geologia - Geology


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Geologia (do grego γῆ, ( "terra") e -λoγία, -logia , ( "estudo de", "discurso")) é um ciências da terra preocupado com a terra sólida , as rochas dos quais é composto, e os processos pelos quais eles mudam ao longo do tempo. Geologia também pode se referir ao estudo dos recursos sólidos de qualquer planeta terrestre ou satélite natural , como Marte ou a Lua . Geologia moderna se sobrepõe significativamente todas as outras ciências da terra , incluindo hidrologia e as ciências da atmosfera , e por isso é tratado como um aspecto importante da integrado ciência sistema terra e ciência planetária .

1875 mapa geológico da Europa, compilado pelo geólogo belga André Dumont . As cores indicam a distribuição de diferentes tipos de rochas em todo o continente, como eram conhecidos então.

Geologia descreve a estrutura da terra sob a sua superfície, e os processos que moldaram que a estrutura. Ele também fornece ferramentas para determinar os relativos e idades absolutas de rochas encontradas em um determinado local, e também para descrever as histórias dessas rochas. Ao combinar essas ferramentas, os geólogos são capazes de narrar a geológica história da Terra como um todo, e também para demonstrar a idade da Terra . Geologia fornece a evidência primária para placas tectônicas , a história evolutiva da vida e da Terra climas passados .

Os geólogos usam uma grande variedade de métodos para compreender a estrutura e evolução da Terra, incluindo o trabalho de campo , descrição de rock , técnicas geofísicas , análise química , experiências físicas e modelagem numérica . Em termos práticos, a geologia é importante para mineral e de hidrocarbonetos prospecção e exploração, avaliação de recursos hídricos , a compreensão dos riscos naturais , a reabilitação de ambientais problemas, e fornecer insights sobre passado a mudança climática . Geologia, uma grande disciplina acadêmica , também desempenha um papel na engenharia geotécnica .

materiais geológicos

A maioria dos dados geológicos vem da pesquisa em materiais da Terra sólidos. Estes geralmente caem em uma das duas categorias: rocha e materiais não consolidada.

Rocha

Este esquema de princípio do ciclo de rocha mostra a relação entre o magma e sedimentar, metamórfica, e rocha ígnea

A maioria das pesquisas em geologia é associado com o estudo de rock, como rock fornece o registro principal da maioria da história geológica da Terra. Existem três tipos principais de rocha: ígneas , sedimentares e metamórficas . O ciclo de rocha ilustra as relações entre eles (ver esquema).

Quando uma rocha cristaliza a partir de massa fundida ( magma ou lava ), é uma rocha ígnea. Esta rocha pode ser resistido e corroída , em seguida, depositada e litificados em uma rocha sedimentar. Ele pode então ser transformada numa rocha metamórfica por calor e pressão que mudar a sua mineral conteúdo, resultando em um tecido característica . Todos os três tipos podem fundir de novo, e quando isto acontece, novo magma é formada, a partir da qual uma rocha ígnea pode mais uma vez cristalizar.

Minerais

testes

Para estudar os três tipos de rock, geólogos avaliar os minerais de que as compõem. Cada mineral tem propriedades físicas distintas, e existem muitos testes para determinar de cada um deles. As amostras podem ser testadas por:

  • Brilho: A medição da quantidade de luz reflectida a partir da superfície. Luster é dividido em metálico e não-metálico.
  • Cor: Minerais são agrupados por sua cor. Principalmente diagnóstico, mas impurezas podem mudar a cor de um mineral.
  • Streak: Realizada por raspagem da amostra em um prato de porcelana. A cor do traço pode ajudar a nomear o mineral.
  • Dureza: A resistência de um mineral a zero.
  • padrão de quebra: Um mineral pode mostrar fractura ou de clivagem, o ex ruptura ser de superfícies irregulares e o último uma ruptura ao longo de planos paralelos espaçados.
  • A gravidade específica: o peso de um volume específico de um mineral.
  • Efervescência: Envolve gotejando ácido clorídrico no mineral para testar a efervescência.
  • Magnetismo: envolve o uso de um ímã para testar o magnetismo.
  • Sabor: Minerais pode ter um sabor característico, como halita (que tem gosto de sal de mesa ).
  • Cheiro: Minerais pode ter um odor característico. Por exemplo, enxofre cheiro de ovos podres.

materiais inconsolidados

Geólogos também estudar materiais unlithified (referidas como deriva ), que, tipicamente, provenientes de depósitos mais recentes. Estes materiais são depósitos superficiais que se encontram acima do leito rochoso . Este estudo é muitas vezes conhecido como Quaternário geologia , após o período Quaternário da história geológica.

estrutura inteira da Terra

Placas tectônicas

Convergência Oceanic-continental resultando em subducción e arcos vulcânicos ilustra um efeito de placas tectônicas .

Na década de 1960, descobriu-se que a Terra litosfera , que inclui a crosta e a porção mais superior rígida do manto superior , é separado em placas tectônicas que se movem através da plasticamente deformando, sólido, manto superior, que é chamado o asthenosphere . Esta teoria é apoiada por vários tipos de observações, incluindo espalhando fundo do mar e a distribuição global de terreno montanhoso e sismicidade.

