Den geologi er den videnskab , hvis vigtigste genstanden for undersøgelsen er Jorden , især lithosfæren . En vigtig disciplin inden for jordvidenskab , den er først og fremmest baseret på observation og opstiller derefter hypoteser til forklaring af arrangementet af klipper og strukturer, der påvirker dem for at rekonstruere deres historie og de involverede processer. Udtrykket "geologi" betegner også alle de geologiske egenskaber ved en region og strækker sig til studiet af stjerner .
Moderne geologi tager form fra det XVII th århundrede, ønsket om at forstå strukturen af Jorden og en række mekanismer bag naturfænomener. Udviklingen af teorier om geologi er tæt forbundet med udviklingen af teorier om kosmologi og biologi , men også en stadigt fremrykkende teknikker og værktøjer bruges fra slutningen af det XIX th århundrede. Den XX th århundrede er det århundrede af etableringen af de store teorier om moderne geologi, med udviklingen model af pladetektonik i 1960'erne , men også forbedret observationsteknikker, der tillader mange fremskridt, og udviklingen i anvendelsen af geologien i inden for økonomi og industri .
Geologi er en videnskab, der består af mange specialiteter og opfordrer til viden fra forskellige videnskabelige områder, såsom biologi , fysik (væskemekanik, petrokemi osv.) , Kemi , materialevidenskab , kosmologi , klimatologi , hydrologi ... Studiemetoderne og geologisk viden gælder i mange samfundsmæssige, økonomiske og industrielle områder, såsom udnyttelse af råstoffer , anlægsarbejder , vand ressourceforvaltning, vand management. " miljø eller forebyggelse af naturkatastrofer .
Udtrykket geologi stammer fra oldgræsk : γῆ (GE, "jord") og λογία (LOGIA, "undersøgelsen").
Petrografi henviser til den beskrivende undersøgelse af klipper. Afhængigt af hvilken type sten der undersøges, taler vi om ” magmatisk petrografi ”, ” sedimentær petrografi ” eller “ metamorf petrografi ”. En petrografisk undersøgelse består i at beskrive de forskellige egenskaber ved en klippe (tekstur, mineralogisk samling, porøsitet osv.) Gennem direkte observationer, makroskopisk såvel som mikroskopisk og dataopsamling ved at indsende prøver til forskellige analysemetoder. ( Røntgendiffraktometri , mikroprobe …).
Hvis petrografi kun søger at beskrive klipper, er petrologi den disciplin, hvis mål er at bestemme mekanismerne for dannelse og udvikling af en klippe. En petrologisk undersøgelse er eksperimentel og søger at modellere betingelserne for dannelse og udvikling af en klippe i dens historie baseret på data fra forskellige analyser (petrografisk, kemisk osv.). Man skelner mellem eksogen petrologi, som er beskæftiget med dannelsesprocesserne for sedimentære klipper på jordens overflade, og endogen petrologi, som er fokuseret på dannelsesprocesserne for magmatiske klipper og på metamorfe processer inden for litosfæren.
MineralogiEn gren forbundet med både kemi og geologi, mineralogi, refererer til undersøgelse og karakterisering af mineraler , faste og homogene stoffer, der generelt er uorganiske, hvis samling danner klipper. Som en konsekvens af de mange egenskaber og kemiske og fysiske egenskaber ved mineraler såvel som deres store mangfoldighed er mineralogi baseret på mange underdiscipliner, såsom krystallografi (struktur), fysik (optiske egenskaber, radioaktivitet osv.) Eller endda kemi (kemisk formel osv.). Da mineralernes placering er afgørende i geologi, er mineralogi en næsten essentiel disciplin i enhver geologisk undersøgelse og giver information om mange parametre (hårdhed, spaltning, brud, kemi osv.) Af de forskellige mineralfaser og deres interaktioner.
StratigrafiStratigrafi, undertiden kaldet historisk geologi, er en tværfaglig gren, der studerer arrangementet af forskellige geologiske lag for at udlede tidsmæssig information. Det er baseret på flere forskellige typer undersøgelser, såsom litostratigrafi (undersøgelse af litologi), biostratigrafi (undersøgelse af fossiler og biofacier) eller magnetostratigrafi (magnetiske studier), hvis korrelation af information gør det muligt at datere de geologiske lag. I forhold til hver andet og placere dem præcist på den geologiske tidsskala . Disse studier er baseret på et bestemt antal principper, der gør det muligt at forklare logikken i opstillingen af de geologiske lag: princippet om superposition, princippet om kontinuitet, princippet om paleontologisk identitet, princippet om uniformitarisme ....
