geologi

fra Wikipedia, den gratis encyklopædi
Spring til navigation Spring til søgning

Geologien ( oldgræsk γῆ "jorden" og logik ) er videnskaben om jordskorpenes struktur, sammensætning og struktur, egenskaberne ved dens klipper og deres evolutionære historie samt de processer, der dannede jordskorpen og fortsætter med at forme den i dag. Udtrykket bruges også til geologisk struktur , såsom Alpernes geologi .

Udtrykket geologi i nutidens forstand findes for første gang i 1778 af Jean-André Deluc (1727-1817). I 1779 introducerede Horace-Bénédict de Saussure (1740–1799) det som et bestemt begreb. Inden da var udtrykket geognosi i brug.

Hovedtræk

En geolog ser det første blik på stenprøverne i en frisk borekerne.

Geologer beskæftiger sig med jordskorpen, sten og olie og gas . Både de rumlige forhold mellem forskellige klippelegemer og sammensætningen og den indre struktur af de enkelte sten giver information til dekryptering af betingelserne, under hvilke de blev dannet. Geologen er ansvarlig for påvisning og udvikling af råvarer som metalmalm, industrielt anvendte mineraler og byggematerialer som sand, grus og ler og for nylig silicium til solindustrien, uden hvilken yderligere økonomisk udvikling ikke ville være mulig . Derudover er han også aktiv i sikring af drikkevand samt energiressourcer som olie, gas og kul. I sidste ende er geologerne ansvarlige for at udforske undergrunden, især i tilfælde af større byggeprojekter, for at undgå nedsynkning, jordskred og jordbrud på lang sigt.

Off-road eller underjordisk geolog opdeler de fordomsfrie (åbne) klipper på grundlag af eksterne funktioner i definerede enheder. Det skal være muligt at vise disse kortlægningsenheder i den valgte skala på et geologisk kort eller i en geologisk profil . Ved ekstrapolering kan han forudsige, hvordan stenene opbevares i undergrunden med en høj grad af sandsynlighed.

Den mere detaljerede undersøgelse af klipperne ( petrografi , petrologi ) finder normalt sted i laboratoriet.

Sådanne detaljerede undersøgelser små forelægge de data og fakta til store undersøgelser i almindelighed geologi.

Geologi har mange berøringspunkter med andre naturvidenskaber , som er opsummeret som geovidenskaber . Geokemi ser på kemiske processer i Jordsystemet - og bruger metoder fra kemi til at indhente yderligere oplysninger om geovidenskabelige spørgsmål. Det samme gælder for geofysik og geodesi . Selv matematik har produceret en særlig gren, geostatistik , som især bruges i minedrift . Siden 1970'erne har der været en vis tendens inden for geovidenskaben generelt fra kvalitativt beskrivende undersøgelser til mere kvantitativt målemetoder. På trods af den moderne computers øgede computerkraft når sådanne numeriske metoder stadig deres grænser på grund af den enorme variation og kompleksitet af geovidenskabelige parametre.

I grænseområdet til astronomi bevæger planetarisk geologi eller astrogeologi sig som en gren af planetologien , der omhandler sammensætningen, den indre struktur og dannelsesprocesserne på fremmede himmellegemer . Geologiske spørgsmål og anvendelsen af ​​geologiske metoder uden for jorden har fået betydning, især siden begyndelsen af rumrejser og udforskningen af ​​vores solsystem med sonder og satellitter .

Geologi historie

En geolog i Østtimor laver feltundersøgelser

Selv i antikken havde folk længe haft praktisk viden om, hvordan man søger efter mineralske råvarer , hvordan man udvinder og bruger dem. De første forsøg på en teoretisk behandling af geologiske spørgsmål, såsom årsagen til jordskælv eller fossilernes oprindelse, kan kun findes i ionisk naturfilosofi i det 5. århundrede f.Kr. Indtil den tidlige moderne periode pegede Empedokles 'lære om de fire elementer og Aristoteles ' undervisning om elementernes transmutation også vejen for ideer om metaller , mineraler og sten .

