Jeoloji

Jeoloji (Eski Yunanca γῆ (gê) 'yeryüzü' ve -λoγία (-logía) 'çalışma, söylem'), Dünya ve diğer astronomik nesneler, bunların oluşturduğu özellikler veya kayalar ve zaman içinde değiştikleri süreçlerle ilgilenen bir doğa bilimi dalıdır. Modern jeoloji, hidroloji ve atmosfer bilimleri de dahil olmak üzere diğer tüm yer bilimleriyle önemli ölçüde örtüşür ve bu nedenle entegre Dünya sistemi bilimi ve gezegen biliminin önemli bir yönü olarak ele alınır. ⓘ

Jeoloji, Dünya'nın yüzeyindeki ve altındaki yapısını ve bu yapıyı şekillendiren süreçleri tanımlar. Ayrıca belirli bir yerde bulunan kayaçların göreceli ve mutlak yaşlarını belirlemek ve bu kayaçların geçmişlerini tanımlamak için araçlar sağlar. Jeologlar bu araçları bir araya getirerek Dünya'nın jeolojik tarihini bir bütün olarak tarihlendirebilmekte ve Dünya'nın yaşını ortaya koyabilmektedir. Jeoloji, levha tektoniği, yaşamın evrimsel tarihi ve Dünya'nın geçmiş iklimleri için birincil kanıtları sağlar. ⓘ

Jeologlar, Dünya'nın yapısını ve evrimini anlamak için saha çalışması, kaya tanımı, jeofizik teknikler, kimyasal analiz, fiziksel deneyler ve sayısal modelleme gibi çok çeşitli yöntemler kullanırlar. Pratik açıdan jeoloji, maden ve hidrokarbon arama ve çıkarma, su kaynaklarının değerlendirilmesi, doğal tehlikelerin anlaşılması, çevre sorunlarının giderilmesi ve geçmişteki iklim değişikliğine dair içgörü sağlanması açısından önemlidir. Jeoloji önemli bir akademik disiplindir ve jeoloji mühendisliğinin merkezinde yer alır ve jeoteknik mühendisliğinde önemli bir rol oynar. ⓘ

Jeoloji ya da yer bilimi (yerbilim), temel inceleme konusu dünya ve özellikle de, yer kürenin üzerinde yaşadığımız dış kabuğunu oluşturan katı maddesi "taş küre"nin içeriğinin, yapısının, fiziksel özelliklerinin, tarihinin ve yer kabuğunu şekillendiren süreçlerin incelendiği bilim dalıdır. Jeolojinin temel konusu dünya gezegeni olmakla birlikte, yer benzeri gezegenler (Mars, Venüs, Merkür) ve doğal uyduların incelenmesini de içerir. Yer bilimleri bünyesinde ele alınır. ⓘ

Yerbilim geniş anlamı ile, yerküresinin güneş sistemi içerisindeki durumundan onun fiziksel ve kimyasal özelliklerine, oluşumundan bu yana geçirdiği değişikliklere, üzerinde yaşayan canlıların evrimine kadar geniş bir kapsama sahiptir. Yeryuvarlağın tarihinden, yaşam, yerkabuğunun bileşimi ile yapısal koşullardan ve yer üzerinde gelişen evrimlere hakim kuvvetlerden bahseden bilimdir. ⓘ

Yerbilim, dar anlamı ile ya da çoğunlukla algılandığı biçimiyle, bütün yeryuvarlağının değil, özellikle ortalama kalınlığı 35 km olan katı yerkabuğunun bilimidir. Bu şekliyle jeoloji, yeryüzünü ve yeryüzü ile insan toplulukları ilişkisini inceleyen coğrafyadan ve yerküresini tüm olarak fiziksel yöntemlerle inceleyen yerfiziğinden, yerkimyasından ve yerölçümden ayrılmaktadır. ⓘ

Gezegen yerbilimi ise güneş sistemindeki diğer cisimlere jeolojik prensiplerin uygulanmasını içerir. Bununla birlikte, selenoloji (Ay bilimi - Ay'ın incelenmesi) gibi, özelleşmiş terimler de kullanılmaktadır. ⓘ

Yerbilimciler Dünya'nın yaşının yaklaşık olarak 4,6 milyar (4.6x10⁹) yıl olarak tanımlanmasına yardımcı olmuşlar, Dünya'nın litosferinin hareketli tektonik plakalara ayrıldığını tespit etmişlerdir. Teorik boyutun yanı sıra, jeoloji çok geniş bir pratik alana sahiptir; yerbilimciler örneğin dünyanın doğal kaynaklarının ve metallerin yerlerinin tespit edilmesine ve idare edilmesine yardımcı olurlar. Ayrıca değerli taşlar ve birçok mineral ile de ilgilenirler. ⓘ

Jeoloji sözcük olarak ilk kez Jean-André Deluc tarafından 1778 yılında kullanılmış ve Horace-Bénédict de Saussure tarafından 1779 yılında sabit bir terim olarak ortaya atılmıştır. Bu bilim dalı Encyclopædia Britannicanın 1797'de tamamlanan üçüncü baskısında yer almasa da 1809'da tamamlanan dördüncü baskıda uzun bir açıklama ile yer almıştır. Sözcüğün daha eski bir anlam taşıyan ilk kullanımı ise Richard de Bury tarafındandır ve dünyevi ile teolojik hukukun ayrıştırılması anlamını taşır. ⓘ

Türkçede kullanılan sözcük, Türkçeye Fransızca géologie sözcüğünden gelmiştir. Fransızca sözcük ise Latince geologiadan türemiştir. ⓘ

Jeolojik malzeme

Jeolojik verilerin çoğunluğu katı Dünya materyalleri üzerine yapılan araştırmalardan gelmektedir. Meteoritler ve diğer dünya dışı doğal malzemeler de jeolojik yöntemlerle incelenmektedir. ⓘ

Mineral

Mineraller, belirli bir homojen kimyasal bileşime ve düzenli atomik bileşime sahip doğal olarak oluşan elementler ve bileşiklerdir. ⓘ

Her mineralin farklı fiziksel özellikleri vardır ve bunların her birini belirlemek için birçok test vardır. Örnekler aşağıdakiler için test edilebilir:

• Parlaklık: Bir mineralin yüzeyinden yansıyan ışığın kalitesi. Örnekler metalik, inci gibi, mumsu, donuk.
• Renk: Mineraller renklerine göre gruplandırılır. Çoğunlukla tanısaldır ancak safsızlıklar bir mineralin rengini değiştirebilir.
• Çizgi: Numunenin porselen bir plaka üzerine çizilmesiyle gerçekleştirilir. Çizginin rengi mineralin adlandırılmasına yardımcı olabilir.
• Sertlik: Bir mineralin çizilmeye karşı direnci.
• Kırılma deseni: Bir mineral ya kırılma ya da yarılma gösterebilir, ilki düz olmayan yüzeylerin kırılması ve ikincisi yakın aralıklı paralel düzlemler boyunca bir kırılma.
• Özgül ağırlık: Bir mineralin belirli bir hacminin ağırlığı.
• Efervesans: Köpürme olup olmadığını test etmek için mineralin üzerine hidroklorik asit damlatılmasını içerir.
• Manyetizma: Manyetizmayı test etmek için bir mıknatıs kullanmayı içerir.
• Tat: Mineraller, halit (tadı sofra tuzuna benzer) gibi kendine özgü bir tada sahip olabilir. ⓘ

Kaya

Kaya döngüsü magmatik, tortul ve metamorfik kayaçlar arasındaki ilişkiyi gösterir. ⓘ

Kaya, doğal olarak oluşan herhangi bir katı kütle ya da mineral veya mineraloidler topluluğudur. Jeolojideki çoğu araştırma, Dünya'nın jeolojik tarihinin çoğunun birincil kaydını sağladıkları için kayaların incelenmesiyle ilişkilidir. Üç ana kaya türü vardır: magmatik, tortul ve metamorfik. Kaya döngüsü aralarındaki ilişkileri göstermektedir (şemaya bakınız). ⓘ

Bir kaya eriyikten (magma veya lav) katılaştığında veya kristalleştiğinde magmatik bir kayaçtır. Bu kaya aşınabilir ve erozyona uğrayabilir, daha sonra yeniden çökelebilir ve tortul bir kayaya dönüşebilir. Daha sonra mineral içeriğini değiştiren ısı ve basınçla metamorfik bir kayaya dönüşebilir ve karakteristik bir dokuya neden olabilir. Her üç tür de tekrar eriyebilir ve bu gerçekleştiğinde, magmatik bir kayanın bir kez daha katılaşabileceği yeni magma oluşur. Kömür, bitüm, petrol ve doğal gaz gibi organik maddeler esas olarak organik açıdan zengin tortul kayaçlarla bağlantılıdır. ⓘ

