ما هي الجيولوجيا؟
الجيولوجيا العلوم الطبيعية التي تدرس الأرض ، والمواد التي تتكون منها ، وهياكل هذه المواد والعمليات التي تعمل عليها. جزء مهم من الجيولوجيا هو دراسة كيفية تغير المواد والهياكل والعمليات والكائنات الأرضية بمرور الوقت.
ماذا يفعل الجيولوجيون؟
باختصار ، يحل الجيولوجيون المشاكل التالية:
- التنبؤ بسلوك أنظمة الأرض والكون ؛
- البحث عن مخزون الموارد الطبيعية مثل المياه الجوفية والنفط والمعادن ؛
- الحفاظ على التربة والإنتاجية الزراعية ؛
- تنمية الموارد الطبيعية بطرق لا تضر بالبيئة ؛
- الحفاظ على جودة إمدادات المياه ؛
- الحد من الخسائر وخسائر الممتلكات بسبب الكوارث الطبيعية مثل الانفجارات البركانية والزلازل والفيضانات والانهيارات الأرضية والأعاصير وأمواج تسونامي ؛
- إنشاء نظام للرقابة الجيولوجية على البيئة الطبيعية والتنبؤ بتأثير الأنشطة البشرية عليها ؛
- تحديد التوازن بين حاجة المجتمع للموارد الطبيعية والحاجة إلى الحفاظ على نظم إيكولوجية صحية ؛
- فهم نماذج المناخ العالمي.
ماذا تدرس الجيولوجيا؟
الجيولوجيا هي علم يدرس الأرض الصلبة ، التي تتكون منها الأحافير والصخور ، وكذلك جميع العمليات التي تؤثر على تكوينها والتغيرات بمرور الوقت. لكن الجيولوجيا لا تقتصر على الأرض فقط - إن تحليل صخور الكواكب الأخرى أو الأقمار الصناعية أو الأجرام السماوية الأخرى هو أيضًا من اختصاصها.
في المرحلة الحالية من التطور ، تغطي الجيولوجيا العديد من العلوم الجغرافية - الهيدرولوجيا والأرصاد الجوية وعلم المناخ وغيرها - وبالتالي ، تعتبر واحدة من التخصصات الرئيسية التي تدرس الكوكب.
تحاول الجيولوجيا معرفة ما يوجد على سطح الأرض ، ولكن أيضًا ما هو مخفي تحتها ، وكذلك جميع العمليات التي تؤثر على هذا النظام المعقد. يقوم العلم بتطوير طرق يمكن من خلالها تحديد عمر الصخور الموجودة وتاريخها. من خلال الجمع بين هذه الأدوات ، يمكن للجيولوجيين الحفاظ على التسلسل الزمني للتاريخ الجيولوجي للأرض ككل ، وكذلك تحديد عمر كوكبنا وجميع التغييرات العالمية التي حدثت فيه.
بفضل الجيولوجيا ، نحن ندرك الحركات الرئيسية للصفائح التكتونية التي حدثت أثناء تطور الكوكب ، والمراحل الرئيسية لتطور الحياة والمناطق المناخية الماضية التي سادت على الأرض.
يستخدم الجيولوجيون مجموعة واسعة من الأساليب لفهم هيكل الكوكب وتطوره ، بما في ذلك:
- العمل الميداني ؛
- وصف السلالة
- الطرق الجيوفيزيائية
- تحليل كيميائي؛
- تجارب فيزيائية
- النمذجة الرياضية.
من الناحية العملية ، فإن الجيولوجيا مهمة لاستكشاف واستغلال الموارد المعدنية والهيدروكربونية ، وتقييم الموارد المائية ، وفهم المخاطر الطبيعية ، والقضاء على المشاكل البيئية ، وتوفير المعلومات حول التغيرات المناخية السابقة. الجيولوجيا هي التخصص الأكاديمي الرئيسي.
