Nieustanny, choć przeważnie niedostrzegalny w skali życia ludzkiego obieg materii zmienia oblicze naszej planety. Powierzchnię Ziemi zarówno na lądach jak i na dnie oceanów pokrywają różnorodne skały, powstające wciąż na nowo w wyniku wyniku procesów geologicznych. Budulcem może być zarówno tylko jeden rodzaj minerału (choć jest to rzadszy przypadek) jak i większa ich różnorodność. Taki zespół zwięzłych (skonsolidowanych) lub luźnych ziarn mineralnych, nazywany jest skałą. Przy ich oznaczaniu uwzględnia się cechy charakterystyczne takie jak: skład mineralny i proporcje ziarn, ich kształt, wielkość (struktura) oraz sposób rozmieszczenia składników (tekstura). Podstawowe kryterium podziału Ze względu na warunki powstawania dzieli się skały na magmowe, osadowe i metamorficzne. Są one najczęściej zakryte warstwą gleby, a ich obserwacja możliwa jest w wykopach, tunelach i wyrobiskach górniczych.
SKAŁY MAGMOWE
Skały magmowe to produkty krystalizacji stopu magmowego zakrzepłego w różnych warunkach, masach i formach. W zależności od tego, czy powstały w głębi Ziemi, czy na jej powierzchni, dzieli się je na głębinowe i wylewne.
Skały głębinowe, zwane też plutonicznymi lub abisalnymi zastygły powoli w dużych masach na znacznej głębokości, w warunkach wysokiego ciśnienia i powolnego spadku temperatury. Składniki lotne rozpuszczone w stygnącej magmie zostają prawie całkowicie zatrzymane.
Utwory, które tworzyły się na mniejszej głębokości, na ogół z mniejszych porcji magmy, oddzielonych od głównego zbiornika, określamy jako subwulkaniczne (hipabisalne). Występują przeważnie w postaci intruzji zgodnych z uławiceniem takich jak sille, lakkolity i lopolity. Niższe ciśnienie i temperatura powodują szybsze zestalenie się i uwolnienie składników gazowych.
Skały wulkaniczne zaś, powstawały w wyniku zakrzepnięcia law wylewających się na powierzchnię. Niskie ciśnienie i temperatura sprzyjają wydzieleniu frakcji gazowej. Lawa rozlewa się na powierzchni w formie potoków lawowych lub jest wyrzucana pod ciśnieniem wysoko do atmosfery, opadając następnie w formie drobnego popiołu i okruchów (lapille).
Z warunkami krystalizacji skał magmowych związana jest ich struktura. Skały plutoniczne są pełnokrystaliczne (struktura holokrystaliczna), najczęściej tak grubokrystaliczne, że składniki ich można rozróżnić gołym okiem. Przyczyną tego jest powolny spadek ciśnienia i temperatury a także obecność wspomnianych wcześniej składników lotnych, które przyczyniają się do większej płynności tego stopu magmowego.
Skały wulkaniczne – wylewne – powstały w wyniku szybkiego zakrzepnięcia lawy na lądzie lub na dnie zbiorników wodnych, w warunkach szybkiego spadku temperatury i ciśnienia. Cechują się obecnością przeważnie jednorodnego ciasta skalnego (szkliwa i produktów jego odszklenia), w którym niekiedy tkwią wcześniej powstałe prakryształy (struktura hipokrystaliczna). Szybki spadek ciśnienia i odgazowanie lawy powoduje powstanie tekstury pęcherzykowatej.
Skały subwulkaniczne zajmują stanowisko pośrednie, najczęściej są pełnokrystaliczne (holokrystaliczne), lecz bardziej drobnoziarniste i nierównoziarniste.
W zależności od zawartości krzemionki skały magmowe dzieli się na:
- skały kwaśne – powyżej 66% SiO2
- skały pośrednie – 52-66% SiO2
- skały zasadowe – 45-52% SiO2
- skały ultrazasadowe – poniżej 45% SiO2
W skorupie ziemskiej dominują dwie grupy skał magmowych. Uboższa w SiO2 obejmuje skały wulkaniczne grupy bazaltów, bogatsze w SiO2 to skały plutoniczne należące do grupy granitów.
