Horniny (geologie)
Skály se skládají především ze zrn minerálů, což jsou krystalické pevné látky vzniklé z uspořádané chemické sloučeniny. Souhrn minerálů tvořících horninu drží pohromadě chemické vazby. Některé horniny obsahují také mineraloidy, což jsou tuhé látky podobné minerálům, například sopečné sklo:55,79 které postrádá krystalickou strukturu. Druhy a množství minerálů v hornině jsou dány způsobem jejího vzniku.
Většina hornin obsahuje silikátové minerály, sloučeniny, které ve své krystalové mřížce obsahují tetraedry oxidu křemičitého a tvoří asi třetinu všech známých druhů minerálů a asi 95 % zemské kůry. Podíl oxidu křemičitého v horninách a minerálech je hlavním faktorem, který určuje jejich názvy a vlastnosti.
Horniny se klasifikují podle vlastností, jako je minerální a chemické složení, propustnost, struktura složek a velikost částic. Tyto fyzikální vlastnosti jsou výsledkem procesů, při kterých horniny vznikly. V průběhu času se horniny mohou měnit z jednoho typu na jiný, jak popisuje geologický model nazývaný horninový cyklus. Při této přeměně vznikají tři obecné třídy hornin: vyvřelé, sedimentární a metamorfované.
Tyto tři třídy se dále dělí do mnoha skupin. Mezi příbuznými horninami však neexistují žádné pevné hranice. Zvyšováním nebo snižováním podílu svých minerálů procházejí odstupňováním od jedněch k druhým; lze tak vysledovat, že charakteristické struktury jednoho druhu hornin postupně splývají se strukturami jiného druhu. Proto definice přijaté v názvech hornin jednoduše odpovídají vybraným bodům v souvisle odstupňované řadě.
Ignetická hornina
Vyvřelá hornina (odvozeno z latinského slova igneus, což znamená oheň, od ignis, což znamená oheň) vzniká chladnutím a tuhnutím magmatu nebo lávy. Toto magma může pocházet z částečného roztavení již existujících hornin v plášti nebo kůře planety. Obvykle je tavení hornin způsobeno jedním nebo více ze tří procesů: zvýšením teploty, snížením tlaku nebo změnou složení.
Ignetické horniny se dělí do dvou hlavních kategorií:
- Plutonické neboli intruzivní horniny vznikají při pomalém ochlazování a krystalizaci magmatu v zemské kůře. Běžným příkladem tohoto typu je žula.
- Vulkanické neboli extruzivní horniny vznikají tak, že se magma dostane na povrch buď ve formě lávy, nebo úlomkovitých výlevů a vytvoří minerály, jako je pemza nebo čedič.
Obsah chemických látek a rychlost chladnutí magmatu obvykle tvoří posloupnost známou jako Bowenova reakční řada. Podél této stupnice se nachází většina hlavních vyvřelých hornin.
Přibližně 65 % objemu zemské kůry tvoří vyvřelé horniny, což z nich činí nejhojnější kategorii. Z toho 66 % tvoří čedič a gabro, 16 % žula a 17 % granodiorit a diorit. Pouze 0,6 % tvoří syenit a 0,3 % ultramafické horniny. Oceánskou kůru tvoří z 99 % čedič, což je vyvřelá hornina mafického složení. V kontinentální kůře převládá žula a podobné horniny, známé jako granitoidy.
Sedimentární horniny
Sedimentární horniny vznikají na zemském povrchu nahromaděním a stmelením úlomků starších hornin, minerálů a organismů nebo jako chemické sraženiny a organické výrůstky ve vodě (sedimentace). Při tomto procesu dochází k usazování a hromadění klastických sedimentů (kusů hornin) nebo organických částic (detritu) nebo k chemickému vysrážení minerálů (evaporitu) z roztoku. Částice pak při mírných teplotách a tlacích podléhají zhutnění a cementaci (diageneze).
Před usazením vznikají sedimenty zvětráváním dřívějších hornin erozí ve zdrojové oblasti a poté jsou na místo usazení transportovány vodou, větrem, ledem, pohybem hmoty nebo ledovci (činitelé denudace). Přibližně 7,9 % objemu zemské kůry tvoří sedimentární horniny, z nichž 82 % tvoří břidlice, zbytek tvoří vápence (6 %), pískovce a arkózy (12 %). Sedimentární horniny často obsahují zkameněliny. Sedimentární horniny vznikají pod vlivem gravitace a obvykle se usazují ve vodorovných nebo téměř vodorovných vrstvách či vrstvách a mohou být označovány jako vrstevnaté horniny.
Metamorfní horniny
Metamorfované horniny vznikají působením jakéhokoli typu horniny-sedimentu, vyvřelé horniny nebo jiné starší metamorfované horniny, jiným teplotním a tlakovým podmínkám, než za jakých vznikla původní hornina. Tento proces se nazývá metamorfismus, což znamená „změna formy“. Výsledkem je hluboká změna fyzikálních vlastností a chemického složení kamene. Původní hornina, známá jako protolit, se rekrystalizací mění na jiné typy minerálů nebo jiné formy stejných minerálů. Teploty a tlaky potřebné k tomuto procesu jsou vždy vyšší než ty, které se vyskytují na zemském povrchu: teploty vyšší než 150 až 200 °C a tlaky 1500 barů. Metamorfované horniny tvoří 27,4 % objemu zemské kůry.
Tři hlavní třídy metamorfovaných hornin jsou založeny na mechanismu vzniku. Intruze magmatu, která zahřívá okolní horniny, způsobuje kontaktní metamorfismus – přeměnu s převahou teploty. K tlakovému metamorfismu dochází, když jsou sedimenty pohřbeny hluboko pod zemí; převládá tlak a teplota hraje menší roli. Tento proces se označuje jako pohřební metamorfismus a jeho výsledkem mohou být horniny, jako je nefrit. Pokud hraje roli jak teplo, tak tlak, označuje se tento mechanismus jako regionální metamorfismus. Ten se obvykle vyskytuje v hornatých oblastech.
V závislosti na struktuře se metamorfované horniny dělí do dvou obecných kategorií. Ty, které mají strukturu, se označují jako zvrásněné; zbývající se označují jako nezvrásněné. Název horniny se pak určuje na základě typů přítomných minerálů. Břidlice jsou lupenité horniny, které se skládají především z deskovitých minerálů, jako jsou slídy. Gneiss má viditelné pruhy různé světlosti, přičemž běžným příkladem je granitový gneiss. Mezi další druhy listnatých hornin patří břidlice, fylity a mylonity. Mezi známé příklady neolistnatých metamorfovaných hornin patří mramor, mýdlový kámen a hadec. Do této větve patří kvarcit – metamorfovaná forma pískovce – a rohovec.