Under det romerske imperiums tilbagegang i sen antik blev disse synspunkter kun videregivet i den østlige, græsk-påvirkede del, hvor de blev taget op igen i den tidlige middelalder af arabiske lærde som Ibn Sina . I Vesteuropa gik derimod meget praktisk kendskab til minedrift tabt igen. Det var først i det 12. og 13. århundrede, at occidentale alkymister igen begyndte at beskæftige sig med dannelsen af ​​metaller og sten inde i jorden. I løbet af renæssancen blev sådanne spekulationer ikke kun udvidet af humanistiske forskere som Paracelsus , men også suppleret med omfattende empiriske data og praktiske metoder, især af Georgius Agricola . Fra sådanne tilgange udviklede der sig en slags ”proto-geologi” frem til 1600-tallet, som havde mange ligheder med ”proto-kemi” for økonom, alkymist og minedriftsingeniør Johann Joachim Becher .

Den danske naturvidenskabsmand Nicolaus Steno tog et vigtigt skridt i retning af at etablere geologi som en uafhængig videnskab ved at indføre det stratigrafiske princip i 1669. Hermed fastslog han princippet om, at den rumlige lagring af sedimentlag oven på hinanden faktisk svarer til en kronologisk sekvens af stenaflejringer den ene efter den anden . Robert Hooke spekulerede også på omtrent samme tid om, hvorvidt det historiske forløb ved klippeformation ikke kunne rekonstrueres ud fra klippernes fossile indhold.

I løbet af 1700 -tallet søgte mine ledere og ingeniører i stigende grad en teoretisk forståelse af geologiske forhold. I midten af ​​århundredet udviklede de de grundlæggende metoder til geologisk kortlægning og oprettelse af stratigrafiske profiler .

Begyndelsen af ​​geologi som en moderne videnskab er normalt sat med kontroversen mellem tankegangene om plutonisme og neptunisme . James Hutton (1726–97) betragtes som grundlæggeren af ​​plutonismen med sit postulat om, at alle klipper er af vulkansk oprindelse. Hutton populariserede også tanken om, at Jordens historie er mange størrelsesordener længere end menneskets historie. Neptunisterne blev ledet af Abraham Gottlob Werner (1749–1817) med den nu afviste grundantagelse om, at alle klipper er aflejringer af et oprindeligt urhav. Fra kombinationen af magmatism , sedimentering og klippe transformation , ideen om rock cyklus udviklet .

Omkring 1817 etablerede William Smith brugen af indeksfossiler til den relative datering af lagene i en sedimentær sekvens.

Omkring perioden fra 1830 til 1850 dannede striden mellem katastrofisme i Georges de Cuviers fodspor (1769-1832) og aktualisme omkring Sir Charles Lyell (1797-1875) den anden store kontrovers i geologiens historie. Mens katastroferne antog pludselige og globale omvæltninger i jordens historie, med efterfølgende rekreation af de udslettede væsner, understregede aktualisterne jordens stadige og stabile udvikling i utallige små trin, som gradvist ophobes over lange perioder ( gradualisme ) . Charles Darwin (1809–1882) fulgte også stort set det aktualistiske princip i sin evolutionsteori med dens langsomme udvikling af nye biologiske arter.

Som et resultat behandlede geologerne i stigende grad problemerne med bjergdannelse og de globale bevægelser af jordskorpen. Indtil langt ind i det 20. århundrede dominerede ideen, der går tilbage til Léonce Élie de Beaumont (1798–1874), at de globale bjergbælter var resultatet af afkøling og krympning af jordens krop. James Dwight Dana (1813–1895) udviklede geosyncline -teorien omkring 1875 fra observation af foldede og tektonisk forstyrrede sten. Denne tektoniske forklaringsmodel blev væsentligt videreudviklet af Eduard Suess (1831–1914) og Hans Stille (1876–1966).

