geologi

fra Wikipedia, den frie encyklopedi
Hopp til navigasjon Hopp til søk

Geologien ( eldgammel gresk γῆ "jord" og logikk ) er vitenskapen om strukturen, sammensetningen og strukturen til jordskorpen , egenskapene til bergartene og deres evolusjonshistorie samt prosessene som dannet jordskorpen og fortsetter å forme den i dag. Begrepet brukes også om geologisk struktur , for eksempel The Geology of the Alps .

Begrepet geologi i dagens forstand ble funnet for første gang i 1778 av Jean-André Deluc (1727-1817). I 1779 introduserte Horace-Bénédict de Saussure (1740–1799) det som et bestemt begrep. Før det var begrepet geognosi i bruk.

Hovedtrekkene

En geolog ser første gang på steinprøvene i en fersk borekjerne.

Geologer håndterer jordskorpen, bergarter og olje og gass . Både de romlige forholdene mellom forskjellige berglegemer og sammensetningen og indre strukturen til de enkelte bergartene gir informasjon for å dechiffrere forholdene de ble dannet under. Geologen er ansvarlig for påvisning og utvikling av råvarer som metallmalm, industrielt brukte mineraler og byggematerialer som sand, grus og leire og mer nylig silisium for solindustrien, uten hvilken videre økonomisk utvikling ikke ville vært mulig . I tillegg er han også aktiv i å sikre drikkevann samt energiressurser som olje, gass og kull. Til syvende og sist er geologene ansvarlige for å utforske undergrunnen, spesielt når det gjelder større byggeprosjekter, for å unngå innsynking, ras og jordbrudd på lang sikt.

Offroad- eller underjordisk geolog deler de åpne sinnene (åpen tilgang) på grunnlag av eksterne funksjoner i definerte enheter. Det må være mulig å vise disse kartleggingsenhetene i den valgte skalaen på et geologisk kart eller i en geologisk profil . Ved ekstrapolasjon kan han forutsi hvordan bergartene lagres i undergrunnen med høy grad av sannsynlighet.

Den mer detaljerte undersøkelsen av steinene ( petrografi , petrologi ) finner vanligvis sted i laboratoriet.

Slike detaljerte småskalaundersøkelser gir data og fakta for store undersøkelser innen generell geologi.

Geologi har mange berøringspunkter med andre naturvitenskap , som er oppsummert som geofag . Geokjemi ser på kjemiske prosesser i jordsystemet - og bruker metoder fra kjemi for å få ytterligere informasjon om geofaglige spørsmål. Det samme gjelder geofysikk og geodesi . Selv matematikk har produsert en spesiell gren, geostatistikk , som er spesielt brukt i gruvedrift . Siden 1970 -tallet har det vært en viss trend innen geofagene generelt fra kvalitativt beskrivende undersøkelser til mer kvantitativt målemetoder. Til tross for den økte datakraften til moderne datamaskiner, når slike numeriske metoder fremdeles sine grenser på grunn av den enorme variasjonen og kompleksiteten til geofaglige parametere.

I grenseområdet til astronomi beveger planetarisk geologi eller astrogeologi seg som en gren av planetologien , som omhandler sammensetningen, den indre strukturen og dannelsesprosessene på fremmede himmellegemer . Geologiske spørsmål og anvendelse av geologiske metoder utenfor jorden har fått betydning, spesielt siden begynnelsen av romfart og utforskning av vårt solsystem med sonder og satellitter .

Geologihistorie

En geolog i Øst -Timor gjør feltundersøkelser

Selv i antikken , hadde folk lenge hatt praktisk kunnskap om hvordan du søker etter mineralske råstoffer , hvordan mine og bruke dem. De første forsøkene på en teoretisk behandling av geologiske spørsmål, som årsaken til jordskjelv eller opprinnelsen til fossiler , kan bare bli funnet i ionisk naturfilosofi på 500 -tallet f.Kr. Fram til den tidlige moderne perioden pekte empedokles ' undervisning om de fire elementene og læren til Aristoteles om transmutasjon av elementene også vei for ideer om metaller , mineraler og bergarter .

