Géologie
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Géologie (du grec γῆ, GE, "terre" et λόγος, logos, «étude») est le scientifique comprenant l'étude des solides de la Terre , les roches qui la composent, et les processus par lesquels ils changent. Géologie peut également se référer généralement à l'étude des caractéristiques solides de tout corps céleste (comme le géologie de la Lune ou Mars).
Géologie donne un aperçu de l' histoire de la Terre , car il fournit la preuve principale de la tectonique des plaques , le histoire de l'évolution de la vie, et les climats passés. Dans les temps modernes, la géologie est commercialement important pour minérale et l'exploration des hydrocarbures et l'exploitation et pour évaluer les ressources en eau . Il est important publiquement pour la prédiction et la compréhension des risques naturels, l'assainissement des problèmes environnementaux, et de fournir un aperçu sur le passé du changement climatique . Géologie joue un rôle dans géotechnique et est un important discipline académique.
Histoire
L'étude de la matière physique de la Terre remonte au moins à la Grèce antique où Théophraste (372-287 BCE) a écrit le travail Peri Lithon (Pierres). Dans le Roman période, Pline l'Ancien écrivait en détail de nombreux minéraux et des métaux alors en usage pratique et correctement noté l'origine de l'ambre .
Certains savants modernes, tels que Fielding H. Garrison, sont d'avis que la géologie moderne a commencé dans le monde islamique médiéval. Abu al-Rayhan al-Biruni (973-1048 CE) était l'un des premiers Géologues musulmans, dont les travaux inclus les premiers écrits sur le géologie de l'Inde, l'hypothèse que la Sous-continent indien était une fois une mer. Islamique Scholar Ibn Sina (Avicenne, 981-1037) propose des explications détaillées sur la formation des montagnes, l'origine des tremblements de terre, et d'autres sujets centraux à la géologie moderne, qui a fourni une base essentielle pour le développement ultérieur de la science. En Chine, le esprit universel Shen Kuo (1031-1095) a formulé une hypothèse pour le processus de formation des sols: basé sur son observation des coquilles d'animaux fossiles dans une géologique strate dans une montagne des centaines de miles de l'océan, il en a déduit que la terre a été formé par l'érosion des montagnes et en dépôt de limon.
Nicolas Steno (1638-1686) est crédité de la la loi de superposition, le principe de l'horizontalité initiale, et la principe de continuité latérale: trois principes définissant de stratigraphie.
Le mot de la géologie a été d'abord utilisé par Ulisse Aldrovandi en 1603, puis par Jean-André Deluc en 1778 et présenté comme un terme fixe en Horace-Bénédict de Saussure en 1779. Le mot est dérivé du grec γῆ, GE, qui signifie «terre» et λόγος, logos, qui signifie «parole». Mais selon une autre source, le mot «Géologie» vient du norvégien, Mikkel Pederson Escholt (1600-1699), qui était un prêtre et érudit. Escholt d'abord utilisé la définition dans son livre intitulé, Geologica Norvegica (1657).
William Smith (1769-1839) a attiré certains des premières cartes géologiques et a commencé le processus de commande strates rocheuses (couches) en examinant les fossiles qu'ils contiennent.
James Hutton est souvent considéré comme le premier moderne géologue. En 1785, il a présenté un document intitulé Théorie de la Terre à la Royal Society of Edinburgh. Dans son article, il a expliqué sa théorie que la Terre doit être beaucoup plus que ce qui avait été supposé dans le but de laisser suffisamment de temps pour les montagnes soient érodées et les sédiments pour former de nouvelles roches au fond de la mer, qui à son tour ont été soulevées jusqu'à devenir la terre ferme. Hutton a publié une version en deux volumes de ses idées en 1795 ( Vol. 1, Vol. 2).
Les adeptes de Hutton étaient connus comme Plutonistes parce qu'ils croyaient que certaines roches ont été formées par le volcanisme, qui est le dépôt de lave des volcans, par opposition à la Neptunistes, dirigé par Abraham Werner, qui croyait que toutes les roches se étaient installés sur un vaste océan dont le niveau progressivement diminué au fil du temps.
Sir Charles Lyell d'abord publié son fameux livre, Principes de géologie, en 1830. Le livre, qui a influencé la pensée de Charles Darwin , ont réussi à promouvoir la doctrine de uniformitarianisme. Cette théorie affirme que lents processus géologiques ont eu lieu tout au long de l' histoire de la Terre et sont survenant encore aujourd'hui. En revanche, catastrophisme est la théorie que les caractéristiques de la Terre formés dans, les événements catastrophiques simples et sont restés inchangés par la suite. Bien Hutton croyait en uniformitarianisme, l'idée n'a pas été largement acceptée à l'époque.
