Geologia
Rysunek 1. Różne kolory i tekstury widoczne w tej skale są spowodowane obecnością różnych minerałów.
Wprowadzenie
Istnieją trzy typy skał: iglaste, osadowe i metamorficzne. Każdy z tych typów jest częścią cyklu skalnego. Poprzez zmiany w warunkach jeden typ skały może stać się innym typem skały. Albo może stać się inną skałą tego samego typu.
Czym są skały?
Skała jest naturalnie uformowanym, nieożywionym materiałem ziemi. Skały są zbudowane z kolekcji ziaren mineralnych, które są trzymane razem w twardej, stałej masie (rysunek 1).
Jak skała różni się od minerału? Skały są zbudowane z minerałów. Ziarna minerałów w skale mogą być tak małe, że można je zobaczyć tylko pod mikroskopem, lub mogą być tak duże jak paznokieć lub nawet palec (ryc. 1).
Ryc. 2. Pegmatyt z Południowej Dakoty z kryształami lepidolitu, turmalinu i kwarcu (skala 1 cm w lewym górnym rogu).
Skały są identyfikowane przede wszystkim przez minerały, które zawierają oraz przez ich teksturę. Każdy rodzaj skały ma charakterystyczny zestaw minerałów. Skała może być wykonana z ziaren jednego rodzaju minerału, np. kwarcytu. Znacznie częściej skały zbudowane są z mieszaniny różnych minerałów. Tekstura to opis wielkości, kształtu i ułożenia ziaren mineralnych. Czy dwie próbki na rysunku 2 to ten sam typ skały? Czy mają te same minerały? Tę samą teksturę?
Figura 3. Próbki skalne.
| Próbka | Minerały | Tekstura | Formation | Rock type |
|---|---|---|---|---|
| Sample 1 | plagioclase, quartz, hornblende, pyroxene | Crystals, visible to naked eye | Magma cooled slowly | Diorite |
| Sample 2 | plagioclase, hornblende, pyroxene | Crystals are tiny or microscopic | Magma erupted and cooled quickly | Andesite |
As seen in table 1, these two rocks have the same chemical composition and contain mostly the same minerals, but they do not have the same texture. Sample 1 has visible mineral grains, but Sample 2 has very tiny or invisible grains. The two different textures indicate different histories. Sample 1 is a diorite, a rock that cooled slowly from magma (molten rock) underground. Próbka 2 to andezyt, skała, która stygła gwałtownie z bardzo podobnej magmy, która wybuchła na powierzchni Ziemi.
Trzy główne kategorie skał
Skały są klasyfikowane do trzech głównych grup w zależności od tego jak się tworzą. Skały mogą być badane w próbkach ręcznych, które mogą być przeniesione z ich pierwotnej lokalizacji. Skały mogą być również badane w wychodniach, odsłoniętych formacjach skalnych, które są przytwierdzone do ziemi, w miejscu, gdzie zostały znalezione.
Skały iglaste
Skały iglaste powstają z ochładzającej się magmy. Magma, która wybucha na powierzchnię Ziemi to lawa, jak widać na rysunku 4. Skład chemiczny magmy i tempo jej stygnięcia decydują o tym, jaka skała się tworzy, gdy minerały stygną i krystalizują.
Rysunek 4. This flowing lava is molten rock that will harden into an igneous rock.
Skały osadowe
Skały osadowe powstają przez zagęszczenie i scementowanie razem osadów, połamanych kawałków skał – żwiru, piasku, mułu lub gliny (rysunek 5). Osady te mogą powstawać w wyniku wietrzenia i erozji istniejących wcześniej skał. Skały osadowe zawierają również osady chemiczne, materiały stałe pozostałe po odparowaniu cieczy.
Figura 5. Ta skała osadowa jest zbudowana z piasku, który jest scementowany razem, tworząc piaskowiec.
Skały metamorficzne
Skały metamorficzne tworzą się, gdy minerały w istniejącej skale są zmieniane przez ciepło lub ciśnienie w Ziemi. Zobacz rysunek 6 jako przykład skały metamorficznej.
