Skały – duże skupiska minerałów jednorodnych lub różnorodnych. Ze względu na sposób powstania wyróżnia się skały magmowe, osadowe i przeobrażone (metamorficzne).

Minerał -  pierwiastek lub związek chemiczny będący normalnie ciałem krystalicznym, którego struktura ukształtowała się w toku procesów geologicznych.

Skały magmowe swoje powstanie zawdzięczają zjawiskom wulkanizmu i plutonizmu, podczas których magma zastyga pod albo na powierzchni Ziemi (pod postacią lawy). Skały powstające pod powierzchnią Ziemi będą więc nazywane plutonicznymi, a powstające na jej powierzchni – wulkanicznymi. Skład obydwu będzie się różnił, ponieważ zastygająca lawa oddaje do atmosfery związki lotne (np. wodę), a więc nie mogą w niej powstawać minerały zawierające takie związki. O tempie wzrostu kryształów decyduje też czas zastygania magmy.

Skały wulkaniczne mogą powstawać bezpośrednio z lawy (skały wylewne) lub z materiału gwałtownie wyrzuconego w powietrze przez wulkan (skały piroklastyczne).

Przykłady:

• Granit

• Ryolit

• Sjenit

• Dioryt

• Andezyt

• Bazalt

• Gabro

Skały osadowe powstają w wyniku sedymentacji, czyli gromadzenia się materiału okruchowego, organicznego lub chemicznego w zbiornikach wodnych lub – rzadziej – w środowisku lądowym. Osady te podlegają następnie procesowi diagenezy, podczas której zmniejsza się odległość pomiędzy poszczególnymi składnikami osadu. Diageneza jest związana z cementacją – procesem, który polega na połączeniu składników spoiwem, którym najczęściej jest krzemionka, węglany, związki żelaza czy ił. Lityfikacja powoduje z kolei przejście ze skały luźnej do skały zwięzłej.

Przykłady:

• Zlepieniec

• Piaskowiec

• Łupek

• Wapień

• Kreda

• Krzemień

• Więgiel brunatny i kamienny

Lepiszcze skał osadowych – substancja zgromadzona pomiędzy okruchami ziarn skały, powodująca związanie składników a tym samym przejście postaci luźnej (sypkiej) w zwięzłą.

Spoiwo w zależności od składu chemicznego może być m.in.:

• wapniste – składnikiem budującym jest kalcyt,

• żelaziste – składnikami budującymi są tlenki i wodorotlenki żelaza (np. limonit, goethyt),

• krzemionkowe – składnikiem budującym jest krzemionka,

• ilaste – składnikiem budującym są różne minerały ilaste np. kaolinit,

• margliste – składnikami budującymi są kalcyt i minerały ilaste,

• dolomityczne – składnikiem budującym jest dolomit,

• barytowe – składnikiem budującym jest baryt.

• mieszane

Skały metamorficzne tworzą się w wyników procesów metamorficznych oddziałujących na istniejące już formacje skalne. Działanie poszczególnych czynników metamorfizmu (temperatura, ciśnienie, roztwory hydrotermalne) jest uzależnione od głębokości, na których zjawisko to zachodzi, temperatury, ciśnienia, składu chemicznego i mineralnego skał wyjściowych oraz chemizmu wód (roztworów) dopływających z głębi ziemi. Budowa wewnętrzna skał metamorficznych charakteryzuje się kierunkowym ułożeniem ziaren. Często są one zafałdowane.

Przykłady:

• Gnejs

• Łupek kwarcowy

• Fyllit

• Kwarcyt

• Marmur

• Serpentynit

Metamorfizm - jest to zespół procesów prowadzących do zmiany skał, tekstury, struktury, składu mineralnego oraz chemicznego. Typowym środowiskiem metamorfizmu jest wnętrze skorupy ziemskiej, może on wystąpić również na powierzchni Ziemi.

Rodzaje metamorfizmów ze względu na dominujący proces:

• metamorfizm kontaktowy

• metamorfizm dyslokacyjny

• metamorfizm metasomatyczny

• metamorfizm regionalny

• ultrametamorfizm

• metamorfizm progresywny

• metamorfizm retrogresywny

• metamorfizm impaktowy

Tekstura - jest to sposób przestrzennego rozmieszczenia składników w skale. Pojęcie to obejmuje uporządkowanie składników i stopień wypełnienia przez nie przestrzeni w skale.

Struktura skały – sposób wykształcenia składników skały.

1. Skały magmowe - Struktura obejmuje: stopień krystaliczności skały, wielkość i kształt jej składników oraz wzajemne stosunki między nimi. Ten zespół cech magmowych zależy przede wszystkim od warunków i szybkości krystalizacji magmy, w znacznie mniejszym stopniu od jej składu. Prawidłowość kształtu kryształów zależy od kolejności krystalizacji.

2. Skały osadowe - Przez strukturę skały osadowej rozumie się kształt i wielkość składników budujących skałę.

3. Skały metamorficzne - są zawsze w pełni krystaliczne, gdyż w procesach metamorfizmu składniki niekrystaliczne skał pierwotnych rekrystalizują, składniki krystaliczne – powiększają się, a minerały nowe są zawsze kryształami.