Une grande partie de la géologie du 19ème siècle tournait autour de la question de la Âge exact de la Terre. Les estimations se échelonnaient de quelques 100 000 à des milliards d'années. Au début du 20ème siècle, datation radiométrique a permis l'âge de la Terre à être estimé à 2000000000 années. La conscience de cette grande quantité de temps a ouvert la porte à de nouvelles théories sur les processus qui ont façonné la planète.
Les avancées les plus significatives dans 20 géologie siècle ont été le développement de la théorie de la tectonique des plaques dans les années 1960, et le raffinement des estimations de l'âge de la planète. Plate théorie de la tectonique est née de deux observations géologiques distinctes: expansion des fonds océaniques et la dérive des continents. La théorie a révolutionné le sciences de la Terre. Aujourd'hui la Terre est connu pour être vieille d'environ 4,5 milliards d'années.
Temps géologique
L'échelle de temps géologique englobe l'histoire de la Terre. Il est entre crochets à l'ancien fin par les dates de la première système solaire matériel à 4,567 Ga, (gigaannum: il ya des milliards d'années) et l'âge de la Terre à 4,54 Ga au début de la officieusement reconnue Hadéen. Au jeune extrémité de l'échelle, il est encadré par le présent jour dans le Holocène.
Des étapes importantes
- 4,567 Ga: Formation du système solaire
- 4,54 Ga: Accroissement de la Terre
- c. 4 Ga: Fin de Late lourd bombardement, première vie
- c. 3,5 Ga: Début de la photosynthèse
- c. 2,3 Ga: oxygénée atmosphère, la première de la Terre boule de neige
- 730-635 Ma (megaannum: il ya des millions d'années): deux Terres boule de neige
- 542 ± 0,3 Ma: explosion cambrienne - grande multiplication de vie corps dur; premières abondantes fossiles ; début de la Paléozoïque
- c. 380 Ma: Premières vertébrés animaux terrestres
- 250 Ma: Permien-Trias extinction - 90% de toutes les terres animaux meurent. Fin du Paléozoïque et du début de Mésozoïque
- 65 Ma: Crétacé-Paléogène extinction - Dinosaures meurent; fin de Mésozoïque et au début de Cénozoïque
- c. 7 - Ma actuelles: Homininés
- c. Ma 7: Première hominidés apparaissent
- 3,9 Ma: Première Australopithecus, ancêtre direct de modernes Homo sapiens , semble
- 200 ka (kiloannum: il ya mille ans): Premières Homo sapiens modernes apparaissent en Afrique orientale
Échelle de temps bref
Les quatre échéances suivantes montrent l'échelle des temps géologiques. La première montre tout le temps de la formation de la Terre à la présente, mais cette comprime le eon plus récente. Par conséquent, la seconde échelle montre l'éon plus récente avec une échelle élargie. Enfin, la seconde échelle compresse à nouveau l'époque la plus récente, de sorte que la dernière ère est élargi dans la troisième dimension. Depuis la Quaternaire est un très court laps de temps courts époques, il est détendu dans la quatrième dimension. Les deuxième, troisième et quatrième délais sont donc chacun paragraphes de leur calendrier précédant comme indiqué par des astérisques. Le Holocène (la dernière époque) est trop petit pour être montré clairement sur la troisième ligne de temps, une autre raison pour étendre la quatrième échelle.
La datation relative et absolue
Événements géologiques peuvent être donnés une date précise à un point dans le temps, ou ils peuvent être liés à d'autres événements qui sont venus avant et après eux. Les géologues utilisent une variété de méthodes pour donner des dates relatives et absolues à des événements géologiques. Ils utilisent ensuite ces dates de trouver les taux auxquels les processus se produisent.
La datation relative
Méthodes pour datation relative ont été développés quand la géologie est apparue comme un science formelle. Les géologues utilisent encore les principes suivants aujourd'hui comme un moyen de fournir des informations sur l'histoire géologique et le calendrier des événements géologiques.
Le principe de Uniformitarianisme indique que les processus géologiques observées en fonctionnement qui modifient la croûte de la Terre à l'heure actuelle ont travaillé dans la même manière au cours des temps géologiques. Un principe fondamental de la géologie avancé par le médecin écossais du 18ème siècle et géologue James Hutton, est que «le présent est la clé du passé." Dans les mots de Hutton: "le passé de notre globe doit être expliqué par ce qui peut être vu pour être passe maintenant."
Le principe des relations intrusives concerne intrusions transversales. En géologie, quand un ignées coupures d'intrusion à travers une formation de roche sédimentaire , il peut être déterminé que l'intrusion magmatique est plus jeune que la roche sédimentaire. Il ya un certain nombre de différents types d'intrusions, y compris les actions, laccolites, batholites , seuils et digues.
