geologie
Geologie ( antic grecesc γῆ ge „pământ“ și -logie , este) știința de structura, compoziția și structura scoarța terestră , proprietățile sale roci și de istorie de dezvoltare și procesele care au modelat scoarța terestră și, până în prezent formă. Termenul este folosit și pentru structura geologică , cum ar fi Geologia Alpilor .
Termenul de geologie în sensul de astăzi este găsit pentru prima dată în 1778 de Jean-André Deluc (1727-1817). În 1779, Horace-Bénédict de Saussure (1740–1799) l-a introdus ca termen fix . Înainte de aceasta, termenul geognozie era în uz.
Caracteristici principale
Geologii se ocupă de scoarța terestră, roci și petrol și gaze . Atât relațiile spațiale dintre diferitele corpuri de roci, cât și compoziția și structura internă a rocilor individuale oferă informații pentru descifrarea condițiilor în care au fost formate. Geologul este responsabil pentru detectarea și dezvoltarea materiilor prime precum minereuri metalice, minerale utilizate industrial și materiale de construcții precum nisip, pietriș și argile și, mai recent, siliciu pentru industria solară, fără de care nu ar fi posibilă o dezvoltare economică suplimentară . În plus, el este, de asemenea, activ în asigurarea apei potabile, precum și a resurselor energetice, cum ar fi petrolul, gazul și cărbunele. În cele din urmă, geologii sunt responsabili de explorarea subsolului, în special în cazul proiectelor de construcții mai mari, pentru a evita pe timp lung scufundările, alunecările de teren și fracturile de sol.
Off-road sau dezbină geologii subteran deschis la minte (acces deschis) roci pe baza unor caracteristici externe în unități definite. Trebuie să fie posibilă afișarea acestor unități de cartografiere la scara selectată pe o hartă geologică sau într-un profil geologic . Prin extrapolare , el poate prezice modul în care rocile sunt stocate în subsol cu un grad ridicat de probabilitate.
Examinarea mai detaliată a rocilor ( petrografie , petrologie ) are loc de obicei în laborator.
- Mineralogia se ocupă de constituenții individuali, uneori microscopici, ai rocilor, ai mineralelor .
- Paleontologie este preocupat cu conținutul fosil de roci sedimentare .
Astfel de investigații detaliate la scară mică oferă date și fapte pentru investigații la scară largă în geologia generală.
Geologia are multe puncte de contact cu alte științe ale naturii , care sunt rezumate ca geoștiințe . Geochimia analizează procesele chimice din sistemul Pământului și folosește metode din chimie pentru a obține informații suplimentare despre problemele geo-științifice. Același lucru este valabil și pentru geofizică și geodezie . Chiar și matematica a produs o ramură specială, geostatistica , care este folosită în special în minerit . Începând cu anii 1970, a existat o anumită tendință în geoștiințe în general, de la investigații descriptive calitativ la metode de măsurare mai cantitative. În ciuda puterii de calcul crescute a computerelor moderne, astfel de metode numerice își ating în continuare limitele datorită variabilității enorme și complexității parametrilor geo-științifici.
În zona de graniță către astronomie , geologia planetară sau astrogeologia se deplasează ca o ramură a planetologiei , care se ocupă cu compoziția, structura internă și procesele de formare pe corpurile cerești străine . Problemele geologice și aplicarea metodelor geologice în afara pământului au căpătat importanță, mai ales de la începutul călătoriei spațiale și explorarea sistemului nostru solar cu sonde și sateliți .
Istoria geologiei
Chiar și în antichitate , oamenii aveau mult timp cunoștințe practice despre cum să caute materii prime minerale , cum să le exploateze și să le folosească. Primele încercări de tratare teoretică a problemelor geologice, cum ar fi cauza cutremurelor sau originea fosilelor , pot fi găsite doar în filosofia naturală ionică din secolul al V-lea î.Hr. Până în perioada modernă timpurie, Empedocle doctrina celor patru elemente și a lui Aristotel doctrina a transmutarea elementelor subliniat , de asemenea , calea pentru idei cu privire la natura metale , minerale și roci .
