Żywa Planeta na Facebooku
Skały. Rodzaje i podział
Niekiedy skałę budują w całości kryształy tego samego minerału. Jest to wówczas tak zwana skała monomineralna. Wiele rodzajów skał – zwłaszcza magmowych i przeobrażonych – składa się jednak z kryształów co najmniej dwóch różnych minerałów.
Ponieważ każda skała zbudowana jest z minerałów, więc naukę rozpoznawania skał trzeba zacząć od oswojenia się z kilkoma najczęściej spotykanymi minerałami. Po oznaczeniu kryształów minerałów tkwiących w skale z reguły będziemy w stanie nadać skale przynajmniej uogólnioną nazwę.
Podział skał
Minerały są grupowane i nazywane na podstawie ich składu chemicznego. Z kolei podział skał opiera się na ich genezie – sposobie, w jaki powstały. Poznanie trzech najważniejszych grup skał jest niezbędne, by je poprawnie rozpoznać.
Zobacz najważniejsze typy i rodzaje skał
Geolodzy dzielą skały na trzy główne typy:
- skały magmowe – powstałe w wyniku zastygnięcia stopu skalnego w głębi Ziemi (wówczas stop ten nosi nazwę magmy) lub na jej powierzchni (mówimy wówczas o lawie wulkanicznej)
- skały osadowe – tworzące się w wyniku nagromadzenia na powierzchni Ziemi (na lądzie lub pod wodą) produktów niszczenia innych skał, na skutek wytrącania się minerałów z roztworów, a także w wyniku działalności organizmów żywych
- skały przeobrażone (metamorficzne) – są efektem przeobrażenia starszych skał na skutek działania temperatury i/lub ciśnienia.
W obrębie każdego typu znajdują się liczne rodzaje skał, wydzielane pod względem genezy, składu mineralnego lub cech ich struktury.
I przykład skały polimineralnej, czyli zbudowanej z kilku rodzajów minerałów. Każdy z nich tworzy kryształy o innej barwie (tutaj biała, szara i czarna) oraz kształcie (czyli tak zwanym pokroju). Na zdjęciu granit – jedna ze skał magmowych.
Skały magmowe i przeobrażone łączone są niekiedy w jedną grupę, określaną mianem skał krystalicznych. Jest to nieco mylące, ponieważ kryształy mogą występować także w skałach osadowych. Z kolei w wielu skałach magmowych kryształy nie są dostrzegalne gołym okiem.
Pojęcie skały krystalicznej może się jednak przydać, gdy nie będziemy pewni, czy oglądany okaz powinien być zaliczony do skał magmowych, czy do przeobrażonych. Niektóre znaleziska są trudne do jednoznacznego sklasyfikowania, zwłaszcza jeśli posiadamy jedynie niewielkie próbki.
Gdzie powstają skały?
Skały tworzą się w niemal każdym miejscu na kuli ziemskiej. Głęboko pod powierzchnią, w wulkanach, w gorących i zimnych morzach, na pustyniach, w lasach równikowych… Poniżej znajduje się schemat prezentujący pochodzenie niewielkiej próbki skał, które zostały przyniesione do Polski przez lądolód plejstoceński. Można je znaleźć na większości terytorium naszego kraju.
Cykl skalny
Skały znajdujące się na powierzchni Ziemi oraz w skorupie ziemskiej podlegają wielu procesom, które powodują ich przemiany. Przetworzeniu może ulegać budowa wewnętrzna, struktura, wygląd, skład chemiczny bądź cechy fizyczne ośrodka skalnego. Niekiedy zmiany są tak istotne, że skała musi być zaklasyfikowana do innej grupy, otrzymuje też inną nazwę. W ten sposób materia budująca skały przenosi się pomiędzy typami skał, często wielokrotnie, tworząc zamknięty obieg materii nazywany cyklem skalnym.
Przejście pomiędzy ogniwami takiego cyklu niekoniecznie musi polegać tylko na zmianie cech skały. Skała często przemieszcza się także w przestrzeni. Przykładowo, procesy przeobrażenia (metamorfizmu) związane są często z pogrążeniem skały na głębokości kilku, kilkunastu, a nawet kilkudziesięciu kilometrów pod powierzchnią Ziemi. Zaistnienie późniejszych procesów wietrzenia i erozji wymaga z kolei ponownego wypiętrzenia przeobrażonej skały i odsłonięcia jej na powierzchni.
W odróżnieniu od innych cykli obserwowanych w przyrodzie (na przykład obieg wody lub pierwiastków) cykl skalny tworzą procesy przebiegające o wiele wolniej, najczęściej w skali od tysięcy do milionów lat. Na przykład: przejście od osadu węglanowego przez wapienie aż po skałę przeobrażoną zajęło marmurom Dolnego Śląska blisko 300 milionów lat.