De geotektoniske hypoteser var domineret af princippet om fixisme . Kontinenterne og oceanernes stilling til hinanden blev betragtet som stort set uforanderlige. Laterale bevægelser af jordskorpen, hvis spor kunne observeres i foldbjerge eller på regionale sprækkesystemer, blev betragtet som stort set lokale fænomener. Derimod blev lodrette bevægelser af jordskorpen anset for at være afgørende for sænkning af havbassiner eller stigningen af landbroer mellem kontinenterne.

De første vigtige ideer om muligheden for betydelige vandrette bevægelser af fastlandsmasser findes i Alfred Wegeners (1880–1930) kontinentaldriftshypotese fra 1915. Mobilismens gennembrud kom imidlertid først tre årtier senere, da grundlæggende nye observationer i geofysik og oceanografi førte til udviklingen af ​​den nu almindeligt accepterede teori om pladetektonik .

Generel geologi

Geologens værktøjer: pluk hammer og forstørrelsesglas .

Generel geologi omhandler de kræfter, der virker på jordens krop og med de processer, der bidrager til stendannelse i stor skala .

Hver sten kan tildeles en af ​​de tre store klippeklasser baseret på dens specifikke dannelse ( struktur , struktur ): sedimentære sten , magmatitter og metamorfe sten . Hver sten kan omdannes til en klippe i de to andre familier ved hjælp af geologiske processer ( stencyklus ). De processer, der arbejder på jordoverfladen, kaldes eksogene, dem i jordens indre kaldes endogene.

Eksogen dynamik

Den eksogene dynamik (også eksogene processer ) genereres af kræfter, der virker på jordens overflade, såsom tyngdekraft, solstråling og rotation af jorden og fører til dannelse af sedimentære sten . Dette gøres igennem

Jordvidenskab beskæftiger sig med et separat, komplekst område af eksogene processer. Kvartærgeologi omhandler processer og aflejringer af de sidste istider i kvartaren , som former en stor del af nutidens landformer på den nordlige halvkugle.

Endogen dynamik

Den endogene dynamik (også endogene processer ) er baseret på kræfter i jordskorpen, såsom spændinger, varmeudvikling gennem radioaktive henfaldsprocesser eller jordens magmakerne og fører til dannelse af metamorfitter og magmatitter . Det starter med

  • Stigning i tryk , med den løbende aflejring af yderligere sedimenter på de underliggende lag. Gennem dræning, komprimering og størkning ( diagenese ) bliver de løse sedimenter til fast sten, såsom sandsten .
  • Deformationen af ​​sten og omkrystallisation af mineraler under stigende temperatur og tryk kaldes metamorfose . Stenen forbliver oprindeligt i fast form. Ortho- og paragneiser dannes ofte af vulkanske klipper og grovkornede sedimenter og skifer fra fine sedimenter.
  • I sidste ende kan klipperne imidlertid smelte ( anatexis ). Gløder, flydende magmer stiger derefter igen fra jordens kappe .
  • Hvis magmaerne sætter sig fast i jordskorpen og afkøles, dannes plutonitter , for eksempel fra granit , når de når jordoverfladen, der dannes vulkanitter som lava eller vulkansk aske .

De bevægelser, der bevæger sig, deformerer og folder overfladestenene i dybet, men samtidig bringer de dybe klipper tilbage til overfladen, samt de spor, som disse kræfter efterlader i klipperne, såsom foldning , forskydning og foliering , bestemmes af tektonik og den undersøgte strukturgeologi .