În timpul declinului Imperiului Roman în antichitatea târzie, aceste opinii au fost transmise doar în partea orientală, influențată de greci, unde au fost preluate din nou în Evul Mediu timpuriu de către savanții arabi , cum ar fi Ibn Sina . În Europa de Vest, pe de altă parte, multe cunoștințe practice despre minerit s-au pierdut din nou. Abia în secolele al XII-lea și al XIII-lea, alchimiștii occidentali au început să se ocupe din nou de formarea de metale și roci în interiorul pământului. În cursul Renașterii , astfel de speculații nu au fost doar extinse de către erudiți umaniști precum Paracelsus , ci și completate de ample date empirice și metode practice, în special de Georgius Agricola . Din astfel de abordări s-a dezvoltat până în secolul al XVII-lea un fel de „proto-geologie”, care avea multe asemănări cu „protochimia” economistului, alchimistului și inginerului minier Johann Joachim Becher .
Omul de știință natural danez Nicolaus Steno a făcut un pas important spre stabilirea geologiei ca știință independentă prin introducerea principiului stratigrafic în 1669 . Cu aceasta, el a stabilit principiul că stocarea spațială a straturilor de sedimente una peste alta corespunde de fapt unei secvențe cronologice de depozite de roci una după alta . Chiar și Robert Hooke a speculat aproximativ în același timp, dacă nu se poate reconstrui cursul istoric al formării rocilor din conținutul de fosile al rocii.
În cursul secolului al XVIII-lea, managerii și inginerii de mine au căutat tot mai mult o înțelegere teoretică a relațiilor geologice. La mijlocul secolului au dezvoltat metodele de bază ale cartării geologice și ale creării de profile stratigrafice .
Începutul geologie ca știință modernă este de obicei stabilit cu controversa dintre școlile de gândire de plutonism și Neptunism . James Hutton (1726–97) este considerat fondatorul plutonismului cu postulatul său că toate rocile sunt de origine vulcanică . Hutton a popularizat și ideea că istoria Pământului este cu mai multe ordine de mărime mai lungă decât istoria umană. Neptuniștii au fost conduși de Abraham Gottlob Werner (1749-1817), cu presupunerea de bază acum respinsă că toate rocile sunt depozite ale unui ocean primordial primordial. Din combinația dintre magmatism , sedimentare și transformarea rocilor , s-a dezvoltat ideea ciclului rocii .
În jurul anului 1817, William Smith a stabilit utilizarea fosilelor index pentru datarea relativă a straturilor unei secvențe sedimentare.
În jurul perioadei 1830-1850, disputa dintre catastrofism pe urmele lui Georges de Cuvier (1769–1832) și actualismul din jurul lui Sir Charles Lyell (1797–1875) a format a doua mare controversă din istoria geologiei. În timp ce catastrofiștii au presupus răsturnări bruște și globale în istoria pământului, cu recreerea ulterioară a creaturilor exterminate, actualiștii au subliniat dezvoltarea constantă și constantă a pământului în nenumărați pași mici, care se acumulează treptat pe perioade lungi de timp ( gradualism ) . Chiar și Charles Darwin (1809-1882) a urmat în teoria sa evoluției , cu dezvoltarea lentă a noilor specii biologice, în mare parte principiul actualist.
Drept urmare, geologii s-au ocupat din ce în ce mai mult de problemele formării munților și de mișcările globale ale scoarței terestre. Până la începutul secolului al XX-lea, ideea, care se întoarce la Léonce Élie de Beaumont (1798–1874), a dominat faptul că centurile montane globale erau rezultatul răcirii și micșorării corpului pământului. James Dwight Dana (1813–1895) a dezvoltat teoria geosinclinalului în jurul anului 1875 din observarea rocilor îndoite și perturbate tectonic . Acest model explicativ tectonic a fost dezvoltat în mod semnificativ în continuare de Eduard Suess (1831-1914) și Hans Stille (1876-1966).
Ipotezele geotectonice au fost dominate de principiul fixismului . Poziția continentelor și oceanelor unul față de altul a fost considerată în mare parte neschimbabilă. Mișcările laterale ale scoarței terestre, ale căror urme ar putea fi observate în munții îndoiti sau pe sistemele de crăpături regionale, au fost privite ca fenomene în mare parte locale. În schimb, mișcările verticale ale scoarței terestre au fost considerate decisive pentru coborârea bazinelor oceanice sau creșterea podurilor terestre între continente.
Primele idei importante despre posibilitatea unor mișcări orizontale semnificative ale maselor continentale pot fi găsite în ipoteza derivei continentale a lui Alfred Wegener (1880–1930) din 1915. Cu toate acestea, descoperirea mobilismului nu a avut loc decât după trei decenii, așa cum, în mod fundamental, noi observații în geofizica și oceanografia au dus la dezvoltarea teoriei acum general acceptate a tectonicii plăcilor .
Geologie generală
Geologia generală se ocupă de forțele care acționează asupra corpului pământului și de procesele care contribuie la formarea rocilor la scară largă .
Fiecare rocă poate fi alocată uneia dintre cele trei clase majore de roci pe baza formării sale specifice ( structură , structură ): roci sedimentare , magmațiți și roci metamorfice . Fiecare rocă poate fi transformată într-o rocă a celorlalte două familii prin procese geologice ( ciclul rocilor ). Procesele care funcționează la suprafața pământului sunt numite exogene, cele din interiorul pământului sunt numite endogene.
Dinamica exogenă
Dinamica exogenă (de asemenea, procesele exogene ) sunt generate de forțe care acționează pe suprafața pământului, cum ar fi gravitația, radiația solară și rotația pământului și duc la formarea rocilor sedimentare . Acest lucru se face prin
- eroziunea fizică a altor roci de către vânt, apă sau gheață și mișcările de masă a unor cantități mari de roci, cum ar fi alunecările de teren ,
- intemperii chimice ,
- depunerea fizică a materialului zdrobit ( detritus ) sub formă de sedimente clastice ( pietriș , nisip , argilă etc.) și solidificarea ulterioară a rocii libere în rocă solidă ( diageneză )
- precipitarea chimică a evaporitelor (cum ar fi varul anorganic, gipsul , sarea ) și
- formarea biogenă a sedimentelor (ca majoritatea calcarelor sau diatomitelor ).
Știința solului se ocupă de o zonă separată și complexă a proceselor exogene . Cuaternarul este preocupat cu operațiunile și depozite ale ultimei ere glaciare din Cuaternar ce caracterizează o mare parte a peisajelor de astăzi în emisfera nordică.
Dinamica endogenă
Dinamica endogenă (de asemenea, procesele endogene ) se bazează pe forțe din scoarța terestră, cum ar fi tensiunile, dezvoltarea căldurii prin procesele de dezintegrare radioactivă sau nucleul magmatic al pământului și duc la formarea de metamorfite și magmatite . Începe cu
- Creșterea presiunii , odată cu depunerea continuă a sedimentelor suplimentare pe straturile subiacente. Dezhidratarea, compactarea și solidificarea ( diagenesia ) transformă sedimentele libere în roci solide, cum ar fi gresie .
- Deformarea rocilor și recristalizarea mineralelor, sub temperatură și presiune crescânde, se numește metamorfoză . Stânca rămâne inițial într-o stare solidă. Ortho și para gnaiselor sunt adesea formate din roci vulcanice și sedimente granulate grosier, și ardezie din sedimente fine .
- În cele din urmă, însă, rocile se pot topi ( anatexis ). Magmele de chihlimbar, lichide, se ridică apoi din mantaua pământului .
- Dacă magmele se blochează în scoarța terestră și se răcesc, plutoniții se formează , de exemplu din granit , când ajung la suprafața pământului, se formează vulcanite precum lava sau cenușa vulcanică .
