Termenul „procese geologice” descrie forțele naturale care modelează structura fizică a unei planete. Tectonica plăcilor, eroziunea, intemperii chimice și sedimentarea sunt toate exemple de forțe care afectează în mod semnificativ suprafața Pământului și explică caracteristicile sale majore. Aceste procese sunt studiate îndeaproape de geologi și oameni de știință ai Pământului pentru a-și îmbunătăți înțelegerea istoriei planetei; pentru a ajuta la localizarea resurselor utile, cum ar fi minereurile metalice; și pentru a ajuta la predicția evenimentelor potențial dezastruoase, cum ar fi cutremure, tsunami și erupții vulcanice.
Placi tectonice
Privind Pământul din spațiu, dă o impresie de seninătate totală, imobilă. Istoria planetei, însă, este dominată de divizarea și unirea maselor de uscat pentru a forma noi continente care își schimbă pozițiile în mod continuu. Aceste procese geologice sunt conduse de tectonica plăcilor și apar la intervale de timp prea lungi pentru ca oamenii să le poată aprecia în mod direct. Scoarța terestră este formată din „plăci” solide de rocă care plutesc pe material mai dens, dar semi-lichid, dedesubt. Curenții de convecție din acest material, cunoscut sub numele de manta, fac ca aceste plăci, care formează continentele, să se miște în timp.
Uneori, plăcile continentale se ciocnesc una de alta, formând lanțuri muntoase precum Himalaya. Plăcile se pot despărți, de asemenea, așa cum se întâmplă astăzi în Valea Riftului din Africa. Dacă s-ar putea vedea planeta așa cum era acum aproximativ 250 de milioane de ani, ar arăta foarte diferit de aspectul ei de astăzi. Se crede că, la acea vreme, toate continentele erau unite într-un „supercontinent” uriaș pe care cercetătorii îl numesc Pangea. Cu aproximativ 200-225 de milioane de ani în urmă, condusă de procese tectonice, această masă de pământ a început să se fragmenteze în bucăți mai mici, formând în cele din urmă continentele moderne.
Procesele tectonice pot aduce și continentele împreună. Unii geologi cred că Pământul a trecut prin mai multe cicluri în care mase uriașe de pământ s-au despărțit pentru a forma continente mai mici care ulterior s-au fuzionat din nou. Este posibil să fi existat o serie de supercontinente anterioare.
Scoarța terestră este formată din două straturi: scoarța continentală și, sub aceasta, scoarța oceanică, care este compusă din rocă mai densă. Scoarta oceanică este expusă sub oceane. Sub Oceanul Atlantic, material nou iese din manta pentru a forma o creastă oceanică mijlocie, pe măsură ce America și Europa se depărtează și mai mult. În alte zone, inclusiv coasta de vest a Americii de Sud, crusta oceanică se scufundă sub crusta continentală în ceea ce se numește zonă de subducție. Frecarea produsă de acest proces a dus la vulcanism în această zonă, formând lanțul muntos Anzi.
Tectonica plăcilor explică de ce cutremurele și activitatea vulcanică tind să apară în jurul marginilor continentelor. Acestea sunt zonele cu cea mai mare activitate geologică, unde subducția sau mișcarea plăcilor continentale una împotriva celeilalte poate duce la evenimente violente. Din păcate, un număr mare de oameni trăiesc în zone active din punct de vedere geologic în apropierea granițelor plăcilor, dar oamenii încep să dezvolte mijloacele de a prezice dezastrele. Urmărind îndeaproape lucruri precum mișcările mici ale rocii, fracturile și umflarea solului, oamenii de știință pot uneori să emită avertismente anticipate cu privire la cutremure și erupții vulcanice.
O înțelegere a proceselor geologice implicate în tectonica plăcilor poate ajuta, de asemenea, la localizarea resurselor minerale valoroase. Materialul din scoarțele continentale și oceanice, precum și din manta, variază în compoziția sa minerală. Geologii pot trasa limitele plăcilor și pot cartografi pozițiile probabile ale diferitelor tipuri de scoarță și rocă de manta. Combinând acest lucru cu cunoașterea punctelor de topire ale mineralelor și a secvențelor în care acestea cristalizează, este posibil, de exemplu, să se ghicească locația probabilă a unui depozit de minereu de cupru într-o pată mare de magmă solidificată.
Eroziune
Când roca este uzată de apă, gheață sau chiar vânt, acest lucru este cunoscut sub numele de eroziune. Este unul dintre cele mai importante procese geologice și, în timp, poate transforma peisajele. Particulele de nisip și nisip transportate de apă sau vânt au un efect abraziv și pot sculpta roca în forme noi la scară largă. Unele dintre cele mai dramatice caracteristici ale terenului sunt produse de gheață sub formă de ghețari. Nisip și fragmente de rocă încorporate în gheață se zgârie pe stâncă, modificând peisajul la scară uriașă.