Przejście przez kolejne ogniwa cyklu skalnego zazwyczaj nie niszczy wszystkich pierwotnych cech skały. Dzięki temu geolodzy potrafią z dużą dozą prawdopodobieństwa ustalić kierunki, a nawet czas kolejnych przemian. W przypadku starych skał zdarza się jednak, że niemal wszystkie minerały zostają odprowadzone i pozostają tylko te, które są najbardziej odporne. Dobrym przykładem takiego wyjątkowo wytrzymałego minerału jest cyrkon. Najstarsze znane ziarna tego minerału liczą ponad 4 miliardy lat i wielokrotnie przeszły przez kolejne ogniwa cyklu. Nawet posiadając tylko pojedyncze ziarna jesteśmy jednak w stanie wskazać prawdopodobną pierwotną skałę. Przykładowo: cyrkony sprzed czterech miliardów lat pochodzą w większości z granitoidów typu TTG.
Uproszczony cykl skalny wygląda następująco:
Objaśnienie procesów wymienionych na schemacie:
Krzepnięcie magmy (lawy) – gorący, płynny stop skalny staje się skałą w drodze powolnego zastygania, które powoduje wykrystalizowanie wszystkich składników skały. W ten sposób tworzy się skała magmowa głębinowa, która zbudowana jest wyłącznie z kryształów. Jeśli do krzepnięcia dochodzi szybko (w tym celu magma musi znaleźć się w pobliżu powierzchni, stając się lawą), to powstanie skała magmowa wulkaniczna, która przynajmniej częściowo składa się z ciasta (tła) skalnego, w którym kryształów nie ma lub są one niewidoczne dla ludzkiego oka. Sama krystalizacja to z kolei proces powstawania kryształów, czyli przemiany ciał ciekłych, gazowych lub stałych, ale bezpostaciowych, w ciała o budowie krystalicznej.
Wietrzenie – rozpad mechaniczny i rozkład chemiczny skał pod wpływem czynników egzogenicznych, czyli mających pochodzenie zewnętrzne względem skorupy ziemskiej. Są one związane z hydrosferą, atmosferą oraz biosferą. Wietrzenie zachodzi na powierzchni Ziemi i w strefie przypowierzchniowej.
Erozja – mechaniczne niszczenie skał połączone z usuwaniem powstających okruchów skalnych przez wodę, lodowce oraz wiatr.
Sedymentacja (akumulacja, depozycja, osadzanie) – proces odkładania przetransportowanego wcześniej materiału. Może on być pozostawiany przez medium transportujące (wodę, wiatr, lód), wytrącany z roztworów lub skupiany na skutek działalności organizmów. Sedymentacja zachodzi na skutek naturalnych procesów fizykochemicznych w ciśnieniach i temperaturach charakterystycznych dla powierzchni Ziemi.
Lityfikacja – procesy prowadzące do przekształcenia luźnego osadu w zwięzłą skałę; wśród nich wyróżniamy zwłaszcza odwadnianie, rekrystalizację (wtórna krystalizacja już istniejących ziarn mineralnych lub kryształów, polegająca zazwyczaj na ich powiększaniu, bez przetopienia), twardnienie koloidów oraz cementację (proces wytrącania się substancji mineralnych, stanowiących spoiwo skały, z roztworów przepływających przez pory w skałach lub pomiędzy ziarnami osadu).
Pod opisem „ciśnienie, temperatura” kryje się zjawisko nazywane przeobrażeniem (metamorfizmem). Metamorfizm to procesy polegające na działaniu temperatur i ciśnień, powodujące przebudowę skały bez jej stopienia. By proces został określony mianem metamorficznego ciśnienia oraz temperatury muszą być wyższe niż panujące na powierzchni Ziemi oraz niż generowane w trakcie wietrzenia oraz diagenezy. (Tym ostatnim terminem określamy procesy powodujące zmiany fizykochemiczne w osadzie po jego złożeniu). Uzyskanie takich wysokich ciśnień/temperatur związane jest zazwyczaj z pogrążeniem skały w skorupie ziemskiej, ale może zachodzić także pod wpływem gorącej lawy/magmy lub w wyniku upadku meteorytów.
Przetopienie – procesy metamorficzne zachodzą bez przetopienia skały. Jeśli temperatury wzrosną do poziomu, w którym skała utraci swoją postać krystaliczną, stając się płynnym stopem, to materia skalna powraca do punktu wyjściowego cyklu skalnego – magmy oraz lawy.