, mull, mår, torv, ävja och gyttja.
Mull
Ävja
Den odlade jordens humusform kallas för mull. Där har jordbearbetning och markdjur,
främst daggmaskar, blandat in humusämnena i mineraljordens övre del och färgat den
brun. Mullen förekommer som fria partiklar och i olika föreningar med jordens
mineraldel. Mäktigheten (tjockleken eller djupet) är vanligen 20 – 30 cm i Sverige vilket
motsvarar det djup plogen når.
Barrskogen humusskikt kallas för mår eller råhumus, ett svagare nedbrutet
humusmaterial som ligger ovanpå mineraljorden och är alltså inte uppblandat med
den. Mäktigheten varierar från 1 – 15 cm.
Torv liknar mår och bildas i skogar som växer på mark med ständigt högt grundvatten,
så kallade sumpsjöar, där nedbrytningsprocesserna delvis förlöper i anaerob (syrefri)
miljö, syre. Mäktigheten varierar mellan 15 – 100 cm.
Organiskt material som sedimenterat på botten av vattensamlingar.
Gyttja
Ävja som brutits ner och bäddats in i sediment.
Mår
Torv
8
JORDMÅNER
Jorden är ett resultat av vad som växer i den och vilken vegetation som längst har påverkat den, hur
den har blandats med den mineraliska jorden. Vi kallar detta resultat för jordmån. Faktorer som
påverkar bildningen av jordmån är: klimatet, vegetation, organismer (markdjur, mikroorganismer),
människan, modermaterialet (berggrunden), topografin och tiden. De två vanligaste naturliga
jordmånerna i Sverige är podsol och inceptisol (brunjord). Den mark vi odlar kallas för kulturjordmån
eller åkermark.
Podsol
Podsol kallar vid den jordmån som är barrskogens markskikt ovan berggrunden, Den domineras av
sura mineraler, har grövre struktur och är ofta karg och stenig. I podsolen finns inget matjordslager.
Karaktäristiskt för podsolens horisont (se bild till höger) är tydliga gränser mellan mår, blekjord och
rostjord.
Blekjord
Urlakad jord med blek färg och med mycket rötter som smugit
sig ner från de mer näringsrika skikten.
Rostjord
Där humusen bildas i markskiktet kommer det samtidigt att
bildas humusämnen och syror som med regnvattnets hjälp
sipprar ner i de underliggande jordlagren. Det resulterar i att
olika metalljoner kommer i lösning och fälls ut längre ner i
jordens lager, t ex järnjoner vilket ger jorden en rödare färg.
Inceptisol eller brunjord
Denna jordmån kallas även för brunjord p g a sin färg. Färgen
kommer av mullen. Jordmånen bildas av lövskog med buskar,
örter och gräs. Här trivs mikroorganismer och maskar, jorden är
mull- och näringsrik och har ett neutralt pH. Brunjord grundar
sig ofta på ett lättvittrat bergsmaterial som genom att hela
tiden vittra sönder förser jorden med ny näring från mineralen.
Det är denna jordmån vi delvis har omvandlat till en jord att
odla i.
Kulturjordmån eller åkerjord (brunjord)
I den jord vi odlar bildas ett skikt av matjord, det viktigaste lagret i kulturjordmånen. Ur detta lager
tar åkerväxterna upp större delen av sin näring. I matjorden lever huvuddelen av mikroorganismerna
och här förlöper mineraliseringsprocesserna.
9
Matjord
Organismerna i jorden arbetar febrilt med att transportera
humusämnen nedåt och mineralämnen uppåt i jordlagren och
därmed suddas gränserna mellan jordlagren ut. I en brukad
brunjord, åkermark, har gränserna helt suddats ut i det
brukade lagret. Detta brukade lager är helt homogent och
kallas för matjord.
Alv
Under plogsulan, den gräns där harvar och plogar inte kunnat
röra om matjorden finns alven, ett orört lager jord, till viss del
urlakat, som består mest av mineraljord.
KÄLLOR
Eliasson, Karin (2006) Känsla för jord Stockholm: Hjalmarsson & Högberg Bokförlag
Eriksson, Jan m fl (2005) Wiklanders marklära Lund: Studentlitteratur
Plöninge, Philip (2003) Den goda jorden [2 uppl 2006]Stockholm: Prisma
10