Địa chất học

Phần lớn dữ liệu địa chất đến từ nghiên cứu về vật liệu rắn của Trái đất. Những thứ này thường thuộc một trong hai loại: đá và vật liệu không được làm trong sáng.

Đá

Các chu trình thạch học chương trình mối quan hệ giữa lửa , trầm tích và biến chất đá .

Phần lớn các nghiên cứu về địa chất gắn liền với nghiên cứu về đá, vì đá cung cấp hồ sơ chính về phần lớn lịch sử địa chất của Trái đất. Có ba loại đá chính: đá mácma , đá trầm tích và đá biến chất . Các chu trình thạch học minh họa mối quan hệ giữa chúng (xem sơ đồ).

Khi một tảng đá đông đặc hoặc kết tinh từ sự tan chảy (mắc- ma hoặc dung nham ), nó là một loại đá lửa. Loại đá này có thể bị phong hóa và xói mòn , sau đó tái lắng đọng và thạch hóa thành đá trầm tích. Sau đó, nó có thể được biến thành đá biến chất bởi nhiệt và áp suất làm thay đổi hàm lượng khoáng chất của nó , dẫn đến một loại vải đặc trưng . Cả ba loại đều có thể tan chảy trở lại, và khi điều này xảy ra, magma mới được hình thành, từ đó đá mácma có thể rắn lại một lần nữa.

Vàng bản địa từ Venezuela

Thạch anh từ Tây Tạng . Thạch anh chiếm hơn 10% khối lượng của vỏ Trái đất.

Kiểm tra

Để nghiên cứu cả ba loại đá, các nhà địa chất đánh giá các khoáng chất mà chúng được tạo thành. Mỗi khoáng chất có các đặc tính vật lý riêng biệt và có nhiều thử nghiệm để xác định từng loại khoáng chất đó. Các mẫu vật có thể được kiểm tra: ^[4]

• Độ bóng: Chất lượng ánh sáng phản chiếu từ bề mặt của khoáng chất. Ví dụ như kim loại, ngọc trai, sáp, xỉn màu.
• Màu sắc: Các khoáng chất được phân nhóm theo màu sắc của chúng. Chủ yếu là chẩn đoán nhưng các tạp chất có thể làm thay đổi màu sắc của khoáng chất.
• Vạch: Thực hiện bằng cách cào mẫu trên đĩa sứ . Màu sắc của vệt có thể giúp đặt tên cho khoáng chất.
• Độ cứng: Khả năng chống trầy xước của khoáng chất.
• Dạng đứt gãy: Một khoáng vật có thể cho thấy sự đứt gãy hoặc sự phân cắt, trước đây là sự đứt gãy của các bề mặt không bằng phẳng và sau là sự đứt gãy dọc theo các mặt phẳng song song gần nhau.
• Khối lượng riêng: trọng lượng của một khối lượng riêng của một khoáng chất.
• Sự sủi bọt: Liên quan đến việc nhỏ giọt axit clohydric vào khoáng chất để kiểm tra sự bốc hơi.
• Từ tính: Liên quan đến việc sử dụng một nam châm để kiểm tra từ tính .
• Mùi vị: Khoáng chất có thể có mùi vị đặc biệt, chẳng hạn như halit (có vị như muối ăn ).
• Mùi: Khoáng chất có thể có mùi đặc biệt. Ví dụ, lưu huỳnh có mùi trứng thối.

Vật liệu chưa được làm rõ

Các nhà địa chất học cũng nghiên cứu các vật liệu chưa được làm sáng tỏ (gọi là trôi dạt ), thường đến từ các trầm tích gần đây hơn. Những vật liệu này là những chất lắng đọng bề ngoài nằm bên trên lớp đá gốc . ^[5] Nghiên cứu này thường được gọi là địa chất Đệ tứ , sau thời kỳ Đệ tứ của lịch sử địa chất.

dung nham

Tuy nhiên, vật liệu chưa được làm tinh khiết không chỉ bao gồm các trầm tích . Magma là nguồn nguyên thủy chưa phân giải của tất cả các loại đá mácma . Dòng chảy hoạt động của đá nóng chảy được nghiên cứu chặt chẽ trong núi lửa và thạch học nhằm mục đích xác định lịch sử của đá lửa từ kết tinh cuối cùng đến nguồn nóng chảy ban đầu của chúng.

Kiến tạo địa tầng

Sự hội tụ đại dương-lục địa dẫn đến sự hút chìm và vòng cung núi lửa minh họa một tác động của kiến tạo mảng .

Các mảng kiến ​​tạo chính của Trái đất

Vào những năm 1960, người ta phát hiện ra rằng thạch quyển của Trái đất , bao gồm lớp vỏ và phần cứng phía trên của lớp phủ trên , được tách ra thành các mảng kiến ​​tạo di chuyển qua lớp phủ trên, biến dạng dẻo , được gọi là khí quyển . Lý thuyết này được hỗ trợ bởi một số loại quan sát, bao gồm sự lan rộng của đáy biển ^{[6] [7]} và sự phân bố toàn cầu của địa hình núi và địa chấn.

Có một mối liên hệ mật thiết giữa chuyển động của các tấm trên bề mặt và sự đối lưu của lớp phủ (nghĩa là, sự truyền nhiệt do chuyển động lớn của các phân tử trong chất lỏng). Do đó, các mảng đại dương và các dòng đối lưu bên cạnh lớp phủ luôn chuyển động theo cùng một hướng - bởi vì thạch quyển đại dương thực sự là lớp biên nhiệt cứng phía trên của lớp phủ đối lưu. Sự kết hợp này giữa các mảng cứng chuyển động trên bề mặt Trái đất và lớp phủ đối lưu được gọi là kiến ​​tạo mảng.

Trong sơ đồ này dựa trên chụp cắt lớp địa chấn , các phiến phụ có màu xanh lam và rìa lục địa và một số ít ranh giới mảng có màu đỏ. Các đốm màu xanh lam trong phần cắt là mảng Farallon , đang chìm xuống bên dưới Bắc Mỹ. Tàn dư của mảng này trên bề mặt Trái đất là Mảng Juan de Fuca và Mảng Explorer , cả ở tây bắc Hoa Kỳ và tây nam Canada và Mảng Cocos ở bờ biển phía tây Mexico.

Sự phát triển của kiến ​​tạo mảng đã tạo cơ sở vật lý cho nhiều quan sát về Trái đất rắn. Các vùng tuyến tính dài của các đặc điểm địa chất được giải thích là ranh giới mảng. ^{[số 8]}

Ví dụ:

• Các rặng núi giữa đại dương , các vùng cao trên đáy biển, nơi tồn tại các miệng phun thủy nhiệt và núi lửa, được coi là ranh giới phân kỳ , nơi hai mảng di chuyển ra xa nhau.
• Các vòng cung của núi lửa và động đất được lý thuyết là ranh giới hội tụ , nơi một mảng chìm xuống hoặc di chuyển dưới mảng khác.

Biến đổi ranh giới , chẳng hạn như hệ thống Đứt gãy San Andreas , dẫn đến các trận động đất mạnh trên diện rộng. Kiến tạo mảng cũng đã cung cấp một cơ chế cho lý thuyết trôi dạt lục địa của Alfred Wegener , ^[9] trong đó các lục địa di chuyển trên bề mặt Trái đất theo thời gian địa chất. Chúng cũng cung cấp động lực cho sự biến dạng của lớp vỏ và một bối cảnh mới cho các quan sát về địa chất cấu trúc. Sức mạnh của lý thuyết kiến ​​tạo mảng nằm ở khả năng kết hợp tất cả những quan sát này thành một lý thuyết duy nhất về cách thạch quyển di chuyển trên lớp phủ đối lưu.

