Co to jest geologia? Geologia jako nauka Przykłady obiektów, którymi zajmuje się geologia.

Treść artykułu

GEOLOGIA, nauka o budowie i historii rozwoju Ziemi. Głównymi obiektami badań są skały, w których zapisano zapis geologiczny Ziemi, a także współczesne procesy i mechanizmy fizyczne działające zarówno na jej powierzchni, jak i w głębinach, których badanie pozwala zrozumieć, jak w przeszłości rozwijała się nasza planeta.

Ziemia ciągle się zmienia. Niektóre zmiany zachodzą nagle i bardzo gwałtownie (na przykład erupcje wulkanów, trzęsienia ziemi czy duże powodzie), ale częściej - powoli (warstwa osadów o grubości nie większej niż 30 cm jest usuwana lub gromadzi się przez stulecie). Takie zmiany nie są zauważalne przez całe życie jednej osoby, ale pewne informacje o zmianach zgromadzono przez długi czas i za pomocą regularnych dokładnych pomiarów rejestruje się nawet niewielkie ruchy skorupy ziemskiej. Ustalono na przykład, że obszar wokół Wielkich Jezior (USA i Kanada) oraz Zatoki Botnickiej (Szwecja) obecnie się podnosi, podczas gdy wschodnie wybrzeże Wielkiej Brytanii tonie i jest zalewane.

Jednak o wiele bardziej znaczące informacje na temat tych zmian kryją się w samych skałach, które nie są jedynie zbiorem minerałów, ale stronami biografii Ziemi, które można odczytać, jeśli opanuje się język, w którym są spisane.

Taka kronika Ziemi jest bardzo długa. Historia Ziemi rozpoczęła się równolegle z rozwojem Układu Słonecznego około 4,6 miliarda lat temu. Zapis geologiczny charakteryzuje się jednak fragmentacją i niekompletnością, ponieważ wiele starożytnych skał zostało zniszczonych lub pokrytych młodszymi osadami. Luki należy wypełnić poprzez korelację ze zdarzeniami, które miały miejsce gdzie indziej i dla których dostępnych jest więcej danych, a także poprzez analogie i hipotezy. Względny wiek skał określa się na podstawie zawartych w nich kompleksów pozostałości kopalnych, a osadów, w których takich pozostałości nie ma, określa się na podstawie względnego położenia obu. Ponadto wiek bezwzględny prawie wszystkich skał można określić metodami geochemicznymi.

Dyscypliny geologiczne.

Geologia wyłoniła się jako niezależna nauka w XVIII wieku. Współczesna geologia dzieli się na kilka ściśle ze sobą powiązanych gałęzi. Należą do nich: geofizyka, geochemia, geologia historyczna, mineralogia, petrologia, geologia strukturalna, tektonika, stratygrafia, geomorfologia, paleontologia, paleoekologia, geologia minerałów. Istnieje również kilka kierunków interdyscyplinarnych: geologia morza, geologia inżynierska, hydrogeologia, geologia rolnicza i geologia środowiska (ekogeologia). Geologia jest ściśle powiązana z takimi naukami jak hydrodynamika, oceanologia, biologia, fizyka i chemia.

NATURA ZIEMI

Skorupa, płaszcz i rdzeń.

Większość informacji o wewnętrznej budowie Ziemi uzyskiwana jest pośrednio w oparciu o interpretację zachowania fal sejsmicznych rejestrowanych przez sejsmografy.

W wnętrznościach Ziemi ustalono dwie główne granice, przy których następuje gwałtowna zmiana charakteru propagacji fal sejsmicznych. Jedna z nich, o silnych właściwościach odblaskowych i załamujących, znajduje się na głębokości 13–90 km od powierzchni pod kontynentami i 4–13 km pod oceanami. Nazywa się ją granicą Mohorovicica lub powierzchnią Moho (M) i jest uważana za granicę geochemiczną oraz strefę przemian fazowych minerałów pod wpływem wysokiego ciśnienia. Ta granica oddziela skorupę i płaszcz Ziemi. Druga granica znajduje się na głębokości 2900 km od powierzchni Ziemi i odpowiada granicy płaszcza i jądra (ryc. 1).

Temperatury.

Pole grawitacyjne Ziemi.

Badania grawitacyjne wykazały, że skorupa i płaszcz Ziemi uginają się pod wpływem dodatkowych obciążeń. Na przykład, gdyby skorupa ziemska miała wszędzie tę samą grubość i gęstość, można by się spodziewać, że w górach (gdzie masa skał jest większa) siła przyciągania będzie większa niż na równinach lub w morzach. Jednakże od mniej więcej połowy XVIII w. zauważono, że przyciąganie grawitacyjne w górach i w ich pobliżu jest mniejsze niż oczekiwano (zakładając, że góry to po prostu dodatkowa masa skorupy ziemskiej). Fakt ten tłumaczono obecnością „pustek”, które interpretowano jako skały rozprężone przez ogrzewanie lub jako solne jądro gór. Takie wyjaśnienia okazały się nie do utrzymania i w latach pięćdziesiątych XIX wieku zaproponowano dwie nowe hipotezy.

Według pierwszej hipotezy skorupa ziemska składa się z bloków skał o różnej wielkości i gęstości, unoszących się w gęstszym środowisku. Podstawy wszystkich bloków znajdują się na tym samym poziomie, a bloki charakteryzujące się małą gęstością powinny mieć wyższą wysokość niż bloki o dużej gęstości. Struktury górskie przyjęto jako bloki o małej gęstości, a baseny oceaniczne - o dużej gęstości (przy tej samej masie całkowitej obu).

Zgodnie z drugą hipotezą gęstość wszystkich bloków jest taka sama i unoszą się one w gęstszym środowisku, a różną wysokość powierzchni tłumaczy się różną grubością. Nazywa się ją hipotezą korzeni skalnych, ponieważ im wyższy blok, tym głębiej jest osadzony w otaczającym środowisku. W latach czterdziestych XX wieku uzyskano dane sejsmiczne, które potwierdziły tezę, że skorupa ziemska gęstnieje na obszarach górskich.

Izostazja.

Za każdym razem, gdy na powierzchnię ziemi działają dodatkowe naprężenia (na przykład w wyniku sedymentacji, wulkanizmu lub zlodowacenia), skorupa ziemska osiada i opada, a gdy obciążenie to zostaje usunięte (w wyniku denudacji, topnienia pokryw lodowych itp. ), skorupa ziemska podnosi się. Ten proces kompensacji, znany jako izostaza, prawdopodobnie zachodzi w wyniku poziomego przenoszenia masy w płaszczu, gdzie może wystąpić okresowe topienie materiału. Ustalono, że w ciągu ostatnich 9 000 lat niektóre części wybrzeży Szwecji i Finlandii podniosły się o ponad 240 m, głównie z powodu topnienia pokryw lodowych. W wyniku izostazy powstały również podniesione wybrzeża Wielkich Jezior w Ameryce Północnej. Pomimo działania takich mechanizmów kompensacyjnych, duże baseny oceaniczne i niektóre delty wykazują znaczne deficyty masy, natomiast niektóre obszary Indii i Cypru wykazują znaczny nadmiar.

Wulkanizm.

Pochodzenie lawy.

W niektórych obszarach globu magma wypływa na powierzchnię ziemi w postaci lawy podczas erupcji wulkanów. Wydaje się, że wiele łuków wysp wulkanicznych jest powiązanych z systemami głębokich uskoków. Ośrodki trzęsień ziemi znajdują się w przybliżeniu na głębokości do 700 km od powierzchni ziemi, tj. materiał wulkaniczny pochodzi z górnego płaszcza. Na łukach wysp często ma skład andezytowy, a ponieważ andezyty mają podobny skład do skorupy kontynentalnej, wielu geologów uważa, że skorupa kontynentalna na tych obszarach gromadzi się w wyniku napływu materiału płaszcza.