Under Romerrikets tilbakegang i sen antikk ble disse synspunktene bare gått ned i den østlige, greskpåvirkede delen, der de ble tatt opp igjen i tidlig middelalder av arabiske lærde som Ibn Sina . I Vest -Europa gikk derimot mye praktisk kunnskap om gruvedrift tapt igjen. Det var først på 1100- og 1200 -tallet at okkidentelle alkymister begynte å håndtere dannelsen av metaller og bergarter inne i jorden igjen. I løpet av renessansen ble slike spekulasjoner ikke bare utvidet av humanistiske forskere som Paracelsus , men også supplert med omfattende empiriske data og praktiske metoder, spesielt av Georgius Agricola . Fra slike tilnærminger utviklet det seg en slags "proto-geologi" fram til 1600-tallet, som hadde mange likhetstrekk med "proto-kjemi" til økonom, alkymist og gruveingeniør Johann Joachim Becher .

Den danske naturvitenskapsmannen Nicolaus Steno tok et viktig skritt mot å etablere geologi som en uavhengig vitenskap ved å innføre det stratigrafiske prinsippet i 1669. Med dette etablerte han prinsippet om at den romlige lagringen av sedimentlag oppå hverandre faktisk tilsvarer en kronologisk sekvens av bergavsetninger etter hverandre . Robert Hooke spekulerte også på omtrent samme tid om ikke det historiske forløpet for bergdannelse kunne rekonstrueres fra det fossile innholdet i steinene.

I løpet av 1700 -tallet søkte gruvesjefer og ingeniører i økende grad en teoretisk forståelse av geologiske forhold. I midten av århundret utviklet de de grunnleggende metodene for geologisk kartlegging og opprettelse av stratigrafiske profiler .

Begynnelsen på geologi som en moderne vitenskap er vanligvis satt med kontroversen mellom tankene om plutonisme og neptunisme . James Hutton (1726–97) regnes som grunnleggeren av plutonismen med sitt postulat om at alle bergarter er av vulkansk opprinnelse. Hutton populariserte også ideen om at jordas historie er mange størrelsesordener lengre enn menneskets historie. Neptunistene ble ledet av Abraham Gottlob Werner (1749–1817), med den nå avviste grunnleggende antagelsen om at alle bergarter er forekomster av et urhav. Fra kombinasjonen av Magmatisme , sedimentering og stein transformasjon , ideen om bergartsdannende utviklet .

Rundt 1817 etablerte William Smith bruken av indeksfossiler for relativ datering av lagene i en sedimentær sekvens.

Rundt perioden fra 1830 til 1850 dannet striden mellom katastrofisme i fotsporene til Georges de Cuvier (1769–1832) og aktualismen rundt Sir Charles Lyell (1797–1875) den andre store kontroversen i geologiens historie. Mens katastrofene antok plutselige og globale omveltninger i jordens historie, med påfølgende rekreasjon av de utryddede skapningene, understreket aktualistene den jevne og jevne utviklingen av jorden i utallige små skritt, som gradvis akkumuleres over lange perioder ( gradualisme ) . Charles Darwin (1809–1882) fulgte også stort sett det aktualistiske prinsippet i evolusjonsteorien , med den langsomme utviklingen av nye biologiske arter.

Som et resultat behandlet geologene stadig mer problemene med fjelldannelse og de globale bevegelsene til jordskorpen. Inntil langt ut på 1900 -tallet dominerte ideen, som går tilbake til Léonce Élie de Beaumont (1798–1874), at de globale fjellbeltene var et resultat av avkjøling og krymping av jordens kropp. James Dwight Dana (1813–1895) utviklet geosynkline -teorien rundt 1875 fra observasjon av brettede og tektonisk forstyrrede bergarter. Denne tektoniske forklaringsmodellen ble betydelig videreutviklet av Eduard Suess (1831–1914) og Hans Stille (1876–1966).