Historisk geologi

Historisk geologi udforsker jordens historie fra dens dannelse til nutiden generelt og historien om udviklingen ( evolution ) af levende ting i særdeleshed. Med denne historiske tilgang repræsenterer geologi (sammen med fysisk-astronomisk kosmologi ) en undtagelse inden for naturvidenskaberne. Sidstnævnte er primært optaget af den faktiske tilstand af deres studieobjekt og mindre af dens tilblivelse . Dannelsen af sten (lithofacies) og de fossiler, der er indesluttet i dem (biofacier), tjener som informationskilder i geologi. Strukturen af ​​jordens historie i en geologisk tidsskala udføres ved stratigrafiske og geokronologiske metoder.

stratigrafi

Stratigrafi er baseret på et enkelt princip: opbevaringsreglen . Et lag i den hængende væg ('over') blev afsat senere end laget i vandret ('nedenfor'). Det skal dog bemærkes, at lag, der oprindeligt blev deponeret vandret, kan blive forvredet eller endda væltet af senere tektoniske bevægelser. I dette tilfælde skal man stole på eksistensen af ​​klare top-bottom-kriterier for at bestemme den oprindelige position. Desuden er lag, der overlejrer sådanne dislokerede sten med en uoverensstemmelse , dvs. i en skrå vinkel i forhold til stratificeringen, også yngre end sidstnævnte. Det samme gælder også for vulkanske diger og indtrængen fra dybderne, der trænger ned i lagene nedenunder.

Geologisk profil gennem nordvesttyskland

Når man opretter en stratigrafisk profil , bruges særlig viden om paleontologi . Hvis resterne af et bestemt levende væsen kun forekommer i meget specifikke lag, men samtidig har en bred, overregional udbredelse og er så uafhængige som muligt af lokale variationer i aflejringsbetingelserne, så taler man om en guidefossil . Alle lag, hvori disse vigtige fossiler findes, er derfor af samme alder. Kun når der ikke er fossiler, er det nødvendigt at ty til litostratigrafi . Så kan visse lags samtidighed kun bevises med lateral sammenlåsning.

For at rekonstruere tektoniske processer undersøger geologen forskydning og deformation af klipperne på grund af brud , foliering , fejl og foldning . Også her er de nyeste strukturer dem, der trænger ind i de andre, men ikke selv opvejes. Kunsten her er "at se det indviklede enkle, det sovende i bevægelse." ( Hans Cloos )

geokronologi

Aeonothem Ardorem system gammel
( mya )
Fanerozoisk
Varighed: 541 Ma
Cenozoisk
Jordens nye tidsalder
Varighed: 66 Ma
kvartær 0

2.588
Neogen 2.588

23.03
Paleogen 23.03

66
Mesozoikum
Jordens middelalder
Varighed: 186,2 Ma
kridt 66

145
lov 145

201.3
Triade 201.3

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

298,9
Kulstof 298,9

358,9
Devon 358,9

419,2
Silurisk 419,2

443,4
Ordovicium 443,4

485,4
Cambrian 485,4

541
P.
r
EN
k
-en
m
b
r
jeg
u
m

Varighed: 4.059 Ma
Proterozoisk
Varighed: 1.959 Ma
Neoproterozoisk
Ung proterozoikum
Varighed: 459 Ma
Ediacarium 541

