Chcę wiedzieć wszystko

Skała (geologia)

Pin
Send
Share
Send


Skały magmowe powstają, gdy stopiona skała (magma) ochładza się i zestala, z krystalizacją lub bez. Słowo „magmowy” pochodzi od łaciny ignis, co oznacza „ogień”. Ta klasa skał stanowi około 95 procent górnej części skorupy ziemskiej, ale ich ogromna liczebność jest ukryta na powierzchni Ziemi przez stosunkowo cienką, ale szeroko rozpowszechnioną warstwę skał osadowych i metamorficznych. Opisano ponad siedemset rodzajów skał magmowych, z których większość uformowała się pod powierzchnią ziemi.

Skały magmowe dzielą się na dwie główne kategorie: skały plutonowe i wulkaniczne. Skały plutoniczne (lub natrętne) powstają, gdy magma ochładza się i krystalizuje powoli w skorupie ziemskiej. Skały wulkaniczne (lub wytłaczające) powstają z magmy docierającej na powierzchnię w postaci lawy lub fragmentarycznego wyrzutu. Natrętne skały magmowe zwykle ochładzają się przez kilka tysięcy lat, podczas gdy wylewające skały magmowe potrzebują tylko kilku dni lub tygodni na ochłodzenie i zestalenie.

Skały plutoniczne są nazwane na cześć Plutona, starożytnego rzymskiego boga podziemi. Skały wulkaniczne noszą imię Vulcan, rzymskie imię boga ognia.

Pochodzenie magmy

Płaszcz Ziemi znajdujący się bezpośrednio pod skorupą jest zwykle stosunkowo sztywny, a ta część płaszcza i pokrywającej go skorupy zawiera litosferę. Pod litosferą wyższa temperatura powoduje, że płaszcz staje się mniej sztywny i ulega konwekcji, chociaż jest całkowicie lub w większości stały. Ten płaszcz konwekcyjny tworzy płaszcz „astenosferyczny” i jest źródłem wielu magm. Większość magm powstaje w temperaturach od 600 do 1600 ° C. Większość magm wysokotemperaturowych (między około 900 ° a 1600 ° C) powstaje na około 200 kilometrach płaszcza.

Skały mogą stopić się w odpowiedzi na spadek ciśnienia, wzrost temperatury, zmianę składu (np. Dodanie wody) lub kombinację tych procesów. Inne mechanizmy, takie jak topienie na skutek uderzenia meteorytu, są dziś mniej ważne, ale takie uderzenia doprowadziły do ​​intensywnego topnienia podczas formowania się Ziemi.

Natrętne (plutoniczne) skały magmowe

Natrętne skały magmowe powstają z magmy, która chłodzi i zestala się w ziemi. Otoczona przez wcześniej istniejącą skałę (zwaną skałą wiejską) magma ochładza się powoli, w wyniku czego skały te są gruboziarniste. Ziarna mineralne w takich skałach można ogólnie rozpoznać gołym okiem. Skały intruzyjne można również klasyfikować według kształtu i wielkości ciała inwazyjnego oraz jego związku z formacjami, w które się wtargnie. Typowe natrętne formacje to batolity, buliony, lakkity, parapety i groble.

Centralne rdzenie głównych pasm górskich składają się z natrętnych skał magmowych, zwykle granitu. Rdzenie te (narażone na erozję) (zwane „batolitami”) mogą zajmować ogromne obszary powierzchni.

Wulkaniczna skała magmowa. Jasne tory pokazują kierunek przepływu lawy

Ekstruzyjne (wulkaniczne) skały magmowe

Ekstruzyjne skały magmowe powstają na powierzchni Ziemi w wyniku stopienia się skał w płaszczu. Stopiona skała (magma) unosi się z powodu kontrastującej gęstości z otaczającym płaszczem. Kiedy osiąga powierzchnię, magma wytłoczona na powierzchnię (pod wodą lub powietrzem) nazywa się lawą. Erupcje wulkanów pod powietrzem określa się mianem podwodny; te występujące pod oceanem są nazywane Łódź podwodna. Czarni palacze i bazalt w środkowej części oceanu to przykłady podmorskiej aktywności wulkanicznej.

