mini|440x440piksel|Šematski prikaz geonauka. Geologija (iz grčkog γῆ, gē, i.e. "zemlja" i -λoγία, -logia, i.e. "nauka o, govori"γῆ. ) je nauka koja se bavi proučavanjem planete Zemlje, stijena i minerala koje je tvore te procesa koji je mijenjaju.
Geologija je prirodna nauka koja se bavi Zemljom i drugim astronomskim objektima, stijenama od kojih se sastoje i procesima kojima se mijenjaju tokom vremena. Moderna geologija značajno preklapa sve druge nauke o Zemlji. Integrisana je sa naukom o Zemljinom sistemu i planetarnoj nauci.
Geologija nam daje uvid u historiju Zemlje dajući dokaze za tektoniku ploča, evolucionu historiju, i klimu kakva je vladala u prošlosti. Geologija je važna za istraživanja minerala i njihovu eksploataciju, vodene resurse, razumijevanje prirodnih nesreća u opasnosti, te za pobliže proučavanje klimatskih promjena. Geologija je najbitnija u geotehničkim naukama i jedna je od glavnih nauka.
Sastav Zemlje kao cjeline Sastav Zemlje kao cjeline određen je sastavom i relativnim odnosima u omotaču i jezgri, jer oni, zajedno čine preko 99% mase Zemlje. Uz tu činjenicu, u svrhu određivanja sastava sljedeće se pretpostavke moraju uzeti u obzir
Jezgro Zemlje ima približni sastav siderolita, Plašt ili omotač se sastoji od peridotitno-dunitskog sastava sa eklogitima, Zemlja sadrži 8% sulfida po sastavu meteoritskog troilita (FeS), Troilit je jednako raspoređen između omotača i jezgre.
U sastavz Zemljine kore javlja se samo 8 elemenata sa učešćem preko 1%, njihov zbir je oko 98%. A. Fersman je 1934. godine objavio podatke o težinskim klarkovima glavnih elemenata u sastavu Zemlje, prema kojima se javljaju:
Fe ....... 39,76% O ........ 21,71% Si ........ 14,50% Mg ....... 8,70% Ni ......... 3,16% Ca ........ 2,52% Al ......... 1,80% S .......... 0,60% Na ........ 0,40%
Fizičke osobine Zemlje mini|289x289piksel|Zemlja iz svemira. Zemlja je treća planeta Sunčevog sistema. Izgrađena je od čvrste, tečne i gasovite materije. Po svom obliku, Zemlja je nebesko tijelo u obliku rotacionog elipsoida, spljoštenog na polovima. Čvrsta Zemljina kora je rasčlanjena sa reljefom koji određuje položaj kontinenata i okeana. Najviša tačka na Zemlji je na Himalajima - Mont Everest (8848 m), a najveća dubina je utvrđena kod Marijanskih ostrva, gdje je konstantovana dubina 11521 m. i Čelendžera 10863.
Utvrđeno je da Zemlja ima oblik rotacionog elipsoida sa sljedećim dimenzijama:
Poluprečnik na polovima 6.357 km Poluprečnik na Ekvatoru 3.378 km Dužina merdijana 40.008 km Dužina Ekvatora 40.057 km Površina Zemlje 510.000.000 km Zapremina Zemlje 1.080.000 km Površina kopna 149.000.000 km Površina mora 361.000.000 km
Zbog nejednakog oblika Zemljine površine, zbog postojanja planina na kontinentima kao i mnogih udubljenja u morima i okeanima, zemlja ima oblik geoida (prema Listing).
Srednja gustina Zemlje kao nebeskog tijela iznosi 5,52 gr/cm. Na gustinu utiče njen sastav. U sastavu utiču tri tipa stijena: magmatske, sedimentne i metamorfne.
Gravitacijsko djelovanje Mjeseca i Sunca uzrokuje morska doba (plimu i oseku) na Zemlji. Zemljina teža je sila koje djeluje u Zemljinoj unutrašnjosti, na površini i u atmosferi. I ona se svodi na gravitaciju i centrifugalnu silu. Centrifugalna sila djeluje okomito na os rotacije i to prema vani. Ima dvije komponente: radijalnu i tangencijalnu.
O Zemljinom magnetizmu raspravlja se već od 1600. godine, kada je W.Gilbert iznio mišljene da se Zemlja ponaša kao veliki magnet. Godine 1839. dokazano je da največi dio Zemljinog magnetnog polja (oko 95%) potječe iz Zemljine unutrašnjosti i da vrlo malo dolazi izvana, svemirskim zračenjem.
Izdvajaju se tri toplotna izvora iz kojih se Zemlja snadbijeva toplotom:
Sunce svojim toplotnim zracima utiču na površinski dio, Iskonski izvor - toplota koja dolazi iz unutrašnjosti Zemlje, Radioaktivne materije svojim radioaktivnim procesom raspadanja stvara izvor toplote.