Existe um acoplamento íntimo entre o movimento das placas sobre a superfície e a convecção do manto (isto é, a transferência de calor causada por movimento grandes quantidades de moléculas dentro de fluidos). Assim, as placas oceânicas e os conjugados do manto correntes de convecção sempre mover-se no mesmo sentido - porque o litosfera oceânica é, na verdade, o térmica superior rígida camada limite do manto convectivo. Este acoplamento entre placas rígidas que se deslocam sobre a superfície da Terra e o convecting manto é chamado placas tectônicas.

Neste diagrama, subducção lajes estão em margens azuis e continentais e alguns limites das placas são em vermelho. A gota azul na seção cortante é o sismicamente fotografada placa Farallon , que é subduzindo debaixo América do Norte. Os restos desta placa na superfície da Terra são a placa Juan de Fuca e Placa Explorador , ambos no noroeste dos Estados Unidos e Canadá do sudoeste, ea placa de Cocos na costa oeste do México.

O desenvolvimento de placas tectônicas providenciou uma base física para muitas observações da Terra sólido. regiões lineares longos de características geológicas são explicadas como limites de placas. Por exemplo:

Transformam limites , como a falha de San Andreas sistema, resultou em terremotos generalizadas. As placas tectônicas também tem proporcionado um mecanismo de Alfred Wegener teoria 's de deriva continental , em que os continentes mover-se através da superfície da terra ao longo do tempo geológico. Eles também fornecida uma força motriz para a deformação da crosta terrestre, e uma nova configuração para as observações da geologia estrutural. O poder da teoria das placas tectônicas reside na sua capacidade de combinar todas estas observações em uma única teoria de como a litosfera se move sobre o manto convecting.

estrutura de terra

O Terra estrutura em camadas 's. (1) do núcleo interior; (2) de núcleo exterior; (3) inferior do manto; (4) superior do manto; (5) litosfera; (6) crosta (parte da litosfera)
Terra estrutura em camadas. caminhos de onda típicas de sismos como estes deu sismólogos percepções início na estrutura em camadas da Terra

Advances in sismologia , modelagem por computador , e a mineralogia e cristalografia em altas temperaturas e pressões dar insights sobre a composição interna e estrutura da Terra.

Seismologists pode usar os tempos de chegada das ondas sísmicas no sentido inverso para a imagem do interior da terra. Recentes avanços neste campo mostrou a existência de um líquido de núcleo exterior (onde as ondas de corte não foram capazes de propagar) e um sólido denso núcleo interior . Estes avanços levou ao desenvolvimento de um modelo de camadas da Terra, com uma crosta e litosfera em cima, o manto abaixo (separados dentro de si mesmo por descontinuidades sísmicos a 410 e 660 km), e o núcleo exterior e o núcleo interior que abaixo. Mais recentemente, os sismólogos têm sido capazes de criar imagens detalhadas das velocidades de onda dentro da terra da mesma forma como as imagens de um médico um corpo em uma tomografia computadorizada. Estas imagens levaram a uma visão muito mais detalhada do interior da Terra, e substituíram o modelo em camadas simplificado com um modelo muito mais dinâmico.

Mineralogista ter sido capaz de usar os dados de pressão e de temperatura a partir dos estudos de modelação sísmicas e ao lado do conhecimento da composição elementar da Terra para reproduzir estas condições em configurações experimentais e medir alterações na estrutura do cristal. Estes estudos explicar as mudanças químicas associadas com as grandes descontinuidades sísmicas no manto e mostrar as estruturas cristalográficas esperados no núcleo interno da Terra.

tempo geológico

A escala de tempo geológica abrange a história da Terra. Ele está entre colchetes, no mínimo pelas datas do primeiro sistema solar material a 4.567 Ga (ou 4.567 bilhões de anos atrás) e a formação da Terra em 4,54 Ga (4,54 mil milhões de anos), que é o início do informalmente reconhecido eon Hadean  - uma divisão do tempo geológico. Na extremidade posterior da escala, é marcada pela presente dias (na época holocênico ).

Escala de tempo

As quatro linhas do tempo a seguir mostram a escala de tempo geológico. O primeiro mostra o tempo todo desde a formação da Terra até o presente, mas isso dá pouco espaço para o eon mais recente. Portanto, a segunda linha do tempo mostra uma vista expandida do eon mais recente. De forma semelhante, a época mais recente é expandido na terceira linha do tempo, e no período mais recente é expandido na quarta linha do tempo.

Siderian Rhyacian Orosirian Statherian Calymmian Ectasian Stenian Tonian Cryogenian Ediacaran Eoarchean Paleoarchean Mesoarchean Neoarchean Paleoproterozoic Mesoproterozoic Neoproterozoic Paleozoic Mesozoic Cenozoic Hadean Archean Proterozoic Phanerozoic Precambrian
Cambrian Ordovician Silurian Devonian Carboniferous Permian Triassic Jurassic Cretaceous Paleogene Neogene Quaternary Paleozoic Mesozoic Cenozoic Phanerozoic
Paleocene Eocene Oligocene Miocene Pliocene Pleistocene Holocene Paleogene Neogene Quaternary Cenozoic
Gelasian Calabrian (stage) Pleistocene Pleistocene Pleistocene Holocene Quaternary
Milhões de Anos

marcos importantes

Tempo geológico colocar em um diagrama chamado de um relógio geológica , mostrando os comprimentos relativos das eras da história da Terra.

métodos de datação

datação relativa

Relações transversais podem ser usadas para determinar as idades relativas das camadas de pedra e outras estruturas geológicas. Explicações: A - dobrado estratos rochosos cortado por uma falha de impulso ; B - grande intrusão (corte através de A); C - erosiva discordância angular (cortando A e B) sobre a qual foram depositados os estratos rochosos; D - dique vulcânica (corte através de A, B e C); E - ainda mais jovem estratos rochosos (sobrepondo-C & D); F - falha normal (corte através de A, B, C e E).

