Roda giratòria de tipus de roca

Totes les roques de la Terra pertanyen a una de tres famílies basant-se en com es van formar: (1) Roques Ígnies — formades quan la roca fosa (magma sota terra, lava a la superfície) es refreda i solidifica. Les roques ígnies intrusives (com el granit) es refreden lentament a gran profunditat sota terra, formant cristalls grans. Les roques ígnies extrusives (com el basalt) es refreden ràpidament a la superfície, formant textures de gra fi o vidrioses. (2) Roques Sedimentàries — formades per sediments comprimits i cimentats (sorra, fang, closques, material vegetal) dipositats en capes durant milions d'anys. (3) Roques Metamòrfiques — roques existents transformades per calor intensa, pressió o fluids químicament actius en profunditat a l'escorça terrestre, sense fondre's.

El cicle de les roques descriu la transformació contínua de les roques d'un tipus a un altre al llarg del temps geològic: El magma es refreda per formar roca ígnia → La roca ígnia s'erosiona en sediments → Els sediments es comprimeixen formant roca sedimentària → La roca sedimentària s'enterra i es calenta/pressuriza formant roca metamòrfica → La roca metamòrfica s'enterra més profundament, es fon de nou en magma, i el cicle es reinicia. Qualsevol roca pot transformar-se en qualsevol altre tipus donat suficient temps i les condicions adequades. El cicle està impulsat per la tectònica de plaques (que enterra i fon roques) i l'erosió (que les trenca a la superfície).

La diferència rau exclusivament en on i amb quina rapidesa es va refredar el magma: Les roques ígnies intrusives (plutòniques) es formen quan el magma es refreda lentament a gran profunditat sota terra (profunditat de 1-50 km, al llarg de milers a milions d'anys), permetent que creixin cristalls grans i visibles — el granit és l'exemple clàssic, amb els seus grans de quars, feldespat i mica fàcilment visibles. Les roques ígnies extrusives (volcàniques) es formen quan la lava erupta a la superfície i es refreda ràpidament a l'aire o a l'aigua — el refredament ràpid impedeix la formació de cristalls grans, produint roques de gra fi (basalt) o fins i tot vidre (obsidiana). Més o menys la mateixa composició química, textura completament diferent.

Les roques metamòrfiques foliades tenen una textura estratificada o bandejada causada per la recristal·lització de minerals sota pressió direccional — els minerals laminar s'alineen perpendicularment a la direcció de la pressió. Exemples: pissarra (de baix grau, capes fines), esquist (de grau mitjà, escates de mica visibles) i gneis (d'alt grau, bandes distintives fosques i clares). Les roques metamòrfiques no foliades no tenen aquesta textura direccional perquè es van formar a partir de roques amb pocs minerals laminar, o perquè la pressió era igual en totes direccions. Exemples: marbre (calcària recristal·litzada en calcita) i quarsita (arenosa recristal·litzada en quars entrellaçat). La distinció és important per entendre a quina profunditat de l'escorça terrestre es va formar la roca.

El Gneis d'Acasta, als Territoris del Nord del Canadà, té una data de 4.03 milions d'anys — una de les afloracions de roca confirmades més antigues de la superfície terrestre. El Cinturó de Pedra Verda de Nuvvuagittuq al Quebec ha estat datat entre 3.77 i 4.28 milions d'anys (amb alguns investigadors argumentant la data més alta). La Terra mateixa té 4.543 milions d'anys, de manera que aquestes roques es van formar en els primers 300-500 milions d'anys d'existència de la Terra. Cristalls individuals de zirconi (petits grans minerals dins de les roques) han estat datats encara més antics: els zircons de Jack Hills a Austràlia tenen 4.404 milions d'anys — el material terrestre més antic conegut, que preserva evidències químiques de la primera escorça terrestre.

El carbó és una roca sedimentària orgànica — material vegetal antic comprimit i transformat químicament, principalment del període Carbonífer (fa 358-299 milions d'anys). El procés: boscos antics (felzures gegants, licopòdis i cues de cavall) van morir i es van acumular en pantans tropicals anaeròbics, on l'oxigen limitat va impedir la descomposició bacteriana completa. Durant milions d'anys, l'enterrament i la pressió van convertir la matèria vegetal a través d'etapes: torba (matèria vegetal parcialment decomposta, ~55% de carboni) → lignit / carbó marró (~60-70% de carboni) → carbó bituminós (~80% de carboni) → antracita (~95% de carboni, el carbó més dur). Tot el carbó conté el carboni d'organismes vius antics — cremar-lo allibera carboni que va ser retirat de l'atmosfera durant el Carbonífer.

Les roques metamòrfiques es troben entre les més comercialment valuoses: Marbre — material de construcció, escultura, paviments i taulells (Taj Mahal, David de Miquel Àngel, Partenó); Pissarra — teules de coberta, paviments, pissarres, llits de taules de billar; Quarsita — agregat de construcció, base de carreteres, font de sílice per a la producció de silici; Esquist — ús directe limitat però sovint conté minerals valuosos (dipòsits d'or freqüentment es troben en formacions d'esquist — els jaciments d'or de Witwatersrand a Sud-àfrica són allotjats en esquist); Gneis — pedra de construcció, agregat. Els terrenys metamòrfics sovint alberguen dipòsits minerals econòmicament crítics perquè la calor intensa i el flux de fluids que creen roques metamòrfiques també concentren minerals valuosos.