Kallioperä muodostuu sulan magman jäähtymisestä ja kovettumisesta monissa eri ympäristöissä. Nämä kivet tunnistetaan niiden koostumuksen ja rakenteen perusteella. Tunnetaan yli 700 erilaista magmakivilajia.
Magman koostumus
Maailman pinnan alla oleva kallio kuumenee joskus niin korkeaksi, että se sulaa ja syntyy magmaa. Eri magmat ovat koostumukseltaan erilaisia ja sisältävät mitä tahansa alkuaineita sulaneessa kivessä olikaan. Magmat sisältävät myös kaasuja. Tärkeimmät alkuaineet ovat samoja kuin kuoressa olevat alkuaineet. Se, sulavatko kivet ja syntyykö niistä magmaa, riippuu:
- Lämpötilasta: Lämpötila kasvaa syvyyden kasvaessa, joten sulaminen tapahtuu todennäköisemmin suuremmissa syvyyksissä.
- Paine: Paine kasvaa syvyyden myötä, mutta lisääntynyt paine nostaa sulamislämpötilaa, joten sulaminen on epätodennäköisempää suuremmissa paineissa.
- Vesi: Veden lisääminen muuttaa kiven sulamispistettä. Veden määrän kasvaessa sulamispiste laskee.
- Kallion koostumus: Mineraalit sulavat eri lämpötiloissa, joten lämpötilan on oltava riittävän korkea sulattaakseen ainakin joitakin kivessä olevia mineraaleja. Kalliosta sulaa ensimmäisenä mineraalina kvartsi (jos sitä esiintyy) ja viimeisenä oliviini (jos sitä esiintyy).
Erilaisia geologisia asetelmia, jotka tuottavat vaihtelevat olosuhteet, joissa kivet sulavat, käsitellään luvussa ”Laattatektoniikka”. Kiven kuumentuessa matalimmissa lämpötiloissa sulavat mineraalit sulavat ensin. Osittaista sulamista tapahtuu, kun kiven lämpötila on niin korkea, että vain osa kiven mineraaleista sulaa. Silloin sulavat ne mineraalit, jotka sulavat alemmissa lämpötiloissa. Fraktionaalinen kiteytyminen on osittaisen sulamisen vastakohta. Tämä prosessi kuvaa eri mineraalien kiteytymistä magman jäähtyessä.
Bowenin reaktiosarja osoittaa lämpötilat, joissa mineraalit sulavat tai kiteytyvät. Ymmärrys siitä, miten atomit liittyvät yhteen muodostaakseen mineraaleja, johtaa ymmärrykseen siitä, miten erilaiset magmakivet muodostuvat. Bowenin reaktiosarja selittää myös sen, miksi joitakin mineraaleja esiintyy aina yhdessä ja joitakin ei koskaan yhdessä.
Jos neste erottuu kiinteästä aineesta milloin tahansa osittaisessa sulamisessa tai fraktionaalisessa kiteytymisessä, nesteen ja kiinteän aineen kemiallinen koostumus on erilainen. Kun tämä neste kiteytyy, syntyvä magmakivi on koostumukseltaan erilainen kuin emäkivi.
Intrusiivinen magmakivi
Magmakiviä kutsutaan intrusiivisiksi, kun ne jäähtyvät ja jähmettyvät maanpinnan alla. Intruusiokivet muodostavat plutoneja, joten niitä kutsutaan myös plutonisiksi. Pluton on maankuoressa jäähtynyt magmaattinen intruusiokiviaines. Kun magma jäähtyy maan sisällä, jäähtyminen etenee hitaasti. Hidas jäähtyminen antaa aikaa suurten kiteiden muodostumiselle, joten intrusiivisissa magmakivissä on näkyviä kiteitä. Graniitti on yleisin intrusiivinen magmakivi.Suurin osa maapallon kivistä on magmakiviä. Suurin osa magmakivistä on hautautunut pinnan alle ja sedimenttikivien peittämäksi, tai ne ovat hautautuneet meriveden alle. Joissakin paikoissa geologiset prosessit ovat nostaneet magmakivet pintaan. Yosemite on klassinen esimerkki intrusiivisesta magmakivestä. Sula magma ei koskaan päässyt maan pinnalle, joten sulalla materiaalilla oli miljoonia vuosia aikaa jäähtyä hitaasti ja muodostaa graniittia. Myöhemmin geologiset voimat ja eroosio ovat saaneet aikaan sen, että nämä graniittiplutonit ovat nousseet pintaan sellaisina kuin ne ovat nykyään.
Extrusiivinen magmakivi
Igneoottisia kiviä kutsutaan ekstrusiivisiksi, kun ne jäähtyvät ja jähmettyvät pinnan yläpuolella. Nämä kivet muodostuvat yleensä tulivuoresta, joten niitä kutsutaan myös vulkaanisiksi kiviksi. Ekstruusiiviset magmakivet jäähtyvät paljon nopeammin kuin intruusiiviset kivet. Kiteiden muodostumiseen on vain vähän aikaa, joten ekstrusiivisissa magmakivissä on pieniä kiteitä.Jäähtymisnopeus ja kaasupitoisuus luovat erilaisia kivilajeja. Erittäin nopeasti jäähtyvillä laavuilla voi olla lasimainen rakenne. Niillä, joissa on paljon kaasukuplien aiheuttamia reikiä, on rakkulamainen rakenne.
Igneoottisten kivien käyttö ihmisessä
Igneoottisilla kivillä on monenlaisia käyttötarkoituksia. Yksi tärkeä käyttötapa on rakennusten ja patsaiden kivinä. Graniittia käytetään molempiin näihin tarkoituksiin ja se on suosittua keittiön työtasoissa. Puumikiveä käytetään yleisesti hioma-aineena. Puumikiveä käytetään ihon tasoittamiseen tai lian raaputtamiseen kodin ympäriltä. Kun hohkakivi laitetaan jättimäisiin pesukoneisiin vastavalmistettujen farkkujen kanssa ja rummutetaan, tuloksena on ”kivipestyjä” farkkuja. Jauhettua hohkakiveä lisätään joskus hammastahnaan, jotta se toimisi hankaavana aineena hampaiden hankauksessa. Peridotiitista louhitaan joskus peridotiittia, joka on koruissa käytetty oliviinilaji. Muinaiset sivilisaatiot käyttivät dioriittia laajalti maljakoissa ja muissa koristeellisissa taideteoksissa, ja sitä käytetään taiteessa vielä nykyäänkin.