SKAŁY OSADOWE
Skały osadowe to utwory geologiczne stanowiące nagromadzenie cząstek mineralnych i organogenicznych w zbiornikach wodnych lub subaeralnych. Utwory te są zbudowane z okruchów skał starszych, a także z nowych minerałów, które powstały na miejscu depozycji. Materiał okruchowy jest transportowany do zbiorników sedymentacji przez wiatr, wodę i lód. Skały osadowe dzieli się na luźne (nieskonsolidowane) i zwięzłe. Do skał osadowych zalicza się także produkty rozpylenia lawy podczas erupcji (utwory piroklastyczne).
Kolejne kryterium podziału odnosi się do natury składników pierwotnych; są to:
- składniki okruchowe przenoszone przez wleczenie,
- składniki ilaste transportowane głównie w zawiesinie,
- składniki chemiczne transportowane w postaci roztworów.
Najliczniejszą grupę skał osadowych stanowią utwory okruchowe, złożone z fragmentów skał, ziaren mineralnych i bioklastów. Zależnie od wielkości ziaren (uziarnienia) wyróżnia się: skały psefitowe (żwir, gruz, zlepieńce, brekcje), psamitowe (piaski, piaskowce), aleurytowe (pyły, pyłowce) oraz pelitowe (iły, iłowce, łupki). Te ostatnie wydziela się jako osobną grupę: skały ilaste.
Wśród osadów chemicznych przeważają skały węglanowe. Ponadto wyróżnia się skały żelaziste, krzemionkowe, fosforanowe, siarczanowe i solne. Osobną grupę stanowią torfy oraz węgle brunatne i kamienne.
Skały osadowe są od zarania dziejów wykorzystywane przez człowieka jako kamienie budowlane, surowce ceramiczne lub chemiczne oraz źródła energii (ropa naftowa).
Kopalnia wiedzy – Skały osadowe
SKAŁY METAMORFICZNE
Skały metamorficzne są produktami przeobrażenia wszystkich typów skał (magmowych, osadowych oraz wcześniej powstałych metamorficznych) przez procesy metamorfizmu. Zjawiska te prowadzą do zmiany struktury i składu mineralnego skały i zachodzą w warunkach temperatur i ciśnień wyższych niż te, które panują w przypowierzchniowych warstwach Ziemi, przy czym stan skupienia minerałów w trakcie tych przemian pozostaje stały. Do procesów metamorficznych należą również procesy przenikania (migracji) substancji chemicznych zachodzące na drodze dyfuzji.
Czynnikami metamorfizmu są: temperatura, ciśnienie statyczne, ciśnienie kierunkowe oraz obecność nośników (rozpuszczalników) ułatwiających wędrówkę substancji. Najważniejszymi wskaźnikami warunków tworzenia się skał metamorficznych są występujące w nich minerały. Mogą to być minerały pojedyncze lub ich zespoły (paragenezy).
Niektóre minerały są wspólne dla skał magmowych i metamorficznych, należą do nich skalenie, kwarc, łyszczyki, amfibole i pirokseny. W obrębie trzech ostatnich grup minerałów są jednak minerały występujące wyłącznie w skałach metamorficznych: flogopit (łyszczyk); aktynolit, antofyllit, glaukofan (amfibole); jadeit, omfacyt (pirokseny).
Bardziej charakterystyczne (typomorficzne) są minerały, których występowanie jest związane wyłącznie ze skałami metamorficznymi. Obecność takich minerałów określa warunki, w jakich przebiegały procesy metamorfizmu. Do takich należą trzy minerały o identycznym składzie chemicznym Al2SiO5:
- sillimanit – typowy dla wysokich temperatur i ciśnień;
- andaluzyt – typowy dla wysokich temperatur i niskich ciśnień;
- dysten – typowy dla wysokich ciśnień.
Wykształcenie i ułożenie minerałów w skałach metamorficznych określa ich teksturę, która zwykle jest kierunkowa. Kierunkowość najczęściej podkreślają laminy i soczewki kwarcowe, „oczka” skaleniowe i pakiety łyszczykowe.