Что изучает геология краткий ответ
Геология – наука о Земле
Геология – это естественная наука, которая изучает Землю, ее вещественный состав, структуру коры, процессы и историю. Геология объединяет большое количество наук, включая: минералогию, геологию полезных ископаемых, геофизику, геохимию, петрографию, геодинамику, геоморфологию, палеонтологию, вулканологию, тектонику, стратиграфию и многое другое. Эта наука также включает изучение организмов, населявших нашу планету. Важной частью геологии является исследование того, как с течением времени изменялись структура, процессы, организмы и элементы Земли. Люди, изучающие геологию называются геологами.
Что делают геологи?
Геологи работают, чтобы лучше понять историю нашей планеты. Чем лучше мы знаем историю Земли, тем более точно сможем определить, как события и процессы из прошлого способны повлиять на будущее. Вот некоторые примеры:
Что изучает геология?
Основным объектом изучения геологии является земная кора, а также геологические процессы и история Земли:
Минералы
Минерал представляет собой природное химическое соединение, обычно кристаллическое и абиогенное (неорганическое) по происхождению. Минерал имеет один конкретный химический состав, тогда как камень может представлять собой совокупность различных минералов или минералоидов. Наука о минералах называется минералогией.
Существует более 5300 известных видов минералов. Силикатные минералы составляют более 90% земной коры. Кремний и кислород образовывают примерно 75% земной коры, что напрямую связано с преобладанием силикатных минералов.
Минералы отличаются химическими и физическими свойствами. Различия в химическом составе и кристаллической структуре позволяют распознавать виды, которые определялись геологической средой минерала при их формировании. Колебания в температуре, давлении или объемном составе горной массы вызывают изменения минералов.
Минералы можно описать по различным физическим свойствам, которые связаны с их химической структурой и составом. Общие отличительные признаки включают кристаллическую структуру, твердость, блеск, цвет, полосы, прочность, расщепление, переломы, вес, магнетизм, вкус, запах, радиоактивность, реакция на кислоту и т.д.
Минералы исключительной красоты и долговечности называются драгоценными камнями.
Горные породы
Горные породы представляют собой твердые смеси по меньшей мере одного минерала. В то время как минералы имеют кристаллы и химические формулы, породы характеризуются текстурой и минеральным составом. Исходя из этого, горные породы делятся на три группы: магматические горные породы (формируются при постепенном охлаждении магмы), метаморфические горные породы (образование происходит при изменении магматических и осадочных пород) и осадочные горные породы (образовываются при низких температурах и давлении, когда преобразовываются морские и континентальные осадки). Эти три основных типа пород участвуют в процессе, называемом круговоротом горных пород, который описывает трудоемкие переходы, как на поверхности, так и под землей, от одного типа породы к другому на протяжении длительных периодов геологического времени.
Горные породы являются экономически важными полезными ископаемыми. Уголь – это камень, который служит источником энергии. Другие типы пород используются в строительстве, включая камень, щебень и т.д. Третьи необходимы для изготовления инструментов, от каменных ножей наших предков до мела, используемого сегодня художниками.
Окаменелости
Окаменелости являются признаками живых существ, которые существовали очень давно. Они могут представлять отпечатки тел или даже продуктов жизнедеятельности организмов. Ископаемые также включают следы, норы, гнезда и другие косвенные признаки. Окаменелости являются ярким свидетельствованием ранней жизни на Земле. Геологи составили отчет о древней жизни, простирающейся на сотни миллионов лет.
Ископаемые останки имеют практическое значение, потому что они изменяются на протяжении всего геологического времени. Совокупность окаменелостей служит для идентификации горных пород. Геологическая шкала времени основана почти исключительно на ископаемых останках и дополнена другими методами датирования. С ее помощью мы можем уверенно сравнивать осадочные породы со всего мира. Ископаемые окаменелости также являются ценными музейными экспонатами и предметами коллекционирования.
Формы рельефа, геологические структуры и карты
Формы рельефа во всем их разнообразии являются следствием круговорота горных пород. Они были сформированы эрозией и другими процессами. Формы рельефа дают информацию о том, как образовывалась и изменялась земная кора в геологическом прошлом, например, в ледниковом периоде.
