علم زمین‌شناسی و شاخه‌های آن
شاید وقتی مطالب زمین‌شناسی را بین دیگر مطالب علمی می‌بینید از خود می‌پرسید، چرا این مطالب را باید بخوانیم؟ مگر زمین‌شناسی چه اهمیت و کاربردی دارد که باید آن را بخوانیم؟
همیشه از زمین شناسی تصویری همچون دایناسورها را در ذهن داریم. شاید در این باره کتاب‌های زیادی خوانده و اسامی عجیب و غریبی را حفظ باشیم. آیا زمین‌شناسی همین است؟
واقعاً از زمین شناسی چه می‌دانیم؟ کاربرد ان در زندگی ما چیست؟ چقدر زمین را می‌شناسیم؟ و سوالات بیشمار دیگری که ذهن ما را به خود مشغول کرده است. آیا شما نیز علاقه‌مند هستید در مورد موضوعی خاص از زمین اطلاعات بیشتری داشته باشید؟
بر اساس آخرین دستاوردهای علمی، زمین تنها سیاره در بین سیارات منظومه شمسی است که انسان و سایر موجودات زنده بر روی آن زندگی می‌کنند (شکل ۱).
شکل ۱- جایگاه سیاره زمین
به نظر شما چه شرایط و عواملی زندگی بر روی سیاره زمین را فراهم نموده است؟
زمین سیاره‌ی ارزشمند ما
به نظر شما کره‌ی زمین از چه بخش‌هایی تشکیل شده است؟ وجود هواکره در اطراف زمین آن را از هرگونه آسیبی در امان نگه داشته است. گرچه منشأ حیات از آب بوده است، ولی وجود هواکره، زندگی بر روی زمین را برای ما امکان‌پذیر ساخته است. از سوی دیگر مطالعه بقایای باقیمانده موجودات زنده در سنگ‌ها نشان می‌دهد که امکان تداوم حیات بر روی زمین وقتی میسر شد که در هواکره لایه‌ی اوزون تشکیل گردید و با جلوگیری از ورود اشعه‌ی مضر به بخش‌های سطح زمین، اکسیژن کافی برای نفس کشیدن در اختیار موجودات زنده قرار گرفت. خداوند بزرگ برای زندگی بر روی زمین از قبل شرایطی فراهم نموده است.
اما اگر به آنچه بشر طی سال‌های گذشته انجام داده بنگریم باید اظهار تأسف کرد، زیرا تولید حجم زیاد گازهای موضوع را از سوی صنایع برخی کشورهای پیشرفته سبب شده که همین لایه‌ی اوزون آسیب جدی ببیند، که نتیجه آن خطرناک شدن برخی مناطق کره زمین برای زندگی است. سیل‌های ویرانگر سال‌های اخیر و بسیاری از مشکلات زیست محیطی دیگر، همه بر همه از نشانه‌های بی‌توجهی ما نسبت به هوا کره است.
از موفقیت‌های بشر در قرن بیستم سفر به فضا و ارسال ماهواره های تحقیقاتی است. تصاویر زمین که توسط ماهواره‌ها تهیه شده، شناخت انسان از زمین را افزایش داده است. این تصاویر نشان می‌دهد که بخش اعظم کره زمین پوشیده از آب است.
مطالعه و شناخت آب کره در کشورمان از چه اهمیتی خاص برخوردار است، زیرا بخشی از ذخایر نفتی جنوب ایران و همچنین بخشی از ذخایر گازی شماره کشورمان در حوزه‌های دریایی خلیج فارس و دریای خزر تجمع یافته است (شکل ۲). این مناطق از نظر تنوع آبزیان و صنعت گردشگری نیز اهمیت ویژه‌ای دارند (شکل ۳).