Magma, która wybucha z wulkanu, zachowuje się zgodnie ze swoją temperaturą i składem, a zatem ma wysoce zmienną lepkość. Na przykład magma wysokotemperaturowa, zwykle w składzie bazaltowym, zachowuje się jak gęsty olej, a gdy się ochładza, melasa. To tworzy lawę typu pahoehoe. Magma felsowa, taka jak ryolit, zwykle wybucha w stosunkowo niskiej temperaturze i jest nawet dziesięć tysięcy razy lepsza niż bazalt. Te erupcje wulkaniczne rzadko tworzą przepływy lawy i zwykle wybuchają wybuchowo, z uwalnianiem gazów (takich jak dwutlenek węgla) uwięzionych w magmie.

Ponieważ lawa szybko ochładza się i krystalizuje, jest drobnoziarnista. Jeżeli chłodzenie zachodzi tak szybko, że zapobiega tworzeniu się nawet małych kryształów, powstałą skałą może być szkło (takie jak obsydian skalny). Biorąc pod uwagę tę drobnoziarnistą teksturę, znacznie trudniej jest odróżnić różne rodzaje wyrzucających skał magmowych niż różne rodzaje inwazyjnych skał magmowych.

Klasyfikacja

Skały magmowe klasyfikowane są według sposobu ich występowania, tekstury, mineralogii, składu chemicznego i geometrii ciała magmowego. Klasyfikacja wielu rodzajów różnych skał magmowych może dostarczyć nam ważnych informacji na temat warunków, w których powstały. Dwie ważne zmienne stosowane do klasyfikacji skał magmowych to (a) rozmiar cząstek, który w dużej mierze zależy od historii chłodzenia, oraz (b) skład mineralny skały. Skaleń, kwarc, oliwiny, pirokseny, amfibole i miki są ważnymi minerałami w tworzeniu skał magmowych i mają podstawowe znaczenie dla klasyfikacji tych skał. Inne obecne minerały są uważane za minerały „dodatkowe”.

W uproszczonym schemacie klasyfikacji rodzaje skał magmowych są rozdzielane na podstawie (a) rodzaju występującego skalenia, (b) obecności lub braku kwarcu oraz (c) rodzaju obecnych minerałów żelaza lub magnezu (jeżeli skały nie zawierają skalenia ani kwarcu). Skały zawierające kwarc (krzemionkę) są „przesycone krzemionką”. Skały z skaleniowcami są „nienasycone krzemionkowo”, ponieważ skaleniowce nie mogą współistnieć z kwarcem.

Skały magmowe, których kryształy są wystarczająco duże, aby można je było zobaczyć gołym okiem, nazywane są „phaneritic”; te, których kryształy są zbyt małe, aby je widzieć nieuzbrojonym okiem, nazywane są „afanitami”. Ogólnie rzecz biorąc, phaneritic implikuje natrętne pochodzenie; afanityczny, wylewny.

Kryształy osadzone w drobnoziarnistych skałach magmowych nazywane są „porfirowymi”. Porfirytowa tekstura rozwija się, gdy niektóre kryształy rosną do znacznych rozmiarów, zanim główna masa magmy skonsoliduje się w drobnoziarnisty, jednorodny materiał.

Tekstura jest ważnym kryterium nazywania skał wulkanicznych. Tekstura skał wulkanicznych - w tym rozmiar, kształt, orientacja i rozmieszczenie ziaren oraz relacje między ziarnami - określi, czy skałę określa się jako tuf, lawę piroklastyczną, czy zwykłą lawę. Tekstura jest jednak tylko podrzędną częścią klasyfikacji skał wulkanicznych. Klasyfikacja tych skał opiera się przede wszystkim na ich składzie chemicznym.

W przypadku skał plutonicznych kryteria teksturowe są mniej istotne dla celów klasyfikacji, z co najmniej dwóch powodów. Po pierwsze, skały te mają zwykle mniej zróżnicowaną teksturę, a po drugie, ich zawartość minerałów jest często łatwo określona - widoczna gołym okiem lub za pomocą soczewki lub mikroskopu. Dlatego klasyfikacja mineralogiczna jest najczęściej stosowana do klasyfikacji skał plutonowych, a klasyfikacja chemiczna jest preferowana dla skał wulkanicznych.