635
Cryogenium 635

720
Tonium 720

1000
Mesoproterozoikum
Mellemproterozoikum
Varighed: 600 Ma
Stenium 1000

1200
Ectasium 1200

1400
Calymmium 1400

1600
Paleoproterozoikum
Gamle proterozoikum
Varighed: 900 Ma
Statherium 1600

1800
Orosirium 1800

2050
Rhyacium 2050

2300
Siderium 2300

2500
Arkæisk
Varighed: 1.500 Ma
Neo-arkeansk
Varighed: 300 Ma
2500

2800
Mesoarchean
Varighed: 400 Ma
2800

3200
Paleoarchean
Varighed: 400 Ma
3200

3600
Eoarchic
Varighed: 400 Ma
3600

4000
Hadaikum
Varighed: 600 Ma
4000

4600

Et grundlæggende problem her er det faktum, at med ovenstående metoder opnås kun en relativ tidsskala , en før-og-efter af de forskellige klippeformationer, men ingen absolutte datoer . Selvom der tidligt blev gjort forsøg på at estimere sedimentationshastighederne for visse sten, er det meste af tiden ikke "fast" i lagene selv, som kan have dannet sig på relativt kort tid, men hovedsageligt i hullerne mellem lagene og i Uoverensstemmelser mellem forskellige vagtpakker. Derfor nåede den absolutte tidsskala , der blev opnået ved hjælp af årringe i træer ( dendrokronologi ) eller ved at tælle varveal lagdeling i aflejringer fra sidste istid, kun for et par tusinde år siden.

Det var først med opdagelsen af ​​naturlig radioaktivitet, at der blev fundet pålidelige metoder til absolut datering, selv for de ældste klipper. Disse er baseret på de kendte forfaldshastigheder for radioaktive isotoper inden for mineraler og sten, undertiden kombineret med paleomagnetiske målinger.

Se også: dannelse af jorden , strontiumisotopanalyse , kalium-argon-metode , radiocarbonmetode samt den mere detaljerede palaeo- / geologiske tidsskala

Aktualisme

For at kunne drage konklusioner om fortiden ud fra den aktuelle situation bruger geologer princippet om aktualisme . Dette kan opsummeres i en sætning: Nøglen til fortiden er nutiden. Hvis en geolog finder z. Hvis for eksempel gamle sten næsten er identiske med de lavaer, der er strømmet ud af en vulkan, der er aktiv i dag, så kan han antage, at den fundne sten også er vulkansk materiale. Aktualismen kan dog ikke anvendes på alle sten. Dannelsen af ​​jernmalmaflejringer (BIF - "Banded Iron Formations") kan f.eks. Ikke længere observeres i dag, fordi de kemiske forhold på jorden har ændret sig i en sådan grad, at dannelsen af ​​sådanne sten ikke længere finder sted. Andre sten kan dannes på sådanne dybder, at deres dannelse er uden for menneskelig rækkevidde. For at forstå dannelsen af ​​sådanne sten anvender geovidenskabsmændene laboratorieforsøg.

Anvendt geologi

Anvendt geologi omhandler den praktiske udnyttelse af geologisk forskning i nutiden. Fordelene består ikke kun i en effektiv udnyttelse af jordens naturressourcer, men også i at undgå miljøskader og den tidlige advarsel om naturkatastrofer som jordskælv , vulkanudbrud og tsunamier . Det er opdelt i et stort antal forskellige felter, der hænger sammen med hinanden og med andre videnskaber. Se: Geovidenskab

Nogle vigtige områder inden for anvendt geologi er f.eks.

  • hydrogeologien , der beskæftiger sig med strømningsadfærden og kvaliteten af ​​(grundvandet) og blandt andet er vigtig for produktion af drikkevand og beskyttelse mod oversvømmelser;
  • ingeniørgeologi , der f.eks. er afsat til statens statik i opførelsen af ​​bygninger;
  • Mineralske aflejringer eller minedrift geologi, som er den ældste geologiske forskning vedrører udforskningen af naturlige område mineralske ressourcer (kul, råolie, naturgas, malme, etc.);
  • Jordvidenskab , der omhandler jordens kvalitet, sammensætning og vandrette rækkefølge;
  • miljøgeologien .

Der er en tæt sammenkobling af anvendte geologiske områder med andre discipliner, såsom anlægsarbejde , minedrift og metallurgi , materialevidenskab eller miljøbeskyttelse .

Se også

Portal: Geosciences - Oversigt over Wikipedia -indhold om emnet geofag

litteratur

Weblinks

Commons : Geologi - samling af billeder, videoer og lydfiler
Wiktionary: Geologi - forklaringer på betydninger, ordoprindelse, synonymer, oversættelser
Wikisource: Geologi - kilder og fulde tekster

Faglige foreninger

Universiteter (inklusive gratis kursusmateriale)