La geologia è la disciplina delle scienze della Terra che studia la litosfera in termini di componenti costitutive, rocce e minerali che le compongono, di processi chimico-fisici che ne determinano la genesi, l'evoluzione, la composizione e il modellamento nel tempo. Rientrando nel novero delle scienze naturali (insieme a scienze quali la fisica, la biologia, la chimica, l'astronomia), la geologia viene considerata una scienza dura.
Lo scienziato che si occupa di geologia è il geologo. Oltre ad avere una formazione specifica nel campo delle scienze della Terra, il geologo deve possedere solide basi in matematica, fisica, chimica, biologia. Il lavoro del geologo, che si fonda essenzialmente su complesse attività di osservazione, ricerca e documentazione di campo (rilevamento geologico), si avvale anche di indagini e metodiche di laboratorio che prevedono l'impiego di strumenti e dispositivi sempre più sofisticati.
Tradizionalmente la geologia studia la costituzione, la struttura e l'evoluzione della crosta terrestre. In chiave più moderna la geologia tratta anche i corpi del Sistema Solare che presentano una superficie solida (esogeologia).
Etimologia Il termine "geologia" deriva dal greco e vuol dire letteralmente "studio della Terra" (γῆ, gê, "Terra" e λόγος, logos, "studio").
Storia della geologia
Le prime ipotesi che la Terra avesse un comportamento dinamico e che quindi i rapporti tra continenti e oceani potessero cambiare furono formulate già dai filosofi pitagorici. In epoca moderna, uno dei primi scienziati ad occuparsi di aspetti geologici in chiave rigorosa, nella prima metà del XVI Sec., è stato il mineralogista tedesco Georg Agricola (1494 - 1555). Il termine "geologia" fu comunque utilizzato per la prima volta solo nel 1603, dal naturalista Ulisse Aldrovandi. Un ulteriore geologo e naturalista del XVII secolo fu il vescovo danese Niccolò Stenone; quest'ultimo formulò alcuni dei princìpi fondamentali della stratigrafia. I padri della geologia moderna sono considerati gli scozzesi James Hutton (1726 - 1797) e Charles Lyell (1797 - 1875), ai quali, in particolare, è attribuita la formulazione della dottrina dell'attualismo. Un impulso determinante allo sviluppo della geologia in chiave moderna venne offerto anche dalla formulazione della rivoluzionaria teoria dell'evoluzione da parte del naturalista britannico Charles Darwin (1809 - 1892). In epoca più recente hanno fornito apporti determinanti alla disciplina i geologi Eduard Suess, Albert Heim, Maurice Lugeon, Émile Argand, Frank Bursley Taylor e, soprattutto, il geofisico tedesco Alfred Wegener, autore della teoria della tettonica delle placche. Dalla fine del XX secolo la geologia ha esteso il suo campo di indagine a tutti pianeti ed agli altri corpi solidi facenti parte del sistema solare.
Descrizione Nel campo scientifico la geologia ha fornito la prova principale per la tettonica delle placche, ha ricostruito la storia della vita e dell'evoluzione delle specie viventi, ha ricostruito le evoluzioni dei climi del passato, ha fornito gli elementi (e indaga tuttora) per la comprensione di molti fenomeni naturali.
Lo studio approfondito del nostro pianeta ha portato a suddividere la geologia in molte discipline specializzate tra cui le più conosciute sono: la vulcanologia, che studia i vulcani, la sismologia, che si occupa di terremoti, la geomorfologia che esamina le forme e il modellamento del paesaggio, la Pedologia che studia i suoli, l'Idrogeologia che si concentra sulle acque sotterranee, la mineralogia e la petrografia che si occupano rispettivamente di minerali e rocce, e la paleontologia che a partire dai fossili ricostruisce la storia della vita sulla Terra dalla sua origine sino ad oggi. La geologia si occupa anche della ricostruzione della storia della Terra attraverso l'indagine della successione degli eventi fisici, chimici e biologici che ne hanno determinato nel corso dei tempi l'evoluzione fino allo stadio attuale.
