Pojam “geološki procesi” opisuje prirodne sile koje oblikuju fizički sastav planeta. Tektonika ploča, erozija, kemijsko trošenje i sedimentacija su svi primjeri sila koje značajno utječu na Zemljinu površinu i čine njezine glavne značajke. Ove procese pomno proučavaju geolozi i zemaljski znanstvenici kako bi poboljšali svoje razumijevanje povijesti planeta; pomoći u lociranju korisnih resursa, kao što su metalne rude; i za pomoć pri predviđanju potencijalno katastrofalnih događaja, kao što su potresi, tsunami i vulkanske erupcije.
Tektonika ploča
Gledajući Zemlju iz svemira, odaje se dojam totalne, nepokretne vedrine. Poviješću planeta, međutim, dominira cijepanje i spajanje kopnenih masa kako bi se formirali novi kontinenti koji stalno mijenjaju svoje pozicije. Ovi geološki procesi potaknuti su tektonikom ploča i događaju se u vremenskim razmacima koji su predugi da bi ih ljudi mogli izravno cijeniti. Zemljina kora sastoji se od čvrstih “ploča” stijena koje plutaju na gušćem, ali polutekućem materijalu ispod. Konvekcijske struje u ovom materijalu, poznatom kao plašt, uzrokuju da se ove ploče, koje tvore kontinente, s vremenom pomiču.
Ponekad se kontinentalne ploče sudaraju jedna s drugom, tvoreći planinske lance poput Himalaje. Ploče bi se također mogle razdvojiti, kao što se danas događa u dolini Rift u Africi. Kada bi netko mogao vidjeti planet kakav je bio prije otprilike 250 milijuna godina, izgledao bi vrlo drugačije od današnjeg izgleda. Smatra se da su u to vrijeme svi kontinenti bili spojeni u jedan ogroman “superkontinent” koji istraživači nazivaju Pangea. Prije oko 200-225 milijuna godina, potaknuta tektonskim procesima, ova se kopnena masa počela raspadati na manje dijelove, na kraju formirajući moderne kontinente.
Tektonski procesi također mogu spojiti kontinente. Neki geolozi misle da je Zemlja prošla kroz nekoliko ciklusa u kojima su se ogromne kopnene mase podijelile u manje kontinente koji su se kasnije ponovno spojili. Možda je postojao niz prethodnih superkontinenata.
Zemljina kora sastoji se od dva sloja: kontinentalne kore i, ispod nje, oceanske kore, koja se sastoji od gušće stijene. Oceanska kora je izložena ispod oceana. Ispod Atlantskog oceana novi materijal dolazi iz plašta kako bi formirao srednjooceanski greben dok se Amerika i Europa dalje udaljavaju. U drugim područjima, uključujući zapadnu obalu Južne Amerike, oceanska kora tone ispod kontinentalne kore u takozvanoj zoni subdukcije. Trenje koje nastaje ovim procesom dovelo je do vulkanizma na ovom području, formirajući planinski lanac Anda.
Tektonika ploča objašnjava zašto se potresi i vulkanska aktivnost obično javljaju oko rubova kontinenata. To su područja najveće geološke aktivnosti, gdje subdukcija ili pomicanje kontinentalnih ploča jedna protiv druge može rezultirati nasilnim događajima. Nažalost, velik broj ljudi živi u geološki aktivnim područjima blizu granica ploča, ali ljudi počinju razvijati sredstva za predviđanje katastrofa. Pomno prateći stvari poput malih pomaka stijena, lomova i oteklina tla, znanstvenici ponekad mogu unaprijed upozoriti na potrese i vulkanske erupcije.
Razumijevanje geoloških procesa uključenih u tektoniku ploča također može pomoći u lociranju vrijednih mineralnih resursa. Materijal iz kontinentalne i oceanske kore, te iz plašta, varira u svom mineralnom sastavu. Geolozi mogu iscrtati granice ploča i mapirati vjerojatne položaje različitih vrsta kore i stijena plašta. Kombinirajući to sa poznavanjem tališta minerala i sekvenci u kojima kristaliziraju, moglo bi biti moguće, na primjer, pogoditi vjerojatnu lokaciju ležišta bakrene rude unutar velike mrlje skrutnute magme.
Erozija
Kada se kamen istroši vodom, ledom ili čak vjetrom, to je poznato kao erozija. To je jedan od najvažnijih geoloških procesa, koji s vremenom može transformirati krajolike. Čestice pijeska i pijeska koje nosi voda ili vjetar imaju abrazivni učinak i mogu oblikovati stijenu u nove oblike u velikim razmjerima. Neke od najdramatičnijih obilježja kopna stvara led u obliku ledenjaka. Griz i fragmenti stijena ugrađeni u led stružu o stijenu, mijenjajući krajolik u ogromnim razmjerima.