Le principe de relations transversales se rapporte à la formation de défauts et l'âge des séquences par lesquelles ils coupent. Défauts sont plus jeunes que les roches qu'ils coupent; en conséquence, si un défaut est constaté que pénètre certaines formations, mais pas ceux sur le dessus de celui-ci, puis les formations qui ont été coupées sont plus âgés que la faute, et ceux qui ne sont pas coupés doivent être plus jeunes que la faute. Trouver le lit clé dans ces situations peut aider à déterminer si la faute est une faille normale ou d'un faille de chevauchement.
Le principe d'inclusions et composants indique que, avec des roches sédimentaires, si inclusions (ou clastes) sont trouvés dans une formation, puis les inclusions doivent être âgés de plus de la formation qui les contient. Par exemple, dans les roches sédimentaires, il est courant pour le gravier d'une formation plus être déchiré et inclus dans une couche plus récente. Une situation similaire avec des roches ignées se produit lorsque enclaves se trouvent. Ces corps étrangers sont ramassés comme magma flux ou de lave, et sont intégrés, plus tard pour refroidir dans la matrice. En conséquence, les enclaves sont plus âgés que la roche qui les contient.
Le principe de l'horizontalité initiale indique que le dépôt de sédiments se produit essentiellement comme couches horizontales. Observation des sédiments marins et non-marins modernes dans une grande variété d'environnements soutient cette généralisation (bien croix-literie est inclinée, l'orientation générale d'unités transversales lits est horizontale).
Le principe de superposition stipule que une couche de roche sédimentaire dans une séquence intacte tectonique est plus jeune que celle en dessous et plus vieux que celui du dessus. Logiquement une couche plus jeune ne peut pas glisser sous une couche précédemment déposée. Ce principe permet de couches sédimentaires à être considérés comme une forme de ligne de temps vertical, un record partielle ou complète du temps écoulé depuis le dépôt de la couche la plus basse au dépôt du lit le plus élevé.
Le principe de la succession de la faune est basé sur l'apparence de fossiles dans les roches sédimentaires. Comme les organismes existent à la même période de temps dans le monde entier, la présence ou (parfois) absence peuvent être utilisés pour fournir un âge relatif des formations dans lesquelles ils se trouvent. Basé sur les principes énoncés par William Smith presque cent ans avant la publication de Charles Darwin de la théorie de l'évolution , les principes de la succession ont été développés indépendamment de la pensée évolutionniste. Le principe devient assez complexe, cependant, étant donné les incertitudes de la fossilisation, la localisation de types fossiles en raison de changements dans l'habitat latérales ( faciès changent en couches sédimentaires), et que tous les moules se trouvent globalement dans le même temps.
La datation absolue
Les géologues peuvent également donner des dates précises absolues à des événements géologiques. Ces dates sont utiles sur leur propre, et peuvent également être utilisés en conjonction avec relatifs méthodes de datation ou d'étalonner par rapport méthodes de datation.
Une grande avance en géologie à l'avènement du 20ème siècle a été la capacité de donner des dates absolues précises à des événements géologiques grâce à des isotopes radioactifs et d'autres méthodes. L'avènement de la datation radiométrique a changé la compréhension du temps géologique. Avant, les géologues ne pouvaient utiliser fossiles aux sections de date de roche rapport à l'autre. Avec dates isotopiques, datation absolue est devenu possible, et ces dates absolues pourrait être appliquée séquences de fossiles où il y avait du matériel datable, la conversion des vieux âges relatifs à de nouveaux âges absolus.
Pour de nombreuses applications géologiques, isotopiques ratios sont mesurés en minéraux qui donnent la quantité de temps qui se est écoulé depuis un rocher passé à travers son particulier la température de fermeture, le point où différents isotopes radiométriques arrêter diffuser dans et hors de la réseau cristallin. Ils sont utilisés dans géochronologique et thermochronologic études. Les méthodes courantes comprennent l'uranium-plomb datant, potassium-argon datation et argon-argon dating, et l'uranium-thorium datation. Ces méthodes sont utilisées pour une variété d'applications. Rencontres de laves et des couches de cendres peut aider à la date stratigraphie et calibrer techniques relatifs de rencontres. Ces méthodes peuvent également être utilisées pour déterminer l'âge des mise en place pluton. Techniques thermochimiques peuvent être utilisés pour déterminer les profils de température dans la croûte, le soulèvement des chaînes de montagnes, et paléotopographie.
Fractionnement de la série des lanthanides des éléments est utilisé pour calculer l'âge des roches depuis ont été retirés de l'enveloppe.
D'autres méthodes sont utilisées pour des événements plus récents. Luminescence stimulée optiquement et radionucléide cosmogénique rencontres sont utilisé pour les surfaces de date et / ou les taux d'érosion. La dendrochronologie peut également être utilisé pour la datation des paysages. La datation au radiocarbone est utilisée pour les jeunes matière organique.
Matériaux géologiques
La majorité des données géologiques proviennent de la recherche sur les matériaux de la Terre solides. Ces tombent généralement dans l'une des deux catégories: rock et matériaux non consolidés.
Rock
Il existe trois grands types de roches: ignées , sédimentaires et métamorphiques . Le cycle des roches est un concept important en géologie qui illustre les relations entre ces trois types de roches, et le magma. Lorsque un rocher cristallise dans l'état fondu ( magma et / ou de lave ), ce est une roche ignée. Cette roche peut être altérés et érodé , puis redéposé et lithifiés dans une roche sédimentaire, ou d'être transformé en une roche métamorphique due à la chaleur et de la pression qui modifient la minérale contenu de la roche et de lui donner une caractéristique tissu. La roche sédimentaire peut alors être ensuite transformé en une roche métamorphique due à la chaleur et la pression, et la roche métamorphique peut être surmonté, érodé, déposé et lithifiés, devenir une roche sédimentaire. Roche sédimentaire peut également être à nouveau érodé et redéposé et roche métamorphique peut également subir métamorphisme supplémentaire. Les trois types de roches peuvent être refondus; lorsque cela se produit, un nouveau magma est formé, à partir de laquelle une roche ignée peut une fois de plus cristalliser.
La majorité des recherches en géologie est associé à l'étude de la roche, que la roche fournit le dossier principal de la majorité de l'histoire géologique de la Terre.
Matériaux non consolidés
Les géologues étudient également matériau unlithified, qui provient généralement de dépôts plus récents. Pour cette raison, l'étude de ces matières est souvent appelée La géologie du Quaternaire, après la récente Quaternaire. Cela comprend l'étude des sédiments et des sols , et est important pour certains (ou plusieurs) des études en géomorphologie, sédimentologie et la paléoclimatologie.
Toute la structure de la Terre
La tectonique des plaques
Dans les années 1960, une série de découvertes, le plus important de ce qui a été expansion des fonds océaniques, a montré que la Terre lithosphère, qui comprend la croûte et la partie supérieure rigide de la manteau supérieur, est séparé en un certain nombre de plaques tectoniques qui se déplacent à travers la déformation plastique, solide, manteau supérieur, qui est appelé le asthénosphère. Il existe un couplage étroit entre le mouvement des plaques à la surface et la convection du manteau: les motions et le manteau de la plaque océanique courants de convection se déplacent toujours dans le même sens, parce que la lithosphère océanique est la supérieure rigide thermique la couche limite de l'enveloppe de convecting. Ce couplage entre des plaques rigides qui se déplacent sur la surface de la Terre et la convecting manteau se appelle la tectonique des plaques.
Le développement de la tectonique des plaques a fourni une base physique pour de nombreuses observations de la Terre solide. Régions linéaires longues de caractéristiques géologiques pourraient être expliqués comme frontières de plaques. Dorsales médio-océaniques, régions élevées sur le fond marin où cheminées hydrothermales et les volcans existent, ont été expliqués comme limites divergentes, où deux plaques se écartent. Arcs de volcans et les tremblements de terre ont été expliqués comme frontières convergentes, où une plaque subducte sous une autre. Transformer les limites, telles que la San Andreas système de failles, a donné lieu à des tremblements de terre puissants répandues. La tectonique des plaques ont également fourni un mécanisme pour La théorie de Wegener de Alfred la dérive des continents, où les continents se déplacent à travers la surface de la Terre au cours des temps géologiques. Ils ont également fourni une force motrice pour la déformation de la croûte, et un nouveau réglage pour les observations de la géologie structurale. La puissance de la théorie de la tectonique des plaques réside dans sa capacité à combiner l'ensemble de ces observations en une seule théorie de la façon dont la lithosphère se déplace sur le manteau de convection.
Structure de sol
Les progrès de la sismologie, la modélisation informatique, et minéralogie et cristallographie à des températures et des pressions élevées donnent un aperçu de la composition et de la structure interne de la Terre.
Les sismologues peuvent utiliser les temps d'arrivée des des ondes sismiques dans le sens inverse à l'image de l'intérieur de la terre. Les premières avancées dans ce domaine ont montré l'existence d'un liquide noyau externe (où des ondes de cisaillement ne ont pas pu se propager) et d'un solide dense noyau interne. Ces avancées ont conduit au développement d'un modèle en couches de la Terre, avec une croûte et lithosphère sur le dessus, le manteau sous (séparés à l'intérieur de lui-même en discontinuités sismiques à 410 et 660 km), et le noyau externe et le noyau interne en dessous. Plus récemment, les sismologues ont pu créer des images détaillées des vitesses d'onde à l'intérieur de la terre de la même manière les images d'un médecin d'un corps dans un scanner. Ces images ont conduit à une vision beaucoup plus détaillée de l'intérieur de la Terre, et ont remplacé le modèle en couches simplifiée avec un modèle beaucoup plus dynamique.