Ambiti di studio Data la vastità e complessità delle problematiche legate a questo campo di studi, la geologia è integrata con branche e sottodiscipline, che costituiscono l'insieme delle scienze della Terra.
Mineralogia
La mineralogia studia la genesi, la composizione chimica e le caratteristiche dei minerali che compongono le rocce, integrandosi con chimica e fisica. In particolare la mineralogia studia la composizione chimica, la struttura cristallina, le caratteristiche fisiche (ad esempio durezza, magnetismo e proprietà ottiche) dei minerali, nonché la loro genesi, identificazione, classificazione, trasformazione e utilizzo da parte dell'uomo.
La mineralogia descrittiva: si occupa della misurazione e della registrazione delle proprietà fisiche che sono di ausilio nell'identificazione e nella descrizione dei minerali. La cristallografia indaga la struttura interna delle sostanze cristalline. La cristallochimica studia le relazioni tra composizione chimica, struttura interna e proprietà fisiche.
Petrologia e petrografia
La petrologia è lo studio della genesi e dell'identificazione delle rocce. Attraverso l'uso di investigazioni di varia natura (soprattutto mineralogiche, cristallografiche, geochimiche e chimico-isotopiche), si occupa essenzialmente di problemi (fisici, chimici e biologici) inerenti alla genesi e le parentalità delle rocce.
La petrografia è quella branca della petrologia che descrive nel dettaglio le rocce, i loro minerali e le loro tessiture. L'analisi petrografica parte dall'osservazione dell'affioramento roccioso, fino ad arrivare all'utilizzo del microscopio. Il microscopio è infatti lo strumento più importante nell'analisi petrografica, perché attraverso lo studio delle sezioni sottili consente di analizzare otticamente i minerali, di vedere le microstrutture della roccia e di capirne la sua origine.
Tettonica
La tettonica è il ramo della geologia che studia la struttura e le proprietà della crosta terrestre, nonché la sua evoluzione nel tempo.
In particolare la tettonica descrive, cercando di trovarne le cause, fenomeni come l'orogenesi, la crescita e il rafforzamento dei corpi rocciosi e dei cosiddetti cratoni e il modo in cui le placche che compongono lo strato esterno della Terra interagiscono tra loro.
Sedimentologia e stratigrafia
La sedimentologia studia i processi di sedimentazione e le rocce sedimentarie. In particolare studia, delle rocce sedimentarie, tutte le caratteristiche di composizione chimica e mineralogica dei vari costituenti, di struttura, di spessore, per giungere a definire la provenienza dei materiali sedimentari, l'ambiente in cui è avvenuta la sedimentazione (con le sue caratteristiche di temperatura, di chimismo, di profondità), la successione di particolari tipi di sedimenti, le correlazioni esistenti fra sedimenti di altre zone, le variazioni di facies, i rapporti fra sedimentazione e movimenti tettonici, le forme di fondo e i regimi di flusso. Tutte queste nozioni permettono infine la ricostruzione paleogeografica dei vari bacini sedimentari.
La stratigrafia è la disciplina che studia la stratificazione delle rocce, la datazione delle rocce ed i rapporti reciproci tra unità rocciose distinte; è particolarmente sviluppata nell'ambito delle rocce sedimentarie.
La litostratigrafia è quella parte della stratigrafia che si occupa di suddividere e gerarchizzare le successioni rocciose in unità formali distinte sulla base del loro contenuto litologico; l'unità litostratigrafica risulta quindi un corpo roccioso separabile da quelli adiacenti in base alle caratteristiche litologiche ed alla posizione stratigrafica.
La cronostratigrafia è quella parte della stratigrafia che studia l'età degli strati e le loro relazioni temporali.
La biostratigrafia è quella parte della stratigrafia che si occupa di ordinare le successioni di rocce sedimentarie in base al loro contenuto di fossili.