Métodos de datação relativa foram desenvolvidos quando geologia surgiu pela primeira vez como uma ciência natural . Os geólogos ainda usam os seguintes princípios hoje como um meio para fornecer informações sobre a história geológica e do calendário de eventos geológicos.

O princípio da uniformitarianism afirma que os processos geológicos observados na operação que modificam a crosta da Terra no momento têm trabalhado da mesma forma ao longo do tempo geológico. Um princípio fundamental da geologia avançou pelo século 18 médico escocês e geólogo James Hutton é que "o presente é a chave para o passado." Nas palavras de Hutton: "a história do passado de nosso globo deve ser explicado pelo que pode ser visto para ser acontecendo agora."

O princípio de relações intrusivas diz respeito intrusões transversais. Em geologia, quando um ígneas cortes de intrusão através de uma formação de rochas sedimentares , pode ser determinado que a intrusão ígnea é menor do que a rocha sedimentar. Diferentes tipos de intrusões incluem ações, lacólito , batólitos , soleiras e diques .

O princípio de relações transversais refere-se a formação de falhas e a idade das sequências através dos quais eles cortam. Falhas são mais jovens do que as rochas que cortam; em conformidade, se for encontrada uma falha que penetra algumas formações, mas não aqueles em cima dela, então as formações que foram cortados são mais velhos do que a falha, e os que não são cortadas deve ser mais jovem do que a falha. Encontrando a cama chave nestas situações pode ajudar a determinar se a falha é uma falha normal ou uma falha de empurrão .

O princípio de inclusões e componentes afirma que, com rochas sedimentares, se inclusões (ou clastos ) são encontrados em uma formação, em seguida, as inclusões devem ter mais do que a formação que os contém. Por exemplo, em rochas sedimentares, é comum que cascalho de uma formação mais velha a ser rasgado e incluídos em uma camada mais nova. Uma situação semelhante com rochas ígneas ocorre quando xenoliths são encontrados. Estes corpos estranhos são apanhados como magma fluxos ou lava, e são incorporados, depois arrefecer na matriz. Como resultado, xenoliths são mais velhos do que a rocha que os contém.

O Permiano através de Jurassic estratigrafia do Colorado Plateau área do sudeste de Utah é um exemplo de ambos horizontalidade original e a lei da superposição. Estes estratos compõem grande parte das famosas formações rochosas proeminentes em áreas protegidas amplamente espaçados, como Capitol Reef National Park e Parque Nacional de Canyonlands . De cima para baixo: arredondados cúpulas tan do Arenito Navajo , em camadas vermelho Formação Kayenta , formando-rochedo, verticalmente articulado, vermelho Wingate arenito , formando-inclinação, púrpura Formação Chinle , em camadas, mais leve-vermelho Formação Moenkopi , e branco, em camadas Cutler formação de arenito. Imagem da área de recreação da garganta do vale Nacional , Utah.

O princípio da horizontalidade originais afirma que a deposição de sedimentos ocorre como essencialmente camas horizontais. Observação dos modernos sedimentos marinhos e não marinhas numa ampla variedade de ambientes suporta esta generalização (embora transversal da cama é inclinada, a orientação global de unidades de cross-camas é horizontal).

O princípio da sobreposição indica que uma camada de rocha sedimentar num tectonically sequência imperturbado é menor do que a um baixo disto e mais velhos do que o que está acima dele. Logicamente uma camada mais jovem não pode escorregar abaixo de uma camada anteriormente depositada. Este princípio permite que as camadas sedimentares para ser visto como uma forma de linha de tempo vertical, uma ficha parcial ou completa do tempo decorrido desde a deposição da camada mais baixa para a deposição de mais alto cama.

O princípio da sucessão faunística é baseado na aparência de fósseis em rochas sedimentares. Como existem organismos durante o mesmo período em todo o mundo, sua presença ou (às vezes) ausência fornece uma idade relativa das formações onde eles aparecem. Com base nos princípios que William Smith estabelecidas quase cem anos antes da publicação de Charles Darwin teoria da 's evolução , os princípios da sucessão desenvolvido independentemente do pensamento evolutivo. O princípio torna-se bastante complexo, no entanto, dadas as incertezas de fossilização, localização de tipos de fósseis devido a mudanças laterais no habitat ( fácies mudar em estratos sedimentares), e que nem todos os fósseis formado globalmente ao mesmo tempo.

datação absoluta

Geólogos também usam métodos para determinar a idade absoluta de amostras de rochas e eventos geológicos. Estas datas são úteis por conta própria e também pode ser usado em conjunto com métodos de datação relativa ou para calibrar métodos relativos.

No início do século 20, o avanço na ciência geológica foi facilitada pela capacidade de obter datas absolutas precisas para eventos geológicos usando isótopos radioativos e outros métodos. Isso mudou a compreensão do tempo geológico. Anteriormente, os geólogos só poderia usar fósseis e correlação estratigráfica para as seções de data do rock em relação ao outro. Com datas isotópicas, tornou-se possível atribuir idades absolutas para o rock unidades, e estas datas absolutas poderia ser aplicada a sequências de fósseis em que havia material datável, convertendo as velhas idades relativas a novos idades absolutas.

Para muitas aplicações geológicas, relações do isótopo de elementos radioactivos são medidos em minerais que dão a quantidade de tempo que se passou desde uma rocha passou através da sua particular, temperatura de fechamento , o ponto no qual diferentes isótopos radiométricos parar de difusão para dentro e para fora da rede cristalina . Estes são usados em geocronológico e thermochronologic estudos. Métodos comuns incluem o urânio-chumbo namoro , namoro potássio-argônio , namoro argônio-argônio e datação de urânio-tório . Estes métodos são utilizados para uma variedade de aplicações. Namoro de lava e de cinzas vulcânicas camadas encontradas dentro de uma sequência stratigraphic pode fornecer dados de idade absolutos para unidades de rochas sedimentares que não contêm os isótopos radioactivos e calibrar técnicas de datação relativos. Estes métodos também podem ser usados para determinar as idades de pluton colocação. Termoquímicos técnicas podem ser usadas para determinar os perfis de temperatura dentro da crosta, a elevação de serras, e paleotopography.

O fraccionamento das série dos lantanídeos elementos é utilizada para calcular as idades desde rochas foram removidos a partir do manto.

Outros métodos são usados para eventos mais recentes. Opticamente luminescência estimulada e cosmogênico radionuclídeo namoro são usados para superfícies de data e / ou taxas de erosão. Dendrocronologia também podem ser usados para a datação de paisagens. A datação com é utilizado para materiais geológicos jovens contendo carbono orgânico .

desenvolvimento geológico de uma área

Uma sequência originalmente horizontal de rochas sedimentares (em tons de castanho) são afectadas por ígnea actividade. Profundidade abaixo da superfície são uma câmara de magma e corpos ígneas grandes associados. A câmara de magma alimenta o vulcão , e envia ramos de magma que mais tarde se cristalizam-se em diques e soleiras. Magma também avança para cima para formar corpos ígneos intrusivos . O diagrama ilustra tanto um cone de cinzas vulcão, que liberta de cinzas, e um vulcão compósito , o qual liberta tanto lava e cinzas.
Uma ilustração dos três tipos de falhas.
A. falhas Strike-derrapante ocorrer quando as unidades de rocha deslizar passando uma outra.
B. Falhas normais ocorrem quando as rochas estão passando por extensão horizontal.
C. reversa (ou impulso) falhas ocorrem quando as rochas são submetidos encurtamento horizontal.

A geologia de uma área muda ao longo do tempo como unidades de rocha são depositados e inserido, e processos de deformação alterar as suas formas e localizações.

Unidades de rocha são colocados pela primeira vez, quer por deposição sobre a superfície ou intrusão na rocha sobrejacente . Deposição pode ocorrer quando os sedimentos assentar sobre a superfície da Terra e depois lithify em rocha sedimentar, ou quando como material de vulcânica , tais como cinzas vulcânicas , ou fluxos de lava cobrem a superfície. Intrusões ígneas como batólitos , lacólito , diques , e peitoris , empurrar para cima na rocha sobrejacente, e cristalizar como eles invadir.

Após a sequência inicial de rochas foi depositada, as unidades de rocha pode ser deformada e / ou metamorfisados . Deformação geralmente ocorre como resultado de encurtamento horizontal, extensão horizontal , ou (lado-a-lado strike-slip ) movimento. Esses regimes estruturais amplamente relacionam com limites convergentes , limites divergentes , e transformar limites, respectivamente, entre as placas tectônicas.

Quando as unidades de rocha são colocados sob horizontal compressão , eles encurtar e tornar-se mais espessa. Devido unidades de rocha, com excepção lamas, não altere significativamente de volume , isto é realizado em duas formas primárias através de falha e dobrável . No crosta superficial, onde deformação frágil pode ocorrer, empurrado forma falhas, o que faz com que rocha mais profunda para mover-se sobre a rocha mais raso. Porque mais profundo rocha é muitas vezes mais velhos, como observou o princípio da superposição , isso pode resultar em rochas mais antigas se movendo em cima de mais jovens. Movimento ao longo de falhas pode resultar na dobragem, quer porque os defeitos não são planares ou porque camadas de rocha são arrastados, formando dobras de arrasto como ocorre deslizamento ao longo da falha. Mais profundo na Terra, rochas comportar plasticamente e dobrar em vez de falha. Estas pregas podem ser aqueles em que o material no centro da prega fivelas para cima, criando " antiformes ", ou onde ele fivelas para baixo, criando " synforms ". Se os topos das unidades de rocha dentro das dobras continuam apontando para cima, eles são chamados de anticlinais e sinclinais , respectivamente. Se algumas das unidades da prega estão virados para baixo, a estrutura é chamado um anticlinal ou syncline anulada, e se todas as unidades de rocha são viradas ou para cima na direcção correcta é desconhecido, eles são chamados simplesmente pelos termos mais gerais, antiformes e synforms.