Stratigrafi har mange anvendelser, både videnskabelige og industrielle. Udviklingen af den geologiske tidsskala udføres ved hjælp af de forskellige stratigrafiske oplysninger erhvervet over hele kloden; dette kaldes kronostratigrafi . Anvendelsen af seismiske metoder gør det også muligt at undersøge sekvenser af aflejringer ved kanten af sedimentære bassiner, hvor rækkefølgen af sekvenser styres af variationer i havoverfladen og tektoniske variationer; man taler derefter om sekventiel stratigrafi . Undersøgelser af disse lagdelte arrangementer er desuden nyttige i søgningen efter kulbrinter.
PaleontologiPaleontologi er en fælles disciplin med geologi og biologi , hvis studieretning fokuserer på uddøde levende væsener fra analysen af fossiler for at drage konklusioner om deres udvikling over geologisk tid. i tilfælde af undersøgelse af mikroskopiske fossiler taler vi om mikro-paleontologi. Målene med paleontologi er at beskrive fossiliserede arter for at udlede fylogene konklusioner og bestemme forholdet mellem uddøde og nuværende levende væsener for at reflektere over deres udvikling.
Paleontologi er knyttet til geologi ved, at brugen af karakteristiske fossiler, kaldet stratigrafiske fossiler , gør det muligt at datere et geologisk lag nøjagtigt. De typer arter, der er til stede i disse lag, gør det også muligt at rekonstituere det blege miljø, der svarer til afsætningstidspunktet for det undersøgte lag. Ved at studere udviklingen af fossile arter kan forskere også få oplysninger om variationer i miljøer og klima over geologisk tid.
Geodynamik er ikke en videnskabelig disciplin, men en tilgang, hvis mål er at karakterisere de kræfter og fænomener, der er involveret i den generelle udvikling af jordsystemet og deres gensidige interaktioner.
TektoniskTektonik er den gren, der beskæftiger sig med deformationer i jordskorpen ; det fokuserer hovedsageligt på forholdet mellem geologiske strukturer og de bevægelser og kræfter, der er oprindelsen til deres dannelse. Tektonik gælder for deformationer på alle skalaer af rum og tid inden for kloden. Afhængig af omfanget af det undersøgte objekt taler vi om mikrotektonik til mikroskopiske strukturer eller global tektonik til strukturer på flere tusinde kilometer.
Denne disciplin påkalder mange forestillinger om materialefysik og mekanik for kontinuerlige medier, der gør det muligt at studere belastningernes natur på en klippe eller et sæt klipper og at studere sidstnævntes reaktion på de belastninger, de udsættes for ... Disse undersøgelser gør det muligt at lokalisere de rumlige og tidsmæssige spændinger og deformationer, som de fremkalder; i forlængelse giver de information om betingelserne for klippedannelse, som ofte er betinget af den tektoniske kontekst.
SedimentologiUndertiden brugt som et synonym for "tektonik" i fransk litteratur adskiller strukturgeologi sig fra dets modstykke ved en mere geometrisk tilgang til deformationer. Selvom genstandene for undersøgelse af tektonik er almindelige med dem fra strukturgeologi, forbliver sidstnævnte på en rent geometrisk beskrivelse af geologiske strukturer. Strukturelle undersøgelser, udført fra data, der er erhvervet i marken, gør det muligt at bestemme geometrien af de forskellige former for deformation (dip af en fejl, dip af en foldeakse osv.). Disse resultater gør det muligt at bestemme retningen af de vigtigste belastninger og give nyttige oplysninger inden for rammerne af en tektonisk undersøgelse.
Vulkanologi GlaciologiDenne videnskab på jorden ser ud til at kende sin begyndelse omkring 1660 i de nordlige lande med de første værker af den danske geolog Niels Stensen , kendt på fransk under navnet Nicolas Sténon, straks efterfulgt af England og de britiske regioner, derefter senere i Frankrig omkring 1700. Den franske Bernard Palissy (1510? -1590) , der ofte glemmes af forfattere og forskere, fremstår imidlertid som en forløber for moderne geologi med blandt andet hans studier af fossiler fra Lutétien eller fra Charente-saltmoserne. . I 1750 er det en videnskab etableret i Vesteuropa. I sin nuværende betydning bruges udtrykket geologi også for første gang på fransk i 1751 af Diderot , fra det italienske ord oprettet i 1603 af Aldrovandi . Ordet geolog bruges ofte i hans essay fra 1797 Nye principper for geologi af Philippe Bertrand og i 1799 af Jean André Deluc ; det blev indstillet det følgende år af Horace-Bénédict de Saussure . I begyndelsen af XIX th århundrede , geologiske videnskab tager ud og er i sin grundvold, tidsrum og vækst diagrammer mere præcise, feltobservationer, stratigrafiske sektioner og petrologiske analyse i gang.