Cấu trúc trái đất

Các Trái Đất cấu trúc lớp 's. (1) lõi bên trong; (2) lõi ngoài; (3) lớp phủ dưới; (4) lớp phủ trên; (5) thạch quyển; (6) lớp vỏ (một phần của thạch quyển)

Cấu trúc phân lớp Trái đất. Các đường đi của sóng điển hình từ những trận động đất như thế này đã mang lại cho các nhà địa chấn học ban đầu những hiểu biết sâu sắc về cấu trúc phân lớp của Trái đất

Những tiến bộ trong địa chấn học , mô hình máy tính , khoáng vật học và tinh thể học ở nhiệt độ và áp suất cao mang lại những hiểu biết sâu sắc về thành phần và cấu trúc bên trong của Trái đất.

Các nhà địa chấn học có thể sử dụng ngược lại thời gian đến của sóng địa chấn để hình ảnh bên trong Trái đất. Những tiến bộ ban đầu trong lĩnh vực này cho thấy sự tồn tại của một lõi bên ngoài lỏng (nơi sóng biến dạng không thể lan truyền) và một lõi bên trong rắn dày đặc . Những tiến bộ này đã dẫn đến sự phát triển của một mô hình phân lớp của Trái đất, với lớp vỏ và thạch quyển ở trên, lớp phủ bên dưới (được phân tách bên trong bởi các điểm gián đoạn địa chấn ở 410 và 660 km), và lõi bên ngoài và lõi bên trong bên dưới. Gần đây hơn, các nhà địa chấn học đã có thể tạo ra hình ảnh chi tiết về tốc độ sóng bên trong trái đất giống như cách một bác sĩ chụp ảnh cơ thể trong chụp CT. Những hình ảnh này đã dẫn đến một cái nhìn chi tiết hơn nhiều về bên trong Trái đất và đã thay thế mô hình phân lớp đơn giản bằng một mô hình năng động hơn nhiều.

Các nhà khoáng vật học đã có thể sử dụng dữ liệu áp suất và nhiệt độ từ các nghiên cứu địa chấn và mô hình hóa cùng với kiến ​​thức về thành phần nguyên tố của Trái đất để tái tạo các điều kiện này trong môi trường thí nghiệm và đo lường những thay đổi trong cấu trúc tinh thể. Những nghiên cứu này giải thích những thay đổi hóa học liên quan đến sự gián đoạn địa chấn chính trong lớp phủ và chỉ ra các cấu trúc tinh thể dự kiến ​​trong lõi bên trong của Trái đất.

Thang thời gian địa chất bao gồm lịch sử của Trái đất. ^[10] Nó được ghi tên sớm nhất vào niên đại của vật chất đầu tiên trong Hệ Mặt trời ở 4,567 Ga ^[11] (hoặc 4,567 tỷ năm trước) và sự hình thành Trái đất ở 4,54 Ga ^{[12] [13]} (4,54 tỷ năm ), là sự khởi đầu của thời đại Hadean được công nhận một cách không chính thức  - một sự phân chia thời gian địa chất. Vào cuối sau của thang đo, nó được đánh dấu bằng ngày nay (trong kỷ Holocen ).

Thang thời gian của Trái đất

Năm mốc thời gian sau đây hiển thị thang thời gian địa chất. Hình đầu tiên hiển thị toàn bộ thời gian từ khi hình thành Trái đất cho đến nay, nhưng điều này mang lại ít không gian cho thời điểm gần đây nhất. Do đó, dòng thời gian thứ hai hiển thị chế độ xem mở rộng của eon gần đây nhất. Theo cách tương tự, kỷ nguyên gần đây nhất được mở rộng trong dòng thời gian thứ ba, khoảng thời gian gần đây nhất được mở rộng trong dòng thời gian thứ tư và kỷ nguyên gần đây nhất được mở rộng trong dòng thời gian thứ năm.

Hàng triệu năm (1, 2, 3 và 4)
Hàng nghìn năm (5)

Các mốc quan trọng trên Trái đất

Thời gian địa chất trong một biểu đồ được gọi là đồng hồ địa chất , hiển thị độ dài tương đối của các eons và các kỷ nguyên của lịch sử Trái đất

• 4,567 Ga (gigaannum: tỷ năm trước): Sự hình thành hệ mặt trời ^[11]
• 4,54 Ga: Sự bồi tụ hay sự hình thành của Trái đất ^{[12] [13]}
• c. 4 Ga: End of Late Heavy Bombardment , kiếp đầu tiên
• c. 3,5 Ga: Bắt đầu quang hợp
• c. 2.3 Ga: Bầu khí quyển oxy hóa , quả cầu tuyết đầu tiên trên Trái đất
• 730–635 Ma (megaannum: triệu năm trước): quả cầu tuyết thứ hai Trái đất
• 541 ± 0,3 Ma: Sự bùng nổ kỷ Cambri - sự nhân lên rộng lớn của sự sống thân cứng; hóa thạch phong phú đầu tiên ; bắt đầu đại Cổ sinh
• c. 380 Ma: Động vật có xương sống đầu tiên trên cạn
• 250 Ma: Tuyệt chủng kỷ Permi-Trias - 90% động vật trên cạn chết; cuối Paleozoi và đầu Mesozoi
• 66 Ma: Tuyệt chủng kỷ Phấn trắng - Cổ sinh - Khủng long chết; cuối Mesozoi và đầu Kainozoi
• c. 7 Ma: Hominin đầu tiên xuất hiện
• 3.9 Ma: Người Australopithecus đầu tiên , tổ tiên trực tiếp của người Homo sapiens hiện đại , xuất hiện
• 200 ka (kiloannum: nghìn năm trước): Người Homo sapiens hiện đại đầu tiên xuất hiện ở Đông Phi

Thang thời gian của Mặt trăng

Thang thời gian của sao Hỏa

Hẹn hò họ hàng

Các quan hệ cắt ngang có thể được sử dụng để xác định tuổi tương đối của các tầng đá và các cấu trúc địa chất khác. Giải thích: A - địa tầng đá uốn nếp bị đứt gãy do đứt gãy lực đẩy ; B - sự xâm nhập lớn (cắt qua A); C - sự không phù hợp về góc ăn mòn (cắt đứt A & B) mà các tầng đá được lắng đọng trên đó; D - đê núi lửa (cắt qua A, B & C); E - tầng đá thậm chí còn trẻ hơn (bên trên C & D); F - sự cố bình thường (cắt qua A, B, C & E).

Các phương pháp xác định niên đại tương đối được phát triển khi địa chất lần đầu tiên xuất hiện như một khoa học tự nhiên . Các nhà địa chất ngày nay vẫn sử dụng các nguyên tắc sau đây như một phương tiện để cung cấp thông tin về lịch sử địa chất và thời gian của các sự kiện địa chất.

Các nguyên tắc uniformitarianism bang rằng các quá trình địa chất được quan sát trong hoạt động mà thay đổi vỏ Trái đất hiện nay đã làm việc theo cách tương tự theo thời gian địa chất. ^[14] Một nguyên tắc cơ bản của địa chất học do bác sĩ và nhà địa chất người Scotland ở thế kỷ 18 James Hutton đưa ra là "hiện tại là chìa khóa của quá khứ." Nói theo cách của Hutton: "lịch sử trong quá khứ của địa cầu của chúng ta phải được giải thích bằng những gì có thể thấy đang xảy ra bây giờ." ^[15]

Nguyên tắc của mối quan hệ xâm nhập liên quan đến sự xâm nhập chéo. Về địa chất, khi mộtsự xâm thực của đá lửa cắt ngang qua một thành tạo của đá trầm tích , có thể xác định rằng sự xâm thực của đá lửa trẻ hơn đá trầm tích. Các hình thức xâm nhập khác nhau bao gồm cổ phiếu, đường mòn , đường mòn , ngưỡng cửa và đê điều .