Um diagrama de dobras, indicando um anticlinal e um syncline .

Mesmo pressões e temperaturas mais elevadas durante o encurtamento horizontal pode causar tanto dobragem e metamorfismo das rochas. Este metamorfismo provoca mudanças na composição mineral das rochas; cria um folheação , ou superfície plana, que está relacionada com o crescimento mineral sob stress. Isso pode remover sinais das texturas originais das rochas, tais como roupas de cama em rochas sedimentares, o fluxo de recursos de lavas e padrões de cristal em rochas cristalinas .

Extensão faz com que as unidades de rocha como um todo tornar-se mais e mais fino. Isso é feito principalmente através de falhas normais e através da dúctil alongamento e desbaste. Falhas normais gota unidades de rochas que são mais elevados abaixo daquelas que são mais baixos. Isso normalmente resulta em unidades mais jovens terminando unidades abaixo mais velhos. Alongamento de unidades pode resultar em sua desbaste. Na verdade, em um local dentro da Maria Fold e empurrou Belt , toda a seqüência sedimentar do Grand Canyon aparece sobre um comprimento de menos de um metro. Rochas em profundidade para ser ductilely esticada muitas vezes são também metamorfoseado. Estas rochas se estendiam também pode beliscar em lentes, conhecidas como boudins , após a palavra francesa para "salsicha" por causa de sua semelhança visual.

Onde as unidades de rocha deslizar passado uns aos outros, falhas greve-derrapante desenvolver em regiões rasas, e tornar-se zonas de cisalhamento em profundidades onde as rochas deformam ductilely.

Geológico seção transversal de Kittatinny Montanha . Este corte transversal mostra rochas metamórficas, recobertos por sedimentos mais jovens depositados após o evento metamórfico. Estas unidades de rocha foram depois dobrado e falha durante a elevação da montanha.

A adição de novas unidades de rocha, tanto depositionally e intrusiva, ocorre frequentemente durante a deformação. Em falha e outros processos de deformação como resultado a criação de gradientes topográficos, fazendo com que o material na unidade de rocha que está a aumentar em elevação de ser erodida por encostas e canais. Estes sedimentos são depositados na unidade de rocha que está indo para baixo. Movimento contínuo ao longo da falha mantém o gradiente topográfico, apesar do movimento de sedimentos, e continua a criar espaço de alojamento para o material para depósito. Eventos de deformação são muitas vezes também associada a vulcanismo e atividade ígnea. Cinzas vulcânicas e lavas se acumulam na superfície, e intrusões ígneas entrar por baixo. Diques , longas, planares intrusões ígneas, introduzir ao longo das fendas, e portanto muitas vezes formam em grande número em áreas que estão a ser deformados de forma activa. Isto pode resultar na colocação de enxames de diques , tais como aqueles que são observáveis através da blindagem do Canadá, ou anéis de diques em torno do tubo de lava de um vulcão.

Todos esses processos não ocorrem necessariamente em um único ambiente, e não necessariamente ocorrer em uma única ordem. As ilhas havaianas , por exemplo, consistem quase inteiramente de camadas de basalto fluxos de lava. As seqüências sedimentares do mid-continental dos Estados Unidos e do Grand Canyon no sudoeste dos Estados Unidos contêm pilhas quase não deformadas de rochas sedimentares que permaneceram em vigor desde Cambrian tempo. Outras áreas são muito mais geologicamente complexa. No sudoeste dos Estados Unidos, sedimentares, vulcânicas e rochas intrusivas foram metamorfoseadas, criticado, foliated, e dobrado. Rochas ainda mais antigos, como o gnaisse Acasta do Cráton Escravo no noroeste Canadá , a rocha mais antiga conhecida no mundo foram metamorfoseadas ao ponto em que sua origem é undiscernable sem análise laboratorial. Além disso, estes processos pode ocorrer em fases. Em muitos lugares, a garganta no sudoeste dos Estados Unidos sendo um exemplo muito visível, as unidades de rocha mais baixas foram metamorfisados e deformado, e, em seguida, terminou deformação e as unidades superiores, não deformados foram depositados. Embora qualquer quantidade de colocação de rock e deformação de rochas pode ocorrer, e eles podem ocorrer a qualquer número de vezes, esses conceitos fornecer um guia para a compreensão da história geológica de uma área.

Métodos de geologia

Os geólogos usam uma série de campo, laboratório e métodos de modelagem numérica para decifrar a história da Terra e compreender os processos que ocorrem dentro e no interior da Terra. Em investigações geológicas típicas, geólogos utilizar informação relacionada com primário petrology (o estudo de rochas), estratigrafía (o estudo de camadas sedimentares), e geologia estrutural (o estudo de posições de unidades de rocha e a sua deformação). Em muitos casos, os geólogos também estudar solos modernos, rios , paisagens , e geleiras ; investigar o passado ea vida atual e biogeoquímicos caminhos, e usar métodos geofísicos para investigar o subsolo. Sub-especialidades de geologia podem distinguir endógeno e exógeno geologia.

métodos de campo

Um padrão Brunton bolso Trânsito , comumente usado por geólogos para mapeamento e levantamento.
Um típico USGS campo de mapeamento de campo na década de 1950
Hoje, os computadores de mão com GPS e sistemas de informação geográfica software são frequentemente utilizados em trabalhos de campo geológico ( mapeamento geológico digitais ).