Sedymentacja - proces opadania zawiesiny ciała stałego w cieczy w wyniku działania siły grawitacji lub sił bezwładności. Sedymentacji ulegają zawiesiny o gęstości większej niż gęstość cieczy. Sedymentacja prowadzi więc do rozdziału substancji niejednorodnych, a kryterium podziału jest gęstość.

Wietrzenie – rozpad mechaniczny i rozkład chemiczny skał wskutek działania energii słonecznej, powietrza, wody i organizmów.

Wietrzenie można podzielić na:

• fizyczne (mechaniczne) – rozpad skały bez zmiany jej składu chemicznego, zachodzi przy częstych zmianach temperatury i wilgotności (głównie w klimacie umiarkowanym)

• chemiczne – rozkład skały przy zmianie jej składu chemicznego, niezbędnym warunkiem do jego zaistnienia jest obecność wody, głównymi czynnikami wietrzenia chemicznego są: woda opadowa, dwutlenek węgla, tlen oraz azot

• biologiczne – to rozpad i rozkład skały pod wpływem działania organizmów żywych (często nie wyróżnia się wietrzenia biologicznego jako oddzielnego działu, uznaje się je jako wchodzące w skład wietrzenia fizycznego i chemicznego).

Depozycja - geologiczny proces gromadzenia się osadów (okruchów mineralnych, skał, szczątek roślin i zwierząt) na dnie zagłębień terenu w wyniku działania:

• wody (np. rzeczna),

• wiatru (wiatr napotykając na swej drodze przeszkodę rozpoczyna akumulację materiału skalnego w postaci odsypów, wałów, wydm. Najbliżej od miejsc wywiewania osadzają się piaski począwszy od gruboziarnistych do coraz drobniejszych, a najdalej pyły),

• lodowca (akumulacja lodowcowa i rzeczno-lodowcowa, podstokowa oraz eoliczna).

Grunt – mieszanina o różnych wymiarach cząsteczek.

Grupy gruntów	Frakcja
Drobnoziarniste	Ił
	Pył drobny
	Pył średni
	Pył gruby
Gruboziarniste	Piasek drobny
	Piasek średni
	Piasek gruby
	Żwir drobny
	Żwir średni
	Żwir gruby
Bardzo gruboziarniste	Kamienie
	Głazy
	Duże głazy

Granica plastyczności w_p – w celu sprawdzenia należy wykonać próbę wałeczkowania. Mała plastyczność jest wtedy, gdy próbka wykazuje spoistość, lecz nie można wykonać wałeczka o średnicy 3 mm. Wskazuje na dużą zawartość pyłu w próbce.

Duża plastyczność jest wtedy, gdy próbkę można wałeczkować do uzyskania cieńkich wałeczków. Wskazuje na dużą zawartość iłu w próbce.

Stopień zagęszczenia I_D dla gruntów gruboziarnistych (piaski i żwiry)

$$I_{D} = \frac{e_{\max} - e}{e_{\max} - e_{\min}}$$

e – stopień porowatości przy naturalnym zagęszczeniu

Wskaźnik porowatości e to stosunek objętości porów do objętości cząstek stałych gruntu.

Stan grutnów	Stopień zagęszczenia ID
Bardzo luźne	0 ≤ ID ≤ 0, 15
Luźne	0, 15 ≤ ID ≤ 0, 35
Średnio zagęszczone	0, 35≤ID ≤ 0, 65
Zagęszczone	0, 65≤ID ≤ 0, 85
Bardzo zagęszczone	0, 85≤ID ≤ 1, 00

Klasyfikacja gruntów drobnoziarnistych (iły i pyły) ze względu na wskaźnik konsystencji I_C oraz stopień plastyczności I_L.

$$I_{C} = \frac{w_{L} - w}{w_{L} - w_{P}} = \frac{w_{L} - w}{I_{P}} = 1 - I_{L}$$

$$I_{L} = \frac{w - w_{P}}{w_{L} - w_{P}} = \frac{w - w_{P}}{I_{P}} = 1 - I_{C}$$

gdzie:

w – wilgotność naturalna

w_L – granica płynności

w_P – granica plastyczności

I_P = w_L − w_P – wskaźnik plastyczności

Granica płynności w_L to wilgotność oznaczona w badaniu granicy płynności przy, której grunt drobnoziarnisty przechodzi ze stanu płynnego w miękkoplastyczny.

Granica plastyczności w_P to wilgotność oznaczona w badaniu granicy płynności przy, której grunt drobnoziarnisty przechodzi ze stanu twardoplastycznego w zwarty.

Konsystencje (stany) gruntów drobnoziarnistych (iły i pyły)	wskaźnik konsystencji IC	stopień plastyczności IL
Płynna	IC ≤ 0, 25	IL ≥ 0, 75
Miękkoplastyczna	0, 25 < IC ≤ 0, 50	0, 5 ≤ IL < 0, 75
Plastyczna	0, 50 < IC ≤ 0, 75	0, 25 ≤ IL < 0, 5
Twardoplastyczna	0, 75 < IC ≤ 1, 00	0 ≤ IL < 0, 25
Zwarta i bardzo zwarta	IC > 1, 00	IL < 0