Uzdizanje kopna uzrokovano sudarom dviju kontinentalnih ploča kombinira se sa silama erozije i tvori planinske lance poput Himalaje ili Alpa. Voda formira riječne doline, pomažući u oblikovanju raspona, ali kada se kopno podigne dovoljno visoko za stalni snijeg, nastaju ledenjaci. Ove spore rijeke leda izbijaju strme doline s ravnim dnom, uske grebene i oštre, piramidalne vrhove, stvarajući planinske lance koje većina ljudi danas poznaje. Matterhorn u švicarsko-talijanskim Alpama klasičan je primjer piramidalnog vrha.
Tekuća voda također ima veliki utjecaj na krajolike. Tvori riječne doline i klanci, ovisno o prirodi terena. Jedan od najspektakularnijih primjera vodene erozije je Grand Canyon, klanac dubok više od jedne milje (oko 6,000 stopa ili 1.83 km) koji ostavlja ožiljke na krajoliku Arizone. Nastala je u razdoblju od oko 17 milijuna godina.
Erozija vjetrom također može doprinijeti oblikovanju krajolika, iako obično u manjem razmjeru. Značajke uzrokovane ovim oblikom erozije obično se nalaze u vrlo suhim područjima. Vjetar može ukloniti labav materijal sa tla, tvoreći udubine koje mogu biti prilično velike, kao što je depresija Qattara u Egiptu. Pijesak i pijesak koje nanosi vjetar mogu proizvesti manje značajke krajolika, kao što su yardangi – dugi, glatki grebeni usklađeni s uobičajenim smjerom vjetra.
Kemijsko vrijeme
Stijena može reagirati s tvarima prisutnim u vodi ili u zraku, stvarajući kemijsko trošenje. Kada se stijene koje se formiraju duboko pod zemljom izlože na površini, mogu polagano promijeniti boju i raspasti se zbog, na primjer, spojeva željeza koji reagiraju s kisikom u zraku. Rezultirajući, slabiji, materijal može početi stvarati tlo ili se može erodirati i taložiti negdje drugdje.
Drugi često viđen primjer je otapanje vapnenca kiselom vodom. Voda se može zakiseliti organskim spojevima ili apsorbiranjem vulkanskih plinova. Vapnenac se uglavnom sastoji od kalcijevog karbonata, koji lako reagira s kiselinama. Špilje i vrtače uobičajeni su rezultat kemijskog trošenja vapnenca. Unutar špilja, stalagmiti i stalaktiti nastaju tijekom vremena kapanjem i isparavanjem vode koja sadrži otopljeni kameni materijal.
sedimentacija
Materijal suspendiran ili otopljen u vodi tvori stijenu postupkom poznatim kao sedimentacija ili taloženje. To se može dogoditi nakupljanjem i zbijanjem malih čestica dok se talože iz vode ili isparavanjem uzrokujući kristalizaciju otopljenih kemikalija. Stijene nastale na ovaj način nazivaju se sedimentnim stijenama. Primjeri uključuju pješčenjak, koji nastaje od zrna pijeska; vapnenac, koji se sastoji od školjki malih organizama; te naslage soli i gipsa, koje nastaju isparavanjem vode koja sadrži te minerale. Ponekad se sedimentne stijene mogu nakupiti u slojeve debljine nekoliko milja.
Sedimentne stijene mogu sadržavati fosile, za koje je vjerojatnije da će se sačuvati u ovoj vrsti stijena nego u onima koje su bile izložene visokim temperaturama. Geolozi i paleontolozi uspjeli su sastaviti povijest života na planetu analizom sedimentnih stijena i fosila. Fosilizirani morski organizmi pronađeni na planinskim vrhovima daleko od mora bili su rani pokazatelj da se kretanje stijena, i horizontalno i okomito, događalo u velikim razmjerima u neko vrijeme u prošlosti. Upravo su sličnosti u fosilima određene starosti na različitim kontinentima dovele do teorije tektonike ploča.
Hipoteza da je udar meteorita mogao uzrokovati izumiranje dinosaura proizašla je iz otkrića sloja bogatog rijetkim metalnim iridijem u sedimentu koji datira otprilike iz vremena izumiranja. Ovaj sloj se nalazi u široko razdvojenim dijelovima svijeta gdje je izložena stijena odgovarajuće starosti, što sugerira da je vjerojatno došao iz vanjskog izvora koji je izazvao događaj koji je imao iznimno širok utjecaj.