Geological trabalho de campo varia dependendo da tarefa em mãos. Trabalho de campo típica poderia consistir em:

Petrologia

Um microscópio petrographic - um microscópio óptico equipado com cruzadas polarizadores lentes, uma lente conoscópica , e compensadores (placas de materiais anisotrópicos; placas de gesso e cunhas de quartzo são comuns), para análise cristalográfica.

Além de identificar rochas no campo ( lithology ), petrologists identificar amostras de rocha no laboratório. Dois dos principais métodos para a identificação de rochas no laboratório através de microscopia óptica e usando uma microssonda de electrões . Em uma mineralogia óptica análise, petrologists analisar secções finas de amostras de rocha utilizando um microscópio petrographic , onde os minerais podem ser identificados através das suas propriedades diferentes em plano-polarizada e de polarização cruzada de luz, incluindo a sua birrefringência , pleocroísmo , geminação , e propriedades de interferência com uma lente conoscópica . No microssonda de electrões, as localizações individuais são analisadas para as suas composições químicas exactas e variação na composição dentro de cristais individuais. Estáveis e isótopos radioactivos estudos fornecem informações sobre o geoquímico evolução de unidades de rocha.

Petrologists também pode usar inclusão de fluido de dados e executar alta temperatura e pressão experiências físicas para compreender as temperaturas e pressões às quais aparecem diferentes fases minerais, e como eles mudam através de processos ígneas e metamórficas. Esta pesquisa pode ser extrapolado para o campo para entender os processos metamórficos e as condições de cristalização de rochas ígneas. Este trabalho também pode ajudar a explicar os processos que ocorrem no interior da Terra, como subducção e câmara de magma evolução.

geologia estrutural

Um diagrama de uma cunha orogênica. A cunha cresce através falha no interior e ao longo da principal falha basal, chamado de décollement . Baseia-se na sua forma de um cone crítico , em que os ângulos dentro da cunha permanecem os mesmos como falhas no interior das falhas de balanço de material ao longo da décollement. É análogo a uma escavadora que empurra uma pilha de terra, em que a escavadora é a placa primordial.

Geólogos estruturais usar a análise microscópica de secções finas orientadas de amostras geológicas para observar o tecido dentro das rochas, que dá informação sobre a tensão no interior da estrutura cristalina das rochas. Eles também traçar e combinar medições de estruturas geológicas para entender melhor as orientações de falhas e dobras para reconstruir a história de deformação de rochas na área. Além disso, eles executam analógico e de simulações numéricas de deformação rocha em ambientes grandes e pequenas.

A análise das estruturas é muitas vezes feito plotando as orientações de vários recursos para stereonets . Um stereonet é uma projecção stereographic de uma esfera sobre um plano, em que os aviões são projectadas como linhas e as linhas são projectadas como pontos. Estes podem ser usados para encontrar as localizações dos eixos de dobras, as relações entre falhas, e as relações entre outras estruturas geológicas.

Entre os experimentos mais conhecidos em geologia estrutural são aqueles que envolvem cunhas orogenic , que são zonas em que as montanhas são construídas ao longo convergentes limites de placas tectônicas. Nas versões analógicas destas experiências, camadas horizontais de areia são puxadas ao longo de uma superfície inferior em um batente para trás, o que resulta em padrões de aparência realista de falha e o crescimento de uma afunilada criticamente (todos os ângulos permanecem os mesmos) orogênica cunha. Modelos numéricos funcionam da mesma maneira como esses modelos analógicos, embora eles muitas vezes são mais sofisticados e podem incluir padrões de erosão e elevação na cadeia de montanhas. Isto ajuda a mostrar a relação entre a erosão e a forma de uma serra. Estes estudos também pode dar informação útil sobre as vias para metamorfismo através de pressão, temperatura, espaço e tempo.

Estratigrafia

diferentes cores mostra as diferentes minerais que compõem a montagem Ritagli di Lecca visto de Fondachelli-Fantina , Sicília

No laboratório, estratígrafos analisar amostras de seções estratigráficas que podem ser devolvidos a partir do campo, como os de núcleos de perfuração . Estratígrafos também analisar dados de levantamentos geofísicos que mostram os locais de unidades estratigráficas na subsuperfície. Dados e geofísicos perfis de poços podem ser combinadas para produzir uma melhor visão do subsolo, e estratígrafos muitas vezes usam programas de computador para fazer isso em três dimensões. Estratígrafos podem então usar estes dados para reconstruir antigos processos que ocorrem na superfície da Terra, interpretar ambientes passados, e localizar áreas de água, o carvão, e a extracção de hidrocarbonetos.

