زمین شناسی چیست

زمین شناسی (Geology) و به طور خاص شاخه سنگ شناسی (Petrology)، علم مطالعه سیاره ماست. این علم بسیار کاربردی و ارزشمند است، زیرا در درجه اول به مطالعه لایه های سنگی، نحوه تعامل آن ها با یکدیگر و سایر کانی ها و مواد یافت شده در سطح و اعماق کره زمین می پردازد.

این فرآیندهای زمین شناختی در یک چارچوب و بستر بسیار گسترده تر رخ می دهند؛ چرا که زمین شناسان همچنین علاقه مندند بدانند این پدیده ها و مواد چگونه به وجود آمده اند (پیدایش و منشأ) و در طول زمان چگونه تکامل یافته و تغییر کرده اند.

در گذشته، تبدیل شدن به یک زمین شناس به این معنا بود که حتماً باید به دانشگاه بروید و حتی گاهی مدارک تحصیلات تکمیلی دریافت کنید تا بتوانید الفبای این علم را درک کنید؛ اما اکنون و در همین مقاله، شما می توانید یادگیری در مورد این حوزه شگفت انگیز را آغاز کنید. در ادامه، شما همه چیز را در مورد اینکه زمین شناسی چیست، زمین شناسان چه کار می کنند، سنگ شناسی چه اهمیتی دارد و چگونه ابزارهای آموزشی می توانند به شما در شروع مسیر زمین شناسی کمک کنند، خواهید آموخت.

وظیفه یک زمین شناس چیست؟

بسیاری از مردم تصور می کنند که زمین شناسان افرادی هستند که فقط و فقط روی سنگ ها مطالعه می کنند. اما این باور کاملاً نادرست و محدودکننده است. زمین شناسان طیف وسیعی از پدیده ها را مورد بررسی قرار می دهند. آن ها منابعی را که در زیر زمین قرار دارند، مانند ذخایر عظیم نفت، گاز، سفره های آب زیرزمینی و معادن فلزی مطالعه می کنند (که این موضوع به ویژه در کشور پهناور و غنی ما، ایران، با وجود منابع عظیم هیدروکربنی در جنوب و معادن مس و آهن در مرکز، اهمیت حیاتی دارد).

همچنین، آن ها پدیده هایی را که روی سطح زمین رخ می دهند، مانند فوران های آتشفشانی (مثل آتشفشان دماوند یا تفتان) و زمین لرزه ها (که فلات ایران به شدت مستعد آن است) بررسی می کنند. تمام این حوزه های گسترده، در نهایت بخشی از عشق و علاقه عمیق آن ها به مطالعه سنگ ها و ساختار زمین است.

هدف از مطالعه سنگ ها چیست؟

همان طور که گفته شد، زمین شناسان سنگ ها را مطالعه می کنند. دلیل اصلی این کار این است که آن ها در واقع در حال مطالعه تاریخچه کره زمین هستند. ما با نگاه کردن به سنگ ها می توانیم اطلاعات بسیار زیادی درباره تاریخچه و گذشته سیاره مان به دست آوریم. به عنوان مثال، با بررسی ساختار سنگ ها می توانیم بفهمیم که زمین در زمان پیدایش اولیه خود چه شکل و شرایطی داشته است.

ما همچنین می توانیم تشخیص دهیم که زمین در طول زمان چگونه تغییر کرده است. سنگ ها از اهمیت بالایی برخوردارند زیرا آن ها اسناد بایگانی شده طبیعت هستند و اطلاعات زیادی به ما می دهند. به طور خاص، برخی از اطلاعاتی که سنگ ها می توانند در اختیار ما قرار دهند عبارتند از:

• این سنگ از کجا آمده است؟ آیا در گذشته یک کوه آتشفشان در این منطقه بوده یا یک دریاچه عمیق آن را احاطه کرده بوده است؟
• آیا در زمان تشکیل این سنگ، در این منطقه کوهستان وجود داشته یا دریای آزاد؟
• آب و هوای آن دوران گرم بوده یا سرد و یخبندان؟
• آیا در آن زمان زمین اتمسفر و جوی غلیظ داشته یا اتمسفری رقیق؟ (مثلاً با بررسی میزان اکسیداسیون در سنگ ها و ترکیباتی مانند سیلیکا SiO2SiO_2SiO2​ یا کربنات کلسیم CaCO3CaCO_3CaCO3​).

در نظر گرفتن این عوامل به چند دلیل بسیار مهم است:

اولاً، ما می توانیم این اطلاعات را با درک سیاره خود و شناخت زیستگاه های جانوران، به محیط زیست امروزی ارتباط دهیم. این دانش به ما امکان می دهد تا فناوری ها و راهکارهایی را برای محافظت از خود در برابر بلایای طبیعی مانند زلزله توسعه دهیم – بلایایی که متاسفانه در ایران و جهان نمونه های ویرانگر آن را بسیار دیده ایم.

درک نحوه عملکرد طبیعت به ما کمک می کند تا تاکتیک ها و استراتژی هایی را در رابطه با تغییرات اقلیمی و اثرات مخرب آن بر لایه اوزون تدوین کنیم. این موضوع به ما اجازه می دهد درک کنیم که چگونه انقراض حیوانات خاص در گذشته یا حال، می تواند پیامدهای ویرانگری نه تنها بر روی گونه خودشان، بلکه بر روی بسیاری از گونه های دیگر که برای بقا به آن ها وابسته هستند، داشته باشد.

ثانیاً، درک این نکته بسیار مهم است که سیاره ما ممکن است بسیار ظریف تر و شکننده تر از آن چیزی باشد که ما تصور می کنیم. با مطالعه نحوه عملکرد سیاره زمین و سایر سیارات، می توانیم درک بهتری از نحوه واکنش آن ها به تغییرات محیطی شان به دست آوریم.

به عنوان مثال، وقتی صحبت از تغییرات اقلیمی و گرمایش جهانی به میان می آید، اگر ما به درستی بفهمیم که سیاره ما در گذشته چگونه به نوسانات شدید دمایی واکنش نشان داده است، قطعاً معیار و سنجش بهتری برای درک آنچه امروز در حال رخ دادن است، خواهیم داشت.

شناخت بهتر دنیای پیرامونمان ما را قادر می سازد تا با طبیعت همزیستی مسالمت آمیز داشته باشیم، از آن درس بیاموزیم و از قابلیت ها و منابع آن نهایت استفاده را ببریم؛ البته تا زمانی که برای حفظ و محافظت از زمین برای نسل های آینده تلاش و اراده واقعی از خود نشان دهیم!

چگونه وارد دنیای زمین شناسی شویم؟

اگر به علوم زمین (Geosciences) علاقه مند هستید، یکی از بهترین راه ها برای بررسی گزینه هایتان، شروع از دوران دبیرستان است. در سیستم آموزشی ایران، دانش آموزان رشته های علوم تجربی و ریاضی فیزیک با کتاب «زمین شناسی» در دوره متوسطه دوم آشنا می شوند.

مدارس برتر برنامه ها و آزمایشگاه هایی دارند که به دانش آموزان می آموزند تا در هر شاخه ای از علوم زمین که به آن جذب شده اند، مهارت کسب کنند. دانش آموزان مستعد پس از اتمام ۱۲ سال تحصیلی، از طریق کنکور سراسری وارد دانشگاه های معتبر (مانند دانشگاه تهران، شهید بهشتی، فردوسی و…) شده و در مقطع کارشناسی و سپس تحصیلات تکمیلی (کارشناسی ارشد و دکتری) در گرایش های تخصصی مانند پترولوژی، زمین شناسی اقتصادی یا رسوب شناسی به تحصیل می پردازند.

در این مسیر، شما این شانس را خواهید داشت که تحقیقات متعددی با کاربردهای در دنیای واقعی انجام دهید، مواد و کانی های مختلف را برای پیش بینی نتایج خاص آزمایش کنید، و یافته های خود را برای مخاطبان مختلف، از جمله اساتید و متخصصان این حوزه، در قالب مقالات علمی منتشر کنید!

گروه های اصلی سنگ ها در زمین شناسی

در علم سنگ شناسی، شما با گروه های زیر آشنا خواهید شد:

سنگ های آذرین (Igneous rocks)

این گروه یک تشکیلات زمین شناسی است که زمانی به وجود می آید که ماگما (سنگ مذاب) سرد شده و متبلور می شود. این سرد شدن می تواند در سطح زمین اتفاق بیفتد (سنگ های آذرین خروجی مانند بازالت) یا در اعماق پوسته زمین به آرامی سرد شود (سنگ های آذرین نفوذی مانند گرانیت که کریستال های درشتی دارد).

سنگ های رسوبی (Sedimentary rocks)

این سنگ ها زمانی تشکیل می شوند که ذرات و رسوبات ناشی از فرسایش صخره ها، توسط آب یا باد حمل شده و در لایه هایی در کف اقیانوس ها، دریاچه ها یا خشکی ها ته نشین شوند. این فرآیند فشرده سازی و سیمانی شدن رسوبات بارها و بارها در طول میلیون ها سال تکرار می شود تا در نهایت یک سنگ یکپارچه (مانند ماسه سنگ یا سنگ آهک) شکل بگیرد. این سنگ ها معمولاً حاوی فسیل ها و بقایای موجودات باستانی هستند.