Wulkany działające wzdłuż grzbietów oceanicznych (na przykład hawajskich) wybuchają materiałem o przeważnie bazaltowym składzie. Wulkany te są prawdopodobnie związane z płytkimi trzęsieniami ziemi, których głębokość nie przekracza 70 km. Ponieważ lawa bazaltowa występuje zarówno na kontynentach, jak i wzdłuż grzbietów oceanicznych, niektórzy geolodzy przypuszczają, że tuż pod skorupą ziemską znajduje się warstwa, z której pochodzi lawa bazaltowa.

Nie jest jednak jasne, dlaczego na niektórych obszarach z materiału płaszcza powstają zarówno andezyty, jak i bazalty, podczas gdy na innych powstają tylko bazalty. Jeśli, jak się obecnie uważa, płaszcz jest rzeczywiście ultramaficzny (tj. wzbogacony w żelazo i magnez), wówczas lawa pochodząca z płaszcza powinna mieć skład bazaltowy, a nie andezytowy, ponieważ w skałach ultramaficznych nie ma minerałów andezytu. Sprzeczność tę rozwiązuje teoria tektoniki płyt, zgodnie z którą skorupa oceaniczna przemieszcza się pod łukami wysp i topi się na określonej głębokości. Te stopione skały wybuchają w postaci lawy andezytowej.

Źródła ciepła.

Jednym z nierozwiązanych problemów aktywności wulkanicznej jest określenie źródła ciepła niezbędnego do lokalnego stopienia warstwy bazaltu lub płaszcza. Takie topnienie musi być silnie zlokalizowane, ponieważ przejście fal sejsmicznych pokazuje, że skorupa i górny płaszcz są zwykle w stanie stałym. Co więcej, energia cieplna musi być wystarczająca do stopienia ogromnych ilości materiału stałego. Na przykład w USA w dorzeczu rzeki Columbia (stany Waszyngton i Oregon) objętość bazaltów wynosi ponad 820 tys. km 3; te same duże warstwy bazaltów znajdują się w Argentynie (Patagonia), Indiach (Płaskowyż Dekanu) i Republice Południowej Afryki (Wielki Wzrost Karoo). Obecnie istnieją trzy hipotezy. Niektórzy geolodzy uważają, że topnienie jest spowodowane lokalnymi wysokimi stężeniami pierwiastków promieniotwórczych, ale takie stężenia w przyrodzie wydają się mało prawdopodobne; inni sugerują, że zaburzeniom tektonicznym w postaci przesunięć i uskoków towarzyszy uwalnianie energii cieplnej. Istnieje inny punkt widzenia, zgodnie z którym górny płaszcz w warunkach wysokiego ciśnienia znajduje się w stanie stałym, a gdy ciśnienie spada w wyniku pękania, topi się, a przez pęknięcia przepływa ciekła lawa.

Geochemia i skład Ziemi.

Określenie składu chemicznego Ziemi jest zadaniem trudnym, ponieważ rdzeń, płaszcz i większość skorupy ziemskiej są niedostępne dla bezpośredniego pobierania próbek i obserwacji, a wnioski należy wyciągać na podstawie interpretacji danych pośrednich i analogii.

Ziemia jest jak gigantyczny meteoryt.

Skład chemiczny oceanów.

Uważa się, że początkowo na Ziemi nie było wody. Najprawdopodobniej współczesne wody na powierzchni Ziemi są pochodzenia wtórnego, tj. uwalniane w postaci pary z minerałów w skorupie i płaszczu Ziemi w wyniku aktywności wulkanicznej, a nie powstają w wyniku połączenia cząsteczek wolnego tlenu i wodoru. Gdyby woda morska gromadziła się stopniowo, wówczas objętość Oceanu Światowego musiałaby stale wzrastać, ale nie ma bezpośrednich dowodów geologicznych na tę okoliczność; oznacza to, że oceany istniały w całej historii geologicznej Ziemi. Zmiana składu chemicznego wód oceanicznych następowała stopniowo.

Sial i Sima.

Istnieje różnica między skałami skorupy ziemskiej leżącymi pod kontynentami a skałami leżącymi pod dnem oceanów. Skład skorupy kontynentalnej odpowiada granodiorytowi, tj. skała składająca się ze skalenia potasowego i sodowego, kwarcu i niewielkich ilości minerałów ferromagnezu. Skorupa oceaniczna odpowiada bazaltom składającym się ze skalenia wapniowego, oliwinu i piroksenu. Skały skorupy kontynentalnej charakteryzują się jasną barwą, małą gęstością i przeważnie kwaśnym składem, często nazywanym sialem (na podstawie przewagi Si i Al). Skały skorupy oceanicznej wyróżniają się ciemnym kolorem, dużą gęstością i podstawowym składem; nazywane są simami (od przewagi Si i Mg). Uważa się, że skały płaszcza są ultramaficzne i składają się z oliwinu i piroksenu. We współczesnej rosyjskiej literaturze naukowej terminy „sial” i „sima” nie są używane, ponieważ są uważane za przestarzałe.

PROCESY GEOLOGICZNE

Procesy geologiczne dzielą się na egzogeniczne (niszczące i akumulacyjne) i endogeniczne (tektoniczne).

PROCESY DESTRUKCYJNE

Obnażenie.

Działanie cieków wodnych, wiatru, lodowców, fal morskich, wietrzenia mrozowego i rozpuszczania chemicznego prowadzi do niszczenia i zmniejszania powierzchni kontynentów (ryc. 2). Produkty zniszczenia pod wpływem sił grawitacyjnych przenoszone są do zagłębień oceanicznych, gdzie kumulują się. W ten sposób uśrednia się skład i gęstość skał tworzących kontynenty i baseny oceaniczne, a amplituda rzeźby Ziemi maleje.

Co roku 32,5 miliarda ton gruzu i 4,85 miliarda ton rozpuszczonych soli jest wywożonych z kontynentów i osadzanych w morzach i oceanach, powodując wyparcie około 13,5 km 3 wody morskiej. Jeśli w przyszłości takie tempo denudacji będzie kontynuowane, kontynenty (objętość części powierzchniowej wynosi 126,6 mln km 3) za 9 milionów lat zamienią się w prawie płaskie równiny - penepleny. Taka penetracja (wyrównanie) reliefu jest możliwa tylko teoretycznie. W rzeczywistości wypiętrzenia izostatyczne rekompensują straty w wyniku denudacji, a niektóre skały są tak mocne, że są praktycznie niezniszczalne.

Redystrybucja osadów kontynentalnych następuje w wyniku połączonego działania wietrzenia (niszczenie skał), denudacji (mechaniczne usuwanie skał pod wpływem wód płynących, lodowców, procesów wiatrowych i falowych) oraz akumulacji (odkładanie się materiału sypkiego i powstawanie nowe skały). Wszystkie te procesy zachodzą tylko do pewnego poziomu (zwykle poziomu morza), który uważa się za podstawę erozji.

Podczas transportu luźne osady sortuje się według wielkości, kształtu i gęstości. W rezultacie kwarc, którego zawartość w skale pierwotnej może wynosić zaledwie kilka procent, tworzy jednorodną warstwę piasku kwarcowego. Podobnie cząstki złota i niektórych innych ciężkich minerałów, takich jak cyna i tytan, gromadzą się w korytach strumieni lub płyciznach, tworząc osady placerowe, a drobnoziarnisty materiał osadza się w postaci mułów, a następnie przekształca się w łupki. Składniki takie jak magnez, sód, wapń i potas są rozpuszczane i wynoszone przez wody powierzchniowe i gruntowe, a następnie wytrącają się w jaskiniach i innych zagłębieniach lub przedostają się do wód morskich.

Etapy rozwoju reliefu erozyjnego.

Płaskorzeźba służy jako wskaźnik etapu niwelacji (lub peneplanacji) kontynentów. W górach i obszarach, które doświadczyły intensywnego wypiętrzenia, procesy erozji są najbardziej aktywne. Obszary takie charakteryzują się szybkim wcięciem dolin rzecznych i zwiększeniem ich długości w górnym biegu, a krajobraz odpowiada młodemu, czyli młodzieńczemu, etapowi erozji. Na innych obszarach, gdzie amplituda wysokości jest niewielka, a erozja w dużej mierze ustała, duże rzeki transportują głównie trakcję i zawieszone osady. Płaskorzeźba ta jest charakterystyczna dla dojrzałego etapu erozji. Na obszarach o niewielkich amplitudach wysokości, gdzie powierzchnia lądu nie jest dużo wyższa od poziomu morza, dominują procesy akumulacyjne. Tam rzeka przepływa zwykle nieco powyżej ogólnego poziomu niziny na naturalnym wzniesieniu złożonym z materiału osadowego i tworzy deltę w strefie ujściowej. Jest to najstarsza płaskorzeźba erozyjna. Jednak nie wszystkie obszary są na tym samym etapie erozji i mają taki sam wygląd. Ukształtowanie terenu jest bardzo zróżnicowane w zależności od warunków klimatycznych i pogodowych, składu i struktury lokalnych skał oraz charakteru procesu erozji (ryc. 3, 4).

Przerwy w cyklach erozji.

Zaobserwowana sekwencja procesów erozji dotyczy kontynentów i basenów oceanicznych znajdujących się w warunkach statycznych, choć w rzeczywistości podlegają one wielu procesom dynamicznym. Cykl erozji może zostać przerwany przez zmiany poziomu morza (na przykład z powodu topnienia pokryw lodowych) i wysokości kontynentu (na przykład w wyniku zabudowy górskiej, tektoniki uskoków i aktywności wulkanicznej). W Illinois (USA) moreny pokryły dojrzałą rzeźbę przedglacjalną, nadając jej typowy młody wygląd. W Wielkim Kanionie Kolorado przerwa w cyklu erozji była spowodowana podniesieniem się lądu do poziomu 2400 m. W miarę podnoszenia się terytorium rzeka Kolorado stopniowo wpadała na równinę zalewową i została ograniczona przez boki dolina. W wyniku tego przełomu powstały nałożone na siebie meandry, charakterystyczne dla pradawnych dolin rzecznych występujących w warunkach młodej rzeźby (ryc. 5). Na płaskowyżu Kolorado meandry wcinają się na głębokość 1200 m. Głębokie meandry rzeki Susquehanna, która przecina Appalachy, również wskazują, że obszar ten był niegdyś niziną, przez którą przepływała „zniszczona” rzeka.

Współczesne geosynkliny

- Są to zagłębienia wzdłuż wysp Jawa i Sumatra, rowy Tonga - Kermadec, Portoryko itp. Być może ich dalsze osiadanie doprowadzi również do powstania gór. Według wielu geologów wybrzeże Zatoki Meksykańskiej w Stanach Zjednoczonych również reprezentuje nowoczesną geosynklinę, chociaż sądząc po danych wiertniczych, nie widać tam oznak zabudowy górskiej. Aktywne przejawy współczesnej tektoniki i budownictwa górskiego najwyraźniej obserwuje się w młodych krajach górskich - Alpach, Andach, Himalajach i Górach Skalistych.

Wypiętrzenia tektoniczne.

Na końcowych etapach rozwoju geosynklin, kiedy zakończono budowanie gór, następuje intensywne ogólne wypiętrzenie kontynentów; w krajach górskich na tym etapie formowania się rzeźby dochodzi do dyslokacji dysjunktywnych (przemieszczanie się poszczególnych bloków skalnych wzdłuż linii uskoków).

CZAS GEOLOGICZNY

Skala stratygraficzna.

Standardowa geologiczna skala czasu (lub kolumna geologiczna) jest wynikiem systematycznych badań skał osadowych w różnych regionach globu. Ponieważ większość wczesnych prac prowadzono w Europie, sekwencję stratygraficzną osadów z tego regionu przyjęto jako standard dla innych obszarów. Skala ta z różnych powodów ma jednak mankamenty i luki, dlatego jest stale udoskonalana. Skala jest bardzo szczegółowa dla młodszych okresów geologicznych, ale jej szczegółowość znacznie się zmniejsza w przypadku starszych. Jest to nieuniknione, ponieważ zapis geologiczny jest najbardziej kompletny w przypadku wydarzeń z niedawnej przeszłości i staje się coraz bardziej fragmentaryczny w miarę starzenia się osadów. Skala stratygraficzna opiera się na skamielinach, które stanowią jedyne wiarygodne kryterium korelacji międzyregionalnych (zwłaszcza długoterminowych). Ustalono, że niektóre skamieniałości odpowiadają ściśle określonemu czasowi i dlatego uważa się je za wskazówki. Skały zawierające te formy wiodące i ich zespoły zajmują ściśle określoną pozycję stratygraficzną.

Znacznie trudniej jest dokonać korelacji w przypadku skał milczących paleontologicznie, które nie zawierają organizmów kopalnych. Ponieważ dobrze zachowane muszle można znaleźć dopiero w okresie kambru (około 570 milionów lat temu), okres prekambryjski, obejmujący ok. 85% historii geologicznej nie da się zbadać i podzielić tak szczegółowo, jak w przypadku młodszych epok. Metody datowania geochemicznego służą do międzyregionalnych korelacji skał milczących paleontologicznie.

W razie potrzeby wprowadzano zmiany w standardowej skali stratygraficznej, aby odzwierciedlić specyfikę regionalną. Na przykład w Europie występuje okres karboński, a w USA dwa odpowiadające sobie okresy - Missisipi i Pensylwania. Istnieją powszechne trudności w korelowaniu lokalnych schematów stratygraficznych z międzynarodową skalą geochronologiczną. Międzynarodowa Komisja Stratygrafii pomaga rozwiązać te problemy i ustanawia standardy nomenklatury stratygraficznej. Zdecydowanie zaleca stosowanie w badaniach geologicznych lokalnych jednostek stratygraficznych i porównywanie ich z międzynarodową skalą geochronologiczną. Niektóre skamieniałości mają bardzo szeroką, niemal globalną dystrybucję, podczas gdy inne mają wąską dystrybucję regionalną.

Ery to największe podziały w historii Ziemi. Każdy z nich łączy w sobie kilka okresów charakteryzujących się rozwojem pewnych klas starożytnych organizmów. Pod koniec każdej ery następowało masowe wymieranie różnych grup organizmów. Na przykład trylobity zniknęły pod koniec paleozoiku, a dinozaury pod koniec mezozoiku. Przyczyny tych katastrof nie zostały dotychczas wyjaśnione. Mogą to być krytyczne etapy ewolucji genetycznej, szczyty promieniowania kosmicznego, emisje gazów wulkanicznych i popiołu, a także bardzo nagłe zmiany klimatyczne. Istnieją argumenty potwierdzające każdą z tych hipotez. Jednakże stopniowe zanikanie dużej liczby rodzin i klas zwierząt i roślin pod koniec każdej epoki oraz pojawianie się nowych na początku następnej ery nadal pozostaje jedną z tajemnic geologii. Próby powiązania masowej śmierci zwierząt w końcowych fazach paleozoiku i mezozoiku z globalnymi cyklami budowania gór nie powiodły się.

Geochronologia i bezwzględna skala wieku.

Skala stratygraficzna odzwierciedla jedynie kolejność układania się skał i dlatego może służyć jedynie do wskazania względnego wieku poszczególnych warstw (ryc. 9). Możliwość ustalenia bezwzględnego wieku skał pojawiła się po odkryciu promieniotwórczości. Wcześniej próbowano oszacować wiek bezwzględny innymi metodami, na przykład analizując zawartość soli w wodzie morskiej. Zakładając, że odpowiada on stałemu odpływowi rzek świata, można zmierzyć minimalny wiek mórz. Wychodząc z założenia, że początkowo wody oceaniczne nie zawierały zanieczyszczeń solnych i biorąc pod uwagę tempo ich wnikania, wiek mórz oszacowano w szerokim przedziale – od 20 mln do 200 mln lat. Kelvin oszacował wiek skał Ziemi na 100 milionów lat, ponieważ jego zdaniem tyle czasu potrzebowała początkowo stopiona Ziemia na ochłodzenie się do obecnej temperatury powierzchni.

Oprócz tych prób pierwsi geolodzy zadowalali się określeniem względnego wieku skał i zdarzeń geologicznych. Bez żadnego wyjaśnienia przyjęto, że od chwili pojawienia się Ziemi do powstania różnego rodzaju osadów w wyniku procesów, które trwają do dziś, upłynęło dość dużo czasu. Dopiero gdy naukowcy zaczęli mierzyć tempo rozpadu promieniotwórczego, geolodzy dysponowali „zegarem” pozwalającym określić bezwzględny i względny wiek skał zawierających pierwiastki promieniotwórcze.

Szybkość rozpadu radioaktywnego niektórych pierwiastków jest znikoma. Umożliwia to określenie wieku zdarzeń starożytnych poprzez pomiar zawartości tych pierwiastków i produktów ich rozpadu w danej próbce. Ponieważ tempo rozpadu promieniotwórczego nie zależy od parametrów środowiska, możliwe jest określenie wieku skał znajdujących się w dowolnych warunkach geologicznych. Najczęściej stosowane są metody uranowo-ołowiowe i potasowo-argonowe. Metoda uranowo-ołowiowa pozwala na dokładne datowanie na podstawie pomiarów stężeń radioizotopów toru (232 Th) i uranu (235 U i 238 U). Podczas rozpadu promieniotwórczego powstają izotopy ołowiu (208 Pb, 207 Pb i 206 Pb). Jednak skały zawierające te pierwiastki w wystarczających ilościach są dość rzadkie. Metoda potasowo-argonowa opiera się na bardzo powolnej radioaktywnej przemianie izotopu 40 K w 40 Ar, co pozwala na datowanie zdarzeń sprzed kilku miliardów lat na podstawie stosunku tych izotopów w skałach. Istotną zaletą metody potasowo-argonowej jest to, że potas, bardzo powszechny pierwiastek, występuje w minerałach powstałych we wszystkich warunkach geologicznych - wulkanicznych, metamorficznych i osadowych. Jednakże argon w postaci gazu obojętnego powstający w wyniku rozpadu radioaktywnego nie jest związany chemicznie i wycieka. Dlatego do datowania można niezawodnie wykorzystać tylko te minerały, w których jest dobrze zachowany. Pomimo tej wady metoda potasowo-argonowa jest bardzo szeroko stosowana. Bezwzględny wiek najstarszych skał na planecie wynosi 3,5 miliarda lat. Skorupa ziemska wszystkich kontynentów zawiera bardzo starożytne skały, więc pytanie, który z nich jest najstarszy, nawet nie powstaje.

Wiek meteorytów, które spadły na Ziemię, określony metodami potasowo-argonowymi i uranowo-ołowiowymi, wynosi około 4,5 miliarda lat. Według geofizyków, bazując na danych z metody uranowo-ołowiowej, wiek Ziemi również wynosi ok. 4,5 miliarda lat. Jeśli szacunki te są prawidłowe, w zapisie geologicznym istnieje luka wynosząca 1 miliard lat, co odpowiada ważnemu wczesnemu etapowi ewolucji Ziemi. Być może najwcześniejsze dowody zostały zniszczone lub w jakiś sposób usunięte, gdy Ziemia znajdowała się w stanie stopionym. Jest również prawdopodobne, że najstarsze skały na Ziemi ulegały denudacji lub rekrystalizacji przez wiele milionów lat.

Instrukcje

Początki geologii sięgają czasów starożytnych i wiążą się z pierwszymi informacjami o skałach, rudach i minerałach. Termin „geologia” został wprowadzony przez norweskiego naukowca M.P. Esholt w 1657 r., a pod koniec XVIII w. stała się samodzielną gałęzią nauk przyrodniczych. Przełom XIX i XX w. to skok jakościowy w rozwoju geologii - przekształcenie jej w zespół nauk w związku z wprowadzeniem fizykochemicznych i matematycznych metod badawczych.

Współczesna geologia obejmuje wiele dyscyplin składowych, odkrywając tajemnice Ziemi w różnych obszarach. Wulkanologia, krystalografia, mineralogia, tektonika, petrografia - to nie jest pełna lista niezależnych gałęzi nauk geologicznych. Geologia jest również ściśle powiązana z dziedzinami o znaczeniu stosowanym: geofizyką, tektofizyką, geochemią itp.

W przeciwieństwie do geologii, często nazywa się ją nauką o „martwej” naturze. Oczywiście zmiany zachodzące w powłoce ziemskiej nie są tak oczywiste i trwają stulecia i tysiąclecia. To właśnie geologia mówi nam, jak powstała nasza planeta i jakie procesy zachodziły na niej przez wiele lat jej istnienia. Nauka geologiczna szczegółowo opowiada o współczesnym obliczu Ziemi, stworzonym przez geologicznych „aktorów” - wiatr, zimno, trzęsienia ziemi, erupcje wulkanów.

Nie można przecenić praktycznego znaczenia geologii dla społeczeństwa ludzkiego. Bada wnętrzności ziemi, pozwalając nam wydobyć z nich to, bez czego ludzka egzystencja byłaby niemożliwa. Ludzkość przeszła długą drogę ewolucji - od okresu „kamienia” do ery wysokiej technologii. A każdemu jego krokowi towarzyszyły nowe odkrycia z zakresu geologii, które przyniosły wymierne korzyści dla rozwoju społeczeństwa.

Geologię można nazwać także nauką historyczną, ponieważ za jej pomocą można prześledzić zmiany w składzie skał i minerałów. Badając szczątki żywych stworzeń, które zamieszkiwały planetę tysiące lat temu, geologia dostarcza odpowiedzi na pytania dotyczące tego, kiedy gatunki te zamieszkiwały Ziemię i dlaczego wymarły. Skład skamieniałości można wykorzystać do oceny sekwencji wydarzeń, które miały miejsce na planecie. Ścieżka rozwoju życia organicznego na przestrzeni milionów lat jest odciśnięta w warstwach Ziemi, które bada nauka geologii.

Wideo na ten temat

notatka

Co to jest geologia. Geologia (z geologii) to zespół nauk o skorupie ziemskiej i głębszych sferach Ziemi; w wąskim znaczeniu tego słowa - nauka o składzie, strukturze, ruchach i historii rozwoju skorupy ziemskiej oraz rozmieszczenia w niej minerałów.

Pomocna rada

W tym artykule omówimy, czym jest geologia. Pojawia się pytanie o to, czym jest ta nauka, co bada i jakie są jej cele. Omówimy podstawy i metody geologii. Absolutnie każdy z tych obszarów ma swoje własne metody, a także zasady badań. Geologia historyczna bada sekwencję procesów geologicznych, które miały miejsce w przeszłości.

Powiązany artykuł

Źródła:

czym jest geologia

Geologia to cała dziedzina nauki. Łączy w sobie wiele nauk. Pomimo korzenia nazwy geo-, geologia nie ogranicza się tylko do badania cech Ziemi.

Instrukcje

Strukturę Układu Słonecznego badają takie gałęzie geologii, jak kosmochemia i kosmologia, geologia kosmiczna i planetologia. Badanie wpływu energii kosmicznej na Ziemię stanowi dziedzinę pograniczną pomiędzy naukami geologią, kosmologią i astronomią. Geochemia zajmuje się składem chemicznym Ziemi, procesami, które koncentrują i rozpraszają pierwiastki chemiczne w różnych obszarach planety. Przedmiotem geofizyki są planety i badanie metod fizycznych. Planeta Ziemia składa się głównie z minerałów. Badanie ich składu, genezy, klasyfikacji i definicji jest dziedziną mineralogii. Minerały są częścią skał. Petrografia zajmuje się opisem i klasyfikacją skał. Petrologia – zagadnienia pochodzenia skał.

Ziemia jest planetą aktywnie zmieniającą się. Na Ziemi zawsze zachodzą różne ruchy. Geodynamika bada takie procesy w skali planetarnej. Jej tematem są powiązania procesów zachodzących w jądrze planety. Poziomy bloków skorupy ziemskiej są przedmiotem tektoniki. Przedmiotem badań geologii strukturalnej był opis i modelowanie zaburzeń skorupy ziemskiej, takich jak uskoki i fałdy. Geologia mikrostrukturalna bada deformacje skał na poziomie mikro, czyli w skali ziaren kruszywa i minerałów.

Geologia to nauka o składzie materialnym, strukturze skorupy ziemskiej, procesach i historii. Geologia łączy w sobie wiele nauk, w tym: mineralogię, geologię minerałów, geofizykę, geochemię, petrografię, geodynamikę, paleontologię, wulkanologię, tektonikę, stratygrafię i wiele innych. Nauka ta obejmuje także badanie organizmów zamieszkujących naszą planetę. Ważną częścią geologii jest badanie zmian struktury, procesów, organizmów i elementów Ziemi na przestrzeni czasu. Osoby studiujące geologię nazywane są geologami.

Czym zajmują się geolodzy?

Geolodzy pracują nad lepszym zrozumieniem historii naszej planety. Im lepiej znamy historię Ziemi, tym dokładniej możemy określić, jak wydarzenia i procesy z przeszłości mogą wpłynąć na przyszłość. Oto kilka przykładów:

Geolodzy badają procesy ziemskie, takie jak osuwiska, trzęsienia ziemi, powodzie, erupcje wulkanów itp., które mogą być niebezpieczne dla ludzi.
Geolodzy badają Ziemię, z której wiele jest używanych przez ludzkość na co dzień.
Geolodzy badają historię Ziemi. Dziś jesteśmy zaniepokojeni i wielu geologów pracuje nad poznaniem warunków klimatycznych Ziemi w przeszłości i ich zmian w czasie. Te informacje historyczne pozwalają nam zrozumieć, jak zmienia się nasz obecny klimat i jakie mogą być konsekwencje tych zmian dla ludzkości.

Co studiuje geologia?

Głównym przedmiotem badań geologii jest skorupa ziemska, a także procesy geologiczne i historia Ziemi:

Minerały

Minerał to naturalnie występujący związek chemiczny, zwykle krystaliczny i pochodzenia abiogennego (nieorganicznego). Minerał ma jeden specyficzny skład chemiczny, podczas gdy kamień może być zbiorem różnych minerałów lub mineraloidów. Nauka o minerałach nazywa się mineralogią.

Znanych jest ponad 5300 rodzajów minerałów. Minerały krzemianowe stanowią ponad 90% skorupy ziemskiej. Krzem i tlen stanowią około 75% skorupy ziemskiej, co jest bezpośrednio związane z przewagą minerałów krzemianowych.

Minerały różnią się właściwościami chemicznymi i fizycznymi. Różnice w składzie chemicznym i strukturze krystalicznej pozwalają rozpoznać gatunki, które zostały zdeterminowane przez środowisko geologiczne minerału podczas ich powstawania. Wahania temperatury, ciśnienia lub składu objętościowego górotworu powodują zmiany w minerałach.

Minerały można opisać różnymi właściwościami fizycznymi, które są związane z ich strukturą chemiczną i składem. Typowe cechy identyfikacyjne obejmują strukturę krystaliczną, twardość, połysk, kolor, smugi, wytrzymałość, łupliwość, pęknięcia, wagę, magnetyzm, smak, zapach, radioaktywność, reakcję na kwas itp.

Minerały o wyjątkowej urodzie i trwałości nazywane są kamieniami szlachetnymi.

Skały

Skały to stałe mieszaniny co najmniej jednego minerału. Podczas gdy minerały mają kryształy i wzory chemiczne, skały charakteryzują się teksturą i składem mineralnym. Na tej podstawie skały dzieli się na trzy grupy: skały magmowe (powstające w wyniku stopniowego ochładzania się magmy), skały metamorficzne (powstające w wyniku zmiany skał magmowych i osadowych) oraz skały osadowe (powstające w niskich temperaturach i ciśnieniu podczas przekształcania skał morskich). opady kontynentalne). Te trzy główne typy skał biorą udział w procesie zwanym cyklem skalnym, który opisuje pracochłonne przejścia, zarówno nad, jak i pod ziemią, od jednego typu skał do drugiego w długich okresach czasu geologicznego.

Skały są minerałami ważnymi gospodarczo. Węgiel to kamień, który służy jako źródło energii. W budownictwie wykorzystuje się inne rodzaje skał, w tym kamień, tłuczeń kamienny itp. Jeszcze inne potrzebne są do wyrobu narzędzi, od kamiennych noży naszych przodków po kredę używaną obecnie przez artystów.

Skamieniałości

Skamieniałości są oznakami istot żywych, które istniały dawno temu. Mogą przedstawiać odciski ciał, a nawet produkty przemiany materii organizmów. Skamieniałości obejmują także ślady stóp, nory, gniazda i inne pośrednie dowody. Skamieniałości dostarczają wyraźnych dowodów na istnienie wczesnego życia na Ziemi. Geolodzy stworzyli zapis starożytnego życia sięgającego setek milionów lat.

Mają one znaczenie praktyczne, ponieważ zmieniają się w czasie geologicznym. Zespół skamieniałości służy do identyfikacji skał. Geologiczna skala czasu opiera się niemal wyłącznie na pozostałościach kopalnych i jest uzupełniana innymi metodami datowania. Za jego pomocą możemy śmiało porównywać skały osadowe z całego świata. Skamieniałości są także cennymi eksponatami muzealnymi i przedmiotami kolekcjonerskimi.

Ukształtowania terenu, struktury geologiczne i mapy

Formy w całej swojej różnorodności są konsekwencją cyklu skalnego. Powstały w wyniku erozji i innych procesów. Formy terenu dostarczają informacji o tym, jak skorupa ziemska formowała się i zmieniała w przeszłości geologicznej, np. w epoce lodowcowej.

Struktura jest ważną częścią badania wychodni skalnych. Większość części skorupy ziemskiej jest w pewnym stopniu zdeformowana, wygięta i zniekształcona. Geologiczne sygnatury tego zjawiska – złącza, uskoki, tekstura skał i niezgodności – pomagają w ocenie struktur geologicznych, a także w pomiarze nachyleń i orientacji skał. Struktura geologiczna podpowierzchni jest ważna dla zaopatrzenia w wodę.

Mapy geologiczne stanowią skuteczną bazę danych zawierającą informacje geologiczne o skałach, ukształtowaniu terenu i strukturze.

Procesy i zagrożenia geologiczne

Procesy geologiczne prowadzą do obiegu skał, tworząc struktury i formy terenu, a także skamieniałości. Należą do nich erozja, osadzanie się, fosylizacja, uskoki, wypiętrzenie, metamorfizm i wulkanizm.

Zagrożenia geologiczne są potężnym wyrazem procesów geologicznych. Osuwiska, erupcje wulkanów, trzęsienia ziemi, tsunami, zmiany klimatyczne, powodzie i skutki kosmiczne to główne przykłady zagrożeń. Zrozumienie podstawowych procesów geologicznych może pomóc ludzkości zmniejszyć szkody spowodowane katastrofami geologicznymi.

Tektonika i historia Ziemi

Ruch płyt w San Andreas

Tektonika to działalność geologiczna na największą skalę. Kiedy geolodzy mapowali skały oraz badali cechy i procesy geologiczne, zaczęli stawiać pytania dotyczące tektoniki – cyklu życia pasm górskich i łańcuchów wulkanicznych, ruchu kontynentów, podnoszenia się i opadania poziomów oraz procesów zachodzących w jądrze – i udzielać na nie odpowiedzi. I . Tektonika płyt wyjaśnia, w jaki sposób poruszają się płyty litosfery, i umożliwiła badanie naszej planety jako pojedynczej struktury.