Minéralogistes ont pu utiliser les données de pression et de température à partir des études sismiques et de modélisation aux côtés de la connaissance de la composition élémentaire de la Terre en profondeur de reproduire ces conditions en milieu expérimental et mesurer les changements dans la structure cristalline. Ces études expliquent les changements chimiques associés avec les principaux discontinuités sismiques dans le manteau, et montrent les structures cristallographiques attendus dans le noyau interne de la Terre.
Développement géologique d'une zone
La géologie d'une région change à travers le temps comme des unités rocheuses sont déposés et insérés et les processus de déformation changent leurs formes et leurs emplacements.
Les unités lithologiques sont d'abord mises en place soit par dépôt sur la surface ou d'intrusion dans le roche sus-jacente. Le dépôt peut se produire lorsque les sédiments se déposent sur la surface de la terre et par la suite lithify dans la roche sédimentaire, ou lorsque que comme matériau volcanique cendres volcaniques ou les flux de lave recouvrent la surface. Intrusions ignées telles que batholites , laccolites, digues, et Sills, pousser vers le haut dans la roche sus-jacente, et cristalliser car ils empiètent.
Après la séquence initiale de roches a été déposé, les unités de roche peut être déformé et / ou métamorphosé. La déformation se produit généralement à la suite du raccourcissement horizontal, extension horizontale, ou (d'un côté à-côté décrochante ) mouvement. Ces régimes structurelles se rapportent généralement à frontières convergentes, limites divergentes, et transforment respectivement les frontières, entre les plaques tectoniques.
Lorsque les unités de roches sont placés sous horizontale compression, ils raccourcissent et se épaississent. Parce unités rocheuses, autres que les boues, ne changent pas de manière significative en volume, cela se fait de deux façons principales: par le biais de failles et pliage. Dans la croûte peu profonde, où déformation cassante peut se produire, les failles de chevauchement forme, qui provoquent la roche profonde de se déplacer au-dessus de la roche profonde. Parce que la roche profonde est souvent plus âgés, comme indiqué par le principe de superposition, ce qui peut entraîner des roches plus anciennes se déplaçant au-dessus des plus jeunes. Mouvement le long de failles peut entraîner pliage, soit parce que les défauts ne sont pas plane, ou parce que les couches de roche sont traînés, formant glisser plis, comme glissement se produit sont long de la faille. Plus profondément dans la Terre, les roches se comportent plastiquement, et pliez lieu de failles. Ces plis peuvent être soit ceux où le matériau dans le centre du pli boucles vers le haut, créant " antiformes ", ou se il boucles vers le bas, créant" synformes ". Si les parties supérieures des unités de roches dans les plis restent pointant vers le haut, ils sont appelés anticlinaux et synclinaux, respectivement. Si certaines des unités dans le pli sont confrontés à la baisse, la structure est appelé un anticlinal ou synclinal renversé, et si toutes les unités rocheuses sont renversées ou le haut-direction correcte est inconnue, ils sont tout simplement appelé par les termes les plus généraux, antiformes et synformes.
Même pressions et températures plus élevées pendant le raccourcissement horizontale peuvent provoquer à la fois pliage et métamorphisme des roches. Ceci provoque des changements dans metamorphism la composition minérale des roches; crée un foliation ou surface plane, qui est lié à la croissance minérale sous contrainte; et peut retirer signes des textures originales des roches, comme le la literie dans les roches sédimentaires, les caractéristiques d'écoulement des laves , et motifs de cristaux dans les roches cristallines .
Extension provoque les unités de roches dans son ensemble à devenir plus long et plus mince. Ceci est principalement accompli par des failles normales et à travers le ductile étirement et amincissement. Des failles normales baisse unités rocheuses qui sont plus élevés en dessous de ceux qui sont plus faibles. Il en résulte généralement en unités plus jeunes étant placé au-dessous des unités plus anciennes. Stretching d'unités peuvent entraîner dans leur amincissement; en fait, il se agit d'un emplacement à l'intérieur de la Maria plissement et de chevauchement de ceinture dans laquelle la séquence sédimentaire ensemble du Grand Canyon peuvent être vus sur une longueur de moins d'un mètre. Rochers à la profondeur d'être étiré ductilely sont souvent aussi métamorphosé. Ces roches peuvent également tendus pincer en verres, connu sous le nom boudins, après le mot français pour "saucisse", en raison de leur similitude visuelle.
Lorsque les unités de roche glissent les uns des autres, décrochements développer dans les régions peu profondes, et deviennent zones de cisaillement à des profondeurs plus profondes où les roches se déforment ductilely.
L'ajout de nouvelles unités rocheuses, tant depositionally et intrusive, se produit souvent lors de la déformation. Défaillante et d'autres processus de déformation se traduisent par la création de gradients topographiques, provoquant matériel sur l'unité de roche qui augmente en élévation d'être érodé par les versants et les canaux. Ces sédiments sont déposés sur l'unité de rock qui va vers le bas. Mouvement continuel long de la faille maintient le gradient topographique en dépit du mouvement de sédiments, et continue à créer espace de logement pour le matériau à dépôt. Événements de déformation sont également souvent associés au volcanisme et l'activité ignée. Cendres et laves volcaniques se accumulent sur la surface, et des intrusions ignées entrer par le bas. Digues, longues, intrusions ignées planaires, entrez le long des fissures, et donc forment souvent en grand nombre dans les zones qui sont déformés activement. Ceci peut conduire à la mise en place de essaims de dykes, tels que ceux qui sont observables à travers le Bouclier canadien, ou des anneaux de digues autour de la tube de lave d'un volcan.
Tous ces processus ne se produisent pas nécessairement dans un environnement unique, et ne se produisent pas nécessairement en une seule commande. Le Îles hawaïennes, par exemple, sont presque entièrement constituées de couches basaltiques coulées de lave. Les séquences sédimentaires de la mi-continentale des États-Unis et le Grand Canyon dans le sud-ouest des États-Unis contiennent des piles presque non déformés de roches sédimentaires qui sont restés en place depuis Cambrian temps. D'autres domaines sont beaucoup plus géologiquement complexe. Dans le sud-ouest des États-Unis, sédimentaires, volcaniques et roches intrusives ont été métamorphosé, en défaut, feuilleté, et plié. Roches encore plus anciennes, comme le Gneiss Acasta de la Craton des Esclaves, dans le nord-ouest du Canada , le plus vieille roche connue dans le monde ont été métamorphosé au point où leur origine est undiscernable sans analyse de laboratoire. En outre, ces processus peuvent se produire en plusieurs étapes. Dans de nombreux endroits, le Grand Canyon dans le sud-ouest des États-Unis étant un exemple très visible, les unités rocheuses inférieures ont été métamorphosés et déformés, puis déformation clos et les unités non déformées, supérieures ont été déposés. Bien que ne importe quelle quantité de mise en place de la roche et la déformation des roches peut se produire, et ils peuvent se produire ne importe quel nombre de fois, ces concepts fournissent un guide pour comprendre la histoire géologique d'une région.
Méthodes de la géologie
Les géologues utilisent un certain nombre de terrain, en laboratoire, et les méthodes de modélisation numérique de déchiffrer l'histoire de la Terre et de comprendre les processus qui se produisent sur et dans la terre. Dans les enquêtes géologiques typiques, les géologues utilisent l'information primaire liée à pétrologie (l'étude des roches), la stratigraphie (l'étude des couches sédimentaires) et géologie structurale (l'étude des positions des unités de roches et leur déformation). Dans de nombreux cas, les géologues étudient également les sols modernes, rivières , paysages , et les glaciers ; enquêter sur le passé et la vie actuelle et voies biogéochimiques et l'utilisation méthodes géophysiques pour étudier le sous-sol.
Les méthodes de terrain
Géologique travail sur le terrain varie en fonction de la tâche à accomplir. Terrain typique pourrait consister en:
- Cartographie géologique
- La cartographie structurale: les emplacements des principales unités de roches et les fautes et les plis qui ont conduit à leur placement il.
- Cartographie stratigraphique: les lieux de faciès sédimentaires ( lithofaciès et biofaciès) ou la cartographie de isopaches d'égale épaisseur de roche sédimentaire
- Cartographie de la surface: les emplacements des sols et des dépôts de surface
- Relevé des caractéristiques topographiques
- Création de cartes topographiques
- Travailler pour comprendre le changement à travers des paysages, y compris:
- Les modèles de l'érosion et déposition
- Changement de canal rivière à travers la migration et avulsion
- Ces écoulements
- cartographie souterraine travers méthodes géophysiques
- Ces procédés comprennent:
- Peu profond levés sismiques
- Radar à pénétration de sol
- Tomographie de résistivité électrique
- Ils sont utilisés pour:
- l'exploration des hydrocarbures
- Trouver eaux souterraines
- Localisation artefacts archéologiques enfouis
- Ces procédés comprennent:
- Haute résolution stratigraphie
- Mesurer et décrire les coupes stratigraphiques sur la surface
- Le forage de puits et enregistrement
- Biogéochimie et géomicrobiologie
- Prélèvement d'échantillons à:
- Déterminer voies biochimiques
- Identifier de nouvelles espèces d'organismes
- Identifier de nouveaux composés chimiques
- Et d'utiliser ces découvertes à
- Comprendre début de la vie sur Terre et comment il fonctionnait et métabolisé
- Trouver des composés importants pour une utilisation dans les produits pharmaceutiques.
- Prélèvement d'échantillons à:
- Paléontologie : excavation de fossiles matériau
- Pour la recherche sur la vie passé et l'évolution
- Pour musées et l'éducation
- Prélèvement d'échantillons à géochronologie et thermochronologie
- Glaciologie : mesure des caractéristiques de glaciers et leur mouvement
Les méthodes de laboratoire
Pétrologie
En plus de l'identification de trame de roches, pétrologues identifier des échantillons de roche dans le laboratoire. Deux des principales méthodes d'identification des roches en laboratoire sont par microscopie optique et par l'utilisation d'un microsonde électronique. Dans un analyse de la minéralogie optique, sections minces d'échantillons de roche sont analysés à travers un microscope pétrographique, où les minéraux peuvent être identifiés par leurs propriétés différentes à la lumière polarisée et polarisée croisée, y compris leur biréfringence, pléochroïsme, jumelage, et d'interférence propriétés avec un lentille conoscopique. Dans la microsonde électronique, les emplacements individuels sont analysés pour leurs compositions chimiques exactes et les variations dans la composition au sein de cristaux individuels. Stable et études isotopiques radioactifs donnent un aperçu de la évolution géochimique des unités rocheuses.
Pétrologues utilisent des données d'inclusions fluides et d'effectuer des expériences de physique de haute température et de pression de comprendre les températures et les pressions auxquelles différentes phases minérales apparaissent, et leur évolution dans le processus ignées et métamorphiques. Cette recherche peut être extrapolé sur le terrain pour comprendre les processus métamorphiques et les conditions de cristallisation des roches ignées. Ce travail peut aussi aider à expliquer les processus qui se produisent au sein de la Terre, comme subduction et l'évolution de la chambre magmatique.
Géologie structurale
Géologues structurels utilisent l'analyse microscopique de sections minces orientées des échantillons géologiques pour observer le tissu dans les roches qui donne des informations sur les contraintes au sein de la structure cristalline des roches. Ils tracent aussi et combinent des mesures de structures géologiques afin de mieux comprendre les orientations de failles et des plis dans le but de reconstituer l'histoire de la déformation des roches dans la région. En outre, ils effectuent analogique et expériences numériques de déformation des roches dans les grandes et petites paramètres.
L'analyse des structures est souvent accompli en traçant les orientations des différents éléments sur stéréographiques. Un stéréographique est une projection stéréographique d'une sphère sur un plan, dans lequel les avions sont projetés comme des lignes et des lignes sont projetées comme des points. Ceux-ci peuvent être utilisées pour trouver les emplacements des axes de plis, les relations entre plusieurs défauts, et les relations entre d'autres structures géologiques.
Parmi les expériences les plus connus en géologie structurale sont ceux impliquant coins orogéniques, qui sont des zones dans lesquelles les montagnes sont construits le long des frontières des plaques tectoniques convergentes. Dans les versions analogiques de ces expériences, des couches horizontales de sable sont tirés le long d'une surface inférieure dans un arrêt en arrière, ce qui se traduit dans les modèles réalistes prospectifs de failles et la croissance d'une critique conique (tous les angles restent les mêmes) prisme orogénique. Les modèles numériques fonctionnent de la même manière que ces modèles analogiques, mais ils sont souvent plus complexes et peuvent inclure des modèles d'érosion et de soulèvement dans la ceinture de montagne. Cela permet de montrer la relation entre l'érosion et la forme de la chaîne de montagnes. Ces études peuvent aussi donner des informations utiles sur les voies pour métamorphisme par pression, la température, l'espace et le temps.
Stratigraphie
Dans le laboratoire, stratigraphes analyser des échantillons de coupes stratigraphiques qui peuvent être renvoyés sur le terrain, tels que ceux de carottes de forage. Stratigraphes analysent également les données de levés géophysiques qui montrent les emplacements des unités stratigraphiques dans le sous-sol. Données et géophysiques ainsi journaux peuvent être combinées pour produire une meilleure vue du sous-sol, et stratigraphes utilisent souvent des programmes informatiques pour le faire en trois dimensions. Stratigraphes peuvent ensuite utiliser ces données pour reconstruire les processus anciens qui se produisent sur la surface de la Terre, interpréter environnements passés, et de localiser les zones de l'eau, le charbon et l'extraction d'hydrocarbures.
