Den geologi er den vitenskapen som hovedstudieobjekt er jorden , spesielt litosfæren . En viktig disiplin innen jordvitenskap , den er først og fremst basert på observasjon, og etablerer deretter hypoteser for å forklare arrangementet av bergarter og strukturer som påvirker dem for å rekonstruere deres historie og prosessene som er involvert. Begrepet "geologi" betegner også alle geologiske egenskaper i en region, og strekker seg til studiet av stjerner .
Moderne geologi tar form fra XVII th -tallet, ønsket om å forstå strukturen i jorda og en rekke mekanismer bak naturfenomener. Utviklingen av geologisteorier er nært knyttet til evolusjonen av teoriene om kosmologi og biologi , men også en stadig fremrykkende teknikk og verktøy som ble brukt fra slutten av XIX - tallet. Den XX th -tallet er det tallet av etableringen av de store teoriene som styrer moderne geologi, med utvikling modell platetektonikk i 1960-årene , men også forbedret observasjonsteknikker, som tillater mange fremskritt, og utvikling av anvendelsen av geologien i felt innen økonomi og industri .
Geologi er en vitenskap som består av mange spesialiteter og ber om kunnskap fra ulike vitenskapelige felt, som biologi , fysikk (væskemekanikk, petrokjemi, etc.) , kjemi , materialvitenskap , kosmologi , klimatologi , hydrologi ... Studiemetodene og geologisk kunnskap gjelder i mange samfunnsmessige, økonomiske og industrielle felt, som utnyttelse av råvarer , anleggsteknikk , forvaltning av vannressurser, vannforvaltning. ' miljø eller forebygging av naturlige farer .
Begrepet geologi kommer fra gammelgresk : γῆ (gễ, "jord") og λογία (logía, "studie").
Petrografi refererer til den beskrivende studien av bergarter. Avhengig av hvilken bergart som er undersøkt, snakker vi om " magmatisk petrografi ", " sedimentær petrografi " eller " metamorf petrografi ". En petrografisk studie består av å beskrive de forskjellige egenskapene til en bergart (tekstur, mineralogisk montering, porøsitet, etc.) gjennom direkte observasjoner, både makroskopisk og mikroskopisk, og datainnsamling ved å sende prøver til forskjellige analysemetoder. ( Røntgendiffraktometri , mikroprobe …).
Hvis petrografi bare søker å beskrive bergarter, er petrologi disiplinen som har som mål å bestemme mekanismene for dannelse og utvikling av en bergart. En petrologisk studie er eksperimentell og søker å modellere forholdene for dannelse og utvikling av en stein i løpet av dens historie, basert på data fra ulike analyser (petrografisk, kjemisk, etc.). Det skilles mellom eksogen petrologi, som er opptatt av dannelsesprosesser av sedimentære bergarter på jordoverflaten, og endogen petrologi, som er fokusert på prosessene for dannelse av magmatiske bergarter og på metamorfe prosesser i litosfæren.
MineralogiEn gren assosiert med både kjemi og geologi, mineralogi refererer til studier og karakterisering av mineraler , faste og homogene stoffer generelt uorganiske, hvis samling danner bergarter. Som en konsekvens av de mange egenskapene og mineralenees kjemiske og fysiske egenskaper, samt deres store mangfold, er mineralogi basert på mange underdisipliner, for eksempel krystallografi (struktur), fysikk (optiske egenskaper, radioaktivitet, etc.) eller til og med kjemi (kjemisk formel, etc.). Siden mineralenes plassering er essensiell i geologi, er mineralogi en nærmest viktig disiplin i alle geologiske studier og gir informasjon om mange parametere (hardhet, spalting, brudd, kjemi, etc.) i de forskjellige mineralfasene og deres interaksjoner.
StratigrafiStratigrafi, noen ganger kalt historisk geologi, er en tverrfaglig gren som studerer ordningen av forskjellige geologiske lag for å få informasjon om tid. Den er basert på flere forskjellige typer studier, for eksempel litostratigrafi (studier av litologi), biostratigrafi (studie av fossiler og biofacies) eller magnetostratigrafi (magnetiske studier), hvis korrelasjon av informasjon gjør det mulig å datere de geologiske lagene. I forhold til hver andre og å plassere dem presist på den geologiske tidsskalaen . Disse studiene er basert på et visst antall prinsipper som gjør det mulig å forklare logikken i oppstillingen av de geologiske lagene: superposisjonsprinsippet, kontinuitetsprinsippet, prinsippet om paleontologisk identitet, prinsippet om uniformitarisme ....