Utvrđeno je da se temperatura sa dubinom penje artrimetičkom progresijom. Srednja vrijednost tog porasta je 1C za 33 m. Taj odnos temperature (1c) i dubine (33 m) poznat je kao geotermalni gradijent.
Na dubini do 70 km ispod okeanske kore, odnosno preko 100 km ispod kontinentalne kore, seizmičke brzine naglo opadaju u zoni zvanoj astenosfera. Astenosfera je sama debela 50-150 km i proteže se do oko 250 km dubine (iako imaju druga mišljena).
Strukturna građa Zemlje Na osnovu geofizičkih istraživanja, utvrđeno je da je Zemlja podjeljena na tri unutrašnje sfere ili ljuske:
Zemljina kora (okeanska i kontinentalna), Omotač (mantl), Jezgro (vanjsko i unutrašnje).
Zemljina kora predstavlja vanjsku ljusku Zemlje, donja granica je Mohoročićev diskontinuitet. Srednja debljina kore u okeanskim bazenima je 6 km, a u stabilnim kontinentalnim terenima 35 km. Kora obuhvata gornji dio omotača i krovinsku koru. Izdavaju se:
okeanska kora - obuhvata dio litosfere ispod okeanskog sedimentnog sloja. Ova kora je bazaltnog sastava s malim količinama serpentinita. Ima debljinu 6-10 km. kontinentalna kora - je heterogenog sastava. Debljina ispod planinskih vijenaca može dostići i do 70 km. Između kore i omotača nalazi se Mohoročićev diskontinuitet.
Omotač ili mantl se s obzirom na raznolikost u sastavu dijeli na:
gornji omotač - se prostire od Moho diskontinuiteta do dubine 400 km. To je silikatni omotač izgrađen od Fe-Mg silikata koji grade peridotite ili eklogite. Među peridotitima razlikuju se dva tipa: spinelski i granatski. Unutar gornjeg omotača posebno je značajna zona astenosfera. prijelazna zona - je na dubini 400 - 1000 km. Po sastavu je sličan ostatku omotača, ali pokazuju promjene od čvrstog ka tečnom stanju. Temperatura iznosi 1300-1800C. donji omotač - se prostire na dubini 1000-2900 km. Sastav je sulfidno-oksidni.
Jezgo je središnji dio Zemlje koji se prostire od 2900 km do središta. Gutenbergov diskontinuitet predstavlja granicu između omotača i jezgre. Jezgo se sastoji iz dva dijela:
Spoljašnje (vanjsko) jezgro - se prostire na dubini od 2900-5155 km i zauzima 29,3% ukupne mase Zemlje. Pretpostavlja se da je izgrađeno od tekuće željezno-nikalne faze. Temperatura iznosi oko 3200C. Unutrašnje jezgro - se nalazi ispod 5100 km dubine. Pretpostavlja se da je istog sastava kao i spoljašnje. Temperatura iznosi oko 4500C. Centar Zemlje je na dubini 5155-6377 km.
Spoljašni omotač Zemlje Atmosfera predstavlja spoljašnji gasoviti omotač Zemlje. Atmosfera kao poseban omotač razlikuje se od hidrosfere ne samo po agregatnom stanju materije, nego i po hemijskom sastavu. Gornja granica atmosfere uslovno je prihvaćena kao nivo na kojem se sila Zemljine gravitacije kompenzira sa centrifugalnom silom rotacije planete.
Na tom nivou, veza atmosfere sa Zemljom se gubi. Srednji sastav atmosfere je veoma postojan i predstavlja mješavinu tri osnovna gasa: argona, azota i kiseonika. Koncentracija atmosferskih gasova udaljavanjem od Zemljine površine se stalno smanjuje, a raste razređenost vazduha i pada atmosferski pritisak. Atmosfera apsorbuje oko 15% Sunčeve energije, a Zemljina površina oko 43%. Razmještaj pojedinih zona od površine Zemlje pa na više je sljedeći:
troposfera do 8 km tropopauza 8 - 12 km stratosfera 12 - 55 km prelazna zona 55 - 85 km jonosfera 85 - 600 km vakumsfera 600 - 1300 km sfera disocijacije <1300 km
Hidrosfera predstavlja vodeni omotač Zemlje. U sastav hidrosfere ulaze tri osnovna tipa prirodnih voda. Tu spada okeanosfera, vode mora i okeana, lednika i sa kontinenata. Prelazni oblik sačinjavaju podzemne vode. Hemijski sastav hidrosfere je različit za vode kopna i mora. Vode okeana sadrže prosječno 34 grama soli na jedan litar vode.