No laboratório, biostratigraphers analisar amostras de rochas de afloramento e perfuração núcleos para os fósseis encontrados neles. Estes fósseis ajudar os cientistas até à data o núcleo e para compreender o ambiente de deposição em que as unidades de rock formada. Geochronologists datar precisamente rochas dentro da seção estratigráfica para fornecer limites melhor absolutos sobre o calendário e as taxas de deposição. Estratígrafos magnéticos procurar sinais de reversões magnéticas em unidades de rochas ígneas dentro dos núcleos de perfuração. Outros cientistas realizar estudos de isótopos estáveis nas rochas para obter informações sobre o clima passado.

astrogeologia

Superfície de Marte como fotografado pela Viking 2 lander 09 de dezembro de 1977.

Com o advento da exploração espacial no século XX, os geólogos começaram a olhar para outros corpos planetários nas mesmas formas que têm sido desenvolvidos para estudar a Terra . Este novo campo de estudo é chamado de geologia planetária (também conhecido como astrogeology) e baseia-se em princípios geológicos conhecidos para estudar outros corpos do sistema solar.

Embora o prefixo-idioma-origem grega geo refere-se a terra, "geologia" é frequentemente usado em conjugação com os nomes de outros corpos planetários quando se descreve a sua composio e processos internos: exemplos são "a geologia de Marte " e " geologia lunar ". Termos especializados, tais como selenology (estudos da Lua), areology (de Marte), etc, estão também em uso.

Embora os geólogos planetários estão interessados em estudar todos os aspectos de outros planetas, um foco significativo é a busca de provas de vida passada ou presente em outros mundos. Isto levou a muitas missões cujo objetivo principal ou acessória é examinar corpos planetários para a evidência de vida. Uma delas é a sonda Phoenix , que analisado Marte solo polar por água, químicos, e constituintes mineralógicas relacionadas com processos biológicos.

geologia Aplicada

geologia econômica

Geologia econômica é um ramo da geologia que lida com aspectos de minerais econômicos que a humanidade usa para cumprir diversas necessidades. Minerais econômicos são aqueles extraídos rentável para vários usos práticos. Geólogos econômicas ajudar a localizar e gerenciar da Terra recursos naturais , como petróleo e carvão, bem como recursos minerais, que incluem metais como o ferro, cobre e urânio.

geologia mineração

Geologia mineração consiste nas extrações de recursos minerais da Terra. Alguns recursos de interesses económicos incluem pedras preciosas , metais tais como ouro e de cobre , e diversos minerais, tais como amianto , perlite , mica , fosfatos , zeólitos , argila , pedra-pomes , quartzo , e sílica , bem como elementos tais como enxofre , cloro , e hélio .

geologia do petróleo

Log da lama no processo, uma forma comum para estudar o lithology quando a perfuração de poços de petróleo.

Geólogos de petróleo estudar os locais da subsuperfície da Terra que pode conter hidrocarbonetos extraíveis, especialmente de petróleo e gás natural . Uma vez que muitos destes reservatórios são encontrados em bacias sedimentares , eles estudar a formação destas bacias, bem como a sua evolução sedimentar e tectônica e as posições actuais das unidades de rocha.

geologia de engenharia

Geologia de engenharia é a aplicação dos princípios geológicos à prática de engenharia com a finalidade de assegurar que os fatores geológicos que afetam a localização, concepção, construção, operação e manutenção de obras de engenharia são devidamente tratados.

No campo da engenharia civil , princípios e análises geológicas são utilizados a fim de determinar os princípios mecânicos do material no qual as estruturas são construídas. Isso permite túneis para ser construído sem entrar em colapso, pontes e arranha-céus a ser construído com bases robustas e edifícios a serem construídos que não vai se contentar em barro e lama.

questões de hidrologia e ambientais

Geologia e princípios geológicos pode ser aplicado a vários problemas ambientais tais como a restauração de fluxo , a restauração de áreas contaminadas , e a compreensão da interacção entre habitat natural e o ambiente geológico. Hidrologia águas subterrâneas, ou hydrogeology , é usada para localizar as águas subterrâneas, que pode muitas vezes proporcionar uma fonte pronta de água não contaminada e é especialmente importante em regiões áridas, e para monitorizar a propagação de contaminantes em poços subterrâneos.

Geólogos também obter dados através estratigrafía, poços , amostras de núcleo , e os núcleos de gelo . Os núcleos de gelo e sedimentos são usados para para reconstruções paleoclimáticos, que contam geólogos sobre o passado eo presente de temperatura, precipitação e nível do mar em todo o mundo. Estes conjuntos de dados são a nossa principal fonte de informação sobre a mudança climática global fora dos dados instrumentais.

Riscos naturais

Geólogos e geofísicos estudar riscos naturais, a fim de promulgar seguros códigos de construção e sistemas de alerta que são usados para evitar a perda da propriedade e da vida. Exemplos de importantes riscos naturais que são pertinentes para geologia (em oposição aqueles que estão principalmente ou somente pertinente para meteorologia) são:

Rockfall no Grand Canyon

História da geologia

William Smith 's mapa geológico da Inglaterra , País de Gales , e no sul da Escócia . Concluído em 1815, foi o segundo mapa geológico em escala nacional, e de longe o mais preciso de seu tempo.

O estudo do material físico da Terra remonta pelo menos à Grécia antiga , quando Teofrasto (372-287 aC) escreveu a obra Peri Lithon ( Em Pedras ). Durante o Roman período, Plínio, o Velho escreveu em detalhes dos muitos minerais e metais, em seguida, no uso prático - notando mesmo corretamente a origem do âmbar .

Alguns estudiosos modernos, como Fielding H. Garrison , são da opinião de que a origem da ciência da geologia pode ser atribuída a Pérsia depois das conquistas muçulmanas tinha chegado ao fim. Abu al-Rayhan al-Biruni (973-1048 dC) foi um dos primeiros persas geólogos, cujas obras incluíam os primeiros escritos sobre a geologia da Índia , levantando a hipótese de que o subcontinente indiano já foi um mar. Desenho da literatura científica grega e indiana que não foram destruídos pelas conquistas muçulmanas , o erudito persa Ibn Sina (Avicena, 981-1037) propôs explicações detalhadas para a formação de montanhas, a origem de terremotos, e outros temas centrais a geologia moderna, que forneceu uma base essencial para o desenvolvimento posterior da ciência. Na China, o polímata Shen Kuo (1031-1095) formulou uma hipótese para o processo de formação da terra: com base em sua observação de conchas de animais fósseis em um geológico estrato em uma montanha centenas de milhas do oceano, ele deduziu que a terra era formada por erosão das montanhas e por deposição de sedimentos .

Nicolas Steno (1638-1686) é creditado com a lei da superposição , o princípio da horizontalidade originais , eo princípio da continuidade lateral : três princípios definidores da Estratigrafia .

A palavra geologia foi usado pela primeira vez por Ulisse Aldrovandi em 1603, seguida por Jean-André Deluc em 1778 e introduzido como um prazo fixo por Horace-Bénédict de Saussure em 1779. A palavra é derivada do grego γῆ, , que significa "terra" e λόγος, logos , que significa "discurso". Mas de acordo com outra fonte, a palavra "geologia" vem de um norueguês, Mikkel Pederson Escholt (1600-1699), que era um padre e estudioso. Escholt usado pela primeira vez a definição em seu livro intitulado, Geologia Norvegica (1657).

William Smith (1769-1839) desenhou alguns dos primeiros mapas geológicos e começou o processo de ordenar estratos rochosos (camadas), examinando os fósseis nelas contidas.

James Hutton é muitas vezes visto como o primeiro geólogo moderno. Em 1785 ele apresentou um documento intitulado Teoria da Terra para a Sociedade Real de Edimburgo . Em seu artigo, ele explicou sua teoria de que a Terra deve ser muito mais velha do que tinha sido previamente suposto permitir tempo suficiente para montanhas para ser corroída e de sedimentos para formar novas rochas no fundo do mar, que por sua vez foram levantadas até tornou terra seca. Hutton publicou uma versão de dois volumes de suas idéias em 1795 ( Vol. 1 , Vol. 2 ).

Scotsman James Hutton, o pai da geologia moderna

Seguidores de Hutton eram conhecidos como Plutonists porque acreditavam que algumas rochas foram formadas por vulcanismo , que é a deposição de lava dos vulcões, ao contrário dos Neptunists , liderados por Abraham Werner , que acreditava que todas as rochas tinham resolvido fora de um grande oceano cujo nível gradualmente caiu ao longo do tempo.

O primeiro mapa geológico dos EUA foi produzido em 1809 por William Maclure . Em 1807, Maclure começou a tarefa auto-imposta de fazer um estudo geológico dos Estados Unidos. Quase todos os estados da União foi percorrido e mapeados por ele, as montanhas Allegheny sendo cruzados e recrossed cerca de 50 vezes. Os resultados de seu trabalho sem ajuda foram apresentados à Sociedade Filosófica Americana em um livro de memórias intitulado Observações sobre a geologia da explicativo Estados Unidos um mapa geológico , e publicado na Transactions da Sociedade , em conjunto com o primeiro mapa geológico da nação. Este antecede William Smith mapa geológico 's da Inglaterra por seis anos, embora tenha sido construído usando uma classificação diferente das rochas.

Sir Charles Lyell publicou pela primeira vez seu famoso livro, Princípios de Geologia , em 1830. Este livro, que influenciou o pensamento de Charles Darwin , com sucesso promovido a doutrina do uniformitarismo . Esta teoria afirma que ocorreram lentos processos geológicos em todo o história da Terra e ainda estão ocorrendo hoje. Em contraste, o catastrofismo é a teoria de que recursos da Terra formada em eventos individuais, catastróficos e manteve-se inalterada em seguida. Embora Hutton acreditava em uniformitarianism, a idéia não foi aceita na época.

Grande parte da geologia do século 19 girava em torno da questão da idade exata da Terra . As estimativas variaram de algumas centenas de milhares a milhões de anos. Até o início do século 20, a datação radiométrica permitiu a idade da Terra para ser estimado em dois bilhões de anos. A consciência dessa vasta quantidade de tempo abriu a porta a novas teorias sobre os processos que moldaram o planeta.

Alguns dos avanços mais significativos na geologia do século 20 tem sido o desenvolvimento da teoria da tectônica de placas na década de 1960 e o refinamento das estimativas de idade do planeta. Teoria das placas tectônicas surgiu a partir de duas observações separadas geológicas: expansão do fundo oceânico e deriva continental . A teoria revolucionou as ciências da Terra . Hoje a Terra é conhecido por ser de aproximadamente 4,5 bilhões de anos.

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Veja também

Referências

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