Stratigrafi har mange bruksområder, både vitenskapelige og industrielle. Utviklingen av den geologiske tidsskalaen utføres ved hjelp av den forskjellige stratigrafiske informasjonen som er innhentet over hele kloden; dette kalles kronostratigrafi . Bruken av seismiske metoder gjør det også mulig å studere sekvenser av avleiringer ved kanten av sedimentære bassenger, hvor rekkefølgen av sekvenser kontrolleres av variasjoner i havnivå og tektoniske variasjoner; vi snakker da om sekvensiell stratigrafi . Studier av disse lagdelte arrangementene er dessuten nyttige i jakten på hydrokarboner.
PaleontologiPaleontologi er en felles disiplin med geologi og biologi , hvis studieretning fokuserer på utdøde levende vesener, fra analysen av fossiler , for å trekke konklusjoner om deres utvikling over geologisk tid. når det gjelder studiet av mikroskopiske fossiler, snakker vi om mikro-paleontologi. Målet med paleontologi er å beskrive fossiliserte arter, for å utlede fylogene konklusjoner , og å bestemme forholdet mellom utdøde og nåværende levende vesener for å reflektere over deres utvikling.
Paleontologi er knyttet til geologi ved at bruk av karakteristiske fossiler, kalt stratigrafiske fossiler , gjør det mulig å presisere datere et geologisk lag. Typene av arter som er tilstede i disse lagene gjør det også mulig å rekonstruere blekemiljøet som tilsvarer tidspunktet for avsetning av laget som ble undersøkt. Ved å studere utviklingen av fossile arter, kan forskere også få informasjon om variasjoner i miljøer og klima over geologisk tid.
Geodynamikk er ikke en vitenskapelig disiplin, men en tilnærming som har som mål å karakterisere kreftene og fenomenene som er involvert i den generelle utviklingen av jordsystemet og deres gjensidige interaksjoner.
TektoniskTektonikk er grenen som håndterer deformasjoner i jordskorpen ; den fokuserer hovedsakelig på forholdet mellom geologiske strukturer og bevegelsene og kreftene som er opprinnelsen til deres dannelse. Tektonikk gjelder for deformasjoner i alle skalaer av rom og tid i verden. Avhengig av omfanget av det studerte objektet, snakker vi om mikrotektonikk, for mikroskopiske strukturer eller global tektonikk, for strukturer på flere tusen kilometer.
Denne disiplinen påkaller mange forestillinger om fysikk av materialer og mekanikk for kontinuerlige medier som gjør det mulig å studere beskaffenhetene på en stein eller et sett med bergarter, og å studere responsen til sistnevnte på spenningene de utsettes for. ... Disse studiene gjør det mulig å lokalisere spenningene og deformasjonene som de fremkaller romlig og temporalt; i forlengelse gir de informasjon om forholdene for bergformasjon, som ofte er betinget av den tektoniske konteksten.
SedimentologiNoen ganger brukt som et synonym for "tektonikk" i fransk litteratur, skiller strukturgeologi seg fra sin motstykke ved en mer geometrisk tilnærming til deformasjoner. Selv om gjenstandene for studiet av tektonikk er felles med de som er av strukturgeologi, forblir sistnevnte på en rent geometrisk beskrivelse av geologiske strukturer. Strukturstudier, utført fra data som er innhentet i feltet, gjør det mulig å bestemme geometrien til de forskjellige typene av deformasjon (fall av en feil, fall av en foldeakse, etc.). Disse resultatene gjør det mulig å bestemme retningen til hovedspenningene og gi nyttig informasjon innenfor rammen av en tektonisk studie.
Vulkanologi GlaciologiDenne vitenskapen om jorden ser ut til å kjenne begynnelsen rundt 1660 i landene i nord med de første verkene til den danske geologen Niels Stensen , kjent på fransk under navnet Nicolas Sténon, umiddelbart etterfulgt av England og de britiske regionene, så senere i Frankrike rundt 1700. Franskmannen Bernard Palissy (1510? -1590) , som ofte glemmes av forfattere og forskere, fremstår imidlertid som en forløper for moderne geologi med blant annet hans studier av fossiler fra Lutétien eller fra saltmyrene i Charente. I 1750 er det en vitenskap etablert i Vest-Europa. I sin nåværende betydning blir begrepet geologi også brukt for første gang på fransk i 1751 av Diderot , fra det italienske ordet opprettet i 1603 av Aldrovandi . Ordet geolog blir ofte brukt i essayet hans fra 1797 Nye prinsipper for geologi av Philippe Bertrand og i 1799 av Jean André Deluc ; den ble satt året etter av Horace-Bénédict de Saussure . På begynnelsen av XIX th -tallet , tar geologisk vitenskap av og er i sine grunnvoller, tidsskala og vekstkurver mer nøyaktige, feltobservasjoner, stratigrafiske seksjoner og Petro analyse pågår.
Den geologiske tidsskalaen er en tidsmessig klassifisering som hovedsakelig brukes i geologi, men også i andre vitenskaper, for å lokalisere hendelser i jordens historie fra dens dannelse (4,54 Ga ) og fram til i dag. Denne skalaen er delt inn i fire aeoner ( Hadean , Archean , Proterozoic og Phanerozoic ), selv delt inn i epoker , med en gjennomsnittlig varighet på noen få hundre millioner år; grensene deres tilsvarer store omveltninger i biosfæren og / eller i litosfæren og atmosfæren . Innen tidene finner vi underavdelinger ( perioder , epoker og stadier ) som tilsvarer globale sedimenteringsmåter i havene og som er definert av stratotyper . Inndelingen av skalaen er detaljert på den siste eonen, Phanerozoic, som tilsvarer de siste 542 millioner årene. Den tidligere perioden, tilsvarende de andre tre aeonene, kalles også prekambrium .
De viktigste hendelsene som har markert jordens historie blir ofte brukt som en grense mellom to underavdelinger av skalaen:
Relativ datering brukes til å prioritere alderen på nabolagene i forhold til hverandre. Det gjør det mulig å raskt etablere en kronologi av den studerte bakken. Det kan oppsummeres i noen få prinsipper:
Absolutt datering gjør det mulig å fastslå mer eller mindre nøyaktig alderen til en stein. Det er veldig nyttig i sammenheng med kronostratigrafi og i utviklingen av en geologisk tidsskala , men også i studiet av bergens historie og utvikling.
En av de vanligste måtene er å bruke isotopgeologi . En liten brøkdel av atomene som er tilstede i bergarter er i en ustabil isotopisk form . Denne isotopen er dømt til å transformere gjennom radioaktiv utslipp til et annet element, som i seg selv kan være i form av en ustabil eller radioaktiv isotop. Disse radioaktive utslippene forekommer med en tilfeldig frekvens som kan bestemmes statistisk. Ideen er da å måle andelen av det første elementet (faderelementet), deretter av det andre (underelementet): over tid vil farelementet se dets andel avta, og barnelementet vil se sin økning. Følgelig er en stein der foreldreelementet er veldig til stede en nylig stein, og omvendt en stein der barnelementet er veldig til stede er en gammel stein. Ved beregning og sammenligning med modeller etablert i laboratoriet, vil vi da kunne estimere bergens alder med en presisjon i størrelsesorden en million år.
De klassiske parene av far / sønnelementer som er undersøkt er rubidium / strontium ( rubidium er tilstede i spormengder i muskovitt , biotitt , feltspat osv.) Og kalium / argon , eller mer spesifikt uran / bly og uran / thorium .
Den indre jorden består av suksessive konvolutter med forskjellige petrografiske og fysiske egenskaper, avgrenset mellom dem av diskontinuiteter. Disse konvoluttene kan grupperes i tre hovedsett, fra overflaten til sentrum av planeten, med navnet: skorpen , kappen og kjernen . I den ytterste 670 km danner litosfæren og astenosfæren to mengder bestemt av i det vesentlige mekaniske egenskaper, hvor litosfæren danner et stivt sett "flytende" på plastsettet som er astenosfæren. Denne struktureringen fant sted i Hadean-stilen, kort tid etter tiltredelseshendelsen ved opprinnelsen til den primitive jorden, der de kjemiske elementene som utgjør den veldig unge planeten (da i en tilstand av fullstendig fusjon) er differensiert til å først utgjøre to kjemiske lag: et ferro - nikkelholdig kjerne og et aluminosilikat - silikat mantelen .
Hovedtrekk ved interne konvolutterKarakteristikkene til konvolutter som var utilgjengelige direkte for mennesker (hovedsakelig kappe og kjerne) ble utledet fra analysen av seismiske bølger. Disse sistnevnte krysser kloden mens de beveger seg med hastigheter som varierer i henhold til lagene de krysser og gjennomgår fenomener med refraksjon og refleksjon på nivået av diskontinuitetene. Korrelasjonen av data innhentet av målestasjoner lokalisert over hele kloden har i hovedsak gjort det mulig å bestemme tykkelsen, de fysiske egenskapene og den generelle konstitusjonen til kappen og kjernen. Andre geofysiske metoder har senere utvidet kunnskapen om den indre strukturen på jorden og mekanismene som er involvert, for eksempel seismisk tomografi eller gravimetri .
Konvolutt | Dybde km |
Tetthet g / cm 3 |
Dominant petrografi | Kjemiske elementer |
---|---|---|---|---|
Continental havbunnsskorpen |
0 - 35 0 - 10 |
2,7 - 3,0 2,9 - 3,2 |
Granitt og gneis Basalt, gabbro og peridotitt |
Si og Al Si, Al og Mg |
Øvre litosfæriske kappe og astenosfæren overgangssone |
35/10 - 670 35/10 - 400 400 - 670 |
3.4 - 4.4 |
Olivin , pyroksen og granat Wadsleyite → Ringwoodite og granat |
Si, Mg og Ca |
Lavere kappe | 670 - 2890 | 4,4 - 5,6 | Perovskite og Ferropericlase | Si, Mg, Fe og Ca |
Ytre kjerne | 2890 - 5100 | 9.9 - 12.2 | - | Fe, Ni og S (flytende tilstand) |
Indre kjerne | 5100 - 6378 | 12.8 - 13.1 | - | Fe, Ni og S (fast tilstand) |
Jordskorpen (også noen ganger referert til som "Jordskorpen") er den ytterste konvolutten til den indre jorden, i direkte kontakt med atmosfæren og hydrosfæren på overflaten, men også den tynnere og mindre tette. Det skilles ut i to enheter av forskjellig natur: den kontinentale skorpen, den sure sammensetningen og den havskorpen, den grunnleggende sammensetningen.
Den kontinentale skorpen er preget av en kompleks struktur og en sterk litologisk heterogenitet. Imidlertid består den hovedsakelig av sure magmatiske og metamorfe bergarter, dannet hovedsakelig under episoder med subduksjon og kontinentalkollisjon . Overflaten består uregelmessig av sedimentære bergarter og jord . De dype delene av denne skorpen kan bringes frem, takket være etableringen og deretter demonteringen av et fjellkjede . Den kontinentale skorpen er også delt inn i tre enheter, bestemt av deres mekaniske egenskaper: den øvre skorpen (fra 0 til 10 km ), den midterste skorpen (fra 10 til 20 km ) og den nedre skorpen (fra 20 til 35 km ).
Den havskorpe er dannet i nivå med oceanic rygger, ved delvis sammensmelting av de Peridotitt av mantelen; magma stiger til overflaten og krystalliserer for å gi grunnleggende bergarter (hovedsakelig basalter og gabbros). Når den beveger seg vekk fra åsen, tettes havskorpen, avkjøles og blir tettere; når den generelle tettheten til den oseaniske litosfæren (som havskorpen er en del av) overstiger den fra den ashenosfæriske mantelen, begynner subduksjonsprosessen og litosfæren kommer inn i kappen der den gradvis resirkuleres. Havskorpen kan graves opp ved bortføring , der den overlapper den kontinentale skorpen, eller ved kontinental kollisjon , der utklipp av havskorpe kan bevares og bringes frem.
FrakkJordens kappe er den viktigste konvolutten på jorden, og representerer 82% av volumet og 65% av massen på planeten. Den består av ultrabasiske bergarter, hvis type endres med dybde, hovedsakelig på grunn av økningen i trykk og temperatur som omorganiserer krystallsystemet av mineraler. Mantelen er delvis studert på en “direkte” måte takket være inneslutningene av bevarte mantelbergarter som er tilstede i visse magmatiske komplekser som nå vokser ut på overflaten ( kimberlitiske rør, etc.). Imidlertid har ingen prøver en opprinnelse som er større enn 400 km dyp; utover denne verdien utføres mantelstudien utelukkende ved hjelp av geofysiske teknikker og modellering.
KjerneKjernen består overveldende av jern, som kjemisk skiller den fra andre konvolutter (skorpe og kappe) som noen ganger er samlet sammen under navnet "silikatjord" for å understreke den kjemiske kontrasten mellom sistnevnte og kjernen. Den ytre kjernen og den indre kjernen (også kalt frøet) er kjemisk veldig like og skiller seg hovedsakelig ut for tilstanden til materie, som er flytende i den ytre delen og fast i den indre delen. Den indre kjernen er dannet til skade for den ytre kjernen der det smeltede materialet krystalliserer; denne reaksjonen avgir varme som induserer konveksjonsbevegelser i den ytre kjernen som er opprinnelsen til jordens magnetfelt .
Voyage to the Center of the Earth , en science-fiction roman av den franske forfatteren Jules Verne utgitt i 1864, har som hovedpersoner en tysk geolog, professor Lidenbrock, og hans nevø Axel. Deres tur til jordens dyp er en mulighet for forfatteren til å diskutere datidens vitenskapelige teorier, spesielt om sammensetningen av jordens indre og om temperaturen, men også om utviklingen av arter og utseendet til hominider, gjennom oppdagelsen av fossiler (da av levende fossile dyr).
I de fleste land i verden er det et offentlig referanseorgan for geovitenskap. I Frankrike er det Bureau of Geological and Mining Research (BRGM) som er under tilsyn av flere departementer.
På europeisk skala er EuroGeoSurveys (EGS, The Geological Surveys of Europe ) en forening under belgisk lov som samler 37 europeiske geologiske undersøkelser.
: dokument brukt som kilde til denne artikkelen.