Các nguyên tắc xuyên suốt mối quan hệ gắn liền với sự hình thành của những lỗi lầm và độ tuổi của chuỗi thông qua đó họ cắt. Các đứt gãy trẻ hơn các tảng đá mà chúng cắt ra; theo đó, nếu một lỗi được phát hiện xâm nhập vào một số thành tạo mà không phải những thành tạo nằm trên nó, thì các thành tạo bị cắt cũ hơn lỗi và các thành tạo không bị cắt phải nhỏ hơn lỗi. Việc tìm kiếm chìa khóa trong những tình huống này có thể giúp xác định xem lỗi là lỗi bình thường hay lỗi lực đẩy . ^[16]

Các nguyên tắc của thể vùi và các thành phần khẳng định rằng, với đá trầm tích, nếu vùi (hoặc clasts ) được tìm thấy trong một đội hình, sau đó các tạp chất phải lớn hơn sự hình thành có chứa chúng. Ví dụ, trong đá trầm tích, thông thường sỏi từ một hệ tầng cũ sẽ bị tách ra và đưa vào một lớp mới hơn. Một tình huống tương tự với đá mácma cũng xảy ra khi người ta tìm thấy các xenoliths . Những vật thể lạ này được thu nhận dưới dạng các dòng dung nham hoặc magma , và được kết hợp lại, sau đó sẽ nguội đi trong ma trận. Kết quả là, xenoliths lâu đời hơn đá chứa chúng.

Các Permi qua Jurassic địa tầng của cao nguyên Colorado khu vực phía đông nam Utah là một ví dụ về cả horizontality gốc và pháp luật của chồng. Các địa tầng này tạo nên phần lớn các thành tạo đá nổi tiếng nổi tiếng trong các khu bảo tồn có khoảng cách rộng rãi như Vườn quốc gia Capitol Reef và Công viên quốc gia Canyonlands . Từ trên xuống dưới: Các mái vòm màu nâu tròn của Sa thạch Navajo , Hệ tầng Kayenta màu đỏ phân lớp, tạo vách đá, nối theo chiều dọc, Đá sa thạch Wingate màu đỏ , tạo dốc, Hệ tầng Chinle màu tía , Hệ tầng Moenkopi màu đỏ nhạt, nhiều lớp, và Lớp Cutler màu trắng, Đá sa thạch hình thành . Hình ảnh từ Khu giải trí Quốc gia Glen Canyon , Utah.

Các nguyên tắc horizontality gốc khẳng định rằng sự lắng đọng trầm tích xảy ra như về cơ bản giường ngang. Việc quan sát các trầm tích biển và phi biển hiện đại trong nhiều môi trường khác nhau hỗ trợ cho sự khái quát này (mặc dù lớp đệm chéo là nghiêng, nhưng định hướng tổng thể của các đơn vị phân lớp chéo là nằm ngang). ^[16]

Các nguyên tắc chồng chất trạng thái mà một lớp đá trầm tích trong một tectonically chuỗi không bị ảnh hưởng là trẻ so với cái bên dưới nó trở lên so với cái ở trên nó. Về mặt logic, một lớp trẻ hơn không thể trượt xuống bên dưới một lớp đã lắng đọng trước đó. Nguyên tắc này cho phép các lớp trầm tích được xem như một dạng của dòng thời gian thẳng đứng, một bản ghi một phần hoặc toàn bộ thời gian trôi qua từ khi lắng đọng lớp thấp nhất đến lắng đọng ở tầng cao nhất. ^[16]

Các nguyên tắc kế động vật được dựa trên sự xuất hiện của hóa thạch trong đá trầm tích. Khi các sinh vật tồn tại trong cùng một thời kỳ trên khắp thế giới, sự hiện diện hoặc (đôi khi) vắng mặt của chúng cung cấp độ tuổi tương đối của các thành tạo nơi chúng xuất hiện. Dựa trên các nguyên tắc mà William Smith đã đặt ra gần một trăm năm trước khi công bố thuyết tiến hóa của Charles Darwin , các nguyên tắc kế thừa đã phát triển độc lập với tư tưởng tiến hóa. Tuy nhiên, nguyên tắc này trở nên khá phức tạp do sự không chắc chắn của quá trình hóa thạch, việc xác định vị trí của các loại hóa thạch do những thay đổi bên trong môi trường sống ( sự thay đổi tướng số trong các tầng trầm tích), và không phải tất cả các hóa thạch đều được hình thành trên toàn cầu cùng một lúc. ^[17]

Hẹn hò tuyệt đối

Các khoáng zircon thường được sử dụng trong hẹn hò phóng xạ .

Các nhà địa chất cũng sử dụng các phương pháp để xác định tuổi tuyệt đối của các mẫu đá và các sự kiện địa chất. Các ngày này tự nó hữu ích và cũng có thể được sử dụng cùng với các phương pháp xác định niên đại tương đối hoặc để hiệu chuẩn các phương pháp tương đối. ^[18]

Vào đầu thế kỷ 20, tiến bộ trong khoa học địa chất đã được tạo điều kiện thuận lợi nhờ khả năng thu được ngày chính xác tuyệt đối của các sự kiện địa chất bằng cách sử dụng đồng vị phóng xạ và các phương pháp khác. Điều này đã thay đổi sự hiểu biết về thời gian địa chất. Trước đây, các nhà địa chất chỉ có thể sử dụng hóa thạch và mối tương quan địa tầng để xác định niên đại của các phần đá tương đối với nhau. Với các niên đại đồng vị, người ta có thể gán tuổi tuyệt đối cho các đơn vị đá, và những niên đại tuyệt đối này có thể được áp dụng cho các chuỗi hóa thạch trong đó có vật liệu dữ liệu, chuyển tuổi tương đối cũ thành tuổi tuyệt đối mới.

Đối với nhiều ứng dụng địa chất, tỷ lệ đồng vị của các nguyên tố phóng xạ được đo trong khoáng chất cho biết khoảng thời gian đã trôi qua kể từ khi một tảng đá đi qua nhiệt độ đóng đặc biệt của nó , thời điểm mà các đồng vị đo phóng xạ khác nhau ngừng khuếch tán vào và ra khỏi mạng tinh thể . ^{[19] [20]} Chúng được sử dụng trong các nghiên cứu thời gian địa lý và thời gian nhiệt . Các phương pháp phổ biến bao gồm xác định niên đại uranium-chì , xác định niên đại kali-argon , xác định niên đại argon-argon và xác định niên đại uranium-thorium . Các phương pháp này được sử dụng cho nhiều ứng dụng khác nhau. Xác định niên đại của các lớp dung nham và tro núi lửa được tìm thấy trong một chuỗi địa tầng có thể cung cấp dữ liệu tuổi tuyệt đối cho các đơn vị đá trầm tích không chứa đồng vị phóng xạ và hiệu chỉnh các kỹ thuật xác định niên đại tương đối. Các phương pháp này cũng có thể được sử dụng để xác định tuổi dịch chuyển pluton . Kỹ thuật nhiệt hóa có thể được sử dụng để xác định cấu hình nhiệt độ bên trong lớp vỏ, sự nâng lên của các dãy núi và địa hình cổ.