Dans le laboratoire, biostratigraphes analyser des échantillons de roche provenant d'affleurements et de forage des noyaux pour les fossiles trouvés en eux. Ces fossiles aident les scientifiques à ce jour le noyau et à comprendre l' environnement de dépôt dans lequel les unités de roches formées. Géochronologistes datent précisément roches dans la section stratigraphique afin de fournir une meilleure limites absolues sur le moment et le taux de dépôt. Stratigraphes magnétiques recherchent des signes de inversions magnétiques dans les unités de roches ignées dans les carottes de forage. D'autres scientifiques de réaliser des études d'isotopes stables sur les rochers pour obtenir des informations sur le climat passé.
Géologie appliquée
Géologie économique
Géologues économiques aider à localiser et à gérer de la Terreressources naturelles, comme le pétrole et le charbon, ainsi que des ressources minérales, qui comprennent les métaux tels que le fer, le cuivre et l'uranium.
Géologie minière
Géologie minière se compose des extractions de ressources minérales de la Terre. Certaines ressources comprennent des intérêts économiques pierres précieuses, des métaux , et de nombreux minéraux tels que amiante, la perlite, du mica, des phosphates, les zéolites, l'argile , la pierre ponce, du quartz et de silice , ainsi que des éléments tels que le soufre , le chlore , et de l'hélium .
géologie pétrolière
géologues pétroliers étudient les emplacements de la subsurface de la Terre qui peuvent contenir des hydrocarbures extractibles, en particulier le pétrole et le gaz naturel . Parce que beaucoup de ces réservoirs se trouvent dans les bassins sédimentaires, ils étudient la formation de ces bassins, ainsi que leur évolution sédimentaire et tectonique et les positions actuelles des unités de roches.
Géologie de génie
Géologie de génie est l'application des principes géologiques à la pratique de l'ingénierie dans le but d'assurer que les facteurs géologiques qui affectent l'emplacement, la conception, la construction, l'exploitation et l'entretien d'ouvrages de génie sont correctement traitées.
Dans le domaine de l'ingénierie civile , des principes et des analyses géologiques sont utilisés afin de déterminer les principes mécaniques du matériau sur lequel les structures sont construites. Cela permet tunnels à construire sans effondrer, des ponts et des gratte-ciel à être construits avec des fondations solides, et les bâtiments à construire qui ne sera pas installer dans l'argile et de la boue.
les questions de l'hydrologie et de l'environnement
Géologie et principes géologiques peuvent être appliqués à divers problèmes environnementaux, tels que la restauration des ruisseaux, la restauration de sites contaminés, et la compréhension des interactions entre l'habitat naturel et l'environnement géologique. l'hydrologie des eaux souterraines, ou de l'hydrogéologie, est utilisé pour localiser les eaux souterraines, qui peuvent souvent fournir un approvisionnement de l'eau non contaminée et est particulièrement important dans les régions arides, et de surveiller la propagation de contaminants dans les puits d'eau souterraine.
Les géologues obtiennent également des données à travers la stratigraphie, des forages, des carottes et des carottes de glace . Les carottes de glace et des carottes de sédiments sont utilisées pour les reconstructions paléoclimatiques pour qui racontent géologues sur le passé et le présent la température, les précipitations et le niveau de la mer à travers le monde. Ces données sont notre principale source d'information sur le changement climatique mondial en dehors des données instrumentales.
Risques naturels
Les géologues et les géophysiciens étudient les risques naturels dans le but d'adopter sûrs codes du bâtiment et des systèmes d'alerte qui sont utilisés pour prévenir la perte de la propriété et de la vie. Des exemples de risques naturels importants qui sont pertinents à la géologie (par opposition ceux qui sont principalement ou uniquement pertinente à la météorologie) sont:
- Avalanches
- Tremblements de terre
- Inondations
- Glissements de terrain etles coulées de débris
- Migration du chenal de la rivière et avulsion
- Liquéfaction
- Dolines
- Affaissement
- Tsunamis
- Volcans
- sciences de la Terre
- Géologie économique
- Géologie minière
- géologie pétrolière
- Géologie de génie
- Géologie environnementale
- Géoarchéologie
- Géochimie
- Biogéochimie
- Géochimie isotopique
- Géochronologie
- Géodésie
- Géographie
- Modélisation géologique
- Géométallurgie
- Géomicrobiologie
- Géomorphologie
- Geomythology
- Géophysique
- Glaciologie
- Géologie historique
- Hydrogéologie
- Météorologie
- Minéralogie
- Océanographie
- La géologie marine
- Paléoclimatologie
- Paléontologie
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- Palynologie
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- La tectonique des plaques
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- Sismologie
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- Géologie structurale
- Volcanologie
