GEOLOGIA

Geologia

1. Începuturile

Universul este, în cea mai mare parte, un spatiu gol, dar chiar si asa, contine cantitati imense din elementele cele mai simple, hidrogen si heliu, care reprezinta combustibilul stelelor si, implicit, al Soarelui. Acest lucru este explicabil prin modelul acceptat pe larg al Big Bang, când un corp foarte mic, dar cu densitate incredibil de mare, a explodat cu 10-13 miliarde de ani în urma, trim 24124p158y itând materie si energie în toate directiile. Astronomii au dedus conditiile fizice ale Universului începând cu o microsecunda dupa "bang" si pâna la moartea sa, pe carea au calculat-o ca urmând sa aiba loc peste 10¹⁰⁰ ani de la nasterea sa.

Universul primordial era un nor de gaze în expansiune, care continea 75% hidrogen, 23% heliu si 2% alte elemente. Dupa circa un miliard de ani, nnorul s-a segregat în nori mai mici, care apoi au format galaxiile si grupurile de galaxii. În cele din urma, pe masura ce norii mai mici sau nebuloase se condensau, atractia gravitationala a dus la colapsul lor spre interior, generând temperaturi uriase ( 10 milioane C) în nucleul fiecarui nor, ceea ce a dus la initierea reactiilor nucleare în urma carora atomii de hidrogen fuzionau pentru a forma heliu. Astfel s-au format stelele individuale care alcatuiau galaxiile. Exista 50 milioane de galaxii formate fiecare din zeci, pâna la sute de miliarde de stele care dau cerului aspectul laptos.

Cele mai multe galaxii au forma spirala si diametre de 100 000 de ani lumina. Sistemul nostru solar se afla într-o galaxie pe care o numim Calea Lactee, iar soarele nostru este o stea de marime medie.

Putine dintre stelele formate imediat dupa Big Bang mai exista astazi, deoarece le aveau temperaturi foarte mari ale nucleelor si si-au consumat hidrogenul cu o rata estrem demare. Elementele grele ca fierul s-au format în aceste stele mari, care apoi au colapsat în nucleele lor consumate si au explodat ca supernove. În timpul exploziei s-au format elementele mai grele ca fierul, fiind astfel dispersate în toto universul. Ele au reprezentat materia prima pentru generatia ulterioara de stele si pentru sistemul nostru solar.

2. Sistemul Solar

Nebuloasele sau norii de gaz interstelari sunt, de obicei, stabili. Ei nu colapseaza spre propriul lor interior decât daca sunt împinsi de un eveniment exterior. Un astfel de eveniment, o explozie de tip supernova, uneori denumit "bing bang", s-ar putea sa fi avut loc cu circa 5 miliarde de ani în urma. Aceasta explozie a facut ca norul de gaz care urma sa devina sistemul nostru solar sa se roteasca si sa înceapa sa colapseze. În timp ce partea interna a nebuloasei se contracta, ea a fost încalzita de fuziunea atomilor de hidrogen, iar partea externa a norului a fost fortata de rotatie sa ia forma unui disc - situatie sugerata cu circa 200 de ani în urma de Immanuel Kant si Pierre de Laplace. În acest stadiu protosoarele fierbinte era înconjurat de un nor rotitor, discoidal, mai rece - nebuloasa solara. Componentele volatile (cu punct de fierbere scazut) cum ar fi metan sau amoniacs-au condensat în partile exterioare, mai reci ale nebuloasei, formând planetele exterioare mari, în timp ce substantele metalice si pietroase cu puncte de topire înalte s-au condensat mai aproape de soare si au format planetele interne, mai dense. Cu timpul, discul a fost compus din bulgari de dimensiunile unor asteroizi, formati din materie solida, cunoscuti sub numele de planetesimale, care s-au ciocnit si au crescut pentru a forma planetele printr-un proces numit acretie.

Planetele terestre interne sunt relativ mici, dense si compuse, în principal, din roci, în timp ce planetele jupiteriene esterne sunt mari si gazoase.

Caldura generata de ciocnirea planetesimalelor si de dezintegrarea radioactiva au dus la topirea Pamântului si la diferentierea sa în strate concentrice, în functie de densitatea lor. Nichelul si fierul elementar, fiindmai grele, s-au scufundat formând nucleul Pamântului, iar o masa semilichida de silicati formatori de roci, mantaua, s-a format în jurul nucleului.