Venezuela'dan yerli altın ⓘ

Tibet'ten Kuvars. Kuvars, yerkabuğunun kütle olarak %10'undan fazlasını oluşturur. ⓘ

Her üç kaya türünü de incelemek için jeologlar, oluştukları mineralleri ve doku ve kumaş gibi diğer fiziksel özelliklerini değerlendirirler. ⓘ

Taşlaşmamış malzeme

Jeologlar ayrıca ana kayanın üzerinde yer alan taşlaşmamış malzemeleri de (yüzeysel çökeltiler olarak adlandırılır) inceler. Bu çalışma, jeolojik zamanın en son dönemi olan jeolojik tarihin Kuvaterner döneminden sonra genellikle Kuvaterner jeolojisi olarak bilinir. ⓘ

Magma

Magma, tüm magmatik kayaçların orijinal taşlaşmamış kaynağıdır. Erimiş kayanın aktif akışı volkanolojide yakından incelenir ve magmatik petroloji, magmatik kayaçların orijinal erimiş kaynaklarından nihai kristalleşmelerine kadar olan tarihini belirlemeyi amaçlar. ⓘ

Tüm Dünya yapısı

Levha tektoniği

Dalma-batma ve volkanik yaylarla sonuçlanan okyanus-kıta yakınlaşması, levha tektoniğinin bir etkisini göstermektedir. ⓘ

Dünya'nın başlıca tektonik plakaları ⓘ

1960'larda, yerkabuğunu ve üst mantonun en üstteki sert kısmını içeren Dünya litosferinin, astenosfer olarak adlandırılan plastik olarak deforme olan katı üst manto boyunca hareket eden tektonik plakalara ayrıldığı keşfedilmiştir. Bu teori, deniz tabanının yayılması, dağlık arazinin küresel dağılımı ve sismisite gibi çeşitli gözlemlerle desteklenmektedir. ⓘ

Yüzeydeki plakaların hareketi ile mantonun konveksiyonu (yani sünek manto kayasının yavaş hareketinin neden olduğu ısı transferi) arasında yakın bir bağlantı vardır. Bu nedenle, okyanus levhaları ve bitişik manto konveksiyon akımları her zaman aynı yönde hareket eder - çünkü okyanus litosferi aslında konveksiyon yapan mantonun sert üst termal sınır tabakasıdır. Dünya yüzeyinde hareket eden rijit levhalar ile konveksiyon mantosu arasındaki bu bağlantıya levha tektoniği denir. ⓘ

Sismik tomografiye dayanan bu diyagramda, yitim levhaları mavi, kıta kenarları ve birkaç levha sınırı kırmızı renktedir. Kesitteki mavi leke, Kuzey Amerika'nın altında dalmakta olan Farallon Levhası'dır. Bu levhanın Dünya yüzeyindeki kalıntıları, her ikisi de kuzeybatı Amerika Birleşik Devletleri ve güneybatı Kanada'da bulunan Juan de Fuca Levhası ve Explorer Levhası ile Meksika'nın batı kıyısındaki Cocos Levhasıdır. ⓘ

Levha tektoniğinin gelişimi, katı Dünya'nın birçok gözlemi için fiziksel bir temel sağlamıştır. Jeolojik özelliklerin uzun doğrusal bölgeleri levha sınırları olarak açıklanmaktadır. ⓘ

Örneğin:

• Okyanus ortası sırtları, hidrotermal bacaların ve volkanların bulunduğu deniz tabanındaki yüksek bölgeler, iki levhanın birbirinden uzaklaştığı ıraksak sınırlar olarak görülür.
• Volkan ve deprem yayları, bir levhanın diğerinin altına daldığı ya da hareket ettiği yakınsak sınırlar olarak teorize edilir. ⓘ

San Andreas Fay sistemi gibi transform sınırlar, yaygın ve güçlü depremlere yol açmıştır. Levha tektoniği aynı zamanda Alfred Wegener'in kıtaların jeolojik zaman içinde Dünya yüzeyi boyunca hareket ettiği kıtasal sürüklenme teorisi için de bir mekanizma sağlamıştır. Ayrıca kabuk deformasyonu için itici bir güç ve yapısal jeoloji gözlemleri için yeni bir ortam sağlamıştır. Levha tektoniği teorisinin gücü, tüm bu gözlemleri litosferin konveksiyon halindeki manto üzerinde nasıl hareket ettiğine dair tek bir teoride birleştirme yeteneğinde yatmaktadır. ⓘ

Dünya yapısı

Dünya'nın katmanlı yapısı. (1) iç çekirdek; (2) dış çekirdek; (3) alt manto; (4) üst manto; (5) litosfer; (6) kabuk (litosferin bir parçası) ⓘ

Dünyanın katmanlı yapısı. Bu gibi depremlerden gelen tipik dalga yolları, ilk sismologlara Dünya'nın katmanlı yapısı hakkında fikir verdi ⓘ

Sismoloji, bilgisayar modellemesi ve yüksek sıcaklık ve basınçlarda mineraloji ve kristalografideki gelişmeler, Dünya'nın iç bileşimi ve yapısı hakkında fikir vermektedir. ⓘ

Sismologlar, Dünya'nın içini görüntülemek için sismik dalgaların varış zamanlarını kullanabilirler. Bu alandaki ilk gelişmeler, sıvı bir dış çekirdeğin (kesme dalgalarının yayılamadığı) ve yoğun bir katı iç çekirdeğin varlığını göstermiştir. Bu ilerlemeler, Dünya'nın katmanlı bir modelinin geliştirilmesine yol açmıştır; üstte kabuk ve litosfer, altta manto (410 ve 660 kilometrede sismik süreksizliklerle kendi içinde ayrılmıştır) ve bunun altında dış çekirdek ve iç çekirdek bulunmaktadır. Yakın zamanda sismologlar, tıpkı bir doktorun CT taramasında bir vücudu görüntülediği gibi, dünyanın içindeki dalga hızlarının ayrıntılı görüntülerini oluşturabilmişlerdir. Bu görüntüler Dünya'nın içinin çok daha detaylı bir şekilde görülmesini sağlamış ve basitleştirilmiş katmanlı modelin yerini çok daha dinamik bir model almıştır. ⓘ

Mineraloglar, sismik ve modelleme çalışmalarından elde edilen basınç ve sıcaklık verilerini, Dünya'nın element bileşimi bilgisinin yanı sıra, bu koşulları deneysel ortamlarda yeniden üretmek ve kristal yapıdaki değişiklikleri ölçmek için kullanabilmişlerdir. Bu çalışmalar mantodaki büyük sismik süreksizliklerle ilişkili kimyasal değişiklikleri açıklamakta ve Dünya'nın iç çekirdeğinde beklenen kristalografik yapıları göstermektedir. ⓘ

Jeolojik zaman

Jeolojik zaman ölçeği Dünya'nın tarihini kapsar. En erken 4.567 Ga (ya da 4.567 milyar yıl önce) ile ilk Güneş Sistemi materyalinin ve en geç 4.567 milyar yıl önce Dünya'nın oluşumunun tarihleri ile paranteze alınır. 4.54 Ga (4.54 milyar yıl), gayri resmi olarak tanınan Hadean eonunun başlangıcıdır - jeolojik zamanın bir bölümü. Ölçeğin daha sonraki ucunda, günümüz (Holosen çağında) ile işaretlenir. ⓘ

Jeolojik zaman cetveli, Dünya'nın tarihini kapsamaktadır. Başlangıcı en erken gayriresmî olarak Güneş sistemindeki ilk maddelerinin (4,567 myö) ve Dünya'nın oluşum tarihi (4,54 myö) olarak kabul edilen Hadean üst zamanı olarak kabul edilir. Son kısmı ise günümüzdür (Holosen devri). ⓘ

Dünya'nın zaman ölçeği

Aşağıdaki beş zaman çizelgesi, jeolojik dönemleri ölçeklerine göre göstermektedir. İlk çizelge, Dünya'nın oluşumundan günümüze kadar olan tüm dönemleri göstermektedir fakat bu durum günümüze en yakın dönemi göstermek için az yer kalmasına sebep olmaktadır. İkinci çizelge, ilk çizelgedeki en son dönemi genişletilmiş bir şekilde göstermektedir. Benzer şekilde, ikinci çizelgedeki en son dönem, üçüncü çizelgede genişletilir; üçüncünün son dönem dördüncü çizelgede ve dördüncüdeki son dönem en altta bulunan beşinci çizelgede genişletilmiştir. ⓘ

Milyon yıl (1'inci, 2'inci, 3'üncü ve 4'üncü çizelge)
Bin yıl (5. çizelge) ⓘ

Dünya üzerindeki önemli kilometre taşları

Jeolojik saat adı verilen ve Dünya tarihinin çağlarının ve dönemlerinin göreceli uzunluklarını gösteren bir diyagramda jeolojik zaman ⓘ