De geotektoniske hypotesene ble dominert av prinsippet om fiksisme . Kontinenten og havets posisjon til hverandre ble ansett som stort sett uforanderlige. Laterale bevegelser av jordskorpen, hvis spor kan observeres i foldfjell eller på regionale sprekksystemer, ble sett på som stort sett lokale fenomener. Derimot ble vertikale bevegelser av jordskorpen ansett for å være avgjørende for senking av havbasseng eller økning av landbroer mellom kontinentene.

De første viktige ideene om muligheten for betydelige horisontale bevegelser av fastlandsmasser finnes i Alfred Wegeners (1880–1930) kontinentaldriftshypotese fra 1915. Gjennomføringen av mobilisme kom imidlertid først tre tiår senere, som fundamentalt nye observasjoner i geofysikk og oseanografi førte til utviklingen av den nå allment aksepterte teorien om platetektonikk .

Generell geologi

Geologens verktøy: plukk hammer og forstørrelsesglass .

Generell geologi omhandler kreftene som virker på jordens kropp og prosessene som bidrar til bergdannelse i stor skala .

Hver stein kan tildeles en av de tre store bergklassene basert på dens spesifikke formasjon ( struktur , struktur ): sedimentære bergarter , magmatitter og metamorfe bergarter . Hver stein kan omdannes til en stein fra de to andre familiene ved geologiske prosesser ( bergarter ). Prosessene som virker på jordoverflaten kalles eksogene, de i jordens indre kalles endogene.

Eksogen dynamikk

Den eksogene dynamikken (også eksogene prosesser ) genereres av krefter som virker på jordoverflaten, som gravitasjon, solstråling og rotasjon av jorden og fører til dannelse av sedimentære bergarter . Dette gjøres gjennom

Jordvitenskap omhandler et eget, komplekst område av eksogene prosesser. Kvartærgeologi omhandler prosesser og forekomster av de siste istidene i kvartaren , som former en stor del av dagens landformer på den nordlige halvkule.

Endogen dynamikk

Den endogene dynamikken (også endogene prosesser ) er basert på krefter i jordskorpen, for eksempel spenninger, varmeutvikling gjennom radioaktive forfallsprosesser eller jordens magmakjerne og fører til dannelse av metamorfitter og magmatitter . Det starter med

  • Økning i trykk , med pågående avsetning av ytterligere sedimenter på de underliggende lagene. Gjennom drenering, komprimering og størkning ( diagenese ) blir de løse sedimentene til fast stein, for eksempel sandstein .
  • Deformasjonen av bergarter og omkrystallisering av mineraler, under økende temperatur og trykk, kalles metamorfose . Bergarten forblir opprinnelig i solid tilstand. Ortho og para gneiser dannes ofte av vulkanske bergarter og grovkornete sedimenter, og skifer fra fine sedimenter.
  • Til syvende og sist kan imidlertid steinene smelte ( anatexis ). Glød, flytende magma stiger deretter opp igjen fra jordens mantel .
  • Hvis magma blir sittende fast i jordskorpen og avkjøles, dannes plutonitter , for eksempel fra granitt , når de når jordoverflaten, danner vulkaner som lava eller vulkansk aske .

Bevegelsene som beveger seg, deformerer og bretter overflatesteinene inn i dypet, men som samtidig bringer de dype bergartene tilbake til overflaten, så vel som sporene som disse kreftene etterlater i bergartene, for eksempel bretting , skjær og foliering , bestemmes av tektonikk og den strukturelle geologien som er undersøkt.