Biosfera predstavlja omotač u kojoj se odvija život. E. Sis je 1875. godine izdvojio ovaj omotač. Prema Vernadskom ukupna masa žive organske materije na Zemlji iznosi pribložno oko 0,001% od težine Zemljine kore. lijevo|mini|268x268piksel|Biosfera mini|314x314piksel|Hidrosfera centar|mini|278x278piksel|Atmosfera mini|Ciklus stijena pokazuje odnos između magmatskih, sedimentnih i metamorfnih stijena .
Geološki materijali Većina geoloških podataka dolazi iz istraživanja čvrstih Zemljinih materijala. Obično se ti materijali dijele na stijene i nekonsolidovane materijale.
Stijene Stijene su sastavljene od polimineralnih ili monomineralnih agregata, a njihove očvrsle tvorevine grade Zemljinu koru. Nauka koje proučava stijene naziva se petrologija. Stijene su prirodni mineralni agregati sastavljene od pertrogenih minerala.
Postoje tri glavna tipa stijena: magmatske, sedimentne, metamorfne. Kada se stijena kristalizuje od otopljene magme onda je to magmatska stijena. Taj kamen se može erodirati i taloižiti te tako dobijamo sedimentne stijene, ili se može usljed pritiska i temperature mijenjati te dobijamo metamorfne stijene. Stijene mogu prelaziti iz jednog u drugi oblik.
Većina istraživanja u geologiji je povezana sa stijenama, jer nam stijene daju najviše podataka o historiji Zemlje.
Magmatske stijene Magmatske stijene nastaju očvršćavanjem usijane magme, u zemljinoj kori ili lave na površini Zemljine kore. Po načinu pojavljivanja dijele se u tri grupe:
intruzivne ili dubinske, efuzivne ili površinske i žilne ili žične stijene.
Magma vodi porijeklo iz Zemljine unutrašnjosti sastavljena od teškoisparivih i lahkoisparivih komponenti, nastoji da kroz pukotine i dovodne kanale izbije na površinu Zemlje. U koliko magma izbije na površinu, tada se naziva lava. Mjesta na površini Zemlje, na kojima izbija lava nazivaju se vulkani.
Magmatske stijene su izgrađene uglavnom od silikatnih minerala od kojih je najčešći kvarc - SiO2. Petrogeni minerali koji izgrađuju i definišu magmatske stijene su:
bitni, sporedni i akcesorni.
Petrogeni sastojci magmatskih stijena po boji mogu se podijelitu u dvije grupe:
obojeni, feromagnezijski ili femski - u koje spadaju mineralne grupe za čiji hemijski sastav su karakteristični Fe i Mg. Od najvažnijih minerala u ovu grupu spadaju: olivin, pirokseni, amfiboli i liskuni. neobojeni, alumosilikatni ili salski - koji čine preko 75% svih magmatskih minerala, u čijem hemijskom sastavu dominiraju Si i Al.
U hemijskom pogledu uglavnom su silikatnog sastava. Sadržaj SiO2 varira do 90%, pa se iste mogu podjeliti na:
kisele, neutralne, bazične i ultrabazične.
Glavne komponente magmatskih stijena, čiji je sadržaj veći od 1% su: SiO2, Al2O3, Fe2O3, FeO, MgO, CaO, Na2O i H2O.
Sporedne komponente magmatskih stijena su: TiO, Cr2O3, NiO, MnO, SrO, Bao, P2O5.
Na osnovu mineraloško - hemijskog kriterija, sve se mogu podjeliti u sedam grupa:
grupa granita i granodiorita, grupa sijenita, grupa alkalijskih sijenita, grupa diorita, grupa gabra, grupa alkalijskih gabrova i grupa ultramafita.
Sedimentne stijene Sedimentne ili taložne stijene imaju najveće rasprostranjenje na površini Zemljine kore, nastale taloženjem razorenog materijala od magmatskih, metamorfnih i ranije konsolidovanih sedimentnih stijena u sedimentacionim sredinama.
Nauka koja se bavi proučavanjem postanka sedimentnih stijena naziva se sedimentologija.
Postanak sedimentnih stijena ili litogeneza se svodi na 4 procesa:
Raspadanje, Transport, Sedimentacija i Preobražaj.
Sedimentne stijene se mogu klasificirati na osnovu:
Načina postanka ili geneze: klastične, hemogene i organogene Stepena konsolidacije ili dijageneze: nevezane, poluvezane i vezane Granulometrijskih karakteristika: psefoliti, psamitoliti, alevroliti i pelitoliti.
Metamorfne stijene Metamorfne stijene nastaju preobražajem ranije nastalih stijena magmatskog, sedimentnog i metamorfnog porijekla. Metamorfne stijene nastale od magmatskih stijena su orto-stijene, a od sedimentnih stijena para-stijene. Dva faktora koji uslovljavaju proces metamorfoze su temperatura i pritisak.
Temperatura u Zemljinoj kori potiče iz dva izvora. Jedan je izvor toplote iz ubutrašnjosti Zemlje a drugi je toplota koja potiče iz Sunčeve energije.