• 4.567 Ga (gigaannum: milyar yıl önce): Güneş sistemi oluşumu
• 4.54 Ga: Dünya'nın birikmesi ya da oluşumu
• c. 4 Ga: Geç Ağır Bombardımanın Sonu, ilk yaşam
• c. 3.5 Ga: Fotosentezin başlangıcı
• c. 2.3 Ga: Oksijenli atmosfer, ilk kartopu Dünya
• 730-635 Ma (megaannum: milyon yıl önce): ikinci kartopu Dünya
• 541 ± 0,3 Ma: Kambriyen patlaması - sert vücutlu yaşamın muazzam çoğalması; ilk bol fosiller; Paleozoik'in başlangıcı
• c. 380 Ma: İlk omurgalı kara hayvanları
• 250 Ma: Permiyen-Triyas yok oluşu - tüm kara hayvanlarının %90'ı öldü; Paleozoik'in sonu ve Mezozoik'in başlangıcı
• 66 Ma: Kretase-Paleojen yok oluşu - Dinozorlar öldü; Mezozoik'in sonu ve Senozoik'in başlangıcı
• c. 7 Ma: İlk homininler ortaya çıktı
• 3.9 Ma: Modern Homo sapiens'in doğrudan atası olan ilk Australopithecus ortaya çıktı
• 200 ka (kiloannum: bin yıl önce): İlk modern Homo sapiens Doğu Afrika'da ortaya çıktı ⓘ

Ay'ın Zaman Ölçeği

Günümüzden milyonlarca yıl önce ⓘ

Mars'ın Zaman Ölçeği

Mars Zaman Periyotları (Milyonlarca Yıl Önce) ⓘ

Flört yöntemleri

Göreceli tarihleme

Kesişen ilişkiler, kaya tabakalarının ve diğer jeolojik yapıların göreceli yaşlarını belirlemek için kullanılabilir. Açıklamalar: A - bir bindirme fayı tarafından kesilen katlanmış kaya tabakaları; B - büyük intrüzyon (A'yı keser); C - kaya tabakalarının çökeldiği erozyonel açısal uyumsuzluk (A ve B'yi keser); D - volkanik dayk (A, B ve C'yi keser); E - daha da genç kaya tabakaları (C ve D'nin üzerinde); F - normal fay (A, B, C ve E'yi keser). ⓘ

Göreceli tarihlendirme yöntemleri, jeoloji bir doğa bilimi olarak ilk ortaya çıktığında geliştirilmiştir. Jeologlar bugün hala jeolojik tarih ve jeolojik olayların zamanlaması hakkında bilgi sağlamak için aşağıdaki ilkeleri kullanmaktadır. ⓘ

Tekdüzecilik ilkesi, şu anda yerkabuğunu değiştiren ve işlediği gözlemlenen jeolojik süreçlerin jeolojik zaman boyunca hemen hemen aynı şekilde işlediğini ifade eder. Jeolojinin 18. yüzyılda yaşamış İskoç doktor ve jeolog James Hutton tarafından ortaya atılan temel bir ilkesi de "bugünün geçmişin anahtarı" olduğudur. Hutton'un sözleriyle: "Dünyamızın geçmiş tarihi, şu anda gerçekleştiği görülebilen şeylerle açıklanmalıdır." ⓘ

Müdahaleci ilişkiler ilkesi, kesişen müdahalelerle ilgilidir. Jeolojide, bir magmatik intrüzyon bir tortul kaya oluşumunu kestiğinde, magmatik intrüzyonun tortul kayadan daha genç olduğu belirlenebilir. Farklı intrüzyon türleri arasında stoklar, lakolitler, batolit, silller ve dikenler bulunur. ⓘ

Çapraz kesen ilişkiler ilkesi, fayların oluşumu ve kestikleri dizilerin yaşı ile ilgilidir. Faylar kestikleri kayaçlardan daha gençtir; buna göre, bazı formasyonları delip geçen ancak üzerindekileri delmeyen bir fay bulunursa, kesilen formasyonlar faydan daha yaşlı, kesilmeyenler ise faydan daha genç olmalıdır. Bu durumlarda anahtar yatağın bulunması, fayın normal bir fay mı yoksa bir bindirme fayı mı olduğunun belirlenmesine yardımcı olabilir. ⓘ

Kapanımlar ve bileşenler ilkesi, tortul kayaçlarda, bir formasyonda kapanımlar (veya klastlar) bulunursa, kapanımların onları içeren formasyondan daha yaşlı olması gerektiğini belirtir. Örneğin, tortul kayaçlarda, daha eski bir formasyondan çakılların koparılması ve daha yeni bir katmana dahil edilmesi yaygındır. Magmatik kayaçlarda da benzer bir durum ksenolitler bulunduğunda ortaya çıkar. Bu yabancı cisimler magma veya lav akıntıları olarak toplanır ve daha sonra matris içinde soğumak üzere dahil edilir. Sonuç olarak, ksenolitler kendilerini içeren kayadan daha yaşlıdır. ⓘ

Güneydoğu Utah'ın Colorado Platosu bölgesinin Permiyen'den Jura'ya uzanan stratigrafisi hem orijinal yataylığın hem de üst üste binme yasasının bir örneğidir. Bu tabakalar, Capitol Reef Ulusal Parkı ve Canyonlands Ulusal Parkı gibi geniş aralıklarla korunan alanlardaki ünlü belirgin kaya oluşumlarının çoğunu oluşturmaktadır. Yukarıdan aşağıya: Navajo Kumtaşı'nın yuvarlak kahverengi kubbeleri, katmanlı kırmızı Kayenta Formasyonu, uçurum oluşturan, dikey eklemli, kırmızı Wingate Kumtaşı, yamaç oluşturan, morumsu Chinle Formasyonu, katmanlı, açık kırmızı Moenkopi Formasyonu ve beyaz, katmanlı Cutler Formasyonu kumtaşı. Resim Glen Canyon Ulusal Rekreasyon Alanı, Utah'tan. ⓘ

Orijinal yataylık ilkesi, tortuların çökelmesinin esasen yatay yataklar şeklinde gerçekleştiğini belirtir. Modern denizel ve denizel olmayan tortulların çok çeşitli ortamlarda gözlemlenmesi bu genellemeyi desteklemektedir (çapraz yataklanma eğimli olsa da, çapraz yataklı birimlerin genel yönelimi yataydır). ⓘ

Süperpozisyon ilkesi, tektonik olarak bozulmamış bir dizideki tortul kaya tabakasının, altındakinden daha genç ve üstündekinden daha yaşlı olduğunu belirtir. Mantıksal olarak daha genç bir katman daha önce çökelmiş bir katmanın altına kayamaz. Bu ilke, tortul katmanların dikey zaman çizelgesinin bir biçimi, en alt katmanın çökelmesinden en üst yatağın çökelmesine kadar geçen sürenin kısmi veya tam bir kaydı olarak görülmesini sağlar. ⓘ

Faunal ardışıklık ilkesi, tortul kayaçlardaki fosillerin ortaya çıkışına dayanmaktadır. Organizmalar dünyanın her yerinde aynı dönemde var olduklarından, varlıkları veya (bazen) yoklukları, ortaya çıktıkları oluşumların göreceli yaşını sağlar. Charles Darwin'in evrim teorisinin yayınlanmasından neredeyse yüz yıl önce William Smith'in ortaya koyduğu ilkelere dayanan ardıllık ilkeleri, evrimsel düşünceden bağımsız olarak gelişmiştir. Bununla birlikte, fosilleşmenin belirsizlikleri, habitattaki yanal değişimler nedeniyle fosil türlerinin lokalizasyonu (tortul tabakalardaki fasiyes değişimi) ve tüm fosillerin küresel olarak aynı zamanda oluşmadığı göz önüne alındığında, ilke oldukça karmaşık hale gelir. ⓘ

Mutlak tarihleme

Zirkon minerali genellikle radyometrik tarihlendirmede kullanılır. ⓘ

Jeologlar ayrıca kaya örneklerinin ve jeolojik olayların mutlak yaşını belirlemek için de yöntemler kullanırlar. Bu tarihler kendi başlarına yararlı oldukları gibi, göreceli tarihleme yöntemleriyle birlikte ya da göreceli yöntemleri kalibre etmek için de kullanılabilirler. ⓘ

Jeoloji bilimindeki ilerleme, 20. yüzyılın başlarında radyoaktif izotoplar ve diğer yöntemler kullanılarak jeolojik olaylar için doğru mutlak tarihler elde edilebilmesiyle kolaylaşmıştır. Bu durum jeolojik zaman anlayışını değiştirmiştir. Daha önce jeologlar, kaya bölümlerini birbirlerine göre tarihlendirmek için yalnızca fosilleri ve stratigrafik korelasyonu kullanabiliyordu. İzotopik tarihler sayesinde kaya birimlerine mutlak yaşlar atamak mümkün hale geldi ve bu mutlak tarihler, tarihlendirilebilir malzemenin bulunduğu fosil dizilerine uygulanarak eski göreceli yaşlar yeni mutlak yaşlara dönüştürülebildi. ⓘ

Birçok jeolojik uygulama için, radyoaktif elementlerin izotop oranları minerallerde ölçülür ve bu da bir kayanın belirli kapanma sıcaklığından geçmesinden bu yana geçen süreyi, farklı radyometrik izotopların kristal kafesin içine ve dışına yayılmasının durduğu noktayı verir. Bunlar jeokronolojik ve termokronolojik çalışmalarda kullanılır. Yaygın yöntemler arasında uranyum-kurşun tarihleme, potasyum-argon tarihleme, argon-argon tarihleme ve uranyum-toryum tarihleme yer alır. Bu yöntemler çeşitli uygulamalar için kullanılır. Stratigrafik bir dizi içinde bulunan lav ve volkanik kül katmanlarının tarihlendirilmesi, radyoaktif izotop içermeyen tortul kaya birimleri için mutlak yaş verileri sağlayabilir ve göreceli tarihlendirme tekniklerini kalibre edebilir. Bu yöntemler aynı zamanda plüton oluşum yaşlarını belirlemek için de kullanılabilir. Termokimyasal teknikler, kabuk içindeki sıcaklık profillerini, sıradağların yükselmesini ve paleo-topografyayı belirlemek için kullanılabilir. ⓘ

Lantanit serisi elementlerin fraksiyonlanması, kayaların mantodan çıkarılmasından itibaren yaşları hesaplamak için kullanılır. ⓘ

Daha yeni olaylar için başka yöntemler kullanılır. Optik olarak uyarılmış lüminesans ve kozmojenik radyonüklid tarihlendirme yüzeyleri ve/veya erozyon oranlarını tarihlendirmek için kullanılır. Dendrokronoloji de peyzajların tarihlendirilmesi için kullanılabilir. Radyokarbon tarihleme, organik karbon içeren jeolojik olarak genç malzemeler için kullanılır. ⓘ

Bir bölgenin jeolojik gelişimi

Başlangıçta yatay olan tortul kayaç dizisi (ten rengi tonlarında) magmatik faaliyetlerden etkilenmiştir. Yüzeyin derinliklerinde bir magma odası ve bununla ilişkili büyük magmatik kütleler bulunmaktadır. Magma odası volkanı besler ve daha sonra kristalleşerek dikenlere ve eşiklere dönüşecek magma dalları gönderir. Magma ayrıca yukarı doğru ilerleyerek intrüzif magmatik cisimler oluşturur. Diyagram hem kül püskürten bir kül konisi volkanını hem de hem lav hem de kül püskürten bir bileşik volkanı göstermektedir. ⓘ

Üç tip fayın bir gösterimi.
A. Çarpma-kayma fayları kaya birimlerinin birbirinin yanından kaymasıyla oluşur.
B. Normal faylar, kayaçlar yatay uzamaya maruz kaldığında meydana gelir.
C. Ters (veya bindirme) faylar, kayaçlar yatay kısalmaya maruz kaldığında meydana gelir. ⓘ

Kaliforniya'daki San Andreas Fayı ⓘ

Bir bölgenin jeolojisi, kaya birimlerinin çökelmesi ve yerleştirilmesi ve deformasyon süreçlerinin şekillerini ve konumlarını değiştirmesiyle zaman içinde değişir. ⓘ

Kaya birimleri ilk olarak ya yüzeye çökelme ya da üstteki kayaya intrüzyon yoluyla yerleştirilir. Çökelme, tortuların Dünya yüzeyine yerleşmesi ve daha sonra tortul kayaya dönüşmesiyle ya da volkanik kül veya lav akıntıları gibi volkanik malzemelerin yüzeyi kaplamasıyla meydana gelebilir. Batolit, lakolit, diken ve eşik gibi magmatik intrüzyonlar, üstteki kayayı yukarı doğru iter ve intrüzyon sırasında kristalleşir. ⓘ

İlk kayaç dizisi biriktikten sonra, kaya birimleri deforme olabilir ve/veya başkalaşabilir. Deformasyon tipik olarak yatay kısalma, yatay uzama veya yan yana (strike-slip) hareketin bir sonucu olarak ortaya çıkar. Bu yapısal rejimler genel olarak tektonik plakalar arasındaki sırasıyla yakınsak sınırlar, ıraksak sınırlar ve dönüşüm sınırları ile ilgilidir. ⓘ

Kaya birimleri yatay sıkışma altına girdiğinde kısalır ve kalınlaşır. Çamurlar dışındaki kaya birimleri hacim olarak önemli ölçüde değişmediğinden, bu iki temel yolla gerçekleştirilir: faylanma ve katlanma yoluyla. Kırılgan deformasyonun meydana gelebildiği sığ kabukta, daha derin kayanın daha sığ kayanın üzerine hareket etmesine neden olan bindirme fayları oluşur. Üst üste binme prensibinde de belirtildiği gibi, daha derindeki kayaçlar genellikle daha yaşlı olduğundan, bu durum daha yaşlı kayaçların daha genç olanların üzerinde hareket etmesine neden olabilir. Faylar boyunca hareket, ya faylar düzlemsel olmadığından ya da kaya katmanları sürüklendiğinden, fay boyunca kayma meydana geldikçe sürüklenme kıvrımları oluşturarak katlanmaya neden olabilir. Dünyanın derinliklerinde, kayalar plastik olarak davranır ve faylanma yerine kıvrılır. Bu kıvrımlar, kıvrımın merkezindeki malzemenin yukarı doğru bükülerek "antiformlar" oluşturduğu veya aşağı doğru bükülerek "sinformlar" oluşturduğu kıvrımlar olabilir. Kıvrımların içindeki kaya birimlerinin tepeleri yukarı doğru bakmaya devam ediyorsa, bunlara sırasıyla antiklinal ve senklinal denir. Kıvrımdaki bazı birimler aşağıya doğru bakıyorsa, yapıya devrilmiş antiklinal veya senklinal denir ve tüm kaya birimleri devrilmişse veya doğru yukarı yön bilinmiyorsa, bunlar en genel terimlerle, antiformlar ve senklinaller olarak adlandırılır. ⓘ

Bir antiklinal ve bir senklinali gösteren kıvrım diyagramı ⓘ

Yatay kısalma sırasında daha yüksek basınçlar ve sıcaklıklar bile kayaların hem katlanmasına hem de metamorfizmasına neden olabilir. Bu metamorfizma, kayaların mineral bileşiminde değişikliklere neden olur; stres altında mineral büyümesiyle ilgili bir yapraklanma veya düzlemsel yüzey oluşturur. Bu, tortul kayaçlardaki yataklanma, lavların akış özellikleri ve kristal kayaçlardaki kristal desenleri gibi kayaçların orijinal dokularının işaretlerini ortadan kaldırabilir. ⓘ

Uzama, kaya birimlerinin bir bütün olarak daha uzun ve daha ince hale gelmesine neden olur. Bu öncelikle normal faylanma ve sünek gerilme ve incelme yoluyla gerçekleştirilir. Normal faylar daha yüksek olan kaya birimlerini daha alçak olanların altına düşürür. Bu durum tipik olarak daha genç birimlerin daha yaşlı birimlerin altında kalmasına neden olur. Birimlerin gerilmesi onların incelmesine neden olabilir. Aslında, Maria Kıvrım ve Bindirme Kuşağı içindeki bir noktada, Büyük Kanyon'un tüm tortul dizisi bir metreden daha kısa bir uzunlukta görünür. Esnek bir şekilde gerilecek derinlikteki kayalar da genellikle metamorfoza uğrar. Bu gerilmiş kayalar, görsel benzerlikleri nedeniyle Fransızca'da "sosis" anlamına gelen boudin olarak bilinen mercekler halinde de kıstırılabilir. ⓘ

Kaya birimlerinin birbirinin yanından kaydığı yerlerde, sığ bölgelerde çarpma kayma fayları gelişir ve kayaların yumuşak bir şekilde deforme olduğu daha derinlerde kayma zonlarına dönüşür. ⓘ

Kittatinny Dağı'nın jeolojik kesiti. Bu kesit, metamorfik olaydan sonra çökelmiş daha genç tortullar tarafından örtülen metamorfik kayaları göstermektedir. Bu kaya birimleri daha sonra dağın yükselmesi sırasında kıvrılmış ve faylanmıştır. ⓘ

Yeni kaya birimlerinin hem çökelme hem de içsel olarak eklenmesi genellikle deformasyon sırasında meydana gelir. Faylanma ve diğer deformasyon süreçleri, topografik eğimlerin oluşmasına neden olarak, yüksekliği artan kaya birimi üzerindeki malzemenin yamaçlar ve kanallar tarafından aşınmasına neden olur. Bu tortular, alçalan kaya birimi üzerinde birikir. Fay boyunca devam eden hareket, sediman hareketine rağmen topografik eğimi korur ve malzemenin çökelmesi için barınma alanı yaratmaya devam eder. Deformasyon olayları genellikle volkanizma ve magmatik faaliyetlerle de ilişkilidir. Volkanik küller ve lavlar yüzeyde birikir ve magmatik intrüzyonlar aşağıdan girer. Dikenler, uzun, düzlemsel magmatik intrüzyonlar, çatlaklar boyunca girerler ve bu nedenle genellikle aktif olarak deforme olan alanlarda çok sayıda oluşurlar. Bu, Kanada kalkanı boyunca gözlemlenebilenler gibi diken sürülerinin veya bir volkanın lav tüpü etrafındaki diken halkalarının yayılmasıyla sonuçlanabilir. ⓘ

Tüm bu süreçlerin tek bir ortamda ve tek bir düzende gerçekleşmesi gerekmez. Örneğin Hawaii Adaları neredeyse tamamen katmanlı bazaltik lav akıntılarından oluşur. Kıta ortası Amerika Birleşik Devletleri ve güneybatı Amerika Birleşik Devletleri'ndeki Büyük Kanyon'un tortul dizileri, Kambriyen zamanından beri yerinde kalmış neredeyse deforme olmamış tortul kaya yığınları içerir. Diğer bölgeler jeolojik açıdan çok daha karmaşıktır. Güneybatı Amerika Birleşik Devletleri'nde tortul, volkanik ve intrüzif kayalar metamorfoza uğramış, faylanmış, yapraklanmış ve kıvrılmıştır. Dünyanın bilinen en eski kayası olan kuzeybatı Kanada'daki Slave kratonunun Acasta gnaysı gibi daha eski kayalar bile, laboratuvar analizi olmadan kökenlerinin ayırt edilemeyeceği noktaya kadar başkalaşıma uğramıştır. Ayrıca bu süreçler aşamalı olarak gerçekleşebilir. Güneybatı Amerika Birleşik Devletleri'ndeki Büyük Kanyon'un çok belirgin bir örnek olduğu birçok yerde, alt kaya birimleri başkalaşıma uğramış ve deforme olmuş, ardından deformasyon sona ermiş ve üstteki deforme olmamış birimler çökelmiştir. Her ne kadar herhangi bir miktarda kaya yerleşimi ve kaya deformasyonu meydana gelebilse ve bunlar herhangi bir sayıda meydana gelebilse de, bu kavramlar bir bölgenin jeolojik tarihini anlamak için bir rehber sağlar. ⓘ

Jeoloji yöntemleri

Jeologlar tarafından haritalama ve ölçme için yaygın olarak kullanılan standart bir Brunton Pocket Transit ⓘ

Jeologlar, Dünya tarihini deşifre etmek ve Dünya üzerinde ve içinde meydana gelen süreçleri anlamak için bir dizi saha, laboratuvar ve sayısal modelleme yöntemi kullanırlar. Tipik jeolojik araştırmalarda, jeologlar petroloji (kayaçların incelenmesi), stratigrafi (tortul katmanların incelenmesi) ve yapısal jeoloji (kaya birimlerinin konumlarının ve deformasyonlarının incelenmesi) ile ilgili birincil bilgileri kullanırlar. Birçok durumda jeologlar modern toprakları, nehirleri, manzaraları ve buzulları da inceler; geçmiş ve güncel yaşamı ve biyojeokimyasal yolları araştırır ve yeraltını araştırmak için jeofizik yöntemler kullanır. Jeolojinin alt uzmanlık alanları endojen ve eksojen jeolojiyi birbirinden ayırabilir. ⓘ

Saha yöntemleri

1950'lerde tipik bir USGS saha haritalama kampı ⓘ

Günümüzde GPS ve coğrafi bilgi sistemleri yazılımına sahip el bilgisayarları jeolojik saha çalışmalarında (dijital jeolojik haritalama) sıklıkla kullanılmaktadır. ⓘ

Petrified Forest National Park, Arizona, A.B.D.'de taşlaşmış bir kütük. ⓘ

Jeolojik saha çalışması, eldeki göreve bağlı olarak değişir. Tipik saha çalışmaları şunlardan oluşabilir:

• Jeolojik haritalama
  • Yapısal haritalama: ana kaya birimlerinin yerlerinin ve bunların buraya yerleşmesine neden olan fay ve kıvrımların belirlenmesi.
  • Stratigrafik haritalama: tortul fasiyeslerin (litofasiyes ve biyofasiyes) yerlerinin tam olarak belirlenmesi veya eşit kalınlıkta tortul kayaç izopaklarının haritalanması
  • Yüzeysel haritalama: toprakların ve yüzeysel çökeltilerin yerlerinin kaydedilmesi
• Topografik özelliklerin ölçülmesi
  • topografik haritaların derlenmesi
  • Aşağıdakiler de dahil olmak üzere, peyzajlar arasındaki değişimi anlamak için çalışın:
    • Erozyon ve birikim kalıpları
    • Göç ve avülsiyon yoluyla nehir kanalı değişimi
    • Yamaç süreçleri
• Jeofizik yöntemlerle yüzey altı haritalama
  • Bu yöntemler şunları içerir:
    • Sığ sismik araştırmalar
    • Yere nüfuz eden radar
    • Aeromanyetik araştırmalar
    • Elektriksel özdirenç tomografisi
  • Yardımcı olurlar:
    • Hidrokarbon arama
    • Yeraltı suyu bulma
    • Gömülü arkeolojik eserlerin yerlerinin belirlenmesi
• Yüksek çözünürlüklü stratigrafi
  • Yüzeydeki stratigrafik kesitlerin ölçülmesi ve tanımlanması
  • Kuyu sondajı ve loglama
• Biyojeokimya ve jeomikrobiyoloji
  • Numune toplamak için:
    • biyokimyasal yolları belirlemek
    • yeni organizma türlerini tanımlamak
    • yeni kimyasal bileşiklerin tanımlanması
  • ve bu keşifleri kullanarak
    • Dünya'daki erken yaşamı ve bu yaşamın nasıl işlediğini ve metabolize olduğunu anlamak
    • ilaçlarda kullanılmak üzere önemli bileşikler bulmak
• Paleontoloji: fosil malzemenin kazılması
  • Geçmiş yaşam ve evrim araştırmaları için
  • Müzeler ve eğitim için
• Jeokronoloji ve termokronoloji için numune toplanması
• Buzulbilim: buzulların özelliklerinin ve hareketlerinin ölçülmesi ⓘ

Bir petrografik mikroskop.

İnce bir kesitin çapraz polarize ışıkta taranmış görüntüsü.

Optik mineralojide, kayaları incelemek için ince kesitler kullanılır. Yöntem, farklı minerallerin farklı kırılma indislerine dayanmaktadır. ⓘ

Petroloji

Petroloji uzmanları arazide kayaçları tanımlamanın (litoloji) yanı sıra laboratuvarda da kayaç örneklerini tanımlar. Laboratuvarda kayaçları tanımlamak için kullanılan başlıca iki yöntem optik mikroskopi ve elektron mikroprobu kullanmaktır. Optik mineraloji analizinde, petrologlar kaya örneklerinin ince kesitlerini petrografik mikroskop kullanarak analiz eder; burada mineraller, çift kırılma, pleokroizm, ikizlenme ve konoskopik lens ile girişim özellikleri de dahil olmak üzere düzlem polarize ve çapraz polarize ışıktaki farklı özellikleri aracılığıyla tanımlanabilir. Elektron mikroprobunda, tek tek konumlar tam kimyasal bileşimleri ve tek tek kristaller içindeki bileşim değişiklikleri açısından analiz edilir. Kararlı ve radyoaktif izotop çalışmaları kaya birimlerinin jeokimyasal evrimi hakkında fikir verir. ⓘ

Petrologlar ayrıca farklı mineral fazlarının ortaya çıktığı sıcaklıkları ve basınçları ve bunların magmatik ve metamorfik süreçlerle nasıl değiştiğini anlamak için sıvı içerme verilerini kullanabilir ve yüksek sıcaklık ve basınç fiziksel deneyleri gerçekleştirebilir. Bu araştırma, metamorfik süreçleri ve magmatik kayaçların kristalleşme koşullarını anlamak için sahaya uyarlanabilir. Bu çalışma ayrıca yitim ve magma odası evrimi gibi Dünya içinde meydana gelen süreçlerin açıklanmasına da yardımcı olabilir. ⓘ

Katlanmış kaya tabakaları ⓘ

Yapısal jeoloji

Bir orojenik kama diyagramı. Kama, iç kısımda ve dekolman adı verilen ana bazal fay boyunca faylanma yoluyla büyür. Şeklini, kama içindeki açıların, malzeme dengesi içindeki faylanmalarla dekolman boyunca aynı kaldığı kritik bir konikliğe dönüştürür. Bu, bir buldozerin bir toprak yığınını itmesine benzer; burada buldozer kayan plakadır. ⓘ

Yapısal jeologlar, kayaların içindeki dokuyu gözlemlemek için jeolojik örneklerin yönlendirilmiş ince kesitlerinin mikroskobik analizini kullanır, bu da kayaların kristal yapısı içindeki gerilme hakkında bilgi verir. Ayrıca, bölgedeki kaya deformasyonunun geçmişini yeniden yapılandırmak için fayların ve kıvrımların yönlerini daha iyi anlamak için jeolojik yapıların ölçümlerini çizer ve birleştirirler. Buna ek olarak, büyük ve küçük ortamlarda kaya deformasyonunun analog ve sayısal deneylerini gerçekleştirirler. ⓘ

Yapıların analizi genellikle çeşitli özelliklerin yönelimlerinin stereonetler üzerine çizilmesiyle gerçekleştirilir. Stereonet, bir kürenin düzlem üzerine stereografik izdüşümüdür; burada düzlemler çizgi, çizgiler de nokta olarak yansıtılır. Bunlar kıvrım eksenlerinin yerlerini, faylar arasındaki ilişkileri ve diğer jeolojik yapılar arasındaki ilişkileri bulmak için kullanılabilir. ⓘ

Yapısal jeolojide en iyi bilinen deneyler arasında, yakınsak tektonik plaka sınırları boyunca dağların inşa edildiği bölgeler olan orojenik kamaları içeren deneyler yer almaktadır. Bu deneylerin analog versiyonlarında, yatay kum katmanları bir alt yüzey boyunca bir arka durağa çekilir, bu da gerçekçi görünümlü faylanma modellerine ve kritik derecede konik (tüm açılar aynı kalır) bir orojenik kamanın büyümesine neden olur. Sayısal modeller bu analog modellerle aynı şekilde çalışır, ancak genellikle daha karmaşıktırlar ve dağ kuşağındaki erozyon ve yükselme modellerini içerebilirler. Bu, erozyon ile bir dağ silsilesinin şekli arasındaki ilişkiyi göstermeye yardımcı olur. Bu çalışmalar ayrıca basınç, sıcaklık, uzay ve zaman yoluyla metamorfizma yolları hakkında faydalı bilgiler verebilir. ⓘ

Tabakalanma

Farklı renkler, Fondachelli-Fantina, Sicilya'dan görülen Ritagli di Lecca dağını oluşturan farklı mineralleri göstermektedir ⓘ

Laboratuvarda stratigraflar, sondaj karotları gibi sahadan geri getirilebilen stratigrafik kesit örneklerini analiz eder. Stratigraflar ayrıca yeraltındaki stratigrafik birimlerin yerlerini gösteren jeofizik araştırmalardan elde edilen verileri de analiz eder. Jeofizik veriler ve kuyu logları, yeraltının daha iyi bir görünümünü elde etmek için birleştirilebilir ve stratigraflar bunu üç boyutlu olarak yapmak için genellikle bilgisayar programları kullanırlar. Stratigraflar daha sonra bu verileri Dünya yüzeyinde meydana gelen eski süreçleri yeniden yapılandırmak, geçmiş ortamları yorumlamak ve su, kömür ve hidrokarbon çıkarma alanlarını bulmak için kullanabilirler. ⓘ

Laboratuvarda biyostratigraflar, kaya örneklerini ve sondaj karotlarını, içlerinde bulunan fosiller açısından analiz ederler. Bu fosiller, bilim insanlarının çekirdeği tarihlendirmelerine ve kaya birimlerinin oluştuğu çökelme ortamını anlamalarına yardımcı olur. Jeokronologlar, çökelme zamanlaması ve oranları hakkında daha iyi kesin sınırlar sağlamak için stratigrafik bölüm içindeki kayaları kesin olarak tarihlendirir. Manyetik stratigraflar, sondaj karotları içindeki magmatik kaya birimlerinde manyetik tersinme belirtileri ararlar. Diğer bilim insanları ise geçmiş iklim hakkında bilgi edinmek için kayalar üzerinde kararlı izotop çalışmaları gerçekleştiriyor. ⓘ

Gezegensel jeoloji

Viking 2 aracı tarafından 9 Aralık 1977'de fotoğraflanan Mars yüzeyi ⓘ

Yirminci yüzyılda uzay araştırmalarının ortaya çıkmasıyla birlikte jeologlar, Dünya'yı incelemek için geliştirilen yöntemlerle diğer gezegenleri de incelemeye başlamışlardır. Bu yeni çalışma alanına gezegen jeolojisi (bazen astrojeoloji olarak da bilinir) adı verilir ve güneş sistemindeki diğer cisimleri incelemek için bilinen jeolojik ilkelere dayanır. ⓘ

Yunanca kökenli geo ön eki Dünya'ya atıfta bulunsa da, "jeoloji" genellikle diğer gezegen cisimlerinin bileşimlerini ve iç süreçlerini tanımlarken bu cisimlerin isimleriyle birlikte kullanılır: "Mars jeolojisi" ve "Ay jeolojisi" buna örnek olarak verilebilir. Selenoloji (Ay çalışmaları), areoloji (Mars çalışmaları) gibi özel terimler de kullanılmaktadır. ⓘ

Gezegen jeologları diğer gezegenlerin tüm yönlerini incelemekle ilgilenseler de, önemli bir odak noktası diğer dünyalarda geçmiş veya mevcut yaşamın kanıtlarını aramaktır. Bu durum, birincil ya da yan amacı gezegensel cisimleri yaşam kanıtı açısından incelemek olan birçok misyona yol açmıştır. Bunlardan biri, biyolojik süreçlerle ilgili su, kimyasal ve mineralojik bileşenler için Mars kutup toprağını analiz eden Phoenix iniş aracıdır. ⓘ

Uygulamalı jeoloji

Mokelumne'de altın arayan adam. Harper's Weekly: Kaliforniya'da Altını Nasıl Bulduk. 1860 ⓘ

Ekonomik jeoloji

Ekonomik jeoloji, insanoğlunun çeşitli ihtiyaçlarını karşılamak için kullandığı ekonomik minerallerin yönleriyle ilgilenen bir jeoloji dalıdır. Ekonomik mineraller, çeşitli pratik kullanımlar için kârlı bir şekilde çıkarılan minerallerdir. Ekonomik jeologlar, Dünya'nın petrol ve kömür gibi doğal kaynaklarının yanı sıra demir, bakır ve uranyum gibi metalleri içeren mineral kaynaklarının bulunmasına ve yönetilmesine yardımcı olurlar. ⓘ

Madencilik jeolojisi

Madencilik jeolojisi, mineral kaynaklarının Dünya'dan çıkarılmasından oluşur. Değerli taşlar, altın ve bakır gibi metaller ve asbest, perlit, mika, fosfatlar, zeolitler, kil, pomza, kuvars ve silika gibi birçok mineralin yanı sıra kükürt, klor ve helyum gibi elementler ekonomik çıkarların bazı kaynaklarıdır. ⓘ

Petrol jeolojisi

Petrol kuyusu açarken litolojiyi incelemenin yaygın bir yolu olan çamur logu işlemi ⓘ

Petrol jeologları, başta petrol ve doğal gaz olmak üzere çıkarılabilir hidrokarbonlar içerebilen Dünya'nın yeraltı bölgelerini incelerler. Bu rezervuarların çoğu tortul havzalarda bulunduğundan, bu havzaların oluşumunun yanı sıra tortul ve tektonik evrimlerini ve kaya birimlerinin günümüzdeki konumlarını incelerler. ⓘ

Mühendislik jeolojisi

Mühendislik jeolojisi, mühendislik çalışmalarının yerini, tasarımını, inşasını, işletmesini ve bakımını etkileyen jeolojik faktörlerin uygun şekilde ele alınmasını sağlamak amacıyla jeolojik ilkelerin mühendislik uygulamalarına uygulanmasıdır. Mühendislik jeolojisi, özellikle Kuzey Amerika'da jeoloji mühendisliğinden farklıdır. ⓘ

Kenya'da hidrojeolojik bir insani yardım projesi kapsamında inşa edilen kuyudan su içen bir çocuk ⓘ

İnşaat mühendisliği alanında, yapıların üzerine inşa edildiği malzemenin mekanik prensiplerini tespit etmek için jeolojik prensipler ve analizler kullanılır. Bu sayede tüneller çökmeden inşa edilebilmekte, köprüler ve gökdelenler sağlam temellerle inşa edilebilmekte ve binalar kil ve çamura oturmayacak şekilde inşa edilebilmektedir. ⓘ

Hidroloji

Jeoloji ve jeolojik ilkeler, akarsu restorasyonu, kahverengi alanların restorasyonu ve doğal habitat ile jeolojik çevre arasındaki etkileşimin anlaşılması gibi çeşitli çevresel sorunlara uygulanabilir. Yeraltı suyu hidrolojisi veya hidrojeoloji, genellikle kirlenmemiş su kaynağı sağlayabilen ve özellikle kurak bölgelerde önemli olan yeraltı suyunun yerini belirlemek ve yeraltı suyu kuyularındaki kirletici maddelerin yayılmasını izlemek için kullanılır. ⓘ

Paleoklimatoloji

Jeologlar ayrıca stratigrafi, sondaj kuyuları, karot örnekleri ve buz çekirdekleri yoluyla da veri elde ederler. Buz çekirdekleri ve tortu çekirdekleri, jeologlara dünya genelinde geçmiş ve şimdiki sıcaklık, yağış ve deniz seviyesi hakkında bilgi veren paleoiklim rekonstrüksiyonları için kullanılır. Bu veri setleri, enstrümantal veriler dışında küresel iklim değişikliği hakkında birincil bilgi kaynağımızdır. ⓘ

Doğal tehlikeler

Büyük Kanyon'da Kaya Düşmesi ⓘ

Jeologlar ve jeofizikçiler, mal ve can kaybını önlemek için kullanılan güvenli bina kodlarını ve uyarı sistemlerini yürürlüğe koymak için doğal tehlikeleri incelemektedir. Jeoloji ile ilgili olan önemli doğal tehlikelere örnekler (esas olarak veya sadece meteoroloji ile ilgili olanların aksine) şunlardır: ⓘ

Tarih

William Smith'in İngiltere, Galler ve Güney İskoçya'nın jeolojik haritası. 1815 yılında tamamlanan bu harita, ulusal ölçekteki ikinci jeolojik haritadır ve zamanının en doğru haritasıdır. ⓘ

Dünyanın fiziksel materyalinin incelenmesi en azından Theophrastus'un (M.Ö. 372-287) Peri Lithon (Taşlar Üzerine) adlı eserini yazdığı antik Yunan'a kadar uzanmaktadır. Roma döneminde Yaşlı Pliny, o zamanlar pratik kullanımda olan birçok mineral ve metal hakkında ayrıntılı olarak yazmıştır - hatta kehribarın kökenini doğru bir şekilde belirtmiştir. Ayrıca, M.Ö. 4. yüzyılda Aristoteles jeolojik değişimin yavaş hızına dair önemli gözlemlerde bulunmuştur. Toprağın bileşimini gözlemledi ve Dünya'nın yavaş bir hızda değiştiği ve bu değişimlerin bir insanın yaşamı boyunca gözlemlenemeyeceği bir teori formüle etti. Aristoteles, Dünya'nın fiziksel olarak değişme hızına ilişkin jeolojik alanla bağlantılı ilk kanıta dayalı kavramlardan birini geliştirmiştir. ⓘ

Ebu'r-Reyhan el-Biruni (MS 973-1048) ilk İranlı jeologlardan biriydi ve eserleri arasında Hindistan'ın jeolojisine dair ilk yazılar da yer alıyordu ve Hint alt kıtasının bir zamanlar deniz olduğu varsayımında bulunuyordu. Müslüman fetihleri tarafından yok edilmeyen Yunan ve Hint bilimsel literatüründen yararlanan İranlı bilgin İbn Sina (Avicenna, 981-1037), dağların oluşumu, depremlerin kökeni ve modern jeolojinin merkezinde yer alan diğer konular için ayrıntılı açıklamalar önermiş ve bilimin daha sonraki gelişimi için önemli bir temel sağlamıştır. Çin'de, polimat Shen Kuo (1031-1095) kara oluşum süreci için bir hipotez formüle etmiştir: okyanustan yüzlerce mil uzaklıktaki bir dağdaki jeolojik tabakada fosil hayvan kabuklarını gözlemlemesine dayanarak, karanın dağların aşınması ve alüvyon birikimi ile oluştuğu sonucuna varmıştır. ⓘ

Nicolas Steno (1638-1686) üst üste binme yasası, orijinal yataylık ilkesi ve yanal süreklilik ilkesi ile tanınır: stratigrafinin üç tanımlayıcı ilkesi. ⓘ

Jeoloji kelimesi ilk kez 1603 yılında Ulisse Aldrovandi tarafından kullanılmış, daha sonra 1778 yılında Jean-André Deluc tarafından kullanılmış ve 1779 yılında Horace-Bénédict de Saussure tarafından sabit bir terim olarak tanıtılmıştır. Kelime Yunanca "yeryüzü" anlamına gelen γῆ, gê ve "konuşma" anlamına gelen λόγος, logos kelimelerinden türetilmiştir. Ancak başka bir kaynağa göre, "jeoloji" kelimesi Norveçli bir rahip ve bilim adamı olan Mikkel Pedersøn Escholt'tan (1600-1699) gelmektedir. Escholt bu tanımı ilk olarak Geologia Norvegica (1657) adlı kitabında kullanmıştır. ⓘ

William Smith (1769-1839) ilk jeolojik haritalardan bazılarını çizmiş ve içerdikleri fosilleri inceleyerek kaya tabakalarını (katmanlarını) sıralama sürecini başlatmıştır. ⓘ

1763 yılında Mikhail Lomonosov, Yeryüzü Tabakaları Üzerine adlı incelemesini yayınladı. Çalışması, zaman içindeki süreçlerin birliğine ve Dünya'nın geçmişinin bugünden açıklanmasına dayanan modern jeolojinin ilk anlatısıydı. ⓘ

James Hutton (1726-1797) genellikle ilk modern jeolog olarak görülür. 1785 yılında Edinburgh Kraliyet Cemiyeti'ne Dünya Teorisi başlıklı bir bildiri sunmuştur. Bildirisinde, dağların aşınması ve tortuların denizin dibinde yeni kayalar oluşturması ve bunların da kuru kara haline gelmesi için yeterli zamana izin vermesi için Dünya'nın daha önce sanılandan çok daha yaşlı olması gerektiğine dair teorisini açıkladı. Hutton 1795 yılında fikirlerinin iki ciltlik bir versiyonunu yayınladı. ⓘ

Hutton'un takipçileri Plutonistler olarak biliniyordu çünkü bazı kayaların volkanlardan çıkan lavların birikmesi olan vulkanizma ile oluştuğuna inanıyorlardı; buna karşılık Abraham Werner'in başını çektiği Neptünistler ise tüm kayaların, seviyesi zaman içinde yavaş yavaş düşen büyük bir okyanustan yerleştiğine inanıyordu. ⓘ

ABD'nin ilk jeolojik haritası 1809 yılında William Maclure tarafından üretilmiştir. 1807 yılında Maclure, kendi kendine üstlendiği Birleşik Devletler'in jeolojik araştırmasını yapma görevine başladı. Birlik içindeki hemen hemen her eyalet onun tarafından geçildi ve haritalandı, Allegheny Dağları yaklaşık 50 kez geçildi ve tekrar geçildi. Yardım almadan yürüttüğü çalışmaların sonuçları, Amerikan Felsefe Derneği'ne, Birleşik Devletler'in Jeolojisi Üzerine Gözlemler ve Jeolojik Haritanın Açıklanması başlıklı bir anı olarak sunuldu ve ülkenin ilk jeolojik haritasıyla birlikte Derneğin İşlemleri'nde yayınlandı. Bu harita, William Smith'in İngiltere'nin jeolojik haritasından altı yıl öncesine aittir, ancak farklı bir kaya sınıflandırması kullanılarak oluşturulmuştur. ⓘ

Sir Charles Lyell (1797-1875) ünlü kitabı Jeolojinin İlkeleri'ni ilk kez 1830 yılında yayınladı. Charles Darwin'in düşüncelerini etkileyen bu kitap, tekdüzecilik doktrinini başarılı bir şekilde desteklemiştir. Bu teori, yavaş jeolojik süreçlerin Dünya'nın tarihi boyunca meydana geldiğini ve bugün de hala devam ettiğini belirtir. Buna karşılık katastrofizm, Dünya'nın özelliklerinin tek ve yıkıcı olaylarla oluştuğu ve sonrasında değişmeden kaldığı teorisidir. Hutton tekdüzeliğe inanmasına rağmen, bu fikir o dönemde yaygın olarak kabul görmemiştir. ⓘ

19. yüzyıl jeolojisinin büyük bölümü Dünya'nın kesin yaşı sorusu etrafında dönüyordu. Tahminler birkaç yüz bin yıldan milyarlarca yıla kadar değişiyordu. 20. yüzyılın başlarında radyometrik tarihleme, Dünya'nın yaşının iki milyar yıl olarak tahmin edilmesini sağladı. Bu muazzam sürenin farkına varılması, gezegeni şekillendiren süreçler hakkında yeni teorilere kapı açtı. ⓘ

Yirminci yüzyıl jeolojisindeki en önemli gelişmelerden bazıları 1960'larda levha tektoniği teorisinin geliştirilmesi ve gezegenin yaşına ilişkin tahminlerin iyileştirilmesi olmuştur. Levha tektoniği teorisi iki ayrı jeolojik gözlemden doğmuştur: deniz tabanının yayılması ve kıtaların kayması. Teori yer bilimlerinde devrim yaratmıştır. Bugün Dünya'nın yaklaşık 4,5 milyar yaşında olduğu bilinmektedir. ⓘ

• 

  Mikhail Lomonosov, Rus polimat, bilimsel jeolojide ilk sistematik incelemenin yazarı (1763)

• 

  James Hutton, İskoç jeolog ve modern jeolojinin babası

• 

  John Tuzo Wilson, Kanadalı jeofizikçi ve levha tektoniğinin babası

• 

  Volkanolog David A. Johnston ölümünden 13 saat önce
  1980 St. Helens Dağı patlaması ⓘ

De Re Metallica'nın 12. cildinin kapak sayfası. Georg Bauer'in yazdığı kitap, metal işleme teknikleri konusundaki ilk basılı eserdir. ⓘ

Aristo'nun öğrencisi Theophrastus'un (372 - 287 BC) Peri lithon ("Taşlar üstüne") isimli eseri binlerce yıl boyunca alanında otorite olmuştur. Bu eserdeki fosil yorumlamaları Bilim Devrimi'nin sonrasına kadar etkin kalmıştır. Eser Latince ve diğer Avrupa dillerine, örneğin Fransızcaya çevrilmiştir. ⓘ

Bir hekim olan Georg Bauer (1494-1555) genelde sır olarak saklanan ve nesilden nesile usta çırak ilişkisi ise öğretilen metal işleme teknikleri konusunda yazılmış ilk kitap olan De Re Metallica'yı yazmıştır. Kitap boğa kanı ya da açık dolunay geceleri gibi sürece etkisi olduğu düşünülen mistik öğeleri de içeren anlatım tarzına sahiptir. Ayrıca rüzgâr enerjisi, hidrodinamik güç, (maden) filizlerin taşınması, yönetimsel hususlar ve benzeri konular da eserde yer almaktaydı. Kitap 1556 yılında yayımlanmıştır. ⓘ

1700'lere gelindiğinde Jean-Étienne Guettard ve Nicolas Desmarest orta Fransa'yı gezmiş ve gözlemlerini jeolojik haritalara kaydetmişlerdir. Guettard Fransa'nın bu bölgesinin volkanik kökenine dair ilk gözlemleri kaydetmiştir. ⓘ

Jeolog, Carl Spitzweg tarafından yapılmış 19. yüzyıl tablosu. ⓘ

1811'de Georges Cuvier ve Alexandre Brongniart Dünya'nın antikitesine dair kendi açıklamalarını yayımladılar. İlham kaynakları Cuveri'in Paris'te fil kemiği fosilleri keşfiydi. Bağımsız bir şekilde bu çalışmalardan önce jeolog William Smith'in İngiltere ve İskoçya'da stratigrafik çalışmaları olmuştu. ⓘ

1827'ye gelindiğinde Charles Lyell'in Principles of Geology yani "Jeolojinin İlkeleri" isimli eseriyle Hutton'un tek biçimciliğini (tekdüzelikçilik - uniformitarianism) yinelemektedir ki aynı düşünce Charles Darwin'in düşüncesini de büyük oranda etkilemiştir. ⓘ

Kıta kayması (veya Kıtasal sürüklenme - continental drift) kuramı 1912'de Alfred Wegener tarafından ortaya atılmış olsa da, 1960'larda plaka tektoniğinin geliştirilmesine kadar yaygın bir şekilde kabul görmemiştir. Aslında aynı fikri Wegener'den önce dile getirenler de olmuştur; fakat yeterli kanıtları sunmaya çalışarak, bütün bir şekilde kabul edilebilir bir hipotezi ilk ortaya atan Wegener olmuştu. ⓘ

Jeoloji tarihi boyunca, birbiriyle ilişkili olan ana tartışma konuları, meseleler, Neptünistler ile Plütonistler arasındaki tartışma, tek biçimcilik-katastrofizm meselesi, Dünya'nın yaşı ve kıtasal sürüklenme olarak özetlenebilir. Her ne kadar bu meseleler büyük ün kazanmaları sebebiyle ilk akla gelenler olsa da, jeoloji alanında kuruluşundan şu ana kadar ve bugün hâlâ, birçok farklı mesele ve anlaşmazlık, diğer bilim dallarında olduğu gibi, mevcuttur. ⓘ

Alanlar veya ilgili disiplinler

• Yeryüzü sistem bilimi
• Ekonomik jeoloji
  • Madencilik jeolojisi
  • Petrol jeolojisi
• Mühendislik jeolojisi
• Çevresel jeoloji
• Çevre bilimi
• Jeoarkeoloji
• Jeokimya
  • Biyojeokimya
  • İzotop jeokimyası
• Jeokronoloji
• Jeodezik
• Coğrafya
• Jeoloji mühendisliği
• Jeolojik modelleme
• Geometalurji
• Jeomikrobiyoloji
• Jeomorfoloji
• Jeomitoloji
• Jeofizik
• Buzulbilim
• Tarihsel jeoloji
• Hidrojeoloji
• Meteoroloji
• Mineraloji
• Oşinografi
  • Deniz jeolojisi
• Paleoklimatoloji
• Paleontoloji
  • Mikropaleontoloji
  • Palinoloji
• Petroloji
• Petrofizik
• Fiziksel coğrafya
• Gezegensel jeoloji
• Levha tektoniği
• Bölgesel jeoloji
• Sedimantoloji
• Sismoloji
• Toprak Bilimi
  • Pedoloji (toprak çalışması)
• Speleoloji
• Tabakalanma
  • Biyostratigrafi
  • Kronostratigrafi
  • Litostratigrafi
• Yapısal jeoloji
• Sistem jeolojisi
• Tektonik
• Volkanoloji ⓘ

Yerbilim toplulukları

Her ne kadar the Royal Society of London ve Académie des Sciences gibi köklü bilimsel topluluklarda yerbilim tartışmaları yaşansa ve incelenen bilimler içine yerbilim de dahil edilmiş olsa da ilk yerbilim topluluğu (veya cemiyeti) 1807'de kurulan the Geological Society of London yani "Londra Yerbilim Topluluğu"dur. Bu ilk derneğin kurucularının bir kısmı British Mineralogical Society yani "İngiliz Mineraloji Topluluğu"nun kurucu üyelerindendi. Aynı dönemde gerek Büyük Britanya gerekse diğer bölgelerde yerbilim toplulukları oluşmaya başlamıştır: 1814'te kurulan the Royal Geological Society of Cornwall, 1830 tarihli Fransız Société Géologique de France, 1848 tarihli Alman Deutsche Geologische Gesellschaft, ve 1817'de Sankt-Peterburg'da, Rusya'da kurulan ve büyük oranda yerbilim ile de ilgilenen Mineraloji Topluluğu verilebilecek örnekler arasındadır. 1888'de ise the Geological Society of America ("Amerika Yerbilim Topluluğu") kurulmuştur. İlerleyen yıllarda yerbilimin alt dalı sayılan dallara ve ilgili alanlara dair birçok topluluk da kurulmuştur. ⓘ

Bugün bazı ülkelerde yerbilim toplulukları profesyonel standartlara ve ilgili çoğunluğu idari konulara yardımcı olmak gibi bir görev de üstlenmiştir. Bunun bir örneği Birleşik Krallık'tır. Millî açıdan yerbilim topluluklarının öneminin ve sayısının artmasının yanı sıra, ülkesel sınırların ötesinde uluslararası örgütlenmeler de kurulmaktadır. Bunlara örnek olarak bugün 70.000'den fazla yerbilimciyi temsil eden Avrupa Yerbilimciler Federasyonu verilebilir. ⓘ