Historisk geologi

Historisk geologi utforsker jordens historie fra dens dannelse til nåtiden generelt, og historien til utvikling ( evolusjon ) av levende ting spesielt. Med denne historiske tilnærmingen representerer geologi (sammen med fysisk-astronomisk kosmologi ) et unntak innen naturvitenskapen. Sistnevnte er først og fremst opptatt av den faktiske tilstanden til studieobjektet og mindre av dets tilblivelse . Dannelsen av bergarter (litofasier) og fossilene som er innesluttet i dem (biofasier) fungerer som informasjonskilder innen geologi. Strukturen av jordens historie i en geologisk tidsskala er utført ved stratigrafiske og geokronologiske metoder.

stratigrafi

Stratigrafi er basert på et enkelt prinsipp: lagringsregelen . Et lag i hengende vegg ('over') ble avsatt senere enn laget i horisontalen ('nedenfor'). Imidlertid bør det bemerkes at lag som opprinnelig ble avsatt horisontalt, kan forskyves eller til og med velte ved senere tektoniske bevegelser. I dette tilfellet må man stole på eksistensen av klare topp-bunn-kriterier for å bestemme den opprinnelige posisjonen. Videre er lag som ligger over slike dislokerte bergarter med en uoverensstemmelse , dvs. i en skrå vinkel mot lagdelingen, også yngre enn sistnevnte. Det samme gjelder også for vulkanske diker og inntrengninger fra dypet som trenger gjennom lagene nedenfra.

Geologisk profil gjennom Nordvest -Tyskland

Når du oppretter en stratigrafisk profil , brukes spesiell kunnskap om paleontologi . Hvis restene av et bestemt levende vesen bare forekommer i veldig spesifikke lag, men samtidig har en bred, overregional fordeling og er så uavhengige som mulig av lokale variasjoner i avsetningsforholdene, så snakker man om en guidefossil . Alle lag der disse viktige fossilene finnes er derfor på samme alder. Bare når det ikke er noen fossiler, er det nødvendig å ty til litostratigrafi . Da kan visse lagers samtidighet bare bevises med sidelås.

For å rekonstruere tektoniske prosesser, undersøker geologen forskyvning og deformasjon av bergartene på grunn av brudd , foliering , feil og bretting . Også her er de siste strukturene de som trenger inn i de andre, men som ikke selv er motregnet. Kunsten her er "å se det intrikate enkle, det sovende i bevegelse." ( Hans Cloos )

geokronologi

Aeonothem Ardorem system gammel
( mya )
Fanerozoisk
Varighet: 541 Ma
Cenozoic
Earth New Age
Varighet: 66 Ma
kvartær 0

2588
Neogen 2588

23.03
Paleogen 23.03

66
Mesozoikum
Jordens middelalder
Varighet: 186,2 Ma
kritt 66

145
lov 145

201.3
Triade 201.3

251,9
Paleozoisk
Antikken
Varighet: 288,8 Ma
Perm 251,9

298,9
Karbon 298,9

358,9
Devon 358,9

419,2
Silurisk 419,2

443,4
Ordovicium 443,4

485,4
Kambrium 485,4

541
P.
r
EN
k
en
m
b
r
Jeg
u
m

Varighet: 4.059 Ma
Proterozoisk
Varighet: 1959 Ma
Neoproterozoisk
Ung proterozoikum
Varighet: 459 Ma
Ediacarium 541