Paleontologia
La paleontologia è lo studio dei fossili e dell'evoluzione della vita sul pianeta Terra (integrandosi con la biologia e la botanica). Il termine fossile (dal latino fodere, "scavare") in geologia e in paleontologia viene usato per indicare resti integri o parziali di organismi un tempo viventi; più in generale, viene usato per una qualsiasi testimonianza di vita geologicamente passata (antecedente all'epoca attuale): resti animali, quali ossa, denti, uova, conchiglie; resti vegetali, quali foglie, tronchi, pollini; evidenze di attività vitale (strutture di bioturbazione come tane e orme); tracce legate all'alimentazione (coproliti).
Lo studio dei fossili, oltre a fornire informazioni preziosissime sull'evoluzione degli organismi viventi, fornisce informazioni anche per quanto riguarda la datazione delle rocce e la comprensione dell'evoluzione della Terra e degli ambienti nei tempi geologici.
La tafonomia è la branca della paleontologia che studia le modalità della formazione di un fossile, studia cioè il processo che porta alla fossilizzazione di un organismo, l'insieme dei processi biochimici e ambientali che modificano i resti degli esseri viventi, impedendone il disfacimento, e li trasformano nel prodotto chiamato fossile.
La paleoecologia è la branca della paleontologia che studia i fossili per riconoscere il loro ambiente di vita e ricostruire i paleoambienti, ossia gli ecosistemi presenti sulla Terra nelle ere geologiche del passato.
La paleoclimatologia è la branca della paleontologia che ha lo scopo di ricostruire l'andamento del clima nelle epoche passate attraverso l'utilizzo di fossili e di altri proxy, proprietà chimico-fisiche di particolari archivi naturali, sia organici che inorganici.
La paleogeografia è la branca della paleontologia che studia gli elementi utili per la ricostruzione della geografia esistente nelle ere geologiche passate, ricostruendo gli ambienti sedimentari dallo studio biostratigrafico e strutturale delle successioni sedimentarie oggi riorganizzate nelle diverse strutture geologiche (es. catene montuose, paesaggi collinari e costieri).
Pedologia La pedologia natura e l'evoluzione chimico-fisico-biologica dei terreni e del suolo.
Geomorfologia
La geomorfologia è la branca della geologia che studia la morfologia della superficie terrestre, cioè le forme che costituiscono il rilievo del territorio, investigandone l'origine e l'evoluzione.
In particolare, la geomorfologia studia le correlazioni tra la morfologia del terreno, le sue caratteristiche litologiche e gli agenti (endogeni ed esogeni) che lo hanno modellato. La geomorfologia studia la genesi delle forme del rilievo e la storia e la dinamica del territorio al fine di predirne i futuri cambiamenti attraverso la combinazione di osservazioni, esperimenti fisici e modelli matematici.
Geofisica La geofisica per lo studio della Terra tramite la misurazione e l'interpretazione di parametri fisici con strumenti posti prevalentemente sulla superficie terrestre, entro pozzi perforati fino ad una profondità di pochi chilometri dalla superficie o telerilevamenti da satelliti, integrati con concetti di fisica e scienza dei materiali.
Vulcanologia
La vulcanologia studia i vulcani, i processi e fenomeni vulcanici, i loro prodotti (solidi e/o gassosi) le loro morfologie, gli eventi eruttivi a questi correlati, la pericolosità ed il rischio vulcanico.
Sismologia
La sismologia studia i fenomeni sismici, in particolare la genesi e la propagazione delle onde sismiche, interessandosi anche dello studio di eventi quali i terremoti, i maremoti e in generale della aree di instabilità della Terra.
Astronomia L'astronomia, studia i fenomeni direttamente generati dall'interazione della Terra con altri corpi planetari o stellari (ad esempio l'impatto con un meteorite).
Ambiti specialistici
La geologia afferente alle scienze della Terra può essere a sua volta suddivisa in numerosi ambiti specialistici, spesso intercomunicanti tra loro: