Termi “geologiset prosessit” kuvaa luonnonvoimia, jotka muokkaavat planeetan fyysistä rakennetta. Levyteknologia, eroosio, kemiallinen sää ja sedimentaatio ovat kaikki esimerkkejä voimista, jotka vaikuttavat merkittävästi maan pintaan ja muodostavat sen tärkeimmät ominaisuudet. Geologit ja maan tutkijat tutkivat tarkasti näitä prosesseja parantaakseen ymmärrystään planeetan historiasta; auttaa löytämään hyödyllisiä resursseja, kuten metallimalmeja; ja auttaa ennustamaan mahdollisesti tuhoisia tapahtumia, kuten maanjäristyksiä, tsunameja ja tulivuorenpurkauksia.
Levytektoniikka
Kun katsot maata avaruudesta, se antaa vaikutelman täydellisestä, liikkumattomasta rauhallisuudesta. Planeetan historiaa hallitsevat kuitenkin maa -alueiden jakaminen ja yhdistäminen uusien mantereiden muodostamiseksi, jotka muuttavat asemaansa jatkuvasti. Näitä geologisia prosesseja ohjaavat levyteknologia, ja ne tapahtuvat aikatauluissa, jotka ovat liian pitkiä ihmisten arvioimiseksi suoraan. Maankuori koostuu kiinteistä kivilaatoista, jotka kelluvat tiheämmän, mutta puoliksi nestemäisen materiaalin alla. Tämän materiaalin konvektiovirrat, jotka tunnetaan vaipana, aiheuttavat näiden mantereiden muodostavien levyjen liikkumisen ajan myötä.
Joskus mannerlaatat törmäävät toisiinsa muodostaen vuorijonoja, kuten Himalajaa. Levyt voivat myös hajota, kuten tänään tapahtuu Afrikan Rift -laaksossa. Jos voisimme nähdä planeetan sellaisena kuin se oli noin 250 miljoonaa vuotta sitten, se näyttäisi hyvin erilaiselta kuin se näyttää nykyään. Uskotaan, että tuolloin kaikki maanosat yhdistettiin yhdeksi suureksi ”superkontinentiksi”, jota tutkijat kutsuvat Pangeaksi. Noin 200–225 miljoonaa vuotta sitten tektonisten prosessien johdosta tämä maa-alue alkoi sirotella pienemmiksi paloiksi muodostaen lopulta modernit maanosat.
Tektoniset prosessit voivat myös yhdistää mantereita. Jotkut geologit ajattelevat, että maapallo on käynyt läpi useita syklejä, joissa valtavat maamassat ovat jakautuneet muodostaen pienempiä mantereita, jotka ovat myöhemmin sulautuneet yhteen. Aiempia superkontinentteja on saattanut olla useita.
Maankuori koostuu kahdesta kerroksesta: mantereen kuori ja sen alapuolella valtameren kuori, joka koostuu tiheämmästä kivestä. Meren kuori paljastuu valtamerien alla. Atlantin valtameren alla vaipasta nousee uutta materiaalia, joka muodostaa valtameren keskikohdan Amerikan ja Euroopan ajautuessa kauemmas toisistaan. Muilla alueilla, mukaan lukien Etelä -Amerikan länsirannikko, valtameren kuori vajoaa mantereen kuoren alle niin kutsutulla subduktioalueella. Tämän prosessin aiheuttama kitka on johtanut tulivuoreen tällä alueella, muodostaen Andien vuorijonon.
Platektoniikka selittää, miksi maanjäristyksiä ja tulivuoren toimintaa esiintyy yleensä mantereiden reunoilla. Nämä ovat suurimman geologisen aktiivisuuden alueita, joilla mantereen levittäminen tai siirtyminen toisiaan vastaan voi johtaa väkivaltaisiin tapahtumiin. Valitettavasti suuri määrä ihmisiä asuu geologisesti aktiivisilla alueilla lähellä levyrajoja, mutta ihmiset ovat alkaneet kehittää keinoja ennustaa katastrofeja. Seuraamalla tarkasti asioita, kuten pieniä kallion liikkeitä, murtumia ja maan turpoamista, tutkijat voivat joskus antaa ennakkovaroituksia maanjäristyksistä ja tulivuorenpurkauksista.
Levyteknologiaan liittyvien geologisten prosessien ymmärtäminen voi myös auttaa löytämään arvokkaita mineraalivaroja. Mantereen ja valtameren kuorista sekä vaipasta peräisin olevan materiaalin mineraalikoostumus vaihtelee. Geologit voivat piirtää levyjen rajat ja kartoittaa erityyppisten kuorien ja vaiptakivien todennäköiset sijainnit. Yhdistämällä tämä tietoon mineraalien sulamispisteistä ja sekvensseistä, joissa ne kiteytyvät, voi olla mahdollista esimerkiksi arvata kuparimalmin kerrostuman todennäköinen sijainti suuren jähmettyneen magman sisällä.
eroosio
Kun vesi, jää tai jopa tuuli kuluttavat kiveä, sitä kutsutaan eroosioksi. Se on yksi tärkeimmistä geologisista prosesseista, ja se voi ajan myötä muuttaa maisemia. Veden tai tuulen kuljettamilla hiukkasilla ja hiukkasilla on hiova vaikutus ja ne voivat veistää kallion uusiin muotoihin suuressa mittakaavassa. Jotkut dramaattisimmista maaominaisuuksista tuotetaan jäällä jäätiköiden muodossa. Jään upotettu hiekka ja kalliopalakappaleet kaapivat kallioa vasten ja muuttavat maisemaa valtavasti.