Den geologiske tidsskala er en tidsmæssig klassifikation, der hovedsagelig anvendes i geologi, men også inden for andre videnskaber, til at lokalisere begivenheder i Jordens historie fra dens dannelse (4,54 Ga ) til nutiden. Denne skala er opdelt i fire aeoner ( Hadean , Archean , Proterozoic og Phanerozoic ), selv opdelt i epoker , hvis gennemsnitlige varighed er et par hundrede millioner år; deres grænser svarer til store omvæltninger i biosfæren og / eller i litosfæren og atmosfæren . Inden for epoker finder vi underinddelinger ( perioder , epoker og stadier ), der svarer til globale sedimenteringsmetoder i havene, og som er defineret af stratotyper . Opdelingen af skalaen er detaljeret på den sidste eon, Phanerozoic, som svarer til de sidste 542 millioner år. Den tidligere periode, der svarer til de andre tre aeoner, kaldes også prækambrium .
De vigtigste begivenheder, der har markeret Jordens historie, bruges ofte som en grænse mellem to underopdelinger på skalaen:
Relativ datering bruges til at prioritere alderen på nabolandene i forhold til hinanden. Det giver mulighed for hurtigt at etablere en kronologi af den undersøgte grund. Det kan sammenfattes i nogle få principper:
Absolut dating gør det muligt at fastslå mere eller mindre nøjagtigt alderen på en klippe. Det er meget nyttigt i forbindelse med kronostratigrafi og i udviklingen af en geologisk tidsskala , men også i studiet af stenens historie og udvikling.
En af de mest almindelige måder er at bruge isotopgeologi . En lille brøkdel af atomerne, der findes i klipper, er i en ustabil isotopisk form . Denne isotop er dømt til at transformere gennem radioaktiv emission til et andet element, som i sig selv kan være i form af en ustabil eller radioaktiv isotop. Disse radioaktive emissioner forekommer ved en tilfældig frekvens, der kan bestemmes statistisk. Idéen er derefter at måle andelen af det første element (faderelementet), derefter af det andet (underordnede element): over tid vil faderelementet se dets andel falde, og barnelementet vil se sin stigning. Derfor er en sten, hvor forældreelementet er meget til stede, en nylig sten, og omvendt en sten, hvor barnelementet er meget til stede, er en gammel sten. Ved beregning og sammenligning med modeller etableret i laboratoriet vil vi derefter være i stand til at estimere klippens alder med en præcision i størrelsesordenen en million år.
De klassiske par af undersøgte far / søn-elementer er rubidium / strontium ( rubidium er til stede i spormængder i muskovit , biotit , feldspat osv.) Og kalium / argon eller mere specifikt uran / bly og uran / thorium .
Den indre jord består af successive konvolutter med forskellige petrografiske og fysiske egenskaber, afgrænset mellem dem ved diskontinuiteter. Disse konvolutter kan grupperes i tre hovedsæt, fra overfladen til centrum af planeten, navngivet: skorpen , kappen og kernen . I den yderste 670 km danner litosfæren og asthenosfæren to sæt bestemt af i det væsentlige mekaniske egenskaber, hvor lithosfæren danner et stift sæt "flydende" på plastsættet, der er asthenosfæren. Denne strukturering fandt sted i Hadean-stilen kort efter tilvæksthændelsen ved oprindelsen af den primitive jord, hvor de kemiske grundstoffer, der udgør den meget unge planet (så i en tilstand af fuldstændig fusion), differentieres til først at udgøre to kemiske lag: en ferro - nickeliferous kerne og en alumino - silikat kappe .
Hovedtræk ved interne konvolutterKarakteristikken for konvolutter, der var utilgængelige direkte for mennesker (hovedsagelig kappe og kerne) blev udledt fra analysen af seismiske bølger. Sidstnævnte krydser kloden, mens de bevæger sig med hastigheder, der varierer alt efter de lag, de krydser, og gennemgår brydnings- og refleksionsfænomener på diskontinuitetsniveauet. Korrelationen af data opnået af målestationerne placeret over hele kloden har hovedsageligt gjort det muligt at bestemme tykkelsen, de fysiske egenskaber og den generelle konstruktion af kappen og kernen. Andre geofysiske metoder har efterfølgende uddybet kendskabet til jordens indre struktur og de involverede mekanismer, såsom seismisk tomografi eller gravimetri .