Znaczenie geologiczne

Skały magmowe są geologicznie ważne z kilku powodów:

  • Ich minerały i globalna chemia dostarczają informacji o składzie płaszcza, z którego wydobyto niektóre skały magmowe, a także o temperaturze i ciśnieniu, w jakich ta ekstrakcja miała miejsce.
  • Ich wiek można uzyskać za pomocą różnych metod datowania radiometrycznego. W porównaniu z wiekiem sąsiadujących warstw geologicznych pomagają skonstruować sekwencję czasową zdarzeń.
  • Ich cechy są zazwyczaj charakterystyczne dla określonych procesów tektonicznych, umożliwiając odtworzenie tych procesów.
  • W szczególnych okolicznościach zawierają ważne złoża minerałów (rudy). Na przykład wolfram, cyna i uran są zwykle związane z granitami; rudy chromu i platyny są zwykle związane z gabbros.

Skały osadowe

Skały osadowe pokrywają 75 procent powierzchni Ziemi i obejmują typowe rodzaje, takie jak kreda, wapień, piaskowiec, glina i łupek ilasty. Powstają one na powierzchni Ziemi lub w jej pobliżu na trzy główne sposoby: (a) osadzanie się zwietrzałych pozostałości innych skał (znanych jako „klastyczne” skały osadowe); (b) odkładanie wyników aktywności biogennej; i (c) wytrącanie z roztworu. Po tych procesach następuje zagęszczenie cząstek stałych i cementacja.

Pokrywowe skały skalne kontynentów skorupy ziemskiej są rozległe, ale łączny udział skał osadowych szacuje się na zaledwie pięć procent całości. Jako takie sekwencje osadowe, które widzimy, reprezentują tylko cienki fornir nad skorupą składającą się głównie ze skał magmowych i metamorficznych.

Tworzenie

Formowanie się skał osadowych rozpoczyna się od osadzania się cząstek przenoszonych przez wodę, wiatr i lodowce, tworząc osady. W miarę narastania osadu ciśnienie nadkładu („ciśnienie litostatyczne”) ściska osad w warstwowe ciała stałe, a ciecze w porach są wydalane. Proces ten nazywa się „litowaniem” (formacja skalna). Termin „diageneza” jest używany do opisania wszystkich zmian chemicznych, fizycznych i biologicznych (w tym cementacji), które podlegają osadowi po początkowym osadzeniu oraz w trakcie i po litowaniu, z wyłączeniem wietrzenia powierzchni.

Biorąc pod uwagę sposób ich powstawania, skały osadowe zawierają ważne informacje o historii Ziemi. W szczególności zawierają skamieliny, zachowane pozostałości starożytnych roślin i zwierząt. W przeciwieństwie do większości skał magmowych i metamorficznych powstają w temperaturach i ciśnieniach, które nie niszczą pozostałości kopalnych. Skład osadów dostarcza wskazówek na temat oryginalnej skały. Różnice między kolejnymi warstwami wskazują na zmiany w środowisku, które nastąpiły w czasie.

Trzy rodzaje skał osadowych

Clastyczne skały osadowe

Kanion Antylopy Dolnej w Arizonie został wykuty z otaczającego piaskowca zarówno przez wietrzenie mechaniczne, jak i chemiczne. Wiatr, piasek i woda z błyskawicznych powodzi są tutaj głównymi czynnikami atmosferycznymi.

Clastyczne skały osadowe składają się z dyskretnych fragmentów lub „glin” materiałów pochodzących z innych skał. Składają się głównie z kwarcu i innych popularnych minerałów, w tym skaleni, amfibii i minerałów ilastych. Czasami są bardziej egzotyczne minerały magmowe i metamorficzne.

Clastyczne skały osadowe można rozpatrywać według ich wielkości ziaren. Łupki składają się z najdrobniejszych cząstek, mniejszych niż 0,004 milimetra; krzemień ma nieco większe cząstki, od 0,004 do 0,06 milimetra; piaskowiec jest jeszcze grubszy, z ziarnami od 0,06 do 2 milimetrów; a konglomeraty i brekcje są najgrubsze, z ziarnami od 2 do 256 milimetrów. Arenit to ogólny termin na skały osadowe z cząstkami wielkości piasku.