Kahden maanosan levyn törmäyksen aiheuttama maan kohoaminen yhdistyy eroosiovoimien kanssa vuoristoalueiden, kuten Himalajan tai Alppien, muodostamiseen. Vesi muodostaa jokilaaksoja, jotka auttavat muokkaamaan leviämistä, mutta kun maa nousee riittävän korkealle pysyvälle lumelle, muodostuu jäätiköitä. Nämä hitaasti liikkuvat jääjokiittävät jyrkkiä, tasapohjaisia laaksoja, kapeita harjanteita ja teräviä pyramidisia huippuja, jotka tuottavat vuoristoalueita, jotka useimmat ihmiset tuntevat nykyään. Sveitsin ja Italian Alpeilla sijaitseva Matterhorn on klassinen esimerkki pyramidin huipusta.
Myös juoksevalla vedellä on suuri vaikutus maisemiin. Se muodostaa jokilaaksoja ja rotkoja maaston luonteesta riippuen. Yksi näyttävimmistä esimerkeistä veden eroosiosta on Grand Canyon, joka on yli mailin (noin 6,000 jalkaa tai 1.83 km) syvä ja joka arpistaa Arizonan maisemaa. Se syntyi noin 17 miljoonan vuoden aikana.
Tuulen eroosio voi myös vaikuttaa maisemien muotoiluun, mutta yleensä pienemmässä mittakaavassa. Tällaisen eroosion aiheuttamat ominaisuudet löytyvät yleensä hyvin kuivilta alueilta. Tuuli voi poistaa irtonaisen materiaalin maasta muodostaen painaumia, jotka voivat olla melko suuria, kuten Egyptin Qattaran lama. Tuulen puhaltaama hiekka ja hiekka voivat tuottaa pienempiä maisemapiirteitä, kuten pihoja – pitkiä, sileitä harjanteita, jotka ovat linjassa tavallisen tuulen suunnan kanssa.
Kemiallinen sää
Kivi voi reagoida vedessä tai ilmassa olevien aineiden kanssa muodostaen kemiallisen sään. Kun syvälle maan alle muodostuvat kivet paljastuvat pinnalle, ne voivat hitaasti muuttaa väriä ja murentua esimerkiksi rautayhdisteiden reagoidessa ilman hapen kanssa. Tuloksena oleva heikompi materiaali voi alkaa muodostaa maaperää tai se voi heikentyä ja laskeutua muualle.
Toinen yleisesti nähty esimerkki on kalkkikiven liuottaminen happamaan veteen. Vesi voi happamoitua orgaanisilla yhdisteillä tai absorboimalla tulivuoren kaasuja. Kalkkikivi koostuu suurelta osin kalsiumkarbonaatista, joka reagoi helposti happojen kanssa. Luolat ja sinkot ovat yleisiä tuloksia kalkkikiven kemiallisesta säästä. Luolissa stalagmiitteja ja tippukivipylväitä muodostuu ajan mittaan liuenneen kiviaineksen sisältävän veden tippumisen ja haihtumisen kautta.
Sedimentaatio
Veteen suspendoitunut tai liuennut materiaali muodostaa kallion prosessilla, joka tunnetaan sedimentaationa tai saostumisena. Tämä voi tapahtua pienten hiukkasten kerääntymisen ja tiivistymisen seurauksena, kun ne laskeutuvat vedestä, tai haihduttamalla, jolloin liuenneet kemikaalit kiteytyvät. Tällä tavalla muodostettuja kiviä kutsutaan sedimenttikiviksi. Esimerkkejä ovat hiekkakivi, joka muodostuu hiekanjyvistä; kalkkikivi, joka koostuu pienten organismien kuorista; ja suolaa ja kipsiä, jotka muodostuvat näitä mineraaleja sisältävän veden haihtumisesta. Joskus sedimenttikivet voivat kerääntyä useiden kilometrien paksuisiksi kerroksiksi.
Sedimenttikivet voivat sisältää fossiileja, jotka säilyvät paljon todennäköisemmin tämän tyyppisissä kivissä kuin korkeissa lämpötiloissa. Geologit ja paleontologit ovat pystyneet kokoamaan planeetan elämänhistorian analysoimalla sedimenttikiviä ja fossiileja. Kaukana merestä sijaitsevista vuorenhuipuista löytyneet fossiiliset meren organismit olivat varhainen merkki siitä, että kallio, sekä vaaka- että pystysuuntainen, oli liikkunut valtavassa mittakaavassa joskus aiemmin. Tietyn ikäisten fossiilien samankaltaisuudet eri mantereilla johtivat lopulta levytektoniikan teoriaan.
Hypoteesi siitä, että meteoriitti -isku saattoi aiheuttaa dinosaurusten sukupuuton, syntyi löydettäessä kerros, joka sisältää runsaasti harvinaista metalli -iridiumia sedimentistä noin sukupuuton aikaan. Tätä kerrosta esiintyy laajasti erotetuissa osissa maailmaa, jossa oikean ikäistä rockia paljastuu, mikä viittaa siihen, että se todennäköisesti tuli ulkoisesta lähteestä, joka aiheutti erittäin laajan vaikutuksen.