علم المعادن
ما هي المعادن؟
المعدن هو مركب كيميائي صلب يمكن العثور عليه في الطبيعة في أنقى صوره. غالبًا ما ترتبط المعادن في الأشخاص بالصخور ، حيث تتكون الأخيرة من الأولى. وقد تتكون الصخور بدورها من معدن واحد أو أكثر. المركبات التي توجد فقط في الكائنات الحية لا تنتمي إلى المعادن ، على الرغم من وجود عدد من الاستثناءات. لذا ، إذا تحدثنا ، على سبيل المثال ، عن معادن حيوية (كالسيت) أو عضوية (مليتوس) ، فإنها تنتمي إلى المعادن. من الجدير بالذكر أيضًا أن الكائنات الحية نفسها غالبًا ما تنتج مواد غير عضوية غالبًا ما توجد في الصخور.
يجب أن يفي المعدن بخمسة متطلبات:
- يجب أن توجد في الطبيعة ؛
- يكون غير عضوي ؛
- تكون صلبة ؛
- لها تركيبة كيميائية معينة ؛
- هل لديك هيكل داخلي منظم.
في الجيولوجيا وعلم المعادن ، عادة ما يستخدم مصطلح "المعدنية" للإشارة إلى الجسيمات المعدنية: المركبات البلورية ذات التركيب الكيميائي المحدد جيدًا والهيكل البلوري المحدد.
المعادن التي لا تحتوي على بنية بلورية محددة ، مثل الأوبال أو حجر السج ، تسمى بشكل صحيح المواد المعدنية ، أي المواد الشبيهة بالمعادن. إذا كان المركب الكيميائي يمكن أن يحدث في الطبيعة مع هياكل بلورية مختلفة ، يعتبر كل هيكل نوعًا معدنيًا مختلفًا. لذا ، على سبيل المثال ، الكوارتز والستيشوفايت هما معدنان مختلفان يتكونان من نفس المركب - ثاني أكسيد السيليكون.
الصخور
الصخور هي مزيج طبيعي من المعادن والمواد الشبيهة بالمعادن تسمى المعدنية. عندما تصلب المادة أو تتبلور من الحمم البركانية أو الصهارة ، فإنها تكون صخور نارية. علاوة على ذلك ، يمكن أن تصبح الماغماتية رسوبية بسبب تأثير الرياح والدمار. في المرحلة الأخيرة ، تغير الصخور تحت تأثير الحرارة والضغط محتواها المعدني وتصبح متحولة. لكن الدائرة من الخطوة الثالثة يمكن أن تبدأ مرة أخرى إذا بدأ الحجر في الذوبان مرة أخرى.
ترتبط معظم البحوث في الجيولوجيا بدراسة الصخورلأنهم هم الذين يحملون التاريخ الكامل للأرض.
أنواع الصخور
هناك ثلاثة أنواع رئيسية:
- ناري
- رسوبي
- المتحولة.
كل سلالة ، بدورها ، تحتوي على معادن معينة في هيكلها. يحتوي كل معدن على خصائص فيزيائية معينة ، وهناك العديد من الاختبارات لتحديد كل منها.
يمكن التحقق من العينات من أجل:
- الإشعاع: نوعية الضوء المنعكس من سطح المعدن ؛
- اللون: في الأساس ، يكون لكل معدن لون مميز ، والذي يستخدم للتشخيص ، ولكن الشوائب يمكن أن تغير مظهر المادة ؛
- خطوط: يتم عن طريق خدش العينة على طبق من الخزف. قد يساعد لون الشريط في تسمية المعدن ؛
- صلابة: مقاومة للخدش من المعدن.
- نمط الكسر: قد يحتوي المعدن على تشقق أو انقسام ، الخيار الأول هو وجود فجوة في الأسطح غير المستوية ، والثاني فجوة على طول الطائرات الموازية المتقاربة ؛
- الثقل النوعي: وزن حجم معين من المعادن ؛
- الهسهسة: يجب غرس حمض الهيدروكلوريك في المعدن للتحقق من الهسهسة ؛
- المغناطيسية: استخدام المغناطيس لاختبار المغناطيسية ؛
- الذوق: يمكن للمعادن أن يكون لها طعم مميز ، على سبيل المثال ، طعمها مثل ملح الطعام.
- الرائحة: قد يكون للمعادن رائحة مميزة. على سبيل المثال ، رائحة الكبريت مثل البيض الفاسد.
أحافير
الأحفورة هي نتيجة عملية تحجر المواد العضوية. يحدث هذا التحجر بسبب عملية التمعدن والحيوية. ونتيجة لذلك ، يتم استبدال المواد العضوية بالمعادن بمرور الوقت. الشجرة المتحجرة مثال جيد على التحجر. مع التمعدن ، يصبح الهيكل الخلوي الأصلي متحجرًا ؛ مع diagenesis ، يتم فقدان البنية الخلوية للجسم.
يمكن لأي كائن حي ، من البكتيريا إلى الفقاريات ، أن يصبح أحفوريًا. بفضل هذه الظاهرة ، يمكن للجيولوجيين الحصول على أدلة حية على حياة ماضية على كوكبنا. واستناداً إلى الحفريات والمعادن المكتشفة ، تمكن العلماء من دراسة تكوين الحياة منذ ملايين السنين.
ارتياح
الإغاثة هي سمة من سمات سطح الأرض ، وهي جزء من التضاريس. الجبال والتلال والهضاب والسهول هي الأشكال الأربعة الرئيسية للإغاثة. تشمل الأنواع الصغرى الوديان والأودية والوديان والأحواض.
يمكن أن تؤثر حركة الصفائح التكتونية تحت الأرض في إنشاء أشكال أرضية جديدة ، ورفع الجبال وإنشاء التلال.يمكن للتآكل الناجم عن الماء والرياح أن يبلى الأرض ويخلق نقوشًا مثل الوديان والأودية. تحدث كلتا العمليتين على مدى فترة طويلة من الزمن ، وقد تستغرق هذه الظواهر أحيانًا ملايين السنين.
في الواقع ، استغرق نهر كولورادو 6 ملايين سنة لإنشاء جراند كانيون في ولاية أريزونا الأمريكية. يبلغ طول جراند كانيون 446 كيلومترا.
أعلى جبل على الأرض هو الجبل: جبل إيفرست ، الذي يقع في نيبال. يبلغ ارتفاعه 8،850 مترًا فوق مستوى سطح البحر. هذا جزء من جبال الهيمالايا ، التي تقع في العديد من البلدان الآسيوية.
تظهر الإغاثة أيضًا تحت الماء في شكل سلاسل جبلية ومسابح في قاع البحر. يقع خندق ماريانا ، وهو أعمق شكل من أشكال الإغاثة على الأرض ، في جنوب المحيط الهادئ.
العمليات الجيولوجية
العمليات الجيولوجية هي عمليات ديناميكية تؤثر على التضاريس وبشكل عام على سطح الأرض. العمليات الجيولوجية الرئيسية هي:
- التجوية.
- التعرية؛
- الصفائح التكتونية.
يمكن أن تكون هذه العمليات مدمرة في بعض الحالات ، وبناءة في حالات أخرى.
التعرية
التعرية هي عملية طبيعية تحدث في الغالب بسبب حقيقة أن الصخور والتربة في مكان ما تقشر وتتحرك إلى مكان آخر. مثل هذه الظاهرة يمكن أن تبلى وتدمّر الجبال ، وتملأ السهول ، وتخلق وتمسح النهر من على وجه الأرض. لكن مثل هذه العمليات مستمرة منذ آلاف السنين. على الرغم من أنه من الجدير بالذكر أنه يمكن تسريع التآكل من خلال نشاط الشخص الذي يؤثر سلبًا على البيئة من خلال أفعاله - الزراعة أو التعدين.
التجوية
التجوية هي عملية تدمر تضاريس الأرض الحالية بسبب تأثير الرياح والمياه. تؤدي تأثيرات التجوية إلى تدمير الطبقات العليا من الصخور. بعض هذه العمليات ميكانيكية ، على سبيل المثال ، التمدد والانكماش الناجم عن التغيرات الكبيرة المفاجئة في درجة الحرارة ، وقوة الشد لتجميد الماء في الشقوق ، والانقسام الناتج عن جذور النبات ، والتعرض للمياه الجارية. لذلك ، تتطلب الطرق إصلاحًا مستمرًا في الخريف والربيع ، حيث أن المياه التي تدخل إلى الداخل يمكن أن تدمر الأسفلت ببساطة - يحدث نفس الشيء مع الجبال.
الصفائح التكتونية
تكتونية الصفائح هي إحدى نظريات العلماء فيما يتعلق بشكل ارتياح الأرض. يقترح الخبراء أن سطح الأرض يتكون من 12 لوحة متحركة. بعض هذه اللوحات لا تتوافق مع الحدود القارية ، وبعضها يشمل أراضي القارات والمحيطات. كلها بأشكال وأحجام مختلفة وهي في حركة مستمرة وتتحرك من 1.3 إلى 10 سنتيمترات في السنة. يحدث النشاط التكتوني على حدود الصفائح ، حيث تتصادم مع بعضها البعض ، مما يسبب الزلازل أو إنشاء الجبال والتلال.
هناك العديد من العمليات الجيولوجية الخطيرة للغاية على سكان العالم:
- ثورات بركانية؛
- تسونامي؛
- تغير المناخ؛
- الفيضانات.
- تأثيرات الفضاء ، إلخ.
إذا درست مثل هذه الظواهر وفهمت طبيعتها ، فيمكنك حماية الكثير من الناس.
التاريخ الجيولوجي للأرض
التاريخ الجيولوجي للأرض هو تطور القارات والمحيطات والغلاف الجوي والغلاف الحيوي. تحتوي طبقات الصخور على سطح الأرض على أدلة على العمليات التطورية التي تخضع لهذه المكونات من بيئة الأرض. وتبقى أصداء كل عملية جيولوجية مخزنة في مستودع هائل للمعلومات - الصخور ، والتي ، مثل الكتاب المدرسي ، مفتوحة للقراءة وستعطي المعرفة لشخص يمكنه قراءتها. بفضل حماسة الجيولوجيين ، لدينا فكرة مفصلة إلى حد ما عن تاريخ كوكبنا منذ ملايين السنين.
دور الجيولوجيا
مثل أي علم آخر ، يتم إنشاء الجيولوجيا لإجراء اكتشافات جديدة ومعرفة المزيد عن العالم من حولنا.يعتبر هذا الانضباط أهم المشكلات التي تواجه البشرية الحديثة - بما في ذلك البحث عن مصادر جديدة للطاقة ، واستخدامها الرشيد ، وتغير المناخ ، والمخاطر الطبيعية ، والتأثير البشري على البيئة ، والتغيرات البيئية على البشر ، وإدارة المياه والموارد المعدنية.
من خلال دراسة هذه القضايا ، يمكن للجيولوجيين ، إلى جانب علماء آخرين ، توقع مستقبل الأرض ودراسة أي تغييرات قد تحدث. مثال رئيسي هو تحليل تغير المناخ وكيف يجب أن يتغير المجتمع من أجل تحسين مستقبل الأرض. بالانتقال من الوقود الأحفوري إلى الطاقة الحرارية الأرضية والمصادر المتجددة الأخرى ، يمكننا تقليل انبعاثات الكربون وتقليل آثار الاحترار العالمي بشكل كبير.