Mișcările care mișcă, deformează și pliază rocile de suprafață în adâncuri, dar în același timp readuc rocile adânci la suprafață, precum și urmele pe care aceste forțe le lasă în roci, cum ar fi plierea , forfecarea și foliația , sunt determinate de tectonică și de geologia structurală investigată.
Geologia istorică
Geologia istorică explorează istoria Pământului de la formarea sa și până în prezent, în general, și evoluția ( evoluția ) a organismelor vii , în special. Cu această abordare istorică, geologia (împreună cu cosmologia fizico-astronomică ) reprezintă o excepție în științele naturii, care se referă în primul rând la starea reală a obiectului lor de studiu și mai puțin la devenirea acestuia . Formarea rocilor (litofacies) și a fosilelor închise în ele (biofacies) servesc drept surse de informații în geologie . Structura istoriei pământului într-o scară de timp geologic se realizează folosind metode stratigrafice și geocronologice .
stratigrafie
Baza stratigrafiei oferă un principiu simplu: regula de stocare . Un strat în peretele suspendat („deasupra”) a fost depus mai târziu decât stratul în orizontală („dedesubt”). Cu toate acestea, trebuie remarcat faptul că straturile inițial depuse orizontal pot fi dislocate sau chiar răsturnate de mișcările tectonice ulterioare. În acest caz, trebuie să ne bazăm pe existența unor criterii clare de sus în jos pentru a determina poziția inițială. Mai mult, straturile care acoperă astfel de roci dislocate cu o discordanță , adică la un unghi oblic față de stratificare, sunt de asemenea mai tinere decât cele din urmă. Același lucru se aplică și digurilor și intruziunilor magne din adâncurile care pătrund straturile de dedesubt.
La crearea unui profil stratigrafic , se utilizează cunoștințe speciale de paleontologie . Dacă rămășițele unei anumite ființe vii apar doar în straturi foarte specifice, dar au în același timp o distribuție largă, supraregională și sunt cât se poate de independente de variațiile locale în condițiile de depunere, atunci se vorbește despre o fosilă ghid . Toate straturile în care se găsesc aceste fosile cheie sunt, prin urmare, de aceeași vârstă. Doar atunci când nu există fosile este necesar să se recurgă la litostratigrafie . Apoi, simultaneitatea anumitor straturi poate fi dovedită numai prin interblocare laterală.
Pentru a reconstitui procesele tectonice, geologul investighează deplasarea și deformarea rocilor datorate fracturării , foliației , defectelor și pliurilor . Și aici, cele mai recente structuri sunt cele care pătrund în celelalte, dar nu sunt ele însele compensate. Arta de aici este „de a vedea simplul complicat, adormit în mișcare” ( Hans Cloos )
geocronologie
Aeonothem | Ardorem | sistem | Varsta ( mya ) |
|
---|---|---|---|---|
Durata fanerozoicului : 541 Ma |
Cenozoic Modern Age Durata: 66 Ma |
cuaternar | 0 ⬍ 2.588 |
|
neogen | 2.588 ⬍ 23.03 |
|||
Paleogen | 23.03 ⬍ 66 |
|||
Evul mediu mezozoic Durata: 186,2 Ma |
cretă | 66 ⬍ 145 |
||
lege | 145 ⬍ 201,3 |
|||
Triadă | 201,3 ⬍ 251,9 |
|||
Paleozoic Perioada paleozoică : 288,8 Ma |