Структура является важной частью изучения обнажения горных пород. Большинство частей земной коры деформированы, согнуты и искажены в некоторой степени. Геологические признаки этого – сочленения, разломы, текстуры пород и несоответствия помогают в оценке геологических структур, а также измерении склонов и ориентаций горных пород. Геологическая структура в недрах важна для водоснабжения.
Геологические карты представляют собой эффективную базу данных геологической информации о породах, рельефах и структуре.
Геологические процессы и угрозы
Геологические процессы приводят к круговороту горных пород, созданию структур и форм рельефа, а также окаменелостей. Они включают эрозию, осаждение, окаменелость, разломы, поднятие, метаморфизм и вулканизм.
Геологические опасные явления – мощные выражения геологических процессов. Оползни, извержения вулканов, землетрясения, цунами, изменение климата, наводнения и космические воздействия являются основными примерами угроз. Понимание основных геологических процессов может помочь человечеству уменьшить ущерб от геологических катастроф.
Тектоника и история Земли
Тектоника – геологическая деятельность в самом крупном масштабе. Поскольку геологи отображали горные породы и изучали геологические особенности, и процессы, они начали поднимать и отвечать на вопросы о тектонике – жизненном цикле горных хребтов и вулканических цепей, движении континентов, о росте и снижении уровня Мирового океана, и о том, какие процессы происходят в ядре и мантии Земли. Тектоника плит объясняет как движутся литосферные плиты и позволила изучать нашу планету как единую структуру.
Геологическая история Земли – это история, которую рассказывают минералы, скалы, окаменелости, рельеф и тектоника. Исследования окаменелостей в сочетании с различными методами дают последовательную эволюционную историю жизни на Земле. Фанерозойский эон (возраст окаменелостей) последних 542 миллионов лет хорошо отображен как время изобилия фауны и флоры и акцентирован массовыми вымираниями. Предыдущие четыре миллиарда лет, докембрийское время, были временем огромных изменений в атмосфере, океанах и континентах.
Роль геологии
Существует много причин, по которым геология важна для жизни и цивилизации. Подумайте о землетрясениях, оползнях, наводнениях, засухе, вулканической активности, океанских течениях, типах почвы, минералах (золото, серебро, уран) и т.д. – геологи изучают все эти понятия. Таким образом, изучение геологии играет важную роль в современной жизни и цивилизации.
Геология определяется как «научное исследование происхождения, истории и структуры Земли». Почти все, что мы используем в нашей жизни, имеет какое-то отношение к Земле. Дома, улицы, компьютеры, игрушки, инструменты и т.д. сделаны из природных ресурсов. Хотя Солнце является конечным источником энергии Земли, мы нуждаемся в дополнительной энергии, которая вырабатывается при сжигании природного газа, древесины и т.д. Геологическая наука имеет первостепенное значение для определения местоположения этих источников энергии Земли, а также объясняет как более эффективно извлечь их из недр планеты, с минимальными экономическими затратами и с наименьшим воздействием на окружающую среду. Водные ресурсы являются чрезвычайно важными для человечества, однако во многих частях мира существует недостаток пресной воды. Изучение геологии помогает находить водные источники, чтобы уменьшить влияние нехватки воды на людей.
Изучение геологии также охватывает процессы Земли, которые могут повлиять на цивилизацию. Землетрясение способно уничтожить тысячи жизней за несколько минут. Кроме того, цунами, наводнения, оползни, засухи и вулканическая деятельность способны оказать огромное влияние на цивилизацию. Геологи изучают эти процессы, и в случае необходимости рекомендуют проводить определенные мероприятия по минимизации ущерба, если возникают такие события. Например, изучая закономерности наводнения рек, геологи могут рекомендовать избегать определенных областей при строительстве новых городов, чтобы предотвратить потенциальный ущерб. Сейсмология – раздел геологии – хотя и очень сложная область изучения, может помочь сохранить многие жизни, оценив, где есть наибольшая вероятность землетрясения (как правило, в линиях геологических разломов), и рекомендовать тип технологий, которые будут использоваться при строительстве зданий в этих уязвимых районах.