Historia geologiczna Ziemi to historia opowiedziana przez minerały, skały, skamieniałości, formy terenu i tektonikę. Badania skamieniałości w połączeniu z różnymi technikami dostarczają spójnej historii ewolucji życia na Ziemi. (wiek kopalny) ostatnich 542 milionów lat jest dobrze przedstawiany jako czas obfitości i jest podkreślany. Poprzednie cztery miliardy lat to czas ogromnych zmian w atmosferze, oceanach i kontynentach.

Rola geologii

Istnieje wiele powodów, dla których geologia jest ważna dla życia i cywilizacji. Pomyśl o trzęsieniach ziemi, osunięciach ziemi, powodziach, suszy, aktywności wulkanicznej, prądach oceanicznych, typach gleby, minerałach (złoto, srebro, uran) itp. - Geolodzy badają wszystkie te koncepcje. Zatem studiowanie geologii odgrywa ważną rolę we współczesnym życiu i cywilizacji.

Geologię definiuje się jako „naukowe badanie pochodzenia, historii i budowy Ziemi”. Prawie wszystko, czego używamy w naszym życiu, ma jakiś związek z Ziemią. Domy, ulice, komputery, zabawki, narzędzia itp. wykonane z surowców naturalnych. Chociaż Słońce jest ostatecznym źródłem energii na Ziemi, potrzebujemy dodatkowej energii, która jest wytwarzana poprzez spalanie gazu ziemnego, drewna itp. Nauki geologiczne mają ogromne znaczenie przy określaniu lokalizacji tych ziemskich źródeł energii, a także wyjaśniają, w jaki sposób efektywniej je wydobywać z wnętrza planety, przy najniższych kosztach ekonomicznych i przy najmniejszym wpływie na środowisko. są niezwykle ważne dla ludzkości, lecz w wielu częściach świata brakuje słodkiej wody. Studia geologiczne pomagają znaleźć źródła wody, aby zmniejszyć wpływ niedoborów wody na ludzi.

Konsekwencje katastrofalnego trzęsienia ziemi w San Francisco w USA w 1906 roku

Studium geologii obejmuje także procesy zachodzące na Ziemi, które mogą mieć wpływ na cywilizację. Trzęsienie ziemi może w ciągu kilku minut zniszczyć tysiące istnień ludzkich. Ponadto tsunami, powodzie, osuwiska, susze i aktywność wulkaniczna mogą mieć ogromny wpływ na cywilizację. Geolodzy badają te procesy i, jeśli to konieczne, zalecają podjęcie pewnych działań w celu zminimalizowania szkód w przypadku wystąpienia takich zdarzeń. Na przykład, badając wzorce wylewów rzek, geolodzy mogą zalecić unikanie pewnych obszarów podczas budowy nowych miast, aby zapobiec potencjalnym szkodom. Sejsmologia – dziedzina geologii – choć bardzo złożona dziedzina nauki, może pomóc uratować wiele istnień ludzkich, oceniając, gdzie jest największe prawdopodobieństwo wystąpienia trzęsień ziemi (zwykle wzdłuż linii uskoków geologicznych) i zalecając rodzaj technologii stosowanej przy wznoszeniu budynków w tych obszarach wrażliwe obszary.

Wiele przedsiębiorstw w swojej działalności opiera się na informacjach otrzymanych od geologów. Złoto, diamenty, srebro, ropa naftowa, żelazo, aluminium i węgiel to surowce naturalne szeroko stosowane w przemyśle. W znalezieniu tych i innych zasobów pomagają geolodzy i nauka o geologii. Nawet prosty materiał budowlany, taki jak piasek, trzeba znaleźć i wydobyć, a następnie wykorzystać do budowy domów, firm, szkół itp.

Tak naprawdę geologia nie jest jeszcze powszechnie uznawana we współczesnym świecie, podobnie jak np. genetyka, chemia czy medycyna. Jednak wszyscy mieszkańcy naszej planety są uzależnieni od zasobów naturalnych znalezionych dzięki geologom i nauce geologii. Geologia jest zatem niezwykle ważna i wymaga dalszego rozwoju i popularyzacji w społeczeństwie.

Od wielu lat przedstawiciele różnych zawodów toczą dyskusję na temat tego, który zawód można uznać za najstarszy. Podaje się wiele przekonujących wersji i założeń: od rusznikarza i myśliwego po polityka (przywódcę) i lekarza. Nie będziemy się wdawać w ten spór, a jedynie przedstawimy nasze założenie: najstarszym zawodem jest geolog.

Sami oceńcie, aby wykonać kamienny topór, prymitywny człowiek musiał znaleźć odpowiedni kamień wśród ogromnej różnorodności minerałów i fragmentów skał (niektóre z nich ze względu na luźną strukturę zupełnie się do tego nie nadawały). Oznacza to, że istnieją dowody na zastosowanie podstaw geologii i niezorganizowanego wydobycia minerałów u zarania powstawania społeczeństwa prymitywnego.

Co więcej, zobowiązujemy się twierdzić, że geolog to nie tylko najstarszy, ale także jeden z najważniejszych zawodów naszych czasów. Dlaczego? To proste. Na czym opiera się gospodarka każdego państwa? Zasoby energetyczne i mineralne kraju. Kto zajmuje się poszukiwaniem i badaniem minerałów? Geolog!

Cóż, teraz porozmawiajmy bardziej szczegółowo o tym starożytnym i najważniejszym zawodzie i dowiedzmy się, jakie są cechy pracy geologa, gdzie je zdobyć zawód geologa i jakie ma zalety.

Kim jest geolog?

Geolog to specjalista zajmujący się badaniem składu i struktury minerałów i skał, a także poszukiwaniem i eksploracją nowych złóż kopalin. Równolegle geolodzy badają naturalne obiekty, wzory i możliwości ich praktycznego zastosowania.

Nazwa zawodu pochodzi od starożytnych greckich słów γῆ (Ziemia) i λόγος (nauczanie). Innymi słowy, geolodzy to ludzie badający Ziemię. Pierwsze naukowe stwierdzenia na temat obserwacji geologicznych (informacje o trzęsieniach ziemi, erozji gór, erupcjach wulkanów i ruchach linii brzegowych) znajdują się w pracach Pitagorasa (570 p.n.e.). I już w 372-287 pne. Teofrast napisał dzieło „Na kamieniach”. Wynika z tego, że oficjalny okres kształtowania się tego zawodu można uznać za 500-300 lat. PNE.

Współcześni geolodzy nie tylko obserwują i badają oczywistości procesy geologiczne i złóż, ale także identyfikację najbardziej perspektywicznych obszarów poszukiwań i oceny, ich zbadanie i uogólnienie uzyskanych wyników. Należy pamiętać, że współczesnych geologów można podzielić na trzy kategorie, w zależności od tego, który dział geologii wybrali jako główną specjalizację:

geologia opisowa – specjalizuje się w badaniach położenia i składu utworów geologicznych, a także opisie skał i minerałów;
geologia dynamiczna - bada ewolucję procesów geologicznych (ruchy skorupy ziemskiej, trzęsienia ziemi, erupcje wulkanów itp.);
geologia historyczna - zajmuje się badaniem kolejności procesów geologicznych w przeszłości.

Panuje powszechne przekonanie, że geolodzy zajmują się ciągłymi podróżami w ramach wypraw geologicznych. Rzeczywiście geolodzy często wyruszają na wyprawy, ale oprócz tego opracowują programy badawcze, studiują dane uzyskane podczas wypraw i dokumentują je, a także sporządzają raporty informacyjne z wykonanych prac.

Jakie cechy charakteru powinien posiadać geolog?