Wszystkie skały powoli się rozpadają w wyniku wietrzenia mechanicznego i chemicznego. Mechaniczne wietrzenie to rozkład skały na cząstki bez powodowania zmian w składzie chemicznym minerałów w skale. Lód jest najważniejszym czynnikiem mechanicznego wietrzenia. Kiedy woda przesiąka w pęknięcia w skale i zamarza, rozszerza się. Siła ekspansji rozszerza pęknięcia i odłamuje skały. Ogrzewanie i chłodzenie skały oraz wynikające z niej rozszerzanie i kurczenie się również wspomaga ten proces.

Wietrzenie chemiczne to rozkład skały w wyniku reakcji chemicznej. W tym procesie minerały w skale zamieniane są w cząstki, które można łatwo usunąć. Zarówno powietrze, jak i woda biorą udział w wielu złożonych reakcjach chemicznych.

Biogeniczne (lub biologiczne) skały osadowe

Biogeniczne skały osadowe zawierają materiały wytwarzane przez żywe organizmy. Należą do nich minerały węglanowe, takie jak koralowce, mięczaki i foraminifera, które pokrywają dno oceanu warstwami kalcytu, który później tworzy wapień. Inne przykłady obejmują stromatolity, krzemienne guzki znalezione w kredie (która sama jest biogeniczną skałą osadową, formą wapienia) i węglem (pochodzącym z resztek roślin tropikalnych poddanych działaniu ciśnienia).

Strącają skały osadowe

Wytrącają się skały osadowe po odparowaniu roztworów mineralnych, takich jak woda morska. Przykłady obejmują halit i gips minerały.

Funkcje naturalne i zastosowania ludzkie

Kształt cząstek w skałach osadowych ma istotny wpływ na zdolność mikroorganizmów do ich kolonizacji. Ta interakcja jest badana w dziedzinie geomikrobiologii.

Uważa się, że stosunkowo niski poziom dwutlenku węgla w atmosferze ziemskiej (w porównaniu z Wenus) jest spowodowany uwięzieniem dużych ilości węgla w warstwach osadowych wapienia i dolomitu. Transfer węgla z erodowanych osadów do złóż morskich jest częścią cyklu węglowego.

Skały osadowe są ekonomicznie ważne, ponieważ można je wykorzystać jako materiał budowlany. Ponadto często tworzą porowate i przepuszczalne zbiorniki w basenach osadowych, w których można znaleźć ropę naftową i inne węglowodory.

Skały metamorficzne

Kwarcyt, forma skały metamorficznej, z kolekcji w Muzeum Geologii Uniwersytetu w Tartu

Skała metamorficzna jest wynikiem transformacji wcześniej istniejącego rodzaju skały, protolit, w procesie o nazwie metamorfizm. Słowo „metamorfizm” oznacza „zmianę formy” pochodzącą od greckiego przedrostka meta, „po” i rzeczownik Morphe, "Formularz." Protolit może być skałą osadową, skałą magmową lub starszą skałą metamorficzną.

Skały metamorficzne stanowią dużą część skorupy ziemskiej. Są one klasyfikowane według tekstury oraz według zestawu chemicznego i mineralnego. Niektóre przykłady skał metamorficznych to łupek, gnejs i łupek. Minerały utworzone w procesie metamorfizmu obejmują cyjanit, staurolit, sylimanit, andaluzyt i niektóre granaty. Inne minerały - takie jak oliwiny, pirokseny, amfibole, miki, skalenie i kwarc - można znaleźć w skałach metamorficznych, ale niekoniecznie są one wynikiem procesu metamorfizmu. Powstały podczas krystalizacji skał magmowych.

Tworzenie

Skały metamorficzne powstają głęboko pod powierzchnią Ziemi, gdy protolit jest poddawany działaniu ciepła (powyżej 150 ° C) oraz ekstremalnych ciśnień i naprężeń ze strony skał powyżej. Warunki te prowadzą do głębokich zmian fizycznych i chemicznych w protolicie. Skały metamorficzne powstają również przez wtopienie stopionej skały (zwanej magmą) w skałę stałą, tworząc się szczególnie w miejscach kontaktu magmy i skały litej, gdzie temperatury są wysokie. Transformacja jednego rodzaju skały w inny jest opisana przez model geologiczny zwany cyklem skały.

