Minerałem jest każdy, nawet najmniejszy naturalny składnik litosfery mający określony skład chemiczny i stałe cechy fizyczne. Liczba poznanych minerałów sięga ponad 4000, ale tylko kilkanaście z nich jest szeroko rozpowszechnionych w skorupie ziemskiej. Stanowią one główne składniki wszystkich rodzajów skał – nazywa się je minerałami skałotwórczymi (wszystkich minerałów skałotwórczych jest około 250). Są to: skalenie, kwarc, łyszczyki (mika), kalcyt, magnetyt, gips, halit. Ważne są również dwie grupy minerałów skałotwórczych: pirokseny i amfibole. Ogromna większość minerałów występuje w niewielkich ilościach i przeważnie w dużym rozproszeniu. Minerały powstały naturalnie – w wyniku procesów zachodzących we wnętrzu Ziemi lub na jej powierzchni. Wszystkie one mają budowę krystaliczną – atomy w nich są ułożone w sposób uporządkowany. Minerały różnią się od siebie składem chemicznym, kształtem kryształów i innymi cechami fizycznymi np. twardością, barwą, połyskiem, przełamemprzełamprzełamem, łupliwościąłupliwośćłupliwością. Od składu chemicznego i porowatości zależy ciężar właściwy minerałów.

Twardość jest określana poprzez porównanie do 10 minerałów wzorcowych, które tworzą skalę Mohsa (skala twardości minerałów, w której każdy kolejny minerał jest twardszy od poprzedniego). Jest to skala nieliniowa, która obejmuje wartości od 1 – bardzo miękki, do 10 – nadzwyczaj twardy. Gdy chcemy określić dokładnie twardość, należy posłużyć się zestawem małych ziaren tych 10 minerałów, którymi rysuje się oznaczany minerał lub oznaczanym minerałem są one zarysowywane. Jeśli nieznany minerał zarysuje fluoryt, ale on sam zostanie zarysowany apatytem, jego twardość zawiera się między 4 i 5 – określamy to jako 4,5. Przy oznaczaniu twardości należy zwracać uwagę, aby robić to na świeżych ścianach kryształu (zmiany wietrzeniowe mogą zaniżyć twardość).

Barwa jest cechą specyficzną danego minerału, np. cechujący się zieloną barwą malachit wszędzie na świecie będzie zielony. Jednak ten sam minerał może mieć inny kolor w zależności od domieszek, np. korund w stanie czystym jest bezbarwny, a może być m.in. czerwony (rubin) lub niebieski (szafir). W identyfikacji minerałów pomocny jest połysk ścian – sposób odbijania światła (najczęściej szklisty, tłusty, perłowy lub metaliczny). Ważną cechą rozpoznawczą jest też łupliwość, czyli zdolność minerałów do pękania pod wpływem uderzenia wzdłuż ich płaszczyzn, które zależą od budowy krystalicznej minerałów. Przełam (brak łupliwości) to zdolność minerału do dzielenia się wzdłuż powierzchni nierównych, przypadkowych niezwiązanych z wewnętrzną strukturą kryształu. Może być muszlowy, nierówny, haczykowaty, zadziorowaty.

Skała jest zespołem kilku lub więcej minerałów, rzadziej jednego, powstałym pod wpływem różnych procesów geologicznych. Przykładem skały złożonej z jednego minerału może być wapień – utworzony z kalcytu. Skałą powstałą z kilku minerałów może być granit – składa się ze skaleni, kwarcu i miki. Mineralny, a więc i chemiczny skład skał jest zmienny. Nie może więc być określony za pomocą wzoru chemicznego, tak jak jest to w przypadku składu minerałów.

Skały można klasyfikować, wychodząc z różnych założeń – najbardziej rozpowszechniony jest podział skał ze względu na ich genezę (pochodzenie). Na tej podstawie dzieli się wszystkie skały na trzy zasadnicze grupy – magmowe, osadowe i metamorficzne (przeobrażone). W ten sam sposób powstają minerały – w wyniku procesów magmowych, osadowych lub metamorficznych.

Minerały i skały powstają w wyniku różnych procesów.

• Procesy magmowe, np. krystalizacja magmy i innych substancji wulkanicznych.

• Procesy osadowe, np. wytrącanie z roztworów, działalność organizmów, procesy wietrzenia.

• Procesy metamorficzne, np. przeobrażanie skał i minerałów pod wpływem wysokiej temperatury i wysokiego ciśnienia.

Skały magmowe – od miejsca krystalizacji zależy sposób wykształcenia i rozmieszczenia składników skały. Dzieli się je na:

• skały plutoniczne (głębinowe) np. granit, sjenit, gabro – krzepną powoli z magmy, ziarna minerałów są widoczne gołym okiem – mają budowę jawnokrystaliczną. Im głębiej zachodzi ten proces, tym większe tworzą się ziarna minerałów.