635
Cryogenium 635

720
Tonium 720

1000
Mesoproterozoikum
Midt -proterozoikum
Varighet: 600 Ma
Stenium 1000

1200
Ectasium 1200

1400
Calymmium 1400

1600
Paleoproterozoikum
Antikk proterozoikum
Varighet: 900 Ma
Statherium 1600

1800
Orosirium 1800

2050
Rhyacium 2050

2300
Siderium 2300

2500
Archean
Varighet: 1500 Ma
Neo-arkeansk
Varighet: 300 Ma
2500

2800
Mesoarchean
Varighet: 400 Ma
2800

3200
Paleoarchean
Varighet: 400 Ma
3200

3600
Eoarchic
Varighet: 400 Ma
3600

4000
Hadaikum
Varighet: 600 Ma
4000

4600

Et grunnleggende problem her er det faktum at med de ovennevnte metodene oppnås bare en relativ tidsskala , en før-og-etter av de forskjellige fjellformasjonene, men ingen absolutte datoer . Selv om det tidlig ble gjort forsøk på å estimere sedimenteringshastigheten til visse bergarter, er det meste av tiden ikke "fast" i lagene selv, som kan ha dannet seg på relativt kort tid, men hovedsakelig i hullene mellom lagene og i Uoverensstemmelser mellom forskjellige skiftpakker. Det er derfor den absolutte tidsskalaen , som ble oppnådd ved hjelp av årringer i trær ( dendrokronologi ) eller ved å telle varveal lagdeling i forekomster fra siste istid, bare nådde noen få tusen år siden.

Det var først ved oppdagelsen av naturlig radioaktivitet at man fant pålitelige metoder for absolutt datering, selv for de eldste bergartene. Disse er basert på de kjente forfallshastighetene for radioaktive isotoper i mineralene og bergartene, noen ganger kombinert med paleomagnetiske målinger.

Se også: dannelse av jorden , strontiumisotopanalyse , kalium-argon-metode , radiokarbonmetode , samt den mer detaljerte paleo- / geologiske tidsskalaen

Aktualisme

For å kunne trekke konklusjoner om fortiden fra dagens situasjon, bruker geologer prinsippet om aktualisme . Dette kan oppsummeres i en setning: Nøkkelen til fortiden er nåtiden. Hvis en geolog finner z. Hvis for eksempel gamle bergarter er nesten identiske med lavaene som har strømmet ut av en vulkan som er aktiv i dag, kan han anta at steinen som er funnet også er vulkansk materiale. Aktualismen kan imidlertid ikke brukes på alle bergarter. Dannelse av jernmalmforekomster (BIF - "Banded Iron Formations") kan ikke lenger observeres i dag, for eksempel fordi de kjemiske forholdene på jorden har endret seg i en slik grad at dannelsen av slike bergarter ikke lenger finner sted. Andre bergarter kan dannes på slike dybder at formasjonen deres er utenfor menneskelig rekkevidde. For å forstå dannelsen av slike bergarter, bruker geoforskerne laboratorieeksperimenter.

Anvendt geologi

Anvendt geologi omhandler praktisk utnyttelse av geologisk forskning i dag. Fordelene består ikke bare i effektiv utnyttelse av jordens naturressurser, men også i å unngå miljøskader og tidlig varsling av naturkatastrofer som jordskjelv , vulkanutbrudd og tsunamier . Det er delt inn i et stort antall forskjellige felt som henger sammen med hverandre og med andre vitenskaper. Se: Geofag

Noen viktige områder innen anvendt geologi er for eksempel:

  • hydrogeologien , som omhandler strømningsatferden og kvaliteten på (grunnvannet) og blant annet er viktig for produksjon av drikkevann og flomsikring;
  • ingeniørgeologi , som for eksempel er viet til statikk av jorda i bygging av bygninger;
  • Mineral avsetninger eller gruvedrift geologi, som er den eldste geologiske undersøkelser område opptatt av utforskning av naturlige mineralressurser (kull, råolje, naturgass, malm, etc.);
  • Jordvitenskap , som omhandler jordens kvalitet, sammensetning og horisontale sekvens;
  • miljøgeologien .

Det er en nær sammenkobling av anvendte geologiske områder med andre disipliner, for eksempel sivilingeniør , gruvedrift og metallurgi , materialvitenskap eller miljøvern .

Se også

Portal: Geosciences - Oversikt over Wikipedia -innhold om geofag

litteratur

weblenker

Commons : Geologi - samling av bilder, videoer og lydfiler
Wiktionary: Geologi - forklaringer på betydninger, ordopprinnelse, synonymer, oversettelser
Wikisource: Geologi - kilder og fulltekster

Faglige foreninger

Universiteter (inkludert gratis kursmateriell)