Jednym z ważnych mechanizmów metamorfizmu jest reakcja chemiczna zachodząca między minerałami bez ich stopienia. W tym procesie atomy są wymieniane między minerałami i powstają nowe minerały. Może zachodzić wiele złożonych reakcji w wysokiej temperaturze.

Po długich okresach erozji i podnoszenia się skały metamorficzne są narażone na powierzchnię Ziemi. Badanie tych skał dostarcza nam cennych informacji na temat temperatur i ciśnień występujących na dużych głębokościach w skorupie ziemskiej. Jednak proces metamorfizmu może zniszczyć cechy, które mogły ujawnić wcześniejszą historię skały, w tym zapis kopalny.

Skały foliowane i niefoliowane

Skały metamorficzne są podzielone na foliowane i nie foliowane kategorie. Nazywa się warstwowanie w skałach metamorficznych foliowanie. Termin pochodzi od łacińskiego słowa folia, co oznacza „odchodzi”.

Skała foliowana (lub pasmowa) jest wytwarzana przez naprężenie, które jest największe z jednego kierunku, a zatem deformuje ją w jednej płaszczyźnie. Powoduje to wzrost płytkich lub wydłużonych kryształów minerałów, takich jak mika i chloryn. Skały, które zostały poddane jednakowej presji ze wszystkich stron, lub te, które nie mają minerałów o charakterystycznych nawykach wzrostu, nie będą foliowane. Skała niefoliowana nie ma płaskich wzorów naprężeń.

Łupek jest przykładem bardzo drobnoziarnistej, foliowanej skały metamorficznej, podczas gdy filolit jest gruboziarnisty, schist gruboziarnisty, a gnejs bardzo gruboziarnisty. Marmur zasadniczo nie jest foliowany, co pozwala na wykorzystanie go jako materiału do rzeźby i architektury.

Rodzaje metamorfizmu

Metamorfizm kontaktowy to nazwa nadana zmianom, które zachodzą, gdy magma (stopiona skała) zostaje wstrzyknięta do litej skały (rocka wiejskiego), która ją otacza. Zmiany, które zachodzą, są największe wszędzie tam, gdzie magma styka się ze skałą, ponieważ temperatury są najwyższe na tej granicy i maleją wraz z odległością od niej. Skały magmowe powstają z magmy chłodzącej, ale wokół niej znajduje się strefa metamorfozy zwana a kontakt aureola metamorfizmu.

Regionalny metamorfizm to nazwa nadana zmianom wielkich mas skalnych na dużym obszarze, często w obrębie pasów orogenicznych (górotwórczych). Zmiany są spowodowane wysokimi temperaturami i ciśnieniami w głębinach Ziemi, a jeśli metamorfozowane skały zostaną podniesione i odsłonięte przez erozję, mogą wystąpić na rozległych obszarach na powierzchni.

Zobacz też

  • Minerał
  • Kamieniołom

Referencje

  • Deer, W.A., R.A. Howie i J. Zussman. 1996. Wprowadzenie do minerałów formujących skały. 2nd ed. Upper Saddle River, NJ: Prentice Hall. ISBN 0582300940 i ISBN 978-0582300941.
  • Farndon, John. 2006. Praktyczna encyklopedia skał i minerałów: jak znaleźć, zidentyfikować, zebrać i zachować najlepsze na świecie okazy, z ponad 1000 fotografii i dzieł sztuki. Londyn: Lorenz Books. ISBN 0754815412 i ISBN 978-0754815419.
  • Lambert, David i the Diagram Group. 1998. Przewodnik po geologii. Zaktualizowano ed. Nowy Jork: Fakty dotyczące akt. ISBN 0816038236.
  • Le Maitre, R. W., red. 2004. Igneous Rocks: A Classification and Glossary of Terms. 2nd ed. Nowy Jork: Cambridge University Press. ISBN 0521619483.
  • Pellant, Chris. 2002. Skały i minerały. Podręczniki Smithsona. Nowy Jork: Dorling Kindersley. ISBN 0789491060 i ISBN 978-0789491060.
  • Shaffer, Paul R., Herbert S. Zim i Raymond Perlman. 2001. Skały, klejnoty i minerały. Wyd. Ed. Nowy Jork: St. Martin's Press. ISBN 1582381321 i ISBN 978-1582381329.

Linki zewnętrzne

Wszystkie linki pobrano 28 lipca 2019 r.

Pin
Send
Share
Send