Permanent | 251,9 ⬍ 298,9 |
||
Carbon | 298,9 ⬍ 358,9 |
|||
Devon | 358,9 ⬍ 419,2 |
|||
Silurian | 419,2 ⬍ 443,4 |
|||
Ordovician | 443,4 ⬍ 485.4 |
|||
Cambrian | 485,4 ⬍ 541 |
|||
P r ä k a m b r i u m Lungime: 4.059 Ma |
Durată proterozoică : 1.959 Ma |
Neoproterozoic Proterozoic tânăr Durată: 459 Ma |
Ediacarium | 541 ⬍ 635 |
Criogeniu | 635 ⬍ 720 |
|||
Tonium | 720 ⬍ 1000 |
|||
Mesoproterozoic Proterozoic mediu Durată: 600 Ma |
Steniu | 1000 ⬍ 1200 |
||
Ectaziu | 1200 ⬍ 1400 |
|||
Calimiu | 1400 ⬍ 1600 |
|||
Paleoproterozoic Proterozoic antic Durată: 900 Ma |
Statherium | 1600 ⬍ 1800 |
||
Orosirium | 1800 ⬍ 2050 |
|||
Rihium | 2050 ⬍ 2300 |
|||
Siderium | 2300 ⬍ 2500 |
|||
Perioada arheană : 1.500 Ma |
Durată neo-arhaică : 300 Ma |
2500 ⬍ 2800 |
||
Durată mezarheică : 400 Ma |
2800 ⬍ 3200 |
|||
Durată paleoheariană : 400 Ma |
3200 ⬍ 3600 |
|||
Durata eoarhică : 400 Ma |
3600 ⬍ 4000 |
|||
Durata Hadaikum : 600 Ma |
4000 ⬍ 4600 |
O problemă fundamentală aici este faptul că, cu metodele de mai sus , se obține doar o scară relativă de timp , un înainte și după diferitele formațiuni stâncoase, dar nu există date absolute . Deși s-au făcut încercări timpurii pentru a estima ratele de sedimentare ale anumitor roci, de cele mai multe ori nu este „blocat” în straturile în sine, care se pot forma într-un timp relativ scurt, dar mai ales în decalajele dintre straturi și în Discordanțe între diferite pachete de schimb. De aceea, scara absolută a timpului , care a fost obținută cu ajutorul inelelor anuale în copaci ( dendrocronologie ) sau prin numărarea stratificării varveale în depozite din ultima epocă glaciară, a atins abia acum câteva mii de ani.
Abia cu descoperirea radioactivității naturale s-au găsit metode fiabile de datare absolută, chiar și pentru cele mai vechi roci. Acestea se bazează pe ratele de descompunere cunoscute ale izotopilor radioactivi din minerale și roci, uneori combinate cu măsurători paleomagnetice .
A se vedea , de asemenea: formarea Pământului , analiza stronțiu izotop , metoda potasiu-argon , metoda radiocarbon , precum și mai detaliat palaeo- / geologice scara de timp
Actualism
Pentru a putea trage concluzii despre trecut din situația actuală, geologii folosesc principiul actualismului . Acest lucru poate fi rezumat într-o singură propoziție: Cheia trecutului este prezentul. Dacă un geolog găsește z. Dacă, de exemplu, rocile vechi sunt aproape identice cu lavele care au ieșit dintr- un vulcan care este activ astăzi, atunci el poate presupune că roca găsită este și material vulcanic. Cu toate acestea, actualismul nu poate fi aplicat tuturor rocilor. Formarea zăcămintelor de minereu de fier (BIF - „Formații de fier în bandă”) nu mai poate fi observată astăzi, de exemplu, deoarece condițiile chimice de pe pământ s-au schimbat într-o asemenea măsură încât formarea unor astfel de roci nu mai are loc. Alte roci se pot forma la adâncimi atât de mari încât formarea lor este dincolo de capacitatea umană. Pentru a înțelege formarea unor astfel de roci, geologii recurg la experimente de laborator.