Многие предприятия для своей деятельности полагаются на информацию, полученную от геологов. Золото, алмазы, серебро, нефть, железо, алюминий и уголь являются природными ресурсами, которые широко используются в промышленности. Геологи и наука геология помогают в поиске этих и других ресурсов. Даже простой строительный материал, такой как песок, необходимо найти и добыть, а затем уже использовать при строительстве домов, предприятий, школ и т.д.
На самом деле геология еще не имеет широкого признания в современном мире, как, к примеру, генетика, химия и медицина. Тем не менее все жители нашей планеты зависят от природных ресурсов, найденных благодаря геологам и науке геологии. Таким образом, геология чрезвычайно важна и требует дальнейшего развития, и популяризации в обществе.
Геология
Геоло́гия (от др.-греч. γῆ — «Земля» и от λόγος — «учение») — наука о составе, строении и закономерностях развития Земли, других планет Солнечной системы и их естественных спутников.
Содержание
История геологии
Изучение физических материалов (минералов) Земли восходит по крайней мере к древней Греции, когда Теофраст (372—287 до н. э.) написал работу «Peri Lithon» («О камнях»). В римский период Плиний Старший подробно описал многие минералы и металлы, и их практическое использование, а также правильно определил происхождение янтаря.
Некоторые современные ученые, такие как Филдинг Х. Гаррисон, считают, что современная геология началась в средневековом исламском мире. [1] Аль-Бируни (973—1048 н. э.) был одним из первых мусульманских геологов, чьи работы содержат раннее описание геологии Индии. Он предполагал, что индийский субконтинент был когда-то морем. [2] Исламский ученый Ибн Сина (Авиценна, 981—1037) предложил подробное объяснение формирования гор, происхождение землетрясений и другие темы, которые являются центральными в современной геологии, и в котором содержится необходимый фундамент для дальнейшего развития науки. [3] [4] В Китае энциклопедист Shen Kuo (1031—1095) сформулировал гипотезу о процессе формирования земли: на основе наблюдений над ископаемыми раковин животных в геологическом слое в горах в сотнях километров от океана он сделал вывод, что суша была сформирована в результате эрозии гор и осаждения ила. [5]
Нильсу Стенсену (1638—1686) приписывают три определяющих принципа стратиграфии: принцип суперпозиции (англ.), принцип первичной горизонтальности слоёв (англ.), и принцип последовательности образования геологических тел (англ.).
Слово «геология» было впервые использовано Улиссе Альдрованди в 1603 году, [6] затем Жан Андре Делюк в 1778 году, и представлен как закреплённый термин Орасом Бенедиктом де Соссюром в 1779 году. Слово происходит от греческого γῆ, означающее «Земля» и λόγος, означающее «учение». [7] Однако согласно другому источнику, слово «Геология» впервые использовал норвежский священник и ученый Миккель Педерсон Эсхолт (Mikkel Pedersøn Escholt, 1600—1699). Эсхолт впервые использовал этот термин в своей книге под названием Geologica Norvegica (1657). [8]
Уильям Смит (1769—1839) нарисовал одни из первых геологических карт и начал процесс упорядочивания горных пластов, изучая содержащиеся в них окаменелости. [10]
Джеймс Хаттон часто рассматривается как первый современный геолог. [11] В 1785 году он представил для Королевского Общества Эдинбурга документ, озаглавленный «Теория Земли». В этой статье он объяснил свою теорию о том, что Земля должна быть намного старше, чем ранее предполагалось, для того, чтобы обеспечить достаточное время для эрозии гор, и чтобы седименты (отложения) образовали новые породы на дне моря, которые, в свою очередь, были подняты чтобы стать сушей. В 1795 Хаттон опубликовал двухтомный труд, описывающий эти идеи (Vol. 1, Vol. 2).
Последователи Хаттона были известны как плутонисты, из-за того что они считали, что некоторые породы были сформированы в результате вулканической деятельности и является результатом осаждение лавы из вулкана, в отличие от нептунистов, во главе с Авраамом Вернером, который считал, что все породы осели из большого океана, уровень которого с течением времени постепенно снизился.