Kuvert | Dybde km |
Densitet g / cm 3 |
Dominant petrografi | Kemiske grundstoffer |
---|---|---|---|---|
Kontinental oceanisk skorpe |
0 - 35 0 - 10 |
2,7 - 3,0 2,9 - 3,2 |
Granit og gnejs Basalt, gabbro og peridotit |
Si og Al Si, Al og Mg |
Øvre litosfæriske kappe og asthenosfæren overgangszone |
35/10 - 670 35/10 - 400 400 - 670 |
3.4 - 4.4 |
Olivin , pyroxen og granat Wadsleyite → Ringwoodite og granat |
Si, Mg og Ca |
Nederste kappe | 670 - 2890 | 4.4 - 5.6 | Perovskite og Ferropericlase | Si, Mg, Fe og Ca |
Ydre kerne | 2890 - 5100 | 9.9 - 12.2 | - | Fe, Ni og S (flydende tilstand) |
Indre kerne | 5100 - 6378 | 12.8 - 13.1 | - | Fe, Ni og S (fast tilstand) |
Jordskorpen (også undertiden kaldet "jordskorpen") er den yderste konvolut af den indre jord i direkte kontakt med atmosfæren og hydrosfæren på overfladen, men også den tyndere og mindre tætte. Det skelnes i to enheder af forskellig art: den kontinentale skorpe, den sure sammensætning og den oceaniske skorpe, den basale sammensætning.
Den kontinentale skorpe er kendetegnet ved en kompleks struktur og en stærk litologisk heterogenitet. Imidlertid består den hovedsageligt af sure magmatiske og metamorfe klipper, der hovedsagelig dannes under episoder af subduktion og kontinentalkollision . Dens overfladedel består uregelmæssigt af sedimentære klipper og jord . De dybe dele af denne skorpe kan bringes frem, takket være etableringen og derefter nedtagningen af et bjergkæde . Den kontinentale skorpe er også opdelt i tre enheder, bestemt ud fra deres mekaniske egenskaber: den øvre skorpe (fra 0 til 10 km ), den midterste skorpe (fra 10 til 20 km ) og den nederste skorpe (fra 20 til 35 km ).
Den oceaniske skorpe dannes på niveau med de oceaniske kamme ved delvis fusion af peridotitterne i den underliggende kappe; magmaen stiger til overfladen og krystalliserer for at give grundlæggende klipper (hovedsagelig basalter og gabbroer). Når den bevæger sig væk fra højderyggen, tykner den oceaniske skorpe, afkøles og bliver tættere; når den generelle tæthed af den oceaniske litosfære (som den oceaniske skorpe er en del af) overstiger den for den asthenosfæriske kappe, begynder subduktionsprocessen, og litosfæren kommer ind i kappen, hvor den gradvis genbruges. Den oceaniske skorpe kan udgraves ved bortførelse , hvor den overlapper den kontinentale skorpe eller ved kontinentale sammenstød , hvor udklip af oceanisk skorpe kan bevares og udskæres.
FrakkeJordens kappe er Jordens vigtigste kuvert, der repræsenterer 82% af volumenet og 65% af planetens masse. Den består af ultrabasiske klipper, hvis type ændrer sig med dybde, hovedsageligt på grund af stigningen i tryk og temperatur, der omorganiserer krystalsystemet af mineraler. Mantlen undersøges delvist på en "direkte" måde takket være indeslutningen af konserverede kappearter, der er til stede i visse magmatiske komplekser, der nu vokser ud på overfladen ( kimberlitiske rør osv.). Imidlertid har ingen prøver en herkomst, der er større end 400 km dyb; ud over denne værdi udføres undersøgelsen af kappen udelukkende ved hjælp af geofysiske teknikker og modellering.
KerneKernen består overvældende af jern, der adskiller den kemisk fra andre kuverter (skorpe og kappe), som undertiden er samlet under navnet "silikatjord" for at understrege den kemiske kontrast mellem sidstnævnte og kernen. Den ydre kerne og den indre kerne (også kaldet frøet) er kemisk meget ens og skiller sig hovedsagelig ud for tilstanden af stof, som er flydende i den ydre del og fast i den indre del. Den indre kerne dannes på bekostning af den ydre kerne, hvor det smeltede materiale krystalliserer; denne reaktion udsender varme, der fremkalder konvektive bevægelser i den ydre kerne, som er oprindelsen til jordens magnetfelt .
Voyage to the Center of the Earth , en science-fiction roman af den franske forfatter Jules Verne udgivet i 1864, har som hovedpersoner en tysk geolog, professor Lidenbrock, og hans nevø Axel. Deres tur til Jordens dybder er en mulighed for forfatteren til at diskutere tidens videnskabelige teorier, især om sammensætningen af jordens indre og om dets temperatur, men også om udviklingen af arter og udseendet af hominider, gennem opdagelsen af fossiler (dengang af levende fossile dyr).
I de fleste lande i verden er der et offentligt referenceorgan for geovidenskab. I Frankrig er det Bureau of Geological and Mining Research (BRGM), der er underlagt tilsyn af flere ministerier.
På europæisk plan er EuroGeoSurveys (EGS, The Geological Surveys of Europe ) en sammenslutning under belgisk lov, der samler 37 europæiske geologiske undersøgelser.
: dokument brugt som kilde til denne artikel.