شکل ۲- سکوی نفتی در خلیج فارس
شکل ۳- سواحل جنوبی ایران
کره خاکی تنها مکان مناسب برای سکونتگاه بشر بر روی سیاره‌ی زمین می‌باشد. خارجی‌ترین بخش زمین معمولاً از خاک تشکیل شده است. خاک محصول هوازدگی و فرسایش سنگ‌هاست و محل رویش گیاهان می‌باشد (شکل ۴). پس غذای انسان و تعداد زیادی از موجودات زنده وابسته به خاک است.
شکل ۴- خاک محل رویش گیاه
زمین و ذخایر معدنی
انواع ذخایر معدنی فلزی و غیرفلزی از دیگر ویژگی‌های بخش بیرونی پوسته‌ی زمین است که آگاهی نسبی از نحوه‌ی تشکیل آن‌ها نیاز به کسب تخصص در رشته‌ی زمین‌شناسی دارد. توجه به ذخایر معدنی در ایران به هزاران سال قبل بازمی‌گردد. به عنوان مثال ایرانیان در زمان هخامنشیان با دسترسی به ذخایر سنگ آهن، پس از آن در ساخت وسایل و ابزار جنگی بهره جسته و بدین طریق از سرزمین پهناور ایران در مقابل هجوم بیگانگان محافظت کردند (شکل ۵).
شکل ۵- ادوات نظامی هخامنشیان
در دهه‌های اخیر کشف ذخایر با ارزش اورانیوم گردید تا با دستیابی به توان هسته‌ای، ایران نیز مانند سایر کشورهای پیشرفته جهان از آن در صنایع دارویی و تولید انرژی استفاده نماید.
علاوه بر انرژی هسته‌ای، انرژی زمین گرمایی، خورشیدی، بادی و … از دیگر به موهبت‌های الهی است که نصیب کشور عزیزمان شده است (شکل ۶ و ۷).
شکل ۶- نمایی از چگونگی استفاده از انرژی زمین گرمایی
شکل ۷- نیروگاه زمین گرمایی مشکین شهر _ اردبیل
استفاده از مواد معدنی تنها محدود به همین موارد نمی‌گردد. اگر به اطرافمان خوب نگاه کنیم، مثلاً مدادی که با آن می‌نویسیم، عینکی که به کمک آن می‌بینیم، وسایلی که با آن زندگی می‌کنیم، داروهایی که برای التیام دردهایمان از آن استفاده می‌کنیم و حتی خمیردندانی که هر روز از آن استفاده می‌کنیم، همه و همه در گروه موادی است که از زمین استخراج می‌شود.
هیچ با خود اندیشیده‌اید، که اگر این معادن شناخته نشده بودند آیا زندگی بر روی کره‌ی زمین به این سادگی مقدور بود؟ خوشبختانه کشور ایران از جمله کشورهای معدنی جهان است که دارای معادن متعدد آهن، مس، سرب و روی، طلا و … است. همچنین بیش از صد سال قبل تاکنون با کشف نفت در حوالی مسجد سلیمان اقتصاد کشور متوجه این نعمت خدادادی شده است (شکل ۸- الف و ب). این قابلیت‌ها سبب گردیده تا ایران در بین کشورهای جهان، کشور های قدرتمند و تاثیرگذار باشد.
شکل ۸ _ الف _ فوران نفت از اولین چاه نفت خاورمیانه سال ۱۹۰۸ م._ مسجدسلیمان
شکل ۸: ب_ موزه نفت در محل اولین چاه نفت خاورمیانه _ مسجدسلیمان
زمین پویا
زمین جنبه‌های دیگری نیز دارد که اطلاع از آن‌ها جهت زندگی امن بر روی کره زمین ضروری است. شناخت جنس زمین و رفتار مواد سازنده‌ی آن سبب گردیده تا افق تازه‌ای در پیش روی بشر گشوده شود. تجربه‌ی زمین لرزه‌های ژاپن به ما آموخت که تنها داشتن ساختمان‌های محکم برای مواجهه با پدیده‌ی طبیعی مانند زمین لرزه کافی نیست، بلکه رفتار مواد سازنده‌ی زمینی که بر روی آن سازه‌ای شده، نