geològija (gr. gē – žemė + logos – mokslas), mokslų, tiriančių Žemės (ypač Žemės plutos) sudėtį, sandarą ir formavimosi istoriją, kompleksas. Geologija tiria nuosėdinių, magminių ir metamorfinių uolienų susidarymo seką ir dėsningumus, Žemės plutos sluoksnių deformacijas, paleogeografinių sąlygų kaitą ir organinio pasaulio raidą, geologinius procesus, plėtoja Žemės sandaros teoriją, teikia žinių apie galimybes išsaugoti žmogų supančią gamtą. Geologija ypač reikšminga žmonijos ekonominiam progresui, nes teikia svarbią informaciją apie naudingųjų iškasenų telkinius, jų atsargas ir panaudojimo galimybes.
Šakos
Geologiją sudaro keliolika mokslo šakų, kurios plečiantis Žemės tyrimams sparčiai diferencijuojasi; dėl sąveikos su kitais mokslais (ypač gamtos mokslais) susiklostė naujos mokslo šakos. Geologijos šakų ryšys yra labai glaudus, todėl jas sunku klasifikuoti. Dažniausiai geologijos mokslo šakos skirstomos į 4 grupes: aprašomoji geologija (tiria Žemės plutos medžiagą, jos struktūrą ir slūgsojimą), dinaminė geologija (tiria geologinius procesus ir jų raidą), istorinė geologija (pagal uolienų ir jose randamų fosilijų tyrimus nustato Žemės geologinės istorijos įvykius ir kaitą) ir taikomoji geologija.
Žemės plutos sluoksnių deformacijos
Aprašomosios geologijos grupei priskiriama mineralogija, petrologija (petrochemija, petrografija), nuosėdinių uolienų petrografija, dinaminės geologijos grupei – geotektonika, seismologija, vulkanologija, istorinės geologijos grupei – istorinė geologija (siaurąja reikšme), stratigrafija, paleogeografija, kvartero geologija, geochronologija, taikomosios geologijos grupei – naudingųjų iškasenų geologija (metalogenija, naftos ir dujų geologija, anglių geologija), hidrogeologija, inžinerinė geologija, ekonominė, arba ūkio, geologija, socialinė geologija, karinė geologija. Dar skiriama regioninė geologija, tirianti tam tikras teritorijas, jūrų geologija, tirianti jūrų ir vandenynų dugną, kosminė geologija (naudoja dirbtinius Žemės palydovus, erdvėlaivius, automatines kosmines stotis ir iš jų tiria Žemės plutą ir gilesnes geosferas). Taikant fizikos ir chemijos metodus sukurtos geologijai giminingos mokslo šakos Žemės fizika ir geochemija.
Geologijos, fizikos, chemijos, ekonomikos, istorijos, etnografijos ir kitų mokslų sandūroje susikūrė gemologija. Kai kurios geologijos šakos yra ir kitų mokslų šakos (pvz., geokriologija dar priskiriama geografijai ir kriologijai, kristalografija – fizikai). Geologija glaudžiai siejasi su geodezija, gamtine geografija (ypač geomorfologija, klimatologija, hidrologija, glaciologija), biologija (ypač paleontologija), dirvotyra, biochemija, kristalų chemija, astronomija (ypač astrofizika). Nagrinėdama Žemės raidos problemas, geologija naudojasi šių mokslų duomenimis.
Metodai
Geologijos paprasčiausi metodai yra lauko stebėjimai ir tyrimai. Pirmiausia aprašomos ir ištiriamos teritorijos atodangos, karjerai, šurfai, šachtos, imami uolienų, nuosėdų, mineralų, fosilijų ir kiti mėginiai laboratoriniam tyrimui. Vėliau gręžiami gręžiniai (gręžinių gręžimas), atliekama geologinė nuotrauka, geologinė žvalgyba, sudaromi geologiniai žemėlapiai ir pjūviai, geologinės informacinės sistemos (projektavimo, modeliavimo, analizės, mokslo ir kitiems uždaviniams spręsti). Žemės geologinei praeičiai atkurti taikomi paleontologijos ir litologijos metodai, naudojamasi reliatyviosios ir absoliutinės geochronologijos duomenimis. Giliosioms geosferoms pažinti taikomi geofizikos (seismologijos metodai, termometrija, gravimetrija, magnetometrija), geochemijos metodai. Dažnai tyrimams naudojamas geologinių, geofizinių ir geocheminių metodų kompleksas.
lauko darbai – Alovės atodangos tyrimas (žurnalas Geologijos akiračiai)
Istorija
Žinių apie geologinius reiškinius (žemės drebėjimus, ugnikalnių išsiveržimus, kalnų irimą) yra palikę senovės graikų mokslininkai Pitagoras (6 a. pr. Kr.), Ksenofanas (6–5 a. pr. Kr.), Aristotelis (4 a. pr. Kr.), Strabonas (1 a. pr. Kr.), romėnų gamtininkas Plinijus Vyresnysis (1 a. prieš Kristų). Viduriniais amžiais pradėta aprašyti ir klasifikuoti mineralus (kaip žaliavą metalams išgauti). Svarbių veikalų apie mineralus, metalus ir lydinius parašė Vidurinių Rytų mokslininkas al Biruni (aprašė 50 įvairių mineralų ir metalų ir nurodė jų telkinius), persų filosofas ir gydytojas Avicena. 6–14 a. didžiausiu aukso, sidabro ir vario kasybos centru tapo Moravija ir Čekija; atliktų darbų patirtį savo veikale 12 knygų apie kasybą ir metalurgiją (De re metallica libri XII 1556) apibendrino vokiečių metalurgas ir mineralogas G. Agricola. 16 a. prasidėjo geologiniai tyrimai, susiję su padidėjusiais poreikiais aprūpinti mineralinėmis žaliavomis aktyvėjančią žmogaus industrinę veiklą, miestų, kelių, kanalų ir pramonės objektų statybą ir įvairių techninių priemonių pritaikymo gamyboje pradžia.
Renesanso epochoje Europoje imta samprotauti apie išmirusių organizmų liekanas ir Žemės sluoksnių susidarymo eigą (Leonardo da Vinci, 1504–06; G. Fracastoro, 1517). N. Steno 1669 pirmas atkreipė dėmesį į uolienų sluoksnių slūgsojimo seką, aiškino ją kaip geologinių įvykių kaitos atspindį ir pastebėjo sluoksnių deformacijos reiškinį. Geologijos terminą pirmą kartą pavartojo M. P. Escholtas (Norvegija) veikale apie žemės drebėjimą Pietų Norvegijoje (Geologia Norvegica 1657).
18 a. pradžioje–19 a. geologija vadinta (ypač Vokietijoje ir Rusijoje) geognozija; šį terminą sukūrė G. K. Füchselis (Vokietija), literatūroje pirmas pavartojo (1780) A. G. Werneris. 17 a. pabaigoje padaugėjo geologinių stebėjimų, išleista veikalų, kuriuose buvo mėginama apibendrinti visas turimas geologines žinias. Dauguma 17 a. pabaigoje–18 a. pradžioje mokslininkų (Anglijoje – R. Hooke’as, J. Ray, J. Woodwardas, Šveicarijoje – J. J. Scheuchzeris) buvo tos nuomonės, kad Žemės istorijoje buvęs pasaulinis tvanas, dėl kurio susidarė nuosėdinės uolienos ir jose esantys suakmenėję organizmai. 18 a. antroje pusėje plėtojantis pramonei reikėjo daugiau mineralinių žaliavų, dėl to padaugėjo Žemės gelmių tyrimų. Tuo laiku sukurti elementarūs geologiniai stebėjimo metodai, sukaupta nemažai faktinės medžiagos, daugiausia apie uolienų savybes, jų slūgsojimą. Mėginta nustatyti uolienų kilmę ir Žemės paviršiaus bei jos gelmių procesus.
Abrahamo Gottlobo Wernerio portretas (litografija, 1848)
Vakarų Europoje tuo laikotarpiu vyko idėjinė kova tarp dviejų priešingų krypčių – neptūnizmo ir plutonizmo. Neptūnistų (pvz., vokiečių mineralogo A. G. Wernerio) teigimu, visos uolienos (net ir bazaltai) susidarė iš jūrinių nuosėdų, plutonistų (J. Huttonas, Škotija) – lemiamą įtaką Žemės geologonei istorijai daro vidinės jėgos (bazaltai yra vulkaninės kilmės, o granitai susidarę iš susilydžiusios masės). 18 a. viduryje pasirodė pirmieji geologiniai (litologiniai, petrografiniai) žemėlapiai. I. Kanto ir P. S. de Laplace’o kosmologinė hipotezė (apie planetų judėjimą ir Saulės sistemos kilmę) padarė perversmą ir mokslų apie Žemę istorijoje.
18 a. pabaigoje susiformavo geologijos mokslas. Žemės plutos sluoksnius imta chronologiškai skirstyti pagal juose išlikusias suakmenėjusias faunos ir floros liekanas. 1790 W. Smithas sudarė Anglijos nuosėdinių darinių skalę, o 1815 – pirmąjį Anglijos geologinį žemėlapį. G. Cuvier ir A. Brongniart’as Žemės plutos sluoksnius skirstė pagal moliuskų ir stuburinių liekanas. 1822 Anglijos pietvakariuose buvo išskirtos karbono, o Prancūzijoje (Paryžiaus baseine) – kreidos sistemos. 19 a. 3 ir 4 dešimtmetyje daug padaryta stratigrafijoje: Žemės 500 mln. m. geologinė istorija buvo suskirstyta į 9 periodus, 27 epochas, per tą laiką susiklosčiusios uolienos – į atitinkamą skaičių sistemų ir aukštų. Pirmųjų stratigrafinių tyrimų metodologinis pagrindas buvo klaidingas, nes remtasi hipotezėmis, kurios įvairiai aiškino organizmų liekanų pobūdį nuosekliai vienas ant kito slūgsančiuose uolienų kompleksuose.
geologinių tyrimų pagrindiniai darbo įrankiai
globalią katastrofą gali sukelti į Žemę nukritęs asteroidas
Pagal G. Cuvier sukurtą katastrofų teoriją, Žemės istorijoje dėl antgamtinių jėgų kildavo katastrofos, kurių metu visa, kas gyva, žūdavo, o vėliau vėl atsirasdavo; tuo aiškino daugybės išnykusių gyvūnų rūšių suakmenėjusias liekanas. A. D. d’Orbigny Žemės istorijoje išskyrė 27 globalias katastrofas. Katastrofų teorijos priešininkai, vadinamieji evoliucionistai (J.-B. de Lamarckas), sukūrė paviršiaus ir organinio pasaulio laipsniško kitimo teoriją. C. L. von Buchas (Vokietija) 1825 sukūrė pakilumų kraterių teoriją, pagal kurią visi Žemės plutos judesiai kyla dėl vulkanizmo. L. Élie de Beaumont’o (Prancūzija) kontrakcijos hipotezė (1830) teigė, kad Žemės plutos dislokacijas sukelia auštantis ir mažėjantis įkaitęs Žemės branduolys. Šią hipotezę iki 20 a. pripažino dauguma geologų.
C. Lyellis veikale Geologijos pagrindai (1833–37) neigė katastrofų teoretikų pažiūras ir teigė, kad atmosferos krituliai, vėjas, jūros potvyniai, vulkanizmas, žemės drebėjimai per milijonus metų galėjo labai pakeisti Žemės plutos struktūrą, kad pagal dabartinius geologinius procesus galima spręsti apie praeities geologinius procesus. Šios pažiūros lėmė aktualizmo metodo atsiradimą. Aktualizmas ir C. R. Darwino evoliucijos teorija (1859) turėjo didelę reikšmę stratigrafijos ir istorinės geologijos raidai.
19 a. antroje pusėje buvo sukurti evoliucinės paleontologijos ir stratigrafijos pagrindai. Pradėta skirstyti prekambro darinius; J. D. Dana (Jungtinės Amerikos Valstijos) 1872 išskyrė archėjaus grupę, F. S. Emmonsas ir R. Irvingas (Jungtinės Amerikos Valstijos) 1888 iš archėjaus išskyrė proterozojų. 19 a. 8 dešimtmetyje buvo sudaryta ir II tarptautiniame geologų kongrese (1881) Bolonijoje oficialiai priimta Tarptautinė stratigrafinė skalė. 19 a. savarankiška disciplina tapo mineralogija. 1858 pradėjus uolienas tirti poliarizaciniu mikroskopu, susiformavo petrografija. Imta domėtis facijomis (Šveicarijoje – A. Gressly; 1838 jis pasiūlė facijos terminą). Paleontologijos ir stratigrafijos plėtotė padėjo 20 a. pradžioje susikurti paleogeografijai.
19 a. antroje pusėje suformuluoti teiginiai apie judriąsias Žemės plutos juostas – geosinklinas (Jungtinių Amerikos Valstijų geologai J. Hallas, 1857–59, ir J. D. Dana, 1873; Prancūzijos geologas É. Haugas, 1900); joms buvo priešpriešinamos platformos. M. A. Bertrand’as (Prancūzija) ir E. Suessas (Austrija) išskyrė Europoje tris kalnodaras – kaledoninę, hercininę ir alpinę. E. Suessas leido pirmą daugiatomį aprašomąjį leidinį apie Žemės geologinę struktūrą; jis rėmėsi kontrakcijos hipoteze. Buvo tiriama Alpių tektonika, atrastas naujas Žemės plutos struktūros tipas – šariažas. 20 a. antroje pusėje sparčiai plėtojosi kasybos pramonė, imta intensyviai eksploatuoti Žemės gelmes.
Didžiausiose valstybėse sukurtos geologijos tarnybos (1807 Londone, 1879 Jungtinėse Amerikos Valstijose) pradėjo sistemingą geologinę žvalgybą. Rusijoje 1882 susikūrė Geologijos komitetas. 1892 m. išleistas Rusijos europinės dalies geologinis žemėlapis (mastelis 1:2 520 000).
19 a. pabaigoje–20 a. pradžioje geologijos raidą paveikė fizikos laimėjimai (atrasta rentgeno spinduliai, radioaktyviojo skilimo reiškiniai, elektronas, radis, sukurta kvantų teorija ir kita). Geologija, kaip ir visi gamtos mokslai, ėmė plėtotis labai sparčiai. Remdamiesi evoliucionizmo idėjomis, geologai jau galėjo išskirti bendrus Žemės ir jos paviršiaus susidarymo bruožus. Atsirado daug teorinių apibendrinimų. Radioaktyviojo skilimo atradimas geologijai buvo itin svarbus: juo remiantis buvo sukurti metodai uolienų absoliučiajam amžiui ir daugelio geologinių procesų trukmei nustatyti. Elementų radioaktyvųjį skilimą Žemės gelmėse susiejus su planetos šilumine energija ir tektoninių judesių bei vulkanizmo aktyvizacija, buvo iš esmės pakeistos geologijos pagrindinės koncepcijos. Suabejota kontrakcijos hipoteze, sukurta naujų hipotezių (geotektonikos hipotezės). Iškilo būtinybė tirti procesus, vykstančius Žemės plutos apatiniuose sluoksniuose ir mantijoje.
geologų stovykla (apie 1950)
Prasidėjo intensyvių geofizinių, tarp jų seisminių, tyrimų etapas; atrasta naujų Žemės struktūros elementų (Mohorovičićiaus paviršius, Žemės mantija, branduolys, gilieji lūžiai, seisminio aktyvumo juostos ir kita). Buvo tobulinami uolienų sudėties ir Žemės plutos struktūros tyrimo metodai, plečiamas geologinis kartografavimas, sudarinėjamos žemynų ir atskirų regionų stratigrafinės schemos. Gausi geologinė informacija sudarė prielaidas naujiems geologiniams apibendrinimams, organinio pasaulio evoliucijos dėsningumams atskleisti. Sukurta naujų metodų uolienų medžiaginei sudėčiai tirti (spektroskopinė, rentgenostruktūrinė, termometrinė analizė). Plėtojama mineralogija – suformuluota mineralų konstitucijos kristalocheminė teorija, daug pasiekta mineralų sintezės srityje, daug darbų skirta mineralų gamtinių asociacijų fizikinei bei cheminei analizei.
Atlikta darbų iš petrografijos, petrochemijos ir metamorfizmo (A. Archangelskis, A. Fersmanas, D. Nalivkinas, N. Strachovas – Rusija, N. L. Bowenas, W. C. Krumbeinas, F. J. Pettijohnas, J. Tayloras, W. H. Twenhofelis – Jungtinės Amerikos Valstijos, P. E. Eskola – Suomija, T. F. W. Barthas – Norvegija).
Tiriama akmens anglių petrografija, anglių bei dujų geologija (Rusijoje – J. Žemčiužnikovas, I. Gubkinas, S. Mironovas; Jungtinėse Amerikos Valstijose – A. L. Levorsenas; Čekoslovakijoje – K. Krejčí-Grafas). Susikūrė metalogenija (Rusijoje – S. Smirnovas, J. Bilibinas, Švedijoje – W. Lindgrenas; Vokietijoje – H. Schneiderhöhnas; Jungtinėse Amerikos Valstijose – C. F. Parkas, W. H. Emmonsas). Plėtojama vulkanologija (Rusijoje – V. Vlodavecas, B. Pijpas, G. Gorškovas; Jungtinėse Amerikos Valstijose – H. Williamsas, Šveicarijoje – A. Ritmanas), hidrogeologija, geochemija (Rusijoje – N. Pogrebovas, N. Slavianovas), kvartero geologija (Rusijoje – G. Mirčinkas, S. Jakovlevas; Vokietijoje – P. Woldstedtas; Jungtinėse Amerikos Valstijose – R. F. Flintas; Švedijoje – G. J. de Geeras).
kerno tyrimas
Iš geologijos ir chemijos susikūrė geochemija, kurios principus suformulavo V. Vernadskis (Rusija) ir V. M. Goldschmidtas (Norvegija), tyrimus plėtojo A. Fersmanas, A. Vinogradovas (Rusija).
Atskleistas gyvybės atsiradimo Žemėje poveikis geologiniams procesams, organogeninių uolienų susidarymui. Iš geologijos ir fizikos susikūrė Žemės fizika. Geologiniams tyrimams pritaikyti geofiziniai ir geocheminiai metodai. Geologiniai tyrimai ir apibendrinimai ypač suintensyvėjo po II pasaulinio karo. Labai padaugėjo jūrų ir vandenynų dugno geologinių tyrimų; atrasti vandenynų dugno vidurio kalnagūbriai, riftai, gilieji subdukciniai loviai. Okeanologiniais ir jūrų geologijos tyrimais nustatytas vandenynų plėtimosi reiškinys (spredingas), subdukcijos procesai, Žemės mobilumas (H. H. Hessas – Jungtinės Amerikos Valstijos, F. J. Vine’as ir D. H. Matthewsas – Didžioji Britanija, J. T. Wilsonas – Kanada). Sukurta naujoji globalinės tektonikos teorija, įtikinamai paaiškinanti Žemės tektoninių struktūrų susidarymą ir jos gelmėse vykstančius geodinaminius procesus.
Tyrimai
Geologinius tyrimus tarptautiniu mastu organizuoja Tarptautiniai geologų kongresai (įsteigta 1878; vyksta kas 3–4 metai). Ne sesijų metu tyrimams vadovauja Tarptautinė geologijos mokslų sąjunga (įsteigta 1960). Vykdomi tarptautiniai tyrimai pagal Tarptautinio geologų kongreso rengiamus vandenynų dugno gręžimo bei geodinaminių tyrimų projektus. Nuo 20 a. 8 dešimtmečio pradžios vykdoma tarptautinė geologinės koreliacijos programa, kuri inicijavo daugiau kaip 500 įvairių geologinių projektų. Geologines problemas nagrinėja tarptautinės asociacijos ir komisijos (mineralogų, paleontologų, stratigrafų, kvartero geologijos ir kita).
Periodiniai leidiniai
Svarbesni žurnalai: Biulleten Moskovskogo obščestva ispytatelei prirody. Otdel geologičeskij (Maskva, nuo 1829), Gornyj žurnal (Maskva, nuo 1825), Quarterly Journal of the Geological Society of London (Londonas, nuo 1845), Bulletin de la Société Géologique de France (Paryžius, nuo 1848), Zeitschrift der Deutschen Geologischen Gesellschaft (Berlynas, Hannoveris, nuo 1848), Zapiski Vsesojuznogo mineralogičeskogo obščestva (Sankt Peterburgas, nuo 1866), Journal of Geology (Čikaga, nuo 1893), Neues Jahrbuch für Mineralogie, Geologie und Paläontologie. Abhandlungen (Stuttgart, nuo 1900), Razvedka i ochrana nedr (Maskva, nuo 1931), Referativnyj žurnal. Geologija (Maskva, nuo 1954), Geologija nefti i gaza (Maskva, nuo 1957), Geologija i razvedka (Maskva, nuo 1958), Mineralogical Abstracts (Londonas, nuo 1959), Geologija rudnych mestoroždenij (Maskva, nuo 1959), Geologija i geofizika (Novosibirsk, nuo 1960), Litologija i poleznyje iskopajemyje (Maskva, nuo 1963), Marine Geology (Amsterdamas, nuo 1964), Geotektonika (Maskva, nuo 1965), Chemical Geology (Amsterdamas, nuo 1966), Modern Geology (Londonas, nuo 1969), Geocom Programs (Londonas, nuo 1971).
Geologija Lietuvoje pradėta plėtoti 1803 įsteigus Vilniaus universiteto Mineralogijos katedrą.
2406