Что изучает геология как наука

В самом широком смысле наука геология — это изучение Земли:

Простой ответ на вопрос:

«А зачем изучать Землю?» — заключается в том, что Земля — это наш дом, наш единственный дом в обозримом будущем, и для того, чтобы она продолжала оставаться прекрасным местом для жизни, мы должны понять, как она работает. Уникальность планеты Земля не обсуждается.

Другой ответ заключается в том, что некоторые из нас не могут не изучать его, потому что это увлекательно. Но дело не только в этом:

• мы полагаемся на Землю для получения ценных ресурсов, таких как почва, вода, металлы, промышленные минералы и энергия, и нам нужно знать, как найти эти ресурсы и использовать их устойчиво;
• мы можем изучать горные породы и ископаемые, которые они содержат, чтобы понять эволюцию нашей окружающей среды и жизни в ней;
• научиться минимизировать наши риски от землетрясений, вулканов, провалов склонов и разрушительных штормов;
• узнать, как и почему климат Земли изменился в прошлом, и использовать эти знания для понимания как естественного, так и антропогенного изменения климата;
• осознать, как наша деятельность во многом изменила окружающую среду и климат во все более серьезных отношениях, и как избежать более серьезных изменений в будущем;
• использовать наши знания о Земле, чтобы понять другие планеты в нашей Солнечной системе, а также те, которые находятся вокруг далеких звезд.

Геология — это наука, то есть мы используем дедуктивные рассуждения и научные методы для понимания геологических проблем. Она, возможно, является наиболее интегрированной из всех наук, поскольку включает в себя понимание и применение всех других наук: физики, химии, биологии, математики, астрономии и других.

Но в отличие от большинства других наука геология обладает дополнительным измерением, измерением времени — глубинным временем — миллиардами лет.

Геологи изучают свидетельства, которые они видят вокруг себя, но в большинстве случаев они наблюдают результаты процессов, происходивших тысячи, миллионы и даже миллиарды лет назад. Эти процессы происходили невероятно медленно — от миллиметра в год до сантиметра в год, но из-за большого количества свободного времени они давали огромные результаты.
Это также наука о горных породах и наука о мельчайших частицах осадочных пород.

Наука геология об атмосферных газах, выделяющихся из недр Земли, а также наука о минералах, которые поглощают эти газы, когда минералы начинают выветриваться.

Наука геология о древних формах жизни и их прошлой среде обитания наиболее тесно связанная с поиском происхождения жизни.

Наконец, наука геология о чудесах.

Представьте, что вы идете по берегу озера. Вы поднимаете ярко окрашенный булыжник, который был сглажен и закруглен абразивным действием всего. Стряхивая пыль и песок для лучшего рассмотрения, вы замечаете узоры и текстуру. Различные оттенки в породе обусловлены метаморфическим слоением, волнистыми полосами, которые выделяют отчетливые мерцающие слои.
Со знанием геологии вы понимаете, что камень, который вы держите в руках, не просто приятный сувенир, а скорее блестящий архив истории Земли.

Ключевой момент геологии

Ключевой момент, который нужно запомнить, — это различие между минералом и горной породой. Минерал-это чистое вещество с определенным составом и структурой, в то время как горная порода обычно представляет собой смесь нескольких различных минералов (хотя некоторые типы горных пород могут включать только один тип минерала). Примерами минералов являются полевой шпат, кварц, слюда, галит, кальцит и амфибол.

Примерами горных пород являются гранит, базальт, песчаник, известняк и сланец.

Как и все остальное во Вселенной, Земля состоит из различных пропорций 90 природных элементов: водорода, углерода, кислорода, магния, кремния, железа и так далее. В большинстве геологических материалов они соединяются различными способами для получения веществ.

Минералы

Минерал-это естественная комбинация определенных элементов, расположенных в определенной повторяющейся трехмерной структуре или решетке. Например, у минерала галита атомы натрия (Na: фиолетовый) чередуются с атомами хлора (Cl: зеленый) во всех трех измерениях, и углы между связями составляют все 90°. Даже в крошечном кристалле, как обычная соль в солонке, решетки простираются во всех трех направлениях на тысячи повторений.