Pamântul, ca masa planetara, s-a format acum circa 4,6 miliarde de ani, când era prea fierbinte pentru a avea o atmosfera. Pe masura ce se racea, gazele au scapat din interior - în special hidrogen, amoniac, metan si vapori de apa - care într-un final au evoluat în atmmosfera noastra bogata în oxigen si azot.

În final, acum circa 4-4,3 miiliarde de ani, mineralele cel mai usoare au format stratul extern al Pamântului, crusta, care include atât rocile continentelor, cât si pe cele ale bazinelor oceanice. Vârsta de 4-4,3 miliarde de ani este vârsta radiometrica a celor mai vechi roci continentale cunoscute astazi.

3. Materialele Pamântului

Minerale si roci - vezi lucrari practice.

4. Timp geologic

Interesul pentru perioade de timp extrem de lungi separa geologia si astronomia de celelelalte stiinte.

Geologii gândesc vârsta Pamântului si a celor mai vechi roci ale sale în termeni de miliarde de ani.

Timpul are o asemenea importanta în stiintele Pamântului, încât si-a primit un nume al lui, de timp geologic.

De ce este relevant pentru geologia ambientala momentul desfasurarii si durata unor evenimente stravechi? Cercetarile care au loc sunt directionate spre determinarea intervaleleor de recurenta pentru cutremure mari si eruptii vulcanice. S-a postulat ca daca noi cunoastem intervalul de timp dintre evenimentele catastrofice din ultimele mii de ani, vom putea prezice cu mai multa precizie când vor avea loc din nou astfel de evenimente.

Geologii utilizeaza doua moduri diferite de datare a rocilor si a evenimentelor geologice. Pe teren, de obicei, se utilizeaza datarea relativa, care stabileste ordinea evenimentelor geologice. Adica, daca, de exemplu, unele strate de roci sunt mai vechi sau mai noi decât altele sau daca o roca vulcanica este mai tânara decât acele roci etc.

În laborator, se poate face datarea numerica. Aceasta ne da o vârsta în ani înainte de prezent pentru un eveniment, roca etc. Vârsta relativa se determina aplicând legi geologice, cum ar fi Legea superpozitiei stratelor, care afirma ca în orice secventa de strate nederanjate de roci, stratul cel mai vechi este cel mai jos, iar stratele dispuse deasupra lui sunt succesiv mai noi. Legea relatiilor de întretaiere (un element geologic care taie sau strapunge un alt corp de roca trebuie sa fie mai tânar decât masa de roca strapunsa ) etc. Utilizând aceste legi, geologii au pus la un loc grosimi uriase de roci sedimentare si continutul lor în fosile, reprezentând un interval imens de timp geologic. Vârsta geologica a unei anumite secvente de roci a fost apoi determinata aplicând Lege succesiunilor de fosile, adica succesiunea cronologica a formelor de viata observata de-alungul timpului geologic. Aceasta permite ca rocile fosilifere din doua arii foarte îndepartate sa poata fi corelate prin compararea fosilelor cheie gasite în rocile din cele doua arii. Folosind astfel de fosile cheie si metode de datare radioactiva, geologii au construit scara timpului geologic. Scara este divizata în unitati de timp în care s-au depus rocile, inclusiv formele de viata si în care au avut loc evenimente cum ar fi ridicarea lanturilor de munti.

Geologii de mediu sunt interesati mai ales de evenimentele din ultimele câteva milioane de ani.

Metodele de determinare a vârstelor au nevoie de un ceas natural, cel mai utilizat fiind ratele de dezintegrare a elementelor radioactive pentru a forma alte elemente.

Înainte de aparitia datarii radioactive, determinarea vârstei Pamântului era o sursa de controverse între interpretarile religioase si primii oamenni de stiinta.

Pamântul pe care îl vedem astazi este produsul proceselor Pamântului care au actionat asupra materialelor Pamântului de-a lungul timpului geologic. Raspunsul acestor materiale la procese a fost formarea lanturilor de munti, a platourilor si a multitudinii de elemente fizice aflate pe planeta noastra. Probabil ca cel mai mare si mai important dintre aceste procese a fost formarea si deplasarea unor segmente sub forma de placi ale suprafetei Pamântului, care influenteaza distributia cutremurelor si eruptiilor vulcanice, geografia globala, depozitele minerale si chiar climatul. Aceste procese sunt procesele tectonicii globale, care vor fi prezentate în capitolul urmator.