Tak się składa, że dzięki filmom w świadomości zwykłych ludzi geolog jawi się jako swego rodzaju brodaty romantyk, który nie zauważa niczego wokół siebie i opowiada jedynie o swojej pracy. I niewiele osób zdaje sobie z tego sprawę praca geologa To nie tylko romans, ale także dość ciężka praca, która wymaga obecności takich cech osobistych jak:

wytrwałość;
odpowiedzialność;
obserwacja;
analityczny sposób myślenia;
stabilność emocjonalno-wolicjonalna;
rozwinięta pamięć;
tendencje skrajne;
umiejętności komunikacyjne;
cierpliwość;
determinacja.

Ponadto geolog musi cechować się doskonałym zdrowiem, odpornością, umiejętnością pracy w zespole, szybką orientacją i dostosowywaniem się do zmian w otoczeniu.

Zalety bycia geologiem

Podstawy zaleta bycia geologiem polega oczywiście na możliwości częstego i długiego podróżowania po najbardziej odległych i słabo zbadanych regionach Rosji. Co więcej, takie wyjazdy również są dość przyzwoicie opłacane (średnia pensja geologa pracującego rotacyjnie wynosi około 30-40 tysięcy rubli). Do zalet tego zawodu zalicza się także:

znaczenie pracy – miło jest wiedzieć, że efekty Twojej pracy pozytywnie wpływają na dobrobyt gospodarczy całego kraju;
możliwość samorealizacji - ponieważ w przyrodzie nie ma dwóch identycznych złóż, geolodzy często prowadzą nowe badania naukowe, co oznacza, że mają ogromną szansę zapisać się w annałach historii.

Wady bycia geologiem

Jeśli myślisz, że podczas wypraw geolodzy mieszkają jeśli nie w luksusowych, to przynajmniej komfortowych pokojach hotelowych, to jesteś w głębokim błędzie. Wszystkie wyjazdy geologów odbywają się w warunkach biwakowych (noclegi w namiotach, praca na świeżym powietrzu, długie wędrówki w odległe tereny z ciężkim plecakiem na ramionach itp.). I to można uznać za najważniejsze Wada bycia geologiem. Możesz także dodać tutaj:

nieregularny harmonogram pracy – czas i czas pracy w dużej mierze determinowany jest warunkami pogodowymi;
rutyna – po wyprawach pełnych romansów i przygód zawsze następuje okres biurowego przetwarzania materiałów terenowych;
ograniczony krąg kontaktów – ta wada dotyczy głównie geologów pracujących w systemie rotacyjnym.

Gdzie możesz zostać geologiem?

Zdobądź zawód geologa Jest to możliwe zarówno w technikum czy uczelni, jak i na uniwersytecie. W pierwszym przypadku otrzymany dyplom tylko w niewielkim stopniu otworzy drzwi do fascynującego świata geologii i umożliwi wzięcie udziału w wyprawach w charakterze asystenta. Pełnoprawnym geologiem może zostać jedynie posiadacz dyplomu uczelni wyższej, który odbył nie tylko szkolenie teoretyczne, ale i praktyczne. Nawiasem mówiąc, bez wyższego wykształcenia nawet najbardziej utalentowany geolog nie będzie w stanie osiągnąć sukcesu w swojej karierze. Dlatego jeśli już pociąga Cię romans tego zawodu, najlepiej od razu zapisać się na jedną z wyspecjalizowanych uczelni.

Geologię zna każdy, mimo że jest to chyba jedyna dyscyplina nauk przyrodniczych, która nie jest objęta programem szkolnym. Rozwój wiedzy „geologicznej” towarzyszył rozwojowi ludzkości na wszystkich etapach jej historii. Wystarczy pamiętać, że ogólna periodyzacja historii opiera się na naturze materiałów używanych do produkcji narzędzi: epoki kamienia, brązu i żelaza. Wydobywanie i doskonalenie technologii przeróbki minerałów nieuchronnie wiąże się ze wzrostem wiedzy o właściwościach minerałów i skał, rozwojem kryteriów poszukiwania złóż i doskonaleniem metod ich zagospodarowania.

Jednocześnie w znaczeniu zbliżonym do współczesnego termin „geologia” został po raz pierwszy użyty dopiero w 1657 roku przez norweskiego przyrodnika M. P. Esholta, a jako samodzielna dziedzina nauk przyrodniczych geologia zaczęła się rozwijać dopiero w drugiej połowie XIX w. 18 wiek. W tym czasie opracowano elementarne techniki obserwacji i opisu obiektów i procesów geologicznych, opracowano pierwsze metody ich badania, usystematyzowano odmienną wiedzę i powstały pierwsze hipotezy. Okres ten kojarzony jest z nazwiskami wybitnych naukowców A. Brongniarda, A. Wernera, J. Cuviera, C. Lyella, M. Łomonosowa, W. Smitha i wielu innych. Geologia staje się nauka– wzajemnie powiązany rozwijający się system wiedzy o prawach świata powstały w wyniku działalności człowieka.

Geologiawe współczesnym rozumieniu jest to rozwijający się system wiedzy o składzie materiału, strukturze, pochodzeniu i ewolucji ciał geologicznych oraz rozmieszczeniu minerałów.
Zatem przedmiotami badań geologii są:

skład i budowa ciał naturalnych i Ziemi jako całości;
procesy zachodzące na powierzchni i w głębi Ziemi;
historia rozwoju planety;
rozmieszczenie minerałów.

Można wyróżnić kilka poziomów organizacji materii mineralnej („geologicznej”) (w których ciała poszczególnych kolejnych stopni organizacji materii powstają w wyniku naturalnego połączenia ciał poprzedniego stopnia): minerał - skała - formacja geologiczna - geosfera - planeta jako całość. „Minimalnym” obiektem badanym w geologii jest minerał (cząstki elementarne i pierwiastki chemiczne tworzące minerały są omawiane w odpowiednich działach fizyki i chemii).

Minerały- naturalne związki chemiczne z struktura krystaliczna, powstałe podczas procesów geologicznych na Ziemi lub ciałach pozaziemskich.Każdy minerał ma swoją specyfikę konstytucja - połączenie struktury kryształu i składu chemicznego. Jedna z gałęzi geologii – mineralogia – zajmuje się badaniem minerałów. Mineralogia to nauka o składzie, właściwościach, strukturze i warunkach powstawania minerałów. Jest to jedna z najstarszych nauk geologicznych, a wraz z jej rozwojem wyodrębniły się z niej samodzielne gałęzie nauk geologicznych.

Skały- naturalne agregaty mineralne powstałe w głębi Ziemi lub na jej powierzchni w wyniku różnych procesów geologicznych. Ze względu na sposób powstawania (genetyczny) skały dzielą się na następujące typy:

ogniowy, powstający z głębokiej substancji, która była w stanie stopionym; innymi słowy, powstały w wyniku krystalizacji ognistego, płynnego, naturalnego stopu zwanego magmą i lawą;
osadowy, powstające na powierzchni Ziemi w wyniku fizycznego i chemicznego zniszczenia istniejących skał, wytrącania się minerałów z roztworów wodnych lub w wyniku żywotnej działalności organizmów żywych;
metamorficzny, które powstały w wyniku przemiany skał magmowych, osadowych lub innych pod wpływem wysokich temperatur i ciśnień i podczas procesu przemiany zachowały swój stan stały i skład chemiczny;
metasomatyczny, które powstały w wyniku transformacji skał magmowych, osadowych lub innych, które podczas transformacji zachowały swój stan stały, ale utraciły częściowo lub całkowicie swój pierwotny skład mineralny i chemiczny;
migmatyt powstałe w wyniku przemiany skał magmowych, osadowych lub innych w warunkach wysokich temperatur i ciśnień, czemu towarzyszy ich częściowe stopienie; skały te są produktami postępujących procesów metamorfizmu i metasomatyzmu;
uderzenie(Lub koptogeniczny), powstające w wyniku zdarzeń uderzeniowych - upadków ciał kosmicznych; Powstawanie skał uderzeniowych może być związane z wysokim ciśnieniem podczas uderzenia, częściowym lub całkowitym stopieniem substancji.