• skały wulkaniczne (wylewne) np. andezyt, bazalt – powstają wówczas, gdy magma wylewa się na powierzchnię Ziemi (staje się lawą), zastyga bardzo szybko i dlatego kryształy nie są w stanie wykrystalizować się w sposób widoczny gołym okiem – mają budowę skrytokrystaliczną. Odmianą skał wylewnych są skały porfirowe (np. porfir, melafir), które powstają w dwóch etapach. Ich krystalizacja zaczyna się pod powierzchnią Ziemi – tam formują się pierwsze kryształy. Następnie magma zostaje wyrzucona na powierzchnię w postaci lawy, która krzepnie szybko – pojawiają się struktury skrytokrystaliczne (ciasto skalne).

Skały magmowe możemy podzielić również ze względu na zawartość procentową krzemionki w magmie lub lawie na skały kwaśne (powyżej 66% krzemionki), obojętne (52‑66% krzemionki) i zasadowe (poniżej 52% krzemionki). Kwaśną skałą jest np. granit (magmowa plutoniczna), riolit (magmowa wulkaniczna), obojętną np. sjenit (magmowa plutoniczna), andezyt (magmowa wulkaniczna), a zasadową np. bazalt (magmowa wulkaniczna), gabro (magmowa plutoniczna).

Minerały główne skał magmowych to znane minerały skałotwórcze – skalenie, kwarce, miki (łyszczyki), pirokseny, amfibole. Skały kwaśne zawierają więcej kwarcu (krzemionki), skały zasadowe – skaleni.

Skały osadowe powstają na powierzchni skorupy ziemskiej w wyniku sedymentacjisedymentacjasedymentacji i diagenezydiagenezadiagenezy. Ogólnie dzieli się je na:

• skały okruchowe – powstają w wyniku wietrzenia skał uprzednio istniejących oraz diagenezy zwietrzelin (mogą być luźne lub zwięzłe, np. less, piasek, żwir, ił, glina, zlepieniec, piaskowiec);

• skały chemiczne – powstają w wyniku wytrącania się minerałów z roztworów, głównie w wyniku parowania wód morskich i jeziornych oraz wypływających na powierzchnię zmineralizowanych wód podziemnych (np. skały solne, gips, anhydryt), mogą powstać także w wyniku procesów krasowych np. stalaktyty i stalagmity;

• skały organogeniczne – powstają w wyniku sedymentacji szczątków organicznych (roślinnych lub zwierzęcych) w obniżeniach terenu lub na dnie zbiorników wodnych (np. wapienie, kreda, węgiel kamienny, węgiel brunatny, torf); organogeniczne są również mieszaniny węglowodorów przenikające porowate skały np. ropa naftowa i gaz ziemny, często nie zalicza się ich do skał ponieważ nie mają struktury krystalicznej.

Podstawowe cechy skał okruchowych związane są z ich cechami strukturalnymi (określają charakter okruchów i ziaren), składem mineralnym i litologicznymlitologialitologicznym, a w przypadku skał zwięzłych także charakter i skład mineralny spoiwa. Sedymentacja skał chemicznych zależy od stężenia roztworu i temperatury. Wraz ze wzrostem stężenia następuje wytrącanie kolejnego związku chemicznego z roztworu. Powstają ewaporaty – na początku wytrąca się trudno rozpuszczalny kalcyt (węglan wapnia), czyli powstają wapienie, następnie lepiej rozpuszczalne siarczany wapnia – gips, anhydryt, a na końcu łatwo rozpuszczalne chlorki sodu i potasu, czyli sól kamienna i potasowa, czy potasowo‑magnezowa. Obecnie przykładem tego procesu jest Morze Martwe.

Skały osadowe stanowią jedynie ok. 5% ogólnej objętości skał, pomimo tego, że pokrywają $\frac{3}{4}$ powierzchni lądów i większą część dna oceanów. Średnia grubość warstw osadowych jest jednak niewielka w porównaniu z miąższością skał magmowych i matamorficznych.

Skały metamorficzne powstają w wyniku przeobrażenia skał magmowych, osadowych, a także innych metamorficznych pod wpływem wysokiej temperatury i wysokiego ciśnienia (bądź tylko jednego z tych czynników). Rezultatem jest zmiana składu chemicznego i wyglądu fizycznego skały oraz wewnętrznej budowy (uporządkowanie minerałów).

Charakter procesów metamorficznych zależy od głębokości, na jakiej one zachodzą oraz od czynników endogenicznych np. plutonizmuplutonizmplutonizmu, wulkanizmu, ruchów lądotwórczych czy górotwórczych.

W zależności od głębokości na których zachodzi metamorfizm, następuje różne przeobrażenie skał. Można wyróżnić:

• strefę EPI – najpłytszą, z temperaturą do 300°C i dużym wpływem ciśnienia kierunkowego, w której powstają: fyllity – z przeobrażenia skał ilastych, kwarcyty – z przeobrażenia piaskowców (piaskowców kwarcytowych);

• strefę MEZO – położoną zwykle na głębokościach 10‑20 km, gdzie temperatura sięga 500°C, zaś na skały oddziałuje zarówno ciśnienie kierunkowe, jak i statyczne: powstają gnejsy – z przeobrażenia granitów, marmury – z przeobrażenia skał węglanowych (wapieni);

• strefę KATA – zlokalizowaną zwykle poniżej 20 km, gdzie temperatura sięga do 800°C i silnie oddziałuje ciśnienie statyczne, w której powstają: eklogity – z przeobrażenia bazaltów i gabr.

Słownik