Чарлз Лайель впервые опубликовал свою знаменитую книгу «Основы геологии» [12] в 1830 году. Книга, которая повлияла на идеи Чарльза Дарвина, успешно способствовала распространению актуализма. Эта теория утверждает, что медленные геологические процессы имели место на протяжении истории Земли и все еще происходят сегодня, в отличие от катастрофизма, теории утверждающей, что особенности Земли формируются в одном, катастрофическом событии и остаются неизменными в дальнейшем. Хотя Хаттона верил в актуализм, идея не была широко принята в то время.
Большую часть XIX века геология вращалась вокруг вопроса о точном возрасте Земли. Оценки варьировались от 100 000 до нескольких миллиардов лет. [13] В начале XX века радиометрическое датирование позволило определить возраст Земли, оценка составила два миллиарда лет. Осознание этого огромного промежутка времени открыло двери для новых теорий о процессах, которые сформировали планету.
Самым значительным достижением геологии в XX веке было развитие теории тектоники плит в 1960 году и уточнение возраста планеты. Теория тектоники плит возникла из двух отдельных геологических наблюдений: спрединга морского дна и континентального дрейфа. Теория революционизировала науки о Земле. В настоящее время известно, что возраст Земли составляет около 4,5 миллиардов лет. [14]
С целью пробудить интерес к геологии Организацией Объединённых Наций 2008 год провозглашён «Международным годом планеты Земля».
Разделы геологии
В процессе развития и углубления специализации в геологии сформировался ряд научных направлений (разделов).
Внизу перечислены разделы геологии.
Основные принципы геологии
Геология — наука историческая, и важнейшей её задачей является определение последовательности геологических событий. Для выполнения этой задачи с давних времён разработан ряд простых и интуитивно очевидных признаков временных соотношений пород.
Интрузивные взаимоотношения представлены контактами интрузивных пород и вмещающих их толщ. Обнаружение признаков таких взаимоотношений (зоны закалки, даек и т. п.) однозначно указывает на то, что интрузия образовалась позже, чем вмещающие породы.
Секущие взаимоотношения также позволяют определить относительный возраст. Если разлом рвёт горные породы, значит он образовался позже, чем они.
Ксенолиты и обломки попадают в породы в результате разрушения своего источника, соответственно они образовались раньше вмещающих их пород, и могут быть использованы для определения относительного возраста.
Принцип актуализма постулирует, что геологические силы, действующие в наше время, аналогично работали и в прежние времена. Джеймс Хаттон сформулировал принцип актуализма фразой «Настоящее — ключ к прошлому».
Утверждение не совсем точное. Понятие «сила» — понятие не геологическое, а физическое, к геологии имеющее опосредованное отношение. Правильнее говорить о геологических процессах. Выявление сил, сопровождающих эти процессы, могло бы стать главной задачей геологии, чего, к сожалению, нет.
«Принцип актуализма» (или метод актуализма) являются синонимом метода «аналогии». Но метод аналогии не является методом доказательства, он является методом формулирования гипотез и, следовательно, все закономерности, полученные методом актуализма, должны были бы пройти процедуру доказательства их объективности.
В настоящее время принцип актуализма стал тормозом в развитии представлений о геологических процессах.
Принцип первичной горизонтальности утверждает, что морские осадки при образовании залегают горизонтально.
Принцип суперпозиции заключается в том, что породы находящиеся в не нарушенном складчатостью и разломами залегании, следуют в порядке их образования, породы залегающие выше моложе, а те которые находятся ниже по разрезу — древнее.
Принцип финальной сукцессии постулирует, что в одно и то же время в океане распространены одни и те же организмы. Из этого следует, что палеонтолог, определив набор ископаемых остатков в породе, может найти одновременно образовавшиеся породы.
Геология: путешествие к науке земли
Исторические науки, или исторические дисциплины – это науки, которые, можно сказать, находясь в настоящем, пытаются заглянуть в прошлое, чтобы предугадать будущее. Построенные где-то на статистических данных, где-то – на свидетельствах авторитетных очевидцев, а где-то – даже на откровенно неубедительных предположениях. Так или иначе, данный раздел наук пестрит в двадцать первом веке гораздо большим количеством тайн, чем, скажем, математика, львиную долю которой человечество успешно «впитало» еще в Древней Греции.