Sự phân đoạn của các phần tử trong dãy đèn lồng được sử dụng để tính tuổi kể từ khi đá được lấy ra khỏi lớp phủ.

Các phương pháp khác được sử dụng cho các sự kiện gần đây hơn. Sự phát quang kích thích quang học và xác định niên đại hạt nhân phóng xạ vũ trụ được sử dụng để xác định niên đại bề mặt và / hoặc tốc độ xói mòn. Dendrochronology cũng có thể được sử dụng để xác định niên đại của các cảnh quan. Xác định niên đại bằng cacbon phóng xạ được sử dụng cho các vật liệu địa chất trẻ có chứa cacbon hữu cơ .

Một dãy đá trầm tích ban đầu nằm ngang (có màu nâu) bị ảnh hưởng bởi hoạt động của đá lửa . Sâu bên dưới bề mặt là một khoang chứa magma và các khối đá lửa lớn liên kết. Khoang magma cung cấp thức ăn cho núi lửa , và gửi các nhánh magma mà sau này sẽ kết tinh thành các đê và ngưỡng cửa. Magma cũng tiến lên phía trên để tạo thành các thể lửa xâm nhập . Biểu đồ minh họa cả núi lửa hình nón cinder giải phóng tro bụi và núi lửa hỗn hợp giải phóng cả dung nham và tro bụi.

Hình minh họa ba loại lỗi.
A. Lỗi trượt trượt xảy ra khi các khối đá trượt qua nhau.
B. Các đứt gãy bình thường xảy ra khi đá đang kéo dài theo phương ngang.
C. Các đứt gãy đảo ngược (hoặc lực đẩy) xảy ra khi đá đang trải qua quá trình rút ngắn theo phương ngang.

Các San Andreas Fault ở California

Địa chất của một khu vực thay đổi theo thời gian khi các khối đá được lắng đọng và chèn vào, và các quá trình biến dạng thay đổi hình dạng và vị trí của chúng.

Các đơn vị đá đầu tiên được thay thế bằng cách lắng đọng trên bề mặt hoặc xâm nhập vào lớp đá bên trên . Sự lắng đọng có thể xảy ra khi trầm tích lắng xuống bề mặt Trái đất và sau đó hóa thạch thành đá trầm tích, hoặc khi vật liệu núi lửa như tro núi lửa hoặc dung nham chảy phủ lên bề mặt. Những sự xâm nhập không mong muốn như batholiths , laccoliths , đê và ngưỡng cửa , đẩy lên trên lớp đá bên trên và kết tinh khi chúng xâm nhập.

Sau khi chuỗi đá ban đầu đã được lắng đọng, các khối đá có thể bị biến dạng và / hoặc biến chất . Biến dạng thường xảy ra do quá trình rút ngắn theo chiều ngang, kéo dài theo chiều ngang hoặc chuyển động từ bên này sang bên kia ( đánh trượt ). Các chế độ cấu trúc này liên quan rộng rãi đến ranh giới hội tụ , ranh giới phân kỳ và ranh giới biến đổi, tương ứng giữa các mảng kiến ​​tạo.

Khi các khối đá được đặt dưới sức nén ngang , chúng ngắn lại và trở nên dày hơn. Bởi vì các đơn vị đá, trừ bùn, không thay đổi đáng kể về thể tích , điều này được thực hiện theo hai cách chính: thông qua đứt gãy và uốn nếp . Trong lớp vỏ nông, nơi có thể xảy ra biến dạng giòn , các đứt gãy lực đẩy hình thành, làm cho đá sâu hơn di chuyển lên trên lớp đá nông hơn. Bởi vì đá sâu hơn thường già hơn, theo nguyên tắc chồng chất , điều này có thể dẫn đến việc những tảng đá cũ di chuyển lên trên những tảng đá trẻ hơn. Chuyển động dọc theo đứt gãy có thể dẫn đến sự uốn nếp, do các đứt gãy không bằng phẳng hoặc do các lớp đá bị kéo theo, tạo thành các nếp gấp khi trượt dọc theo đứt gãy. Sâu hơn trong Trái đất, đá hoạt động dẻo và uốn nếp thay vì đứt gãy. Những nếp gấp này có thể là những nếp gấp mà vật liệu ở trung tâm của nếp gấp hướng lên trên, tạo ra " phản định dạng " hoặc nơi nó hướng xuống dưới, tạo ra " biểu tượng đồng dạng ". Nếu các đỉnh của khối đá trong các nếp uốn vẫn hướng lên trên, chúng được gọi là nếp lồi và đường đồng bộ , tương ứng. Nếu một số đơn vị trong nếp gấp hướng xuống dưới, cấu trúc được gọi là nếp lồi bị lật ngược hoặc đường đồng bộ, và nếu tất cả các khối đá bị lật ngược hoặc không xác định được hướng lên đúng, chúng được gọi đơn giản bằng các thuật ngữ chung nhất, antiforms và synforms.

Biểu đồ các nếp gấp, chỉ ra một đường nếp gấp và một đường đồng phân

Thậm chí, áp suất và nhiệt độ cao hơn trong quá trình rút ngắn theo phương ngang có thể gây ra cả sự uốn nếp và biến chất của đá. Sự biến chất này gây ra những thay đổi trong thành phần khoáng chất của đá; tạo ra một tán lá , hoặc bề mặt phẳng, có liên quan đến sự phát triển khoáng chất khi bị căng thẳng. Điều này có thể loại bỏ các dấu hiệu của kết cấu ban đầu của đá, chẳng hạn như lớp đệm trong đá trầm tích, đặc điểm dòng chảy của lavas và các mẫu tinh thể trong đá kết tinh .

Việc kéo dài làm cho các khối đá nói chung trở nên dài hơn và mỏng hơn. Điều này chủ yếu được thực hiện thông qua đứt gãy bình thường và thông qua kéo dài và mỏng dễ uốn. Các đứt gãy bình thường làm rơi các khối đá cao hơn các khối đá thấp hơn. Điều này thường dẫn đến các đơn vị trẻ hơn kết thúc dưới các đơn vị cũ hơn. Việc kéo dài các đơn vị có thể dẫn đến việc mỏng đi. Trên thực tế, tại một vị trí trong Vành đai gấp và Lực đẩy Maria , toàn bộ chuỗi trầm tích của Grand Canyon xuất hiện trên một chiều dài chưa đầy một mét. Đá ở độ sâu được kéo căng dẻo thường cũng bị biến chất. Những tảng đá kéo dài này cũng có thể kẹp vào thấu kính, được gọi là boudins , theo từ tiếng Pháp có nghĩa là "xúc xích" vì sự giống nhau về mặt hình ảnh của chúng.

Khi các khối đá trượt qua nhau, các đứt gãy trượt tấn phát triển ở các vùng nông, và trở thành các đới trượt ở độ sâu sâu hơn, nơi đá biến dạng dễ uốn.

Mặt cắt địa chất của núi Kittatinny . Mặt cắt này cho thấy các đá biến chất, được phủ lên bởi các trầm tích trẻ hơn lắng đọng sau sự kiện biến chất. Những khối đá này sau đó đã bị uốn nếp và đứt gãy trong quá trình nâng núi.