Ridicarea terenului cauzată de o coliziune a două plăci continentale se combină cu forțele de eroziune pentru a forma lanțuri muntoase precum Himalaya sau Alpii. Apa formează văile râurilor, contribuind la modelarea gamei, dar când pământul se ridică suficient de sus pentru zăpadă permanentă, se formează ghețari. Aceste râuri de gheață cu mișcare lentă creează văi abrupte, cu fund plat, creste înguste și vârfuri ascuțite, piramidale, producând lanțurile muntoase pe care majoritatea oamenilor le cunosc astăzi. Matterhorn din Alpii elvețieni-italiani este un exemplu clasic de vârf piramidal.
Apa curgătoare are, de asemenea, un impact major asupra peisajelor. Formează văi și chei râurilor, în funcție de natura terenului. Unul dintre cele mai spectaculoase exemple de eroziune a apei este Marele Canion, un defileu adânc de peste o milă (aproximativ 6,000 de picioare sau 1.83 km) care zboară peisajul Arizona. S-a format pe o perioadă de aproximativ 17 milioane de ani.
Eroziunea eoliană poate contribui, de asemenea, la modelarea peisajelor, deși de obicei la o scară mai mică. Caracteristicile cauzate de această formă de eroziune se găsesc de obicei în zonele foarte uscate. Vântul poate îndepărta materialul liber din sol, formând depresiuni care pot fi destul de mari, cum ar fi Depresiunea Qattara din Egipt. Nisipul și nisipul suflat de vânt pot produce caracteristici peisajului la scară mai mică, cum ar fi yardangs – creste lungi și netede, aliniate la direcția obișnuită a vântului.
Intemperii chimice
Roca poate reacționa cu substanțele prezente în apă sau în aer, producând intemperii chimice. Când rocile care se formează adânc în subteran sunt expuse la suprafață, ele își pot schimba încet culoarea și se pot prăbuși din cauza compușilor de fier care reacţionează cu oxigenul din aer, de exemplu. Materialul rezultat, mai slab, poate începe să formeze soluri sau poate fi erodat și depus în altă parte.
Un alt exemplu frecvent întâlnit este dizolvarea calcarului cu apă acidă. Apa se poate acidifica prin compuși organici sau prin absorbția gazelor vulcanice. Calcarul constă în mare parte din carbonat de calciu, care reacționează ușor cu acizii. Peșterile și dolinele sunt rezultate comune ale intemperii chimice a calcarului. În peșteri, stalagmitele și stalactitele se formează în timp prin picurarea și evaporarea apei care conține material de rocă dizolvat.
Sedimentare
Materialul suspendat sau dizolvat în apă formează rocă printr-un proces cunoscut sub numele de sedimentare sau depunere. Acest lucru se poate întâmpla prin acumularea și compactarea particulelor mici pe măsură ce acestea se depun din apă sau prin evaporare, determinând cristalizarea substanțelor chimice dizolvate. Rocile formate astfel se numesc roci sedimentare. Exemplele includ gresia, care se formează din boabe de nisip; calcar, care constă din cochilii de organisme mici; și depozite de sare și gips, care se formează prin evaporarea apei care conține aceste minerale. Uneori, rocile sedimentare se pot forma în straturi groase de câteva mile.
Rocile sedimentare pot conține fosile, care sunt mult mai probabil să fie conservate în acest tip de rocă decât în cele care au fost supuse la temperaturi ridicate. Geologii și paleontologii au reușit să alcătuiască o istorie a vieții de pe planetă analizând roci sedimentare și fosile. Organismele marine fosilizate găsite pe vârfurile munților departe de mare au fost un indiciu timpuriu că mișcarea rocii, atât orizontală, cât și verticală, a avut loc la o scară uriașă la un moment dat în trecut. Asemănările dintre fosilele de o anumită vârstă de pe diferite continente au fost cele care au condus în cele din urmă la teoria tectonicii plăcilor.
Ipoteza conform căreia un impact de meteorit ar fi putut cauza dispariția dinozaurilor a apărut în urma descoperirii unui strat bogat în iridiu metalic rar din sediment, datând din jurul perioadei dispariției. Acest strat se găsește în părți larg separate ale lumii, unde este expusă roca de vârstă potrivită, ceea ce sugerează că ar proveni probabil dintr-o sursă externă care a provocat un eveniment care a avut un impact extrem de larg.