Однако, это не отменяет факта, что такие науки, а также само стремление докопаться до их сути, являются исключительно важными и полезными для человечества. Одной из таких наук и есть наука геологии.
Геология – это дисциплина, повествующая о процессах развития нашего «космического домика», нашей планеты. А также о ее структуре и составе.
Происхождение термина
Изначально определением геологии обозначался антипод теологии. Так, если теология была посвящена неосязаемому и духовному, то геология была материалистической наукой о земном. В своем труде “Philobiblon” епископ Р. де Бьюри употребил слово «геология» именно в таком значении. Дело было в XV веке нашей эры.
Согласно исторических данных, окончательно и бесповоротно нынешнее значение понятия в 1779 г. укоренил Орас Бенедикт де Соссюр. Также в XVIII столетии в обиход вошли еще два названия для нынешней науки о Земле – геогностика и геогнозия. Однако, к окончанию XIX столетия эти два названия также сошли на нет, оставив науке о земных недрах то имя, которое нам хорошо знакомо по сей день.
Три ветви геологии
Геология, как наука, делится на три основных ответвления. Динамическая, историческая и описательная геологии.
Динамическая – исходя из названия, анализирует и изучает динамику нашей планеты:
Дочерние науки геологии
Геология создала в своих пределах целый конгломерат прикладных, вспомогательных наук, которые более узко рассматривают конкретные вопросы общей геологии. Рассмотрим самые популярные из этого списка.
Науки динамической геологии:
Науки описательной геологии:
Также существуют прикладные дисциплины, имеющие ярко выраженное практическое применение:
Упомянем также науки, появившиеся на стыке геологии с другими дисциплинами. Так образовались геобаротермометрия (температуры и давления для образования горных пород), геофизика (Земля со своими физическими свойствами), геохимия (состав Земли в виде набора химических элементов), геохронология (определение возраста геологических объектов).
Геохронология является действительно интересной наукой. Именно благодаря ей, а также радиоактивным атомам урана, ученые в своих лабораториях могут определять возраст не только геологических пород, но и других находок.
Основные задачи и принципы геологии
Первостепенной задачей геологии, как науки, является, несомненно, составление хронологически правильного порядка геологических событий. Генезис Земли начиная со времен, что были 4.5 миллиарда лет назад и по сей день.
Учитывая, что геология – все-таки гуманитарная наука, а не точная, принципы геологии часто опираются на знания (наблюдения), полученные опытным путем, метод аналогии:
Применение и важность геологии
Итак, насколько же полезна для человечества эта естественная наука геология? Мы можем сказать, что крайне полезна. Изучение геологии и анализ данных о Земле с ее помощью способствует обнаружению важнейших ресурсов для каждой страны – полезных ископаемых. Ведь геология помогает даже с высокой точностью предположить, в каких регионах какие ископаемые следует искать! Все нынешние крупные месторождения ископаемых во время своего открытия не обошлись бы без участия адептов геологии. Потому, для нормального функционирования экономики любой страны – развитие геологии просто жизненно необходимо.
Еще, учитывая актуальную в 21 веке тему глобального потепления, геологи, занимающиеся вечными мерзлотами, а также изучающие Северный полюс, могут однажды пролить свет на способы устранения данной проблемы или хотя бы минимизации ущерба.
Геохронология, в свою очередь, может помочь с изучением нашего прошлого, с установлением точных дат тех или иных событий. Это более полезно для углубленного изучения истории.
Тектоника и сейсмология, при должном уровне развития, потенциально способны в будущем предсказывать наступающие землетрясения еще до их начала. А это – очень важный факт, который напрямую влияет на сохранность человеческих жизней и людского имущества.
Вулканология, как и тектоника, важна хотя бы уже из соображений безопасности. Существует очень много стран, для которых извержения вулканов даже сейчас представляют огромную проблему.
Ну и, на перспективу. Космическая геология, космология и планетология занимаются анализом геологического состава планет Солнечной системы. Так или иначе, однажды человечество достигнет того уровня развития, при котором добыча полезных ископаемых будет производиться и на соседних планетах. Потому, данные дисциплины, изучающие, из чего же состоят наши «соседи» по планетной системе и их спутники, подготавливают нам плацдарм для освоения ресурсов и пространств уже за пределами Земли.