Rysunek 6. Kwarcyt jest skałą metamorficzną powstałą, gdy piaskowiec kwarcowy jest wystawiony na działanie ciepła i ciśnienia w obrębie Ziemi.
Proste wyjaśnienie trzech typów skał i jak je zidentyfikować można zobaczyć w tym filmie:
Ten film omawia jak zidentyfikować skały iglaste:
Ten film omawia jak zidentyfikować skały metamorficzne:
Ten filmik Science Made Fun omawia warunki, w jakich tworzą się trzy główne typy skał:
Cykl skalny
Figura 7. James Hutton jest uważany za Ojca Geologii.
Skały zmieniają się w wyniku naturalnych procesów, które zachodzą przez cały czas. Większość zmian zachodzi bardzo powoli; wiele z nich odbywa się pod powierzchnią Ziemi, więc możemy nawet nie zauważyć zmian. Chociaż możemy nie widzieć zmian, fizyczne i chemiczne właściwości skał ciągle się zmieniają w naturalnym, niekończącym się cyklu zwanym cyklem skalnym.
Koncepcja cyklu skalnego została po raz pierwszy opracowana przez Jamesa Huttona, osiemnastowiecznego naukowca, często nazywanego „ojcem geologii” (pokazanego na ryc. 7). Hutton uznał, że procesy geologiczne „nie mają początku, ani perspektyw na koniec”. Procesy biorące udział w cyklu skalnym często zachodzą przez miliony lat. Tak więc w skali ludzkiego życia skały wydają się „twarde jak skała” i niezmienne, ale w dłuższym okresie zawsze zachodzą w nich zmiany.
W cyklu skalnym, przedstawionym na rycinie 8, pokazane są trzy główne typy skał – iglaste, osadowe i metamorficzne. Strzałki łączące te trzy typy skał pokazują procesy, które zmieniają jeden typ skały w drugi. Cykl ten nie ma początku ani końca. Skały w głębi Ziemi właśnie teraz przekształcają się w inne rodzaje skał. Skały na powierzchni leżą w miejscu, zanim zostaną wystawione na działanie procesu, który je zmieni.
Rysunek 8. The Rock Cycle.
Procesy cyklu skalnego
Kilka procesów może zmienić jeden typ skały w inny typ skały. Kluczowe procesy cyklu skalnego to krystalizacja, erozja i sedymentacja oraz metamorfizm.
Krystalizacja
Magma stygnie pod ziemią lub na powierzchni i twardnieje w skałę iglastą. Gdy magma stygnie, różne kryształy tworzą się w różnych temperaturach, przechodząc krystalizację. Na przykład, minerał oliwin krystalizuje się z magmy w znacznie wyższej temperaturze niż kwarc. Szybkość chłodzenia określa, ile czasu kryształy będą miały na uformowanie się. Wolne chłodzenie tworzy większe kryształy.
Erozja i sedymentacja
Pod wpływem warunków atmosferycznych skały na powierzchni Ziemi rozpadają się na mniejsze kawałki. Te małe fragmenty nazywane są osadami. Płynąca woda, lód i grawitacja przenoszą te osady z jednego miejsca na drugie w procesie erozji. Podczas sedymentacji osady są układane lub osadzane. Aby uformować skałę osadową, nagromadzone osady muszą zostać zagęszczone i scementowane razem.
Metamorfizm
Gdy skała jest wystawiona na działanie ekstremalnego ciepła i ciśnienia w Ziemi, ale nie topi się, skała staje się metamorficzna. Metamorfizm może zmienić skład mineralny i teksturę skały. Z tego powodu, skała metamorficzna może mieć nowy skład mineralny i/lub teksturę.
Podsumowanie lekcji
- Skały są zbiorami minerałów o różnych rozmiarach i typach.
- Trzy główne typy skał to iglaste, osadowe i metamorficzne.
- Krystalizacja, erozja i sedymentacja oraz metamorfizm przekształcają jeden typ skały w inny lub zmieniają osady w skałę.
- The rock cycle describes the transformations of one type of rock to another.
Reflection Questions
- What skill does this content help you develop?
- What are the key topics covered in this content?
- How can the content in this section help you demonstrate mastery of a specific skill?
- What questions do you have about this content?