Ο όρος «γεωλογικές διεργασίες» περιγράφει τις φυσικές δυνάμεις που διαμορφώνουν τη φυσική σύνθεση ενός πλανήτη. Η τεκτονική των πλακών, η διάβρωση, η χημική διάβρωση και η καθίζηση είναι όλα παραδείγματα δυνάμεων που επηρεάζουν σημαντικά την επιφάνεια της Γης και ευθύνονται για τα κύρια χαρακτηριστικά της. Αυτές οι διαδικασίες μελετώνται προσεκτικά από γεωλόγους και επιστήμονες της γης για να βελτιώσουν την κατανόησή τους για την ιστορία του πλανήτη. να βοηθήσει στον εντοπισμό χρήσιμων πόρων, όπως μεταλλεύματα μετάλλων· και να βοηθήσει στην πρόβλεψη δυνητικά καταστροφικών γεγονότων, όπως σεισμοί, τσουνάμι και ηφαιστειακές εκρήξεις.
Τεκτονικές πλάκες
Όταν κοιτάτε τη Γη από το διάστημα, δίνει μια εντύπωση απόλυτης, αεικίνητης γαλήνης. Η ιστορία του πλανήτη, ωστόσο, κυριαρχείται από τη διάσπαση και τη συνένωση χερσαίων μαζών για να σχηματίσουν νέες ηπείρους που αλλάζουν τις θέσεις τους σε συνεχή βάση. Αυτές οι γεωλογικές διεργασίες καθοδηγούνται από τεκτονικές πλακών και συμβαίνουν σε χρονοδιαγράμματα που είναι πολύ μεγάλα για να τα εκτιμήσει άμεσα ο άνθρωπος. Ο φλοιός της Γης αποτελείται από συμπαγείς «πλάκες» βράχου που επιπλέουν σε πιο πυκνό, αλλά ημι-υγρό υλικό από κάτω. Τα ρεύματα μεταφοράς σε αυτό το υλικό, γνωστό ως μανδύας, προκαλούν αυτές τις πλάκες, που σχηματίζουν τις ηπείρους, να μετακινούνται με την πάροδο του χρόνου.
Μερικές φορές, οι ηπειρωτικές πλάκες συγκρούονται η μία πάνω στην άλλη, σχηματίζοντας οροσειρές όπως τα Ιμαλάια. Οι πλάκες μπορεί επίσης να χωριστούν, όπως συμβαίνει σήμερα στην κοιλάδα Rift της Αφρικής. Αν μπορούσε κανείς να δει τον πλανήτη όπως ήταν περίπου 250 εκατομμύρια χρόνια πριν, θα έμοιαζε πολύ διαφορετικός από την εμφάνισή του σήμερα. Θεωρείται ότι, εκείνη την εποχή, όλες οι ήπειροι ήταν ενωμένες σε μια τεράστια «υπερήπειρο» που οι ερευνητές αποκαλούν Παγγαία. Πριν από περίπου 200-225 εκατομμύρια χρόνια, οδηγούμενη από τεκτονικές διεργασίες, αυτή η στεριά άρχισε να κατακερματίζεται σε μικρότερα κομμάτια, σχηματίζοντας τελικά τις σύγχρονες ηπείρους.
Οι τεκτονικές διεργασίες μπορούν επίσης να ενώσουν τις ηπείρους. Μερικοί γεωλόγοι πιστεύουν ότι η Γη έχει περάσει από αρκετούς κύκλους όπου τεράστιες μάζες ξηράς έχουν χωριστεί για να σχηματίσουν μικρότερες ηπείρους που αργότερα συγχωνεύτηκαν ξανά. Μπορεί να υπήρχε ένας αριθμός προηγούμενων υπερηπείρων.
Ο φλοιός της Γης αποτελείται από δύο στρώματα: τον ηπειρωτικό φλοιό και, κάτω από αυτόν, τον ωκεάνιο φλοιό, ο οποίος αποτελείται από πιο πυκνά πετρώματα. Ο ωκεάνιος φλοιός εκτίθεται κάτω από τους ωκεανούς. Κάτω από τον Ατλαντικό Ωκεανό, νέο υλικό έρχεται από τον μανδύα για να σχηματίσει μια μεσαία ωκεάνια κορυφογραμμή καθώς η Αμερική και η Ευρώπη απομακρύνονται περισσότερο. Σε άλλες περιοχές, συμπεριλαμβανομένης της δυτικής ακτής της Νότιας Αμερικής, ο ωκεάνιος φλοιός βυθίζεται κάτω από τον ηπειρωτικό φλοιό σε αυτό που ονομάζεται ζώνη βύθισης. Η τριβή που παράγεται από αυτή τη διαδικασία οδήγησε σε ηφαιστειακή δημιουργία σε αυτήν την περιοχή, σχηματίζοντας την οροσειρά των Άνδεων.
Η τεκτονική των πλακών εξηγεί γιατί οι σεισμοί και η ηφαιστειακή δραστηριότητα τείνουν να συμβαίνουν γύρω από τις άκρες των ηπείρων. Αυτές είναι οι περιοχές με τη μεγαλύτερη γεωλογική δραστηριότητα, όπου η καταβύθιση ή η κίνηση των ηπειρωτικών πλακών μεταξύ τους μπορεί να οδηγήσει σε βίαια γεγονότα. Δυστυχώς, μεγάλος αριθμός ανθρώπων ζει σε γεωλογικά ενεργές περιοχές κοντά στα όρια των πλακών, αλλά οι άνθρωποι αρχίζουν να αναπτύσσουν τα μέσα για την πρόβλεψη καταστροφών. Παρακολουθώντας προσεκτικά πράγματα όπως μικρές κινήσεις πετρωμάτων, σπασίματα και διόγκωση του εδάφους, οι επιστήμονες μπορούν μερικές φορές να εκδίδουν προειδοποιήσεις για σεισμούς και ηφαιστειακές εκρήξεις.
Η κατανόηση των γεωλογικών διεργασιών που εμπλέκονται στην τεκτονική των πλακών μπορεί επίσης να βοηθήσει στον εντοπισμό πολύτιμων ορυκτών πόρων. Το υλικό από τον ηπειρωτικό και τον ωκεάνιο φλοιό και από τον μανδύα ποικίλλει ως προς τη σύνθεση ορυκτών. Οι γεωλόγοι μπορούν να σχεδιάσουν τα όρια των πλακών και να χαρτογραφήσουν τις πιθανές θέσεις διαφορετικών τύπων φλοιού και πετρωμάτων του μανδύα. Συνδυάζοντας αυτό με τη γνώση των σημείων τήξης των ορυκτών και των αλληλουχιών με τις οποίες κρυσταλλώνονται, μπορεί, για παράδειγμα, να είναι δυνατό να μαντέψουμε την πιθανή θέση ενός κοιτάσματος μεταλλεύματος χαλκού μέσα σε μια μεγάλη μάζα στερεοποιημένου μάγματος.
Διάβρωση
Όταν ο βράχος φθείρεται από το νερό, τον πάγο ή ακόμα και τον άνεμο, αυτό είναι γνωστό ως διάβρωση. Είναι μια από τις πιο σημαντικές γεωλογικές διεργασίες και, με την πάροδο του χρόνου, μπορεί να μεταμορφώσει τα τοπία. Τα σωματίδια άμμου και άμμου που μεταφέρονται από το νερό ή τον άνεμο έχουν λειαντικό αποτέλεσμα και μπορούν να σμιλεύσουν τον βράχο σε νέα σχήματα σε μεγάλη κλίμακα. Μερικά από τα πιο εντυπωσιακά χαρακτηριστικά της γης παράγονται από πάγο με τη μορφή παγετώνων. Χοντροκόκκοι και θραύσματα βράχου ενσωματωμένα στον πάγο γρατζουνίζουν τον βράχο, αλλάζοντας το τοπίο σε τεράστια κλίμακα.
Η ανύψωση της γης που προκαλείται από μια σύγκρουση δύο ηπειρωτικών πλακών συνδυάζεται με τις δυνάμεις της διάβρωσης για να σχηματίσει οροσειρές όπως τα Ιμαλάια ή οι Άλπεις. Το νερό σχηματίζει κοιλάδες ποταμών, βοηθώντας στη διαμόρφωση της οροσειράς, αλλά όταν η γη ανεβαίνει αρκετά ψηλά για μόνιμο χιόνι, σχηματίζονται παγετώνες. Αυτά τα αργά κινούμενα ποτάμια πάγου βγαίνουν από κοιλάδες με απότομες πλευρές, με επίπεδο πυθμένα, στενές κορυφογραμμές και αιχμηρές, πυραμιδικές κορυφές, δημιουργώντας τις οροσειρές που γνωρίζουν οι περισσότεροι σήμερα. Το Matterhorn στις ελβετικές-ιταλικές Άλπεις είναι ένα κλασικό παράδειγμα πυραμιδικής κορυφής.
Το τρεχούμενο νερό έχει επίσης σημαντικό αντίκτυπο στα τοπία. Σχηματίζει κοιλάδες ποταμών και φαράγγια, ανάλογα με τη φύση του εδάφους. Ένα από τα πιο εντυπωσιακά παραδείγματα υδάτινης διάβρωσης είναι το Γκραντ Κάνυον, φαράγγι με βάθος μεγαλύτερο από ένα μίλι (περίπου 6,000 πόδια ή 1.83 χλμ.) που σημαδεύει το τοπίο της Αριζόνα. Σχηματίστηκε σε μια περίοδο περίπου 17 εκατομμυρίων ετών.
Η αιολική διάβρωση μπορεί επίσης να συμβάλει στη διαμόρφωση των τοπίων, αν και συνήθως σε μικρότερη κλίμακα. Τα χαρακτηριστικά που προκαλούνται από αυτή τη μορφή διάβρωσης εντοπίζονται συνήθως σε πολύ ξηρές περιοχές. Ο άνεμος μπορεί να απομακρύνει χαλαρό υλικό από το έδαφος, σχηματίζοντας βαθουλώματα που μπορεί να είναι αρκετά μεγάλα, όπως η κατάθλιψη Qattara στην Αίγυπτο. Η άμμος και το άμμο που φυσάει ο άνεμος μπορούν να δημιουργήσουν χαρακτηριστικά τοπίου μικρότερης κλίμακας, όπως αυλάκια — μακριές, ομαλές κορυφογραμμές ευθυγραμμισμένες με τη συνήθη κατεύθυνση του ανέμου.
Χημικές καιρικές συνθήκες
Το βράχο μπορεί να αντιδράσει με ουσίες που υπάρχουν στο νερό ή στον αέρα, προκαλώντας χημική διάβρωση. Όταν οι βράχοι που σχηματίζονται βαθιά υπόγεια εκτίθενται στην επιφάνεια, μπορεί να αλλάξουν αργά χρώμα και να θρυμματιστούν λόγω των ενώσεων του σιδήρου που αντιδρούν με το οξυγόνο στον αέρα, για παράδειγμα. Το προκύπτον, ασθενέστερο, υλικό μπορεί να αρχίσει να σχηματίζει εδάφη ή μπορεί να διαβρωθεί και να αποτεθεί αλλού.
Ένα άλλο συνηθισμένο παράδειγμα είναι η διάλυση ασβεστόλιθου με όξινο νερό. Το νερό μπορεί να οξινιστεί από οργανικές ενώσεις ή με την απορρόφηση ηφαιστειακών αερίων. Ο ασβεστόλιθος αποτελείται σε μεγάλο βαθμό από ανθρακικό ασβέστιο, το οποίο αντιδρά εύκολα με οξέα. Οι σπηλιές και οι καταβόθρες είναι κοινά αποτελέσματα της χημικής διάβρωσης του ασβεστόλιθου. Μέσα στα σπήλαια, σχηματίζονται σταλαγμίτες και σταλακτίτες με την πάροδο του χρόνου μέσω της στάλαξης και της εξάτμισης του νερού που περιέχει διαλυμένο βράχο.
Καθίζηση
Υλικό που αιωρείται ή διαλύεται στο νερό σχηματίζει πέτρες με μια διαδικασία γνωστή ως καθίζηση ή εναπόθεση. Αυτό μπορεί να συμβεί μέσω της συσσώρευσης και της συμπίεσης μικρών σωματιδίων καθώς κατακάθονται έξω από το νερό ή με την εξάτμιση που προκαλεί την κρυστάλλωση των διαλυμένων χημικών ουσιών. Τα πετρώματα που σχηματίζονται με αυτόν τον τρόπο ονομάζονται ιζηματογενή πετρώματα. Παραδείγματα περιλαμβάνουν ψαμμίτη, ο οποίος σχηματίζεται από κόκκους άμμου. ασβεστόλιθος, ο οποίος αποτελείται από κελύφη μικρών οργανισμών. και εναποθέσεις αλατιού και γύψου, που σχηματίζονται από την εξάτμιση του νερού που περιέχει αυτά τα μέταλλα. Μερικές φορές, τα ιζηματογενή πετρώματα μπορούν να συσσωρευτούν σε στρώματα πάχους πολλών μιλίων.
Τα ιζηματογενή πετρώματα μπορεί να περιέχουν απολιθώματα, τα οποία είναι πολύ πιο πιθανό να διατηρηθούν σε αυτό το είδος πετρωμάτων παρά σε αυτά που έχουν υποβληθεί σε υψηλές θερμοκρασίες. Οι γεωλόγοι και οι παλαιοντολόγοι μπόρεσαν να συνθέσουν μια ιστορία της ζωής στον πλανήτη αναλύοντας ιζηματογενή πετρώματα και απολιθώματα. Απολιθωμένοι θαλάσσιοι οργανισμοί που βρέθηκαν σε βουνοκορφές μακριά από τη θάλασσα ήταν μια πρώιμη ένδειξη ότι η κίνηση των πετρωμάτων, τόσο οριζόντιων όσο και κάθετων, είχε λάβει χώρα σε τεράστια κλίμακα κάποια στιγμή στο παρελθόν. Ήταν οι ομοιότητες στα απολιθώματα μιας ορισμένης ηλικίας σε διαφορετικές ηπείρους που οδήγησαν τελικά στη θεωρία της τεκτονικής πλακών.
Η υπόθεση ότι μια πρόσκρουση μετεωρίτη μπορεί να προκάλεσε την εξαφάνιση των δεινοσαύρων προέκυψε από την ανακάλυψη ενός στρώματος πλούσιου στο σπάνιο μέταλλο ιρίδιο σε ίζημα που χρονολογείται περίπου από την εποχή της εξαφάνισης. Αυτό το στρώμα βρίσκεται σε ευρέως διαχωρισμένα μέρη του κόσμου όπου εκτίθενται βράχοι της σωστής ηλικίας, υποδηλώνοντας ότι πιθανότατα προήλθε από μια εξωτερική πηγή που προκάλεσε ένα γεγονός που είχε εξαιρετικά μεγάλο αντίκτυπο.