سنگ های دگرگونی (Metamorphic rocks)

این سنگ ها نتیجه تغییرات فیزیکی و شیمیایی روی یک سنگ از پیش موجود (چه آذرین، چه رسوبی و چه دگرگونی دیگر) هستند که تحت تأثیر دما و فشار بسیار بالا در اعماق زمین دچار تغییر شکل و ساختار می شوند، بدون آنکه کاملاً ذوب شوند (مانند تبدیل سنگ آهک به سنگ مرمر زیبا).

هر مجموعه سنگی شامل نمونه های بسیار متفاوت و متنوعی است و شکل فیزیکی، ساختار و ترکیب شیمیایی آن ها می تواند هویت هر کدام را مشخص کند. به عنوان یک زمین شناس، توصیف دقیق و صحیح سنگ های اطراف شما یکی از مهارت های بنیادین و اولیه ای است که به طور مداوم از آن استفاده خواهید کرد.

اطلاعاتی که شما در توصیف های خود ارائه می دهید می تواند به شناسایی نام و نوع سنگ کمک کند، و در کنار آن، ما قادر خواهیم بود اطلاعات بیشتری در مورد تاریخچه آن و نحوه شکل گیری اش از طریق فرآیندهای زمین شناختی بیاموزیم.

یک زمین شناس معمولاً تمایل دارد برای شروع، یک نمونه دستی (Hand specimen) را مشاهده کند، زیرا بررسی آن آسان است و می توان آن را به راحتی از طبیعت به آزمایشگاه منتقل کرد. نمونه های دستی، قطعات کوچکی از سنگ ها هستند که در طی بازدیدهای میدانی جمع آوری می شوند. این نمونه ها می توانند درک اولیه و بسیار خوبی از ظاهر انواع مختلف سنگ ها (رنگ، بافت، وزن) ارائه دهند، اما تحلیل عمیق و دقیقی از ترکیب کانی شناسی درون آن ها ارائه نمی دهند. برای بررسی دقیق تر، متخصص سنگ شناسی باید آزمایش های بیشتری را با استفاده از تجهیزات تحلیلی پیشرفته (مانند میکروسکوپ های پلاریزان و تهیه مقاطع نازک میکروسکوپی) انجام دهد.

متدولوژی و روش شناسی

شناسایی سنگ (Rock identification) فرآیندی است که در آن یاد می گیریم چگونه با نگاه کردن دقیق به سنگ ها، آن ها را از یکدیگر تشخیص دهیم. زمین شناسان از مهارت شناسایی سنگ برای تمایز قائل شدن بین انواع مختلف صخره ها و همچنین برای انتقال این اطلاعات به سایر محققان استفاده می کنند. یک زمین شناس باید توانایی بالایی در تشخیص تفاوت های ظریف بین سنگ ها داشته باشد.

آن ها همچنین باید بتوانند این سنگ ها را برای دیگران توصیف کنند. آن ها این کار را با نوشتن و ثبت ویژگی های بخش های مختلف سنگ انجام می دهند.

توصیف سیستماتیک پتروگرافیک (سنگ نگاری) یک توصیف علمی از سنگ است که به روشی کاملاً سازمان یافته و استاندارد تنظیم می شود. بخش “سیستماتیک” به این معناست که توصیف بر اساس یک نظم و قالب مشخص جهانی انجام می گیرد تا همه دانشمندان زبان یکدیگر را بفهمند. واژه “پتروگرافیک” نیز به معنای توصیف و نگارش ویژگی های سنگ است. توصیف پتروگرافیک به شما دقیقاً می گوید که یک سنگ از نظر بافت چه شکلی است، کریستال های آن چگونه در کنار هم قرار گرفته اند و از چه کانی ها و مواد شیمیایی ساخته شده است.

نتیجه گیری

همان طور که خواندید، زمین شناسی علمی است که با مطالعه عمیق سنگ ها و ساختار درونی و بیرونی زمین سر و کار دارد. این علم عمدتاً به مطالعه تشکیلات سنگی، نحوه شکل گیری آن ها و چگونگی تعامل آن ها با سایر کانی ها و عناصر می پردازد. این علم به ما کمک می کند تا دانش و آگاهی ارزشمندی درباره دنیای اطرافمان، گذشته سیاره مان و آینده ای که در انتظارمان است به دست آوریم.

اگر تمایل دارید درباره این موضوع شگفت انگیز اطلاعات بیشتری کسب کنید یا سؤالات تخصصی تری در زمینه سنگ شناسی و علوم زمین دارید، در تماس با ما تردید نکنید؛ ما با کمال میل و افتخار آماده خدمت رسانی و پاسخگویی به شما هستیم.