Việc bổ sung các khối đá mới, cả trầm tích và xâm nhập, thường xảy ra trong quá trình biến dạng. Các quá trình đứt gãy và các quá trình biến dạng khác dẫn đến việc tạo ra các độ dốc địa hình, làm cho vật liệu trên khối đá đang tăng theo độ cao bị xói mòn bởi các sườn đồi và các kênh. Các trầm tích này lắng đọng trên khối đá đang đi xuống. Chuyển động liên tục dọc theo đứt gãy duy trì độ dốc địa hình bất chấp sự chuyển động của trầm tích và tiếp tục tạo ra không gian lưu trú cho vật liệu lắng đọng. Các sự kiện biến dạng cũng thường liên quan đến hoạt động núi lửa và đá lửa. Tro núi lửa và lavas tích tụ trên bề mặt, và những đám lửa xâm nhập từ bên dưới. Những con đê , những đường xâm nhập bằng đá lửa dài, phẳng, đi vào dọc theo các vết nứt, và do đó thường hình thành với số lượng lớn ở những khu vực đang bị biến dạng tích cực. Điều này có thể dẫn đến sự dịch chuyển của các bầy đê , chẳng hạn như những bầy đê có thể quan sát được qua tấm chắn của Canada, hoặc những vòng đê bao quanh ống dung nham của núi lửa.

Tất cả các quá trình này không nhất thiết phải xảy ra trong một môi trường duy nhất và không nhất thiết xảy ra theo một thứ tự duy nhất. Các quần đảo Hawaii , ví dụ, bao gồm gần như toàn bộ các lớp bazan chảy dung nham. Các chuỗi trầm tích của Hoa Kỳ giữa lục địa và Grand Canyon ở tây nam Hoa Kỳ chứa các khối đá trầm tích gần như không định hình vẫn còn nguyên vị trí kể từ kỷ Cambri . Các khu vực khác phức tạp hơn nhiều về mặt địa chất. Ở Tây Nam Hoa Kỳ, đá trầm tích, núi lửa và đá xâm thực đã bị biến chất, đứt gãy, tạo tán lá và uốn nếp. Ngay cả những tảng đá cũ hơn, chẳng hạn như Acasta gneiss của miệng núi lửa Slave ở tây bắc Canada , loại đá lâu đời nhất được biết đến trên thế giới đã bị biến chất đến mức không thể xác định được nguồn gốc của chúng mà không cần phân tích trong phòng thí nghiệm. Ngoài ra, các quá trình này có thể xảy ra theo từng giai đoạn. Ở nhiều nơi, Grand Canyon ở tây nam Hoa Kỳ là một ví dụ rất dễ thấy, các khối đá phía dưới bị biến chất và biến dạng, sau đó biến dạng kết thúc và các khối phía trên, không định hình được lắng đọng. Mặc dù có thể xảy ra bất kỳ lượng dịch chuyển đá và biến dạng đá nào, và chúng có thể xảy ra nhiều lần, nhưng những khái niệm này cung cấp hướng dẫn để hiểu lịch sử địa chất của một khu vực.

Một phương tiện giao thông tiêu chuẩn của Brunton Pocket Transit , thường được các nhà địa chất sử dụng để lập bản đồ và khảo sát

Các nhà địa chất sử dụng một số lĩnh vực, phòng thí nghiệm và các phương pháp mô hình số để giải mã lịch sử Trái đất và để hiểu các quá trình xảy ra trên và bên trong Trái đất. Trong các cuộc điều tra địa chất điển hình, các nhà địa chất sử dụng thông tin cơ bản liên quan đến thạch học (nghiên cứu về đá), địa tầng (nghiên cứu các lớp trầm tích) và địa chất cấu trúc (nghiên cứu vị trí của các khối đá và sự biến dạng của chúng). Trong nhiều trường hợp, các nhà địa chất cũng nghiên cứu đất, sông , cảnh quan và sông băng hiện đại ; điều tra cuộc sống trong quá khứ và hiện tại và các con đường sinh địa hóa , và sử dụng các phương pháp địa vật lý để điều tra bề mặt. Các chuyên ngành phụ của địa chất có thể phân biệt địa chất nội sinh và địa chất ngoại sinh . ^[21]

Phương pháp trường

Trại lập bản đồ thực địa USGS điển hình trong những năm 1950

Ngày nay, máy tính cầm tay với phần mềm hệ thống thông tin địa lý và GPS thường được sử dụng trong công tác thực địa địa chất ( lập bản đồ địa chất kỹ thuật số ).

Một khúc gỗ hóa đá trong Vườn quốc gia Petrified Forest , Arizona , Mỹ

Địa chất công việc lĩnh vực khác nhau tùy thuộc vào các nhiệm vụ trong tầm tay. Điều tra thực địa điển hình có thể bao gồm:

• Lập bản đồ địa chất ^[22]
  • Lập bản đồ cấu trúc: xác định vị trí của các khối đá chính và các đứt gãy và nếp uốn đã dẫn đến vị trí của chúng ở đó.
  • Lập bản đồ địa tầng: định rõ vị trí của tướng trầm tích ( lithofacies và biofacies ) hoặc các bản đồ của isopachs có độ dày tương đương của đá trầm tích
  • Lập bản đồ bề mặt: ghi lại vị trí của đất và trầm tích bề mặt
• Khảo sát các đặc điểm địa hình
  • biên soạn bản đồ địa hình ^[23]
  • Làm việc để hiểu sự thay đổi trên toàn cảnh, bao gồm:
    • Các mô hình xói mòn và bồi tụ
    • Thay đổi sông kênh thông qua di cư và sự nhổ lên
    • Quy trình Hillslope
• Lập bản đồ dưới bề mặt thông qua các phương pháp địa vật lý ^[24]
  • Các phương pháp này bao gồm:
    • Khảo sát địa chấn nông
    • Ra đa xâm nhập mặt đất
    • Khảo sát từ trường
    • Chụp cắt lớp điện trở suất
  • Họ hỗ trợ trong:
    • Thăm dò hydrocacbon
    • Tìm nguồn nước ngầm
    • Xác định vị trí các hiện vật khảo cổ bị chôn vùi
• Địa tầng độ phân giải cao
  • Đo đạc và mô tả các mặt cắt địa tầng trên bề mặt
  • Khoan giếng và khai thác gỗ
• Hóa sinh và địa sinh học ^[25]
  • Thu thập mẫu để:
    • xác định con đường sinh hóa
    • xác định các loài sinh vật mới
    • xác định các hợp chất hóa học mới
  • và sử dụng những khám phá này để:
    • hiểu sự sống sơ khai trên Trái đất và cách nó hoạt động và trao đổi chất
    • tìm các hợp chất quan trọng để sử dụng trong dược phẩm
• Cổ sinh vật học : khai quật vật liệu hóa thạch
  • Để nghiên cứu về tiền kiếp và sự tiến hóa
  • Đối với bảo tàng và giáo dục
• Bộ sưu tập các mẫu cho công nghệ địa lý và nhiệt học ^[26]
• Glaciology : đo lường các đặc điểm của sông băng và chuyển động của chúng ^[27]

Một kính hiển vi thạch học .

Hình ảnh quét của một mặt cắt mỏng trong ánh sáng phân cực chéo.

Trong khoáng vật học quang học , các mặt cắt mỏng được sử dụng để nghiên cứu đá. Phương pháp này dựa trên chiết suất riêng biệt của các khoáng chất khác nhau.