Ogólnie rzecz biorąc, wszystkie skały można podzielić na te, które powstały w warunkach powierzchniowych, z kombinacją temperatur, aktywności tlenu, wody, substancji organicznych i innych czynników charakterystycznych dla tych warunków - są to skały osadowe i skały powstałe pod wpływem procesów głębokich , z charakterystyką tych warunków podwyższona temperatura i ciśnienie, różny skład chemiczny środowiska - magmowe, metamorficzne, metasomatyczne, migmatytowe; skały uderzeniowe, powstałe podczas przemiany istniejących skał w warunkach wysokich ciśnień i temperatur powstających podczas eksplozji, należą na ogół do drugiej wymienionej grupy. Podział ten wyznaczył rozwój dwóch kierunków naukowych zajmujących się badaniem skał. Nauka litologiczna zajmuje się badaniem skał osadowych i osadów współczesnych, ich składu, struktury, pochodzenia i wzorców rozmieszczenia. Petrografia zajmuje się badaniem, opisem i klasyfikacją skał magmowych, metamorficznych, metasomatycznych, migmatytowych i uderzeniowych oraz utworzonych przez nie ciał geologicznych. W toku rozwoju petrografii wyłoniła się z niej petrologia jako niezależna, choć ściśle powiązana dyscyplina - nauka badająca warunki powstawania skał i eksperymentalne odtwarzanie tych warunków.

Formacje geologiczne - naturalna kombinacja pewnych genetycznych typów skał, powiązanych wspólnymi warunkami powstawania.

Formacje geologiczne są rozpatrywane w wielu gałęziach geologii (petrografia, litologia, geotektonika itp., Podkreśla się nawet specjalny kierunek - badanie formacji). Biorąc pod uwagę, że identyfikacja formacji jako obiektów o wysokiej randze jest możliwa jedynie poprzez badanie dużych obszarów skorupy ziemskiej, geologia regionalna odgrywa ważną rolę w ich badaniach. Geologia regionalna- dział geologii zajmujący się badaniem budowy geologicznej i rozwoju niektórych obszarów skorupy ziemskiej.

Geosfery- koncentryczne warstwy (skorupy) utworzone przez substancję ziemską. W kierunku od peryferii do centrum Ziemi przebiega atmosfera, hydrosfera (tworząca geosfery zewnętrzne), skorupa ziemska, płaszcz i jądro Ziemi (geosfery wewnętrzne). Siedlisko organizmów, obejmujące dolną część atmosfery, całą hydrosferę i górną część skorupy ziemskiej, nazywa się biosferą.

Najważniejszą rolę w badaniu geosfer, ich składu, procesów w nich zachodzących i ich zależności przypisuje się geofizyce i geochemii. Geofizyka- zespół nauk badający właściwości fizyczne Ziemi jako całości oraz procesy fizyczne zachodzące w jej stałych kulach, a także w powłokach cieczy (hydrosfera) i gazu (atmosfera). Geochemia- nauka badająca historię pierwiastków chemicznych, prawa ich rozmieszczenia i migracji w jelitach Ziemi i na jej powierzchni. Nauka badająca głębokie procesy zmieniające skład i strukturę stałych powłok Ziemi nazywa się geodynamika. Kolejny obszar geologii poświęcony jest badaniu procesów geologicznych zachodzących w skorupie ziemskiej i na jej powierzchni - dynamiczna geologia.

Minerały i skały występują w postaci określonych ciał geologicznych. Ważną dziedziną geologii jest nauka badająca występowanie skał, mechanizm i przyczyny powstawania tych form. Nauka badająca formy występowania skał w skorupie ziemskiej i mechanizm powstawania tych form nazywa się geologia strukturalna(zwykle uważana za gałąź tektoniki). Tektonika- nauka o budowie, ruchach i deformacjach litosfery oraz jej rozwoju w związku z rozwojem Ziemi jako całości.

Geolodzy mają do czynienia z warstwami skał, które gromadziły się przez miliardy lat. Dlatego kolejnym ważnym obszarem są nauki odtwarzające ze śladów zachowanych w warstwach skalnych zdarzenia z historii geologicznej i ich kolejność. Geochronologia- doktryna o kolejności powstawania i wieku skał. Stratygrafia- dział geologii zajmujący się badaniem kolejności powstawania i podziału skał osadowych, wulkanogenno-osadowych i metamorficznych tworzących skorupę ziemską. Ogólna dyscyplina tego kierunku jest geologia historyczna- nauka badająca rozwój geologiczny planety, poszczególne geosfery i ewolucję świata organicznego. Wszystkie te nauki geologiczne są ściśle powiązane z paleontologią, która powstała i rozwinęła się na styku geologii i biologii. Paleontologia- nauka badająca, wykorzystując pozostałości kopalne organizmów i ślady ich działalności życiowej, historię rozwoju flory i fauny minionych epok geologicznych.

Jednym z najważniejszych zadań geologii jest odkrywanie nowych złóż. minerał- formacje mineralne skorupy ziemskiej, których skład chemiczny i właściwości fizyczne pozwalają na ich efektywne wykorzystanie w dziedzinie produkcji materiałów. Tworzą się nagromadzenia minerałów Miejsce urodzenia. Nauka o wzorach powstawania i rozmieszczenia złóż minerałów nazywa się metalogeneza. Wody podziemne również należą do zasobów mineralnych i są badane przez hydrogeologia. Ważne stosowane zadanie wiąże się z badaniem warunków geologicznych do budowy różnych konstrukcji, co doprowadziło do powstania innego kierunku w geologii - geologia inżynierska.

Wszechstronność obiektów badanych przez geologię czyni z niej zespół powiązanych ze sobą dyscyplin naukowych . Ponadto w większości przypadków każda pojedyncza dyscyplina obejmuje trzy aspekty: opisowy (badanie właściwości obiektu, ich klasyfikacja itp.), dynamiczny (uwzględniający procesy ich powstawania i zmian) i historyczny (uwzględniający ewolucję obiektów w czasie) ).

Według obszaru wykorzystania wyników badania naukowe dzielą się na podstawowe i stosowane. Celem badań podstawowych jest odkrycie nowych podstawowych praw natury lub sposobów i środków poznania. Celem stosowanych jest tworzenie nowych technologii, środków technicznych i dóbr konsumpcyjnych. W odniesieniu do geologii należy zwrócić uwagę na następujące zadania praktyczne:

odkrycie nowych złóż surowców mineralnych i nowych metod ich zagospodarowania;
badanie zasobów wód podziemnych (również mineralnych);
zadania inżynieryjno-geologiczne związane z badaniem warunków geologicznych do budowy różnych obiektów;
ochrona i racjonalne wykorzystanie podłoża.

Geologia ma ścisły związek z wieloma naukami. Poniższy rysunek przedstawia gałęzie nauki, które powstały w wyniku interakcji geologii z pokrewnymi dyscyplinami.

Podsumowując, omówmy krótko cechy metod badań geologicznych. W związku z tym należy przede wszystkim zauważyć, że w geologii metody teoretyczne i empiryczne są ze sobą bardzo ściśle powiązane. Najważniejszą metodą badań geologicznych jest badanie geologiczne- zespół terenowych badań geologicznych prowadzonych w celu opracowania map geologicznych i rozpoznania perspektyw terytoriów pod kątem występowania minerałów. Badania geologiczne polegają na badaniu naturalnych i sztucznych wychodni (wychodni) skał (określenie ich składu, pochodzenia, wieku, wzorców występowania); następnie na mapie topograficznej nanoszone są granice rozmieszczenia tych skał, wskazując charakter ich występowania. Analiza powstałej mapy geologicznej umożliwia stworzenie modelu struktury terytorium oraz danych o lokalizacji na nim różnych minerałów.