Geologie aplicată
Geologia aplicată se ocupă cu utilizarea practică a cercetării geologice în prezent. Beneficiile constau nu numai în exploatarea eficientă a resurselor naturale ale Pământului, ci și în evitarea daunelor asupra mediului și avertizarea timpurie a dezastrelor naturale, cum ar fi cutremure , erupții vulcanice și tsunami . Este împărțit într-un număr mare de domenii diferite care se interconectează între ele și cu alte științe. Vezi: Geoștiințe
Unele subzone importante ale geologiei aplicate sunt, de exemplu:
- hidrogeologice , care se ocupă cu comportamentul de curgere și calitatea apei ( la sol) și este important pentru producerea de apă potabilă și de protecție împotriva inundațiilor, printre altele;
- geotehnic , de exemplu, este dedicat de podea statica în construcția de clădiri;
- geologie economică sau mineritului geologia , care este cea mai veche zona de cercetare in geologie cu studiul naturale resurse minerale este în cauză (cărbune, petrol, gaze, minereuri, etc.);
- știința solului care se ocupă cu calitatea, compoziția și secvența orizontală a solurilor;
- geologia mediului .
Există o strânsă legătură între zonele geologice aplicate și alte discipline, cum ar fi ingineria civilă , mineritul și metalurgia , știința materialelor sau protecția mediului .
Vezi si
- Institutul Federal pentru Geoștiințe și Materii Prime
- Societatea Germană pentru Geoștiințe
- Societatea Geologică din Londra
- Asociația Geologică
- Institutul Geologic Federal
- Geologia Austriei
- Medalia Wollaston
- Lista termenilor geologici
- Lista geologilor
- Lista muzeelor geologice
- Lista tuturor articolelor Wikipedia cu titluri care încep cu geologia
- Lista tuturor articolelor Wikipedia al căror titlu include geologie
literatură
- Toni Labhart : Geologie - Introducere în științele Pământului . Berna 1988, ISBN 3-444-50063-7 .
- Heinrich Bahlburg, Christoph Breitkreuz: Fundamentele geologiei. Ediția a II-a. Spectrum, Heidelberg 2003, ISBN 3-8274-1394-X .
- Frank Press , Raymond Siever : Geologie generală. 3. Ediție. Spektrum, Heidelberg 2003, ISBN 3-8274-0307-3 (ediția originală: Understanding Earth. Freeman, New York).
- Peter Faupl: Geologie istorică. Ediția a II-a. (UTB 2149). Facultă, Viena 2003, ISBN 3-8252-2149-0 .
- Steven M. Stanley : Geologie istorică. Ediția a II-a. Spectrum, Heidelberg 2001, ISBN 3-8274-0569-6 .
- Helmut Hölder : Scurtă istorie a geologiei și paleontologiei. Springer, Berlin 1989, ISBN 3-540-50659-4 .
- Alan Cutler: Cochilia de pe munte. Knaus, Munchen 2004, ISBN 3-8135-0188-4 .
- Dierk Henningsen , Gerhard Katzung : Introducere în geologia Germaniei. Ediția a 6-a. Spectrum, Heidelberg 2002, ISBN 3-8274-1360-5 .
- Hans Murawski , Wilhelm Meyer: Dicționar geologic. Spectrum, Heidelberg 2004, ISBN 978-3-8274-1445-8 .
- Richard C. Selley, L. Robin M. Cocks , Ian R. Plimer (Eds.): Enciclopedia geologiei . Elsevier Academic Press, Amsterdam și colab. O. 2005, ISBN 0-12-636380-3 .
Link-uri web
Asociații profesionale
- BDG - Asociația profesională a geoștiințificilor germani
- GV - Asociația Geologică
- DGG - Societatea Germană pentru Geoștiințe (fostă Societate Geologică Germană)
- CHGEOL - Asociația Elvețiană a Geologilor
Universități (inclusiv material de curs gratuit)
- GEO-LEO - Biblioteca virtuală de geoștiințe, geografie, minerit, hărți tematice
- Lectura Dinamica Pământului . Înregistrări video ale unei prelegeri de geologie. De la TIMMS, Tübingen Internet Multimedia Server al Universității Eberhard Karls din Tübingen
- Material de curs gratuit, MIT, Pământ și Științe Planetare (engleză)
- Scott T. Marshall, Universitatea de Stat Appalachian (cursuri de geologie) (engleză)
- Ken Hon, Universitatea Hawaii, Hilo (prelegeri de geologie )