Chu trình thạch học hay còn gọi là vòng tuần hoàn của đá nằm ở lớp thạch quyển thuộc vỏ Trái Đất. Cũng giống như nước hay nhiều loại hợp chất khác, chúng biến đổi tuần tự theo một chu trình xác định và quay vòng một cách có hệ thống tạo nên vòng tuần hoàn khép kín.
Chu trình thạch học: 1=magma; 2=kết tinh; 3=đá magma; 4=bào mòn; 5=trầm tích; 6=lắng đọng tạo đá trầm tích; 7=chôn vùi kiến tạo; 8=đá biến chất; 9=nóng chảy.
Chu trình thạch học là một quan điểm quan trọng trong địa chất học, nó mô tả mối quan hệ giữa đá magma, đá trầm tích và đá biến chất. Khi đá kết tinh từ dạng nóng chảy thì gọi là đá magma. Loại đá này sau đó hoặc bị bào mòn và tái lắng đọng để tạo thành đá trầm tích hoặc bị biến đổi thành đá biến chất bởi nhiệt độ và áp suất. Đá trầm tích có thể sau đó bị biến đổi thành đá biến chất bởi nhiệt độ và áp suất, và đá biến chất có thể bị phong hóa, bào mòn, lắng đọng và hóa đá để trở thành đá trầm tích. Tất cả các loại đá này có thể bị tái nóng chảy và tạo thành magma mới, rồi magma này chúng có thể kết tinh để tạo ra đá magma một lần nữa. Chu trình này được thể hiện rõ nét bởi các yếu tố động lực liên quan đến học thuyết kiến tạo mảng.
Như vậy, chu trình thạch học là quá trình phản ánh mối liên hệ của 3 nhóm đá magma – đá trầm tích – đá biến chất. Theo thời gian và theo những điều kiện biến đổi, các nhóm đá kể trên có thể chuyển biến lẫn nhau. Mối liên hệ này là một vòng khép kín.
Trên sơ đồ, vòng ngoài cùng biến thành một chu trình hoàn chỉnh. Những đường bên trong biểu thị những đường tắt thường xảy ra trong hệ thống.
Ðá magma chỉ hình thành từ dung thể magma. Đây là con đường duy nhất một chiều. Từ các đá mẹ, theo các quá trình biến đổi khác nhau sẽ hình thành nên các đá khác nhau.
Trước hết quá trình phong hóa tác động lên các đá rắn. Tất cả các đá rắn bất kỳ thuộc nhóm nào khi phơi bày trên mặt đất, sẽ chịu sự tác động xói mòn. Các sản phẩm của quá trình phong hóa, cuối cùng sẽ tạo thành các đá mới như đá trầm tích, đá biến chất và thậm chí cả đá magma nữa. Trượt lở, nước mặt, gió và băng hà sẽ cùng phối hợp để vận chuyển các sản phẩm phong hóa từ nơi này sang nơi khác. Trong chu trình lý tưởng, điểm cuối cùng của các vật liệu này là đáy đại dương; tại đây các lớp bùn mịn, cát, sạn, sỏi được tích lũy dần, được cô động thành các đá trầm tích.
Nếu chu trình không bị gián đoạn, các đá trầm tích ban đầu này sẽ bị chôn vùi và bị nén bởi trọng lượng của khối đá bên trên. Các đá này lại tiếp tục chịu tác động của nhiệt và sự nén ép do di chuyển của các mảng kiến tạo. Ðể cân bằng với môi trường mới các đá trầm tích bị thay đổi mạnh mẽ trở thành các đá biến chất.
Nếu đá biến chất trên tiếp tục bị nhiệt và áp suất tác động thì nó có thể bị chảy lỏng ra thành dung thể magma và khi bị nguội lạnh thì thành đá magma.
Những đường tắt có thể xuất hiện trong chu trình tạo nên những gián đoạn. Một số gián đoạn có thể gặp:
– Ðá magma sau khi hình thành vẫn không xuất lộ trên mặt đất và như vậy không chịu tác động bởi quá trình phong hóa. Nhưng nếu sau đó chúng chịu tác động trước tiên của nhiệt độ, áp suất thì chúng có thể chuyển thành đá biến chất.
– Sau khi đá trầm tích hay biến chất được thành tạo, chúng phải chịu sự tác động mạnh mẽ của quá trình phong hóa khiến cho chúng hoàn toàn bị phá hủy nên không còn tiếp tục đến giai đoạn kế tiếp.
Như vậy ta có các loại chu trình thạch học sau với khởi đầu vòng tuần hoàn từ vật liệu magma có trong lòng đất:
(1) Magma → Đá magma phun trào → Trầm tích → Đá trầm tích → Đá biến chất → magma
(2) Magma → Đá magma xâm nhập → Trầm tích → Đá trầm tích → Đá biến chất → magma
Đây có thể coi là hai vòng tuần hoàn lớn vì ngoài ra còn có các vòng tuần hoàn nhỏ hơn cũng xuất phát từ vật liệu ban đầu là magma. Nhưng những vòng tuần hoàn nhỏ này có đường đi ngắn hơn, bỏ qua một số đá nào đó:
(3) Đá magma → Đá magma phun trào → Đá biến chất → magma
(4) Đá magma → Đá magma xâm nhập → Đá biến chất → magma
(5) Đá biến chất (có thể xuất phát từ thiên thạch)→ Trầm tích → Đá trầm tích → Đá biến chất → magma
(6) Đá trầm tích (có thể xuất phát từ thiên thạch)→ Trầm tích → Đá trầm tích → Đá biến chất → magma.