Существуют тысячи минералов. В природе минералы содержатся в горных породах, и подавляющее большинство горных пород состоит, по крайней мере, из нескольких различных минералов. Хотя кусок гранита размером с ладонь может содержать тысячи отдельных минеральных кристаллов, обычно существует лишь несколько различных минералов. Кристаллы варьируются от 0,1 до 3 мм в диаметре. Большинство из них имеют неправильные очертания, но некоторые прямоугольные.

Порода

Горная порода может образовываться различными способами. Магматические породы образуются из магмы (расплавленной породы), которая либо медленно охлаждается под землей (например, при получении гранита), либо быстро охлаждается на поверхности после извержения вулкана (например, базальт).

Осадочные породы, такие как песчаник, образуются, когда продукты выветривания других пород накапливаются на поверхности и затем погребаются другими отложениями. Метаморфические породы образуются, когда магматические или осадочные породы нагреваются и сжимаются до такой степени, что некоторые из их минералов становятся нестабильными, а новые минералы формируются для создания другого типа горных пород. Примером может служить сланец.

Добро пожаловать в геологию

Подробности истории конкретного камня могут быть вам неизвестны, но вы можете прочитать ее истории так же ясно.

В настоящее время камень состоит из минералов, которые были полностью или частично преобразованы из кристаллов в исходную породу. Таким образом, камень, который вы держите в руках, имел два воплощения: жидкий и твердый. Разница во времени между ними может достигать 100 миллионов лет или даже больше. На самом деле порода может демонстрировать несколько фаз изменений, но это будет трудно определить прямым визуальным осмотром. Механическое и химическое разрушение поверхности и внутренней части, процесс, который начался, когда камень отделился от своей родительской коренной породы. Разделение оторвало угловатый кусок, который упал вниз по склону. Гравитация и вода несли камень вниз по ряду склонов, пока он не достиг русла ручья. Там суровые струи потока отбрасывали камень на множество других одинакового размера и формы; все они были округлены и перенесены на десятки километров или более от своих исходных точек.

Плавное округление скалы является лишь последним в серии этапов в совокупности сформовавших камешек и транспортировавших его к вам. Ты держишь в руке осколок глубокого времени.

Таким образом, цикл горных пород тянется назад на миллиарды лет удивительным образом.

Современная геология

Современная наука геология все еще борется с необъятностью геологического времени и принимают это как должное. Для большинства геологов миллион лет-это не так уж много времени, а для докембрийской эры даже десять миллионов лет-всего лишь мгновение. С учетом современных возможностей появилась космическая геология.

Наука геология, тем не менее, одержима временем и его измерением. Минералы ручейного булыжника содержат подсказки, которые могут позволить определить время его образования с определенной степенью точности. Если повезет, можно будет определить, когда был отложен протолитий (если предположить, что он был осадочным) и что это была за порода. В некоторых случаях можно было бы даже идентифицировать окаменелости в скале, такие как норы и тропы, которые, будучи частью структуры скалы, были способны противостоять трансформациям.

Криминалист работает почти как геолог, не оставляя камня на камне в поисках улик.

Геологи заняты в самых разных профессиях, но у них есть одна общая черта: привилегия изучать эту удивительную планету. Многие геологи работают в сырьевых отраслях, включая разведку полезных ископаемых и добычу полезных ископаемых, а также разведку и добычу энергии. Другие основные области, в которых работают геологи, включают оценку опасности и смягчение ее последствий (например, оценку рисков от обвалов склонов, землетрясений и извержений вулканов); планирование, развитие и управление водоснабжением; Управление отходами; а также оценка геологических проблем на строительных объектах, таких как автомобильные дороги, тоннели и мосты. Большинство геологов работают в частном секторе, но многие работают в финансируемых правительством геологических организациях. И конечно, многие решили посвятить себя науке участвуют в образовании на среднем и послевузовском уровнях.

Некоторые люди увлекаются геологией, потому что им нравится быть на открытом воздухе, и это правда, что многие геологические возможности включают полевые работы в местах, которые так же удивительно видеть, как и интересно изучать. Но большая часть геологической работы проводится также в кабинетах или лабораториях. Геологическая работа имеет тенденцию быть разнообразной и сложной, и по этим и многим другим причинам геологи относятся к числу тех, кто наиболее удовлетворен своей работой.

Наука геология также связана с пониманием эволюции жизни на Земле; с открытием таких ресурсов, как металлы и энергия; с распознаванием и минимизацией экологических ограничений использования природных ресурсов; а также с изучением того, как возникают опасности, связанные с землетрясениями и извержениями вулканов.