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").
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 naturalistaUlisse Aldrovandi. Un ulteriore geologo e naturalista del XVII secolo fu il vescovo danese Niccolò Stenone; quest'ultimo formulò alcuni dei princìpi fondamentali della stratigrafia.
Immagine del frontespizio del volume Principi di Geologia di Charles Lyell.
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).
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.
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.
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.
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.
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 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 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 latinofodere, "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 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.
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.
La sismologia studia i fenomeni sismici, in particolare la genesi e la propagazione delle ondesismiche, 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
L'anticlinale di Durbuy o Homalius Rock ha 300 milioni di anni.
La geologia afferente alle scienze della Terra può essere a sua volta suddivisa in numerosi ambiti specialistici, spesso intercomunicanti tra loro:
Geologia generale: studio dei meccanismi e delle cause che hanno generato e modificato la Terra
Petrografia: descrive e classifica le rocce secondo le loro caratteristiche di colore, granulometria (tessitura), organizzazione strutturale dei singoli elementi che la compongono (fabric)
Petrologia: studia l'origine e le modalità evolutive dei tipi di rocce
Geochimica: la scienza che studia la distribuzione ed i rapporti quantitativi degli elementi chimici contenuti nella litosfera, (nell'idrosfera, nell'atmosfera e nella biosfera), e le loro interazioni
Sedimentologia: analisi dei processi e degli ambienti che portano alla formazione di una roccia sedimentaria
Stratigrafia: studio dell'organizzazione nel tempo e nello spazio delle successioni rocciose sedimentarie e della loro datazione (vedi anche Paleontologia e Paleogeografia).
Icnologia: studio delle tracce fossili preservate nelle rocce.
Biostratigrafia: studio della distribuzione dei fossili entro gli strati rocciosi, e della loro evoluzione per determinare l'età delle formazioni rocciose e compiere correlazioni locali, regionali e globali.
Cronostratigrafia: integrazione dei risultati della Biostratigrafia e della Geocronologia per produrre uno schema, di tipo gerarchico, di datazione delle rocce applicabile a larga scala possibile ed al maggior numero possibile di rocce.
Geologia regionale: che individua aree (chiamate regioni) omogenee dal punto di vista geologico, della crosta terrestre, ne descrive i lineamenti geologici tipici, ne delinea la storia geologica ed i rapporti reciproci con le regioni confinanti.
Geologia storica: che organizza i dati della geologia regionale, stratigrafia e geologia tettonica in una sequenza di eventi che descrivono l'evoluzione della crosta terrestre durante le ere geologiche
Geomorfologia: studio delle forme della superficie terrestre e dei processi che le originano e\o contribuiscono alla loro evoluzione
Climatologia: studio del clima terrestre attuale e passato
(Idrologia: studio delle relazioni fra l'acqua e la superficie terrestre in senso lato)
Vulcanologia: studio dell'origine, dell'evoluzione, delle forme e dei prodotti di un vulcano
Geofisica: (anche detta fisica terrestre) è in generale l'applicazione di misure e metodi fisici allo studio delle proprietà fisiche del pianeta Terra.
Geologia Planetaria o Esogeologia: studio dei pianeti del Sistema Solare e degli altri corpi solidi del sistema solare dal punto di vista geologico.
Quando il geologo, spesso utilizzando conoscenze e tecniche di più rami della geologia, svolge attività di campagna per il riconoscimento degli elementi geologici di un territorio e la compilazione di una cartografia geologica, si parla di rilevamento geologico.
Altre suddivisioni sono utilizzate per specifici campi di intervento della geologia:
Geologia applicata: è un termine onnicomprensivo che si riferisce all'utilizzo delle Scienze della Terra per la soluzione di problemi dell'uomo e dell'uomo in relazione all'ambiente, in cui l'aspetto geologico gioca un ruolo rilevante sia per competenze tematiche sia in termini di legge.
Geologia degli idrocarburi è un termine usato per indicare uno specifico gruppo di discipline di Scienze della terra sviluppate ed applicate alla ricerca e produzione di idrocarburi dal sottosuolo. Le conoscenze acquisite in questo campo oggi vengono estese ai campi applicativi della geotermia profonda, dello stoccaggio sotterraneo del gas, e dello smaltimento sotterraneo dell'anidride carbonica.
Geologia mineraria: indica l'applicazione e l'approfondimento di alcune branche delle Scienze della Terra allo scopo di individuare e sfruttare le risorse minerarie, rinvenibili nella crosta terrestre
Geologia marina: è un termine onnicomprensivo che indica lo studio delle caratteristiche attuali dei mari e dei loro fondali dal punto di vista delle Scienze della Terra
Geologia urbana: studio delle aree urbane, in funzione delle caratteristiche fisiche del territorio. Si avvale di un approccio metodologico interdisciplinare. Si avvale di dati non solo attinenti alle Scienze della Terra, ma anche pertinenti ad altre discipline (dati geoarcheologici, storici, cartografici ecc.).
Geotecnologie: si occupa dello studio del territorio con l'aiuto e lo sviluppo delle tecnologie digitali informatiche (tecniche di telerilevamento, fotogrammetria digitale, elaborazione di cartografie tematiche...)
Ciascuno di questi ambiti, in cui convenzionalmente è suddivisa la geologia, pur sviluppandosi in una specializzazione sempre più spinta, richieda sempre una forte interdisciplinarità per una corretta interpretazione, e come i risultati di ogni studio possano avere una ricaduta di interesse teorico e pratico negli altri ambiti geologici.
Un geosito può essere definito come una località, un'area o un territorio in cui è possibile individuare un interesse geologico o geomorfologico per la conservazione.
Si tratta in genere di architetture naturali, o singolarità del paesaggio, che testimoniano i processi che hanno formato e modellato il nostro pianeta. Forniscono un contributo indispensabile alla comprensione della storia geologica di una regione e rappresentano valenze di eccezionale importanza per gli aspetti paesaggistici e di richiamo culturale, didattico - ricreativo.
Un geomorfosito è un'area in cui le forme del rilievo (o elementi geomorfologici) di origine naturale e/o antropica hanno acquisito un valore scientifico, didattico, culturale/storico, estetico o sociale/economico.
Può trattarsi di singole forme (come una dolina carsica, un masso erratico o una collina artificiale come il Monte Testaccio) oppure di aree comprendenti una varietà di elementi. I geomorfositi rientrano nella più generale categoria dei geositi.
Il concetto di geomorfosito può essere esteso a comprendere non solo le forme visibili oggi, ma anche quelle distrutte o nascoste a causa delle attività umane. Diversi autori, inoltre, hanno evidenziato il valore archeologico e storico di alcuni elementi geomorfologici di origine antropica.
Il valore di un geomorfosito (vedi anche la bibliografia) può essere valutato qualitativamente con vari metodi. Quello utilizzato dipende, prima di tutto, dalle caratteristiche dell'area studiata, dagli obiettivi dell'indagine e dai parametri di valutazione prescelti (rilevanza scientifica, didattica ecc.). I geomorfositi fanno parte del cosiddetto patrimonio geologico di un territorio e la loro tutela è una componente importante della protezione dell'ambiente e del paesaggio di una data zona.
La geodiversità è la diversità dei caratteri geologici (rocce, minerali, fossili), geomorfologici (forme, processi), idrologici e pedologici presenti in una data area; comprende i raggruppamenti e i sistemi costituiti dai caratteri considerati, nonché le loro relazioni e la loro interpretazione.
Poiché questi aspetti influenzano le caratteristiche ecologiche di una certa zona (compreso il suolo, che si forma anche attraverso processi biologici) la geodiversità è strettamente legata alla biodiversità e, insieme a quest'ultima, costituisce quella che si può chiamare diversità naturale di un'area; la geodiversità, inoltre, può essere rappresentata in una determinata area dalla presenza di uno o più geositi.
Il concetto di geodiversità pone l'accento sull'importanza e sulla sensibilità degli elementi abiotici e della loro dinamica, nonché sul valore dei fattori geologici, geomorfologici, pedologici e idrologici per la conservazione della natura e per la pianificazione e gestione del territorio e del paesaggio, anche al di fuori delle aree protette.
Con il termine geoconservazione si indica l'attività di pianificazione territoriale che, attraverso la definizione di appositi piani di gestione, integra le azioni di tutela con quelle di fruizione del patrimonio geologico, inteso come la somma di tutti i beni geologici esistenti in una data area, cioè di tutti i beni culturali nei quali la componente geologica costituisce l'interesse prevalente. Uno degli obiettivi principali della geoconservazione è quello di sensibilizzare l'opinione pubblica sull'importanza dei siti geologici, promuovendone la salvaguardia e la valorizzazione.
Applicazioni pratiche della geologia
La geologia è importante per la valutazione delle risorse idriche, per la previsione e la comprensione dei pericoli naturali (es. rischio idrogeologico), per l'individuazione ed il risanamento dei problemi ambientali, per la pianificazione territoriale e la realizzazione di opere pubbliche e private, per il rilevamento di risorse naturali ad esempio minerali ed idrocarburi (in primis petrolio e metano), per l'estrazione di molti materiali d'uso commerciale e industriale, per lo studio sui mutamenti del clima e dell'ambiente, per la conoscenza del sottosuolo (geognostica) e dei relativi parametri geotecnici, fondamentali per la corretta progettazione di qualunque opera costruttiva.
Georischi e georisorse
Oltre ad essere impegnati nella ricerca di base accademica e presso enti di ricerca pubblici e privati, i geologi operano in campo energetico e si occupano della tutela, della ricerca e della valorizzazione delle cosiddette "georisorse", materie prime disponibili in natura che comprendono i minerali ad uso industriale, i materiali lapidei da costruzione e ornamentali, gli idrocarburi (petrolio e suoi derivati; metano e gas naturali in genere; bitume), i carburanti fossili solidi (carbone, litantrace antracite, torva), metalli preziosi (oro, argento, rame, terre rare).
Un ulteriore ambito applicativo del geologo è rappresentato dallo studio dei "georischi", ovvero la prevenzione del dissesto idrogeologico e disastri naturali, attraverso la prevenzione e la mitigazione del rischio legato a fenomeni naturali quali alluvioni (esondazioni; processi erosivi; ecc..), dissesti gravitativi (frane), valanghe, terremoti, eruzioni vulcaniche, tsunami. Le attività a supporto della progettazione ingegneristica civile e le bonifiche ambientali rappresentano sbocchi professionale di notevole importanza per il geologo. Importante risulta anche il contributo apportato alla discussione riguardante i cambiamenti climatici in atto.
↑Che spesso nulla hanno da condividere sia con le suddivisioni orografiche della geografia fisica e tanto meno con quelle della geografia politica o amministrativa.
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