Thạch học

Ngoài việc xác định các loại đá trên thực địa ( thạch học ), các nhà thạch học còn xác định các mẫu đá trong phòng thí nghiệm. Hai trong số các phương pháp chính để xác định đá trong phòng thí nghiệm là thông qua kính hiển vi quang học và bằng cách sử dụng một bộ vi điện tử . Trong một khoáng vật quang phân tích, petrologists phân tích phần mỏng của mẫu đá sử dụng một kính hiển vi thạch học , nơi có khoáng sản có thể được xác định thông qua các thuộc tính khác nhau của họ trong mặt phẳng phân cực và cross-phân cực ánh sáng, bao gồm họ lưỡng chiết , đa sắc , sinh đôi tài sản, và sự can thiệp với một thấu kính conoscopic . ^[28] Trong bộ vi điện tử, các vị trí riêng lẻ được phân tích thành phần hóa học chính xác và sự biến đổi thành phần bên trong các tinh thể riêng lẻ. ^{[29] Các} nghiên cứu ổn định ^[30] và đồng vị phóng xạ ^[31] cung cấp cái nhìn sâu sắc về sự tiến hóa địa hóa của các đơn vị đá.

Petrologists cũng có thể sử dụng bao gồm chất lỏng dữ liệu ^[32] và thực hiện ở nhiệt độ cao và áp suất thí nghiệm vật lý ^[33] để hiểu được nhiệt độ và áp suất mà tại đó giai đoạn khoáng khác nhau xuất hiện, và làm thế nào họ thay đổi qua lửa ^[34] quy trình và biến chất. Nghiên cứu này có thể được ngoại suy cho lĩnh vực này để hiểu các quá trình biến chất và các điều kiện kết tinh của đá mácma. ^[35] Công trình này cũng có thể giúp giải thích các quá trình xảy ra bên trong Trái đất, chẳng hạn như quá trình hút chìm và quá trình tiến hóa trong buồng magma .

Địa tầng đá gấp

Địa chất cấu trúc

Một sơ đồ của một nêm orogenic. Hình chêm phát triển thông qua đứt gãy bên trong và dọc theo đứt gãy cơ bản chính, được gọi là décollement . Nó xây dựng hình dạng của nó thành một hình côn quan trọng , trong đó các góc bên trong hình nêm vẫn giống như các lỗi bên trong các lỗi cân bằng vật chất dọc theo đường cong. Nó tương tự như một chiếc máy ủi đẩy một đống đất, trong đó máy ủi là tấm phủ.

Các nhà địa chất cấu trúc sử dụng phân tích hiển vi đối với các phần mỏng có định hướng của các mẫu địa chất để quan sát cấu trúc bên trong đá, cung cấp thông tin về biến dạng trong cấu trúc tinh thể của đá. Họ cũng vẽ và kết hợp các phép đo cấu trúc địa chất để hiểu rõ hơn về định hướng của các đứt gãy và nếp uốn để tái tạo lại lịch sử biến dạng đá trong khu vực. Ngoài ra, họ còn thực hiện các thí nghiệm số và tương tự về sự biến dạng của đá trong các thiết lập lớn và nhỏ.

Việc phân tích các cấu trúc thường được thực hiện bằng cách vẽ các hướng của các đặc điểm khác nhau lên các dàn âm thanh . Lập thể là một phép chiếu lập thể của một hình cầu lên một mặt phẳng, trong đó các mặt phẳng được chiếu dưới dạng các đường và các đường được chiếu dưới dạng các điểm. Chúng có thể được sử dụng để tìm vị trí của các trục uốn nếp, mối quan hệ giữa các đứt gãy và mối quan hệ giữa các cấu trúc địa chất khác.

Trong số các thí nghiệm nổi tiếng nhất về địa chất cấu trúc là những thí nghiệm liên quan đến các nêm orogenic , là các khu vực trong đó các ngọn núi được xây dựng dọc theo ranh giới mảng kiến ​​tạo hội tụ . ^[36] Trong các phiên bản tương tự của các thí nghiệm này, các lớp cát nằm ngang được kéo dọc theo bề mặt thấp hơn thành một điểm dừng phía sau, dẫn đến các kiểu đứt gãy trông giống như thực tế và sự phát triển của một lớp cát nhọn dần (tất cả các góc đều giữ nguyên) cái nêm. ^[37] Các mô hình số hoạt động giống như các mô hình tương tự này, mặc dù chúng thường phức tạp hơn và có thể bao gồm các mô hình xói mòn và nâng lên trong vành đai núi. ^[38] Điều này giúp chỉ ra mối quan hệ giữa xói mòn và hình dạng của một dãy núi. Những nghiên cứu này cũng có thể cung cấp thông tin hữu ích về các con đường dẫn đến biến chất thông qua áp suất, nhiệt độ, không gian và thời gian. ^[39]

Địa tầng học

Các màu sắc khác nhau cho thấy các khoáng chất khác nhau tạo nên núi Ritagli di Lecca nhìn từ Fondachelli-Fantina , Sicily

Trong phòng thí nghiệm, các nhà địa tầng phân tích các mẫu của các mặt cắt địa tầng có thể được trả về từ hiện trường, chẳng hạn như từ các lõi khoan . ^{[40] Các nhà} địa tầng cũng phân tích dữ liệu từ các cuộc khảo sát địa vật lý cho thấy vị trí của các phân vị địa tầng trong bề mặt. ^[41] Dữ liệu địa vật lý và nhật ký giếng có thể được kết hợp để tạo ra cái nhìn rõ hơn về bề mặt dưới bề mặt, và các nhà địa tầng thường sử dụng các chương trình máy tính để thực hiện việc này trong không gian ba chiều. ^{[42] Các nhà} địa tầng sau đó có thể sử dụng những dữ liệu này để tái tạo lại các quá trình cổ xưa xảy ra trên bề mặt Trái đất, ^[43] giải thích các môi trường trong quá khứ và xác định vị trí các khu vực khai thác nước, than và hydrocacbon.

Trong phòng thí nghiệm, các nhà phân tích địa sinh học phân tích các mẫu đá từ các mỏm đá và khoan lõi để tìm các hóa thạch được tìm thấy trong đó. ^[40] Những hóa thạch này giúp các nhà khoa học xác định niên đại của lõi và hiểu được môi trường trầm tích nơi các đơn vị đá hình thành. Các nhà địa lý học xác định niên đại chính xác các loại đá trong phần địa tầng để cung cấp các giới hạn tuyệt đối tốt hơn về thời gian và tốc độ lắng đọng. ^[44] Các nhà phân tích địa tầng từ tính tìm kiếm các dấu hiệu của sự đảo ngược từ tính trong các đơn vị đá mácma bên trong lõi khoan. ^[40] Các nhà khoa học khác thực hiện nghiên cứu đồng vị ổn định trên đá để thu thập thông tin về khí hậu trong quá khứ. ^[40]

Bề mặt sao Hỏa được chụp bởi tàu đổ bộ Viking 2 ngày 9 tháng 12 năm 1977

Với sự ra đời của khám phá không gian trong thế kỷ XX, các nhà địa chất đã bắt đầu xem xét các thiên thể hành tinh khác theo những cách thức đã được phát triển để nghiên cứu Trái đất . Lĩnh vực nghiên cứu mới này được gọi là địa chất hành tinh (đôi khi được gọi là địa chất thiên văn) và dựa trên các nguyên tắc địa chất đã biết để nghiên cứu các thiên thể khác của hệ mặt trời.

Mặc dù tiền tố geo trong ngôn ngữ gốc Hy Lạp dùng để chỉ Trái đất, nhưng "địa chất" thường được sử dụng cùng với tên của các thiên thể hành tinh khác khi mô tả thành phần và các quá trình bên trong của chúng: ví dụ như " địa chất của sao Hỏa " và " địa chất Mặt Trăng ". Các thuật ngữ chuyên ngành như selenology (nghiên cứu về Mặt trăng), isology (về sao Hỏa), v.v., cũng được sử dụng.

Mặc dù các nhà địa chất hành tinh quan tâm đến việc nghiên cứu tất cả các khía cạnh của các hành tinh khác, nhưng trọng tâm đáng kể là tìm kiếm bằng chứng về sự sống trong quá khứ hoặc hiện tại trên các thế giới khác. Điều này đã dẫn đến nhiều sứ mệnh có mục đích chính hoặc phụ là kiểm tra các thiên thể hành tinh để tìm bằng chứng về sự sống. Một trong số đó là tàu đổ bộ Phoenix , đã phân tích đất vùng cực trên sao Hỏa để tìm nước, hóa chất và các thành phần khoáng vật liên quan đến các quá trình sinh học.

Người đàn ông đang tìm vàng trên Mokelumne . Harper's Weekly : How We Got Gold in California. 1860

Địa chất kinh tế

Địa chất kinh tế là một nhánh của địa chất liên quan đến các khía cạnh của khoáng sản kinh tế mà loài người sử dụng để đáp ứng các nhu cầu khác nhau. Khoáng sản kinh tế là những khoáng sản được khai thác sinh lợi cho các mục đích sử dụng thực tế khác nhau. Các nhà địa chất kinh tế giúp xác định vị trí và quản lý các tài nguyên thiên nhiên của Trái đất , chẳng hạn như dầu mỏ và than đá, cũng như các tài nguyên khoáng sản, bao gồm các kim loại như sắt, đồng và uranium.

Địa chất khai thác

Địa chất khai thác bao gồm việc khai thác tài nguyên khoáng sản từ Trái đất. Một số tài nguyên có lợi ích kinh tế bao gồm đá quý , kim loại như vàng và đồng , và nhiều khoáng chất như amiăng , đá trân châu , mica , phốt phát , zeolit , đất sét , đá bọt , thạch anh và silica , cũng như các nguyên tố như lưu huỳnh , clo , và khí heli .

Địa chất dầu khí

Quy trình ghi nhật ký bùn, một cách phổ biến để nghiên cứu thạch học khi khoan giếng dầu

Các nhà địa chất dầu khí nghiên cứu các vị trí dưới bề mặt của Trái đất có thể chứa các hydrocacbon có thể chiết xuất được, đặc biệt là dầu mỏ và khí tự nhiên . Bởi vì nhiều bể chứa này được tìm thấy trong các bể trầm tích , ^[45] họ nghiên cứu sự hình thành của các bể này, cũng như quá trình tiến hóa trầm tích và kiến ​​tạo của chúng và vị trí ngày nay của các đơn vị đá.

Địa chất công trình

Địa chất công trình là việc áp dụng các nguyên tắc địa chất vào thực tiễn công trình nhằm mục đích đảm bảo rằng các yếu tố địa chất ảnh hưởng đến vị trí, thiết kế, xây dựng, vận hành và bảo trì công trình kỹ thuật được giải quyết một cách thích hợp.

Một đứa trẻ uống nước từ một cái giếng được xây dựng trong khuôn khổ dự án nhân đạo về địa chất thủy văn ở Shant Abak , Kenya

Trong lĩnh vực xây dựng dân dụng , các nguyên lý và phân tích địa chất được sử dụng để xác định các nguyên lý cơ học của vật liệu mà các công trình được xây dựng trên đó. Điều này cho phép các đường hầm được xây dựng mà không bị sập, các cây cầu và tòa nhà chọc trời được xây dựng với nền móng chắc chắn và các tòa nhà được xây dựng sẽ không bị lắng trong đất sét và bùn. ^[46]

Thủy văn và các vấn đề môi trường

Địa chất và các nguyên tắc địa chất có thể được áp dụng cho các vấn đề môi trường khác nhau như khôi phục dòng chảy , phục hồi các cánh đồng nâu , và hiểu được sự tương tác giữa môi trường sống tự nhiên và môi trường địa chất. Thủy văn nước ngầm, hoặc địa chất thủy văn , được sử dụng để xác định vị trí nước ngầm, ^[47] thường có thể cung cấp nguồn nước không bị ô nhiễm sẵn sàng và đặc biệt quan trọng ở các vùng khô hạn, ^[48] và để theo dõi sự lây lan của các chất gây ô nhiễm trong các giếng nước ngầm. ^{[47] [49]}

Các nhà địa chất cũng thu được dữ liệu thông qua địa tầng, lỗ khoan , mẫu lõi và lõi băng . Lõi băng ^[50] và lõi trầm tích ^[51] được sử dụng để tái tạo lại khí hậu cổ sinh, cho các nhà địa chất biết về nhiệt độ, lượng mưa và mực nước biển trong quá khứ và hiện tại trên toàn cầu. Các bộ dữ liệu này là nguồn thông tin chính của chúng tôi về biến đổi khí hậu toàn cầu ngoài dữ liệu công cụ. ^[52]

Mối nguy hiểm tự nhiên

Rockfall ở Grand Canyon

Các nhà địa chất và địa vật lý nghiên cứu các hiểm họa tự nhiên để ban hành các quy tắc xây dựng và hệ thống cảnh báo an toàn được sử dụng để ngăn ngừa thiệt hại về tài sản và tính mạng. ^[53] Ví dụ về các hiểm họa tự nhiên quan trọng liên quan đến địa chất (trái ngược với những hiểm họa chủ yếu hoặc chỉ liên quan đến khí tượng) là:

Bản đồ địa chất của William Smith của Anh , xứ Wales và miền nam Scotland . Được hoàn thành vào năm 1815, nó là bản đồ địa chất tỷ lệ quốc gia thứ hai và là bản đồ chính xác nhất cho đến nay. ^{[54] [ xác minh không thành công ]}

Việc nghiên cứu vật chất vật lý của Trái đất ít nhất đã có từ thời Hy Lạp cổ đại khi Theophrastus (372–287 TCN) viết tác phẩm Peri Lithon ( Trên những viên đá ). Trong thời kỳ La Mã , Pliny the Elder đã viết chi tiết về nhiều khoáng chất và kim loại, sau đó được sử dụng trong thực tế - thậm chí ghi chú chính xác nguồn gốc của hổ phách . Ngoài ra, vào thế kỷ thứ 4 trước Công nguyên, Aristotle đã đưa ra những quan sát quan trọng về tốc độ thay đổi địa chất chậm chạp. Ông đã quan sát thành phần của đất và xây dựng một lý thuyết trong đó Trái đất thay đổi với tốc độ chậm và những thay đổi này không thể quan sát được trong suốt cuộc đời của một người. Aristotle đã phát triển một trong những khái niệm dựa trên bằng chứng đầu tiên liên quan đến lĩnh vực địa chất liên quan đến tốc độ thay đổi vật lý của Trái đất ^{[55] [56]}

• 

  James Hutton , nhà địa chất người Scotland và cha đẻ của địa chất hiện đại

• 

  John Tuzo Wilson , nhà địa vật lý người Canada và là cha đẻ của kiến tạo mảng

• 

  Nhà núi lửa học David A. Johnston 13 giờ trước khi qua đời trong
  vụ phun trào năm 1980 của Núi St. Helens

Một số học giả hiện đại, chẳng hạn như Fielding H. Garrison , cho rằng nguồn gốc của khoa học địa chất có thể bắt nguồn từ Ba Tư sau khi các cuộc chinh phục của người Hồi giáo kết thúc. ^[57] Abu al-Rayhan al-Biruni (973–1048 CN) là một trong những nhà địa chất học người Ba Tư sớm nhất , có công trình bao gồm các tác phẩm sớm nhất về địa chất của Ấn Độ , đưa ra giả thuyết rằng tiểu lục địa Ấn Độ từng là một vùng biển. ^[58] Rút ra từ các tài liệu khoa học Hy Lạp và Ấn Độ chưa bị phá hủy bởi các cuộc chinh phạt của người Hồi giáo , học giả người Ba Tư Ibn Sina (Avicenna, 981–1037) đã đề xuất các giải thích chi tiết về sự hình thành các ngọn núi, nguồn gốc của động đất và các chủ đề khác trọng tâm. địa chất hiện đại, cung cấp nền tảng thiết yếu cho sự phát triển sau này của khoa học. ^{[59] [60]} In China, the polymath Shen Kuo (1031–1095) formulated a hypothesis for the process of land formation: based on his observation of fossil animal shells in a geological stratum in a mountain hundreds of miles from the ocean, ông suy luận rằng đất được hình thành do sự xói mòn của các ngọn núi và do sự lắng đọng của phù sa . ^[61]

Nicolas Steno (1638–1686) được ghi nhận với quy luật chồng chất , nguyên tắc về mặt ngang gốc và nguyên tắc liên tục bên : ba nguyên tắc xác định của địa tầng .

Từ địa chất được sử dụng lần đầu tiên bởi Ulisse Aldrovandi vào năm 1603, ^{[62] [63]} sau đó được Jean-André Deluc sử dụng vào năm 1778 ^[64] và được Horace-Bénédict de Saussure sử dụng như một thuật ngữ cố định vào năm 1779. ^{[65] [66]} Từ này có nguồn gốc từ tiếng Hy Lạp γῆ, gê , có nghĩa là "trái đất" và λόγος, logo , có nghĩa là "lời nói". ^[67] Nhưng theo một nguồn khác, từ "địa chất" xuất phát từ một người Na Uy, Mikkel Pedersøn Escholt (1600–1699), là một linh mục và học giả. Escholt lần đầu tiên sử dụng định nghĩa này trong cuốn sách của ông có tựa đề, Geologia Norvegica (1657). ^{[68] [69]}

William Smith (1769–1839) đã vẽ một số bản đồ địa chất đầu tiên và bắt đầu quá trình sắp xếp thứ tự các tầng (lớp) đá bằng cách kiểm tra các hóa thạch chứa trong chúng. ^[54]

James Hutton (1726-1797) thường được xem là nhà địa chất hiện đại đầu tiên. ^[70] Năm 1785, ông trình bày một bài báo có tựa đề Lý thuyết về Trái đất cho Hiệp hội Hoàng gia Edinburgh . Trong bài báo của mình, ông giải thích lý thuyết của mình rằng Trái đất phải già hơn nhiều so với những gì được cho là trước đây để có đủ thời gian cho các ngọn núi bị xói mòn và để các trầm tích hình thành đá mới dưới đáy biển, do đó chúng được nâng lên đến trở thành vùng đất khô cằn. Hutton đã xuất bản một phiên bản hai tập về những ý tưởng của mình vào năm 1795 ( Tập 1 , Tập 2 ).

Những người theo dõi Hutton được biết đến như những người theo chủ nghĩa Diêm Vương vì họ tin rằng một số loại đá được hình thành bởi thuyết lưu hóa , tức là sự lắng đọng của dung nham từ núi lửa, trái ngược với những người theo thuyết Neptunist , dẫn đầu bởi Abraham Werner , người tin rằng tất cả các loại đá đã định cư từ một đại dương lớn. mà mức độ giảm dần theo thời gian.

Bản đồ địa chất đầu tiên của Hoa Kỳ được sản xuất vào năm 1809 bởi William Maclure . ^[71] Năm 1807, Maclure bắt đầu nhiệm vụ tự đặt ra là thực hiện một cuộc khảo sát địa chất của Hoa Kỳ. Hầu hết mọi tiểu bang trong Liên minh đều được ông đi qua và lập bản đồ, Dãy núi Allegheny được vượt qua và đi lại khoảng 50 lần. ^[72] Kết quả của những nỗ lực không công sức của ông đã được đệ trình lên Hiệp hội Triết học Hoa Kỳ trong một cuốn hồi ký có tựa đề Những quan sát trên Địa chất Hoa Kỳ giải thích về Bản đồ Địa chất , và được xuất bản trong Giao dịch của Hiệp hội , cùng với bản đồ địa chất đầu tiên của quốc gia. ^[73] antedates này William Smith bản đồ địa chất của nước Anh bởi sáu năm, mặc dù nó được xây dựng bằng cách sử dụng phân loại khác nhau của các loại đá.

Sir Charles Lyell (1797-1875) lần đầu tiên xuất bản cuốn sách nổi tiếng của mình, Nguyên tắc địa chất , ^[74] vào năm 1830. Cuốn sách này, có ảnh hưởng đến tư tưởng của Charles Darwin , đã thúc đẩy thành công học thuyết về thuyết thống nhất . Lý thuyết này nói rằng các quá trình địa chất chậm đã xảy ra trong suốt lịch sử Trái đất và vẫn đang diễn ra cho đến ngày nay. Ngược lại, thảm họa là giả thuyết cho rằng các đặc điểm của Trái đất được hình thành trong các sự kiện thảm khốc, đơn lẻ và không thay đổi sau đó. Mặc dù Hutton tin vào thuyết thống nhất, nhưng ý tưởng này không được chấp nhận rộng rãi vào thời điểm đó.

Phần lớn địa chất thế kỷ 19 xoay quanh câu hỏi về tuổi chính xác của Trái đất . Các ước tính thay đổi từ vài trăm nghìn đến hàng tỷ năm. ^[75] Vào đầu thế kỷ 20, xác định niên đại bằng phương pháp phóng xạ cho phép ước tính tuổi Trái đất là hai tỷ năm. Nhận thức về khoảng thời gian khổng lồ này đã mở ra cánh cửa cho những lý thuyết mới về các quá trình hình thành nên hành tinh.

Một số tiến bộ quan trọng nhất của địa chất thế kỷ 20 là sự phát triển của lý thuyết kiến tạo mảng trong những năm 1960 và cải tiến các ước tính về tuổi của hành tinh. Lý thuyết kiến ​​tạo mảng nảy sinh từ hai quan sát địa chất riêng biệt: sự lan rộng đáy biển và sự trôi dạt lục địa . Lý thuyết đã cách mạng hóa các ngành khoa học về Trái đất . Ngày nay Trái đất được biết là đã xấp xỉ 4,5 tỷ năm tuổi. ^[13]

Tại Wikiversity , bạn có thể tìm hiểu
thêm và dạy những người khác về Địa chất tại Trường Địa chất .

• Một địa chất: Bản đồ địa chất tương tác của thế giới này là một sáng kiến ​​quốc tế về các cuộc khảo sát địa chất trên toàn cầu. Dự án đột phá này được khởi động vào năm 2007 và góp phần vào 'Năm Quốc tế về Hành tinh Trái đất', trở thành một trong những dự án hàng đầu của họ.
• Tin tức Khoa học Trái đất, Bản đồ, Từ điển, Bài báo, Việc làm
• Liên minh Địa vật lý Hoa Kỳ
• Viện Khoa học Địa chất Hoa Kỳ
• Liên minh Khoa học Địa chất Châu Âu
• Hiệp hội địa chất Hoa Kỳ
• Hiệp hội địa chất London
• Các cuộc phỏng vấn video với các nhà địa chất nổi tiếng
• Geology OpenTextbook
• Các điểm chuẩn về thời gian học