Колело за завъртане на видове скали

Всички скали на Земята принадлежат към едно от трите семейства въз основа на начина, по който са се образували: (1) Магмени скали — образувани, когато разтопена скала (магма под земята, лава на повърхността) се охлади и втвърди. Интрузивните магмени скали (като гранита) се охлаждат бавно дълбоко под земята, образувайки големи кристали. Екструзивните магмени скали (като базалта) се охлаждат бързо на повърхността, образувайки финозърнести или стъкловидни текстури. (2) Седиментни скали — образувани от пресовани и циментирани седименти (пясък, кал, черупки, растителен материал), отложени на слоеве в продължение на милиони години. (3) Метаморфни скали — съществуващи скали, трансформирани от интензивна топлина, налягане или химически активни флуиди дълбоко в земната кора, без да се стопят.

Скален цикъл описва непрекъснатата трансформация на скали от един вид в друг в продължение на геоложки време: Магма се охлажда, за да образува магмена скала → Магмената скала се изветрява и ерозира в седимент → Седиментът се пресова в седиментна скала → Седиментната скала се погребва и се нагрява/подлага на налягане, превръщайки се в метаморфна скала → Метаморфната скала се погребва по-дълбоко, разтопява се обратно в магма и цикълът се рестартира. Всяка скала може да се трансформира във всеки друг вид при достатъчно време и правилни условия. Цикълът се задвижва от плочите на Земята (които погребват и разтопяват скали) и от ерозията (която ги разгражда на повърхността).

Разликата е изцяло в това къде и колко бързо се е охладила магмата: Интрузивните (плутонични) магмени скали се образуват, когато магмата се охлажда бавно дълбоко под земята (дълбочина 1–50 км, в продължение на хиляди до милиони години), позволявайки на големи, видими кристали да растат — гранитът е класическият пример, със своите лесно видими зърна от кварц, фелдшпат и мика. Екструзивните (вулканични) магмени скали се образуват, когато лавата изригва на повърхността и се охлажда бързо във въздуха или водата — бързото охлаждане предотвратява образуването на големи кристали, което води до финозърнести скали (базалт) или дори стъкло (обсидиан). Същият химичен състав, напълно различна текстура.

Слюдестите метаморфни скали имат слоеста или ивичеста текстура, причинена от прекристализацията на минералите под насочено налягане — плочестите минерали се подреждат перпендикулярно на посоката на налягането. Примери: шисти (нисък клас, тънки слоеве), слюдест шист (среден клас, видими люспи от мика) и гнайс (висок клас, ясно изразени тъмно-бели ивици). Неслюдестите метаморфни скали нямат тази насочена текстура, тъй като са се образували от скали с малко плочести минерали или защото налягането е било еднакво във всички посоки. Примери: мрамор (варовик, прекристализирал в калцит) и кварцит (пясъчник, прекристализирал в сцепващ се кварц). Разграничението е важно за разбирането колко дълбоко в земната кора се е образувала скалата.

Гнайсът Акаста в Северозападните територии на Канада е датиран на 4,03 милиарда години — един от най-старите потвърдени скални разкрития на повърхността на Земята. Зеленокаменният пояс Нувуагит в Квебек е датиран на 3,77–4,28 милиарда години (като някои изследователи твърдят по-висока дата). Самата Земя е на 4,543 милиарда години, така че тези скали са се образували през първите 300–500 милиона години от съществуването на Земята. Индивидуални циркониеви кристали (малки минерални зърна в скалите) са датирани дори по-стари: австралийските циркони от Джак Хилс са на 4,404 милиарда години — най-старият известен земен материал, запазващ химически доказателства за най-ранната земна кора.

Въглищата са органични седиментни скали — пресовани и химически трансформирани древни растителни материали, предимно от периода Карбон (преди 358–299 милиона години). Процесът: древни гори (гигантски папрати, ликопсиди и хвощове) са загинали и са се натрупали в анаеробни тропически блата, където ограниченото количество кислород е предотвратило пълното бактериално разлагане. В продължение на милиони години погребването и налягането са превърнали растителната маса през етапи: торф (частично разложен растителен материал, ~55% въглерод) → лигнит / кафяви въглища (~60–70% въглерод) → битуминозни въглища (~80% въглерод) → антрацит (~95% въглерод, най-твърдите въглища). Всички въглища съдържат въглерода на древни живи организми — изгарянето им освобождава въглерод, който е бил отнет от атмосферата през Карбона.

Метаморфните скали са сред най-комерсиално ценните: Мрамор — строителен материал, скулптура, подови настилки и плотове (Тай Махал, статуята на Давид на Микеланджело, Партенонът); Шисти — покривни плочки, подови настилки, черни дъски, плочи за билярдни маси; Кварцит — строителен агрегат, основа за пътища, източник на силициев диоксид за производство на силиций; Слюдест шист — ограничена директна употреба, но често съдържа ценни минерали (златни находища често се срещат в формации от слюдест шист — златоносните полета на Витватерсранд в Южна Африка са хоствани от слюдест шист); Гнайс — строителен камък, агрегат. Метаморфните терени често хостват икономически критични минерални находища, тъй като интензивната топлина и флуиден поток, които създават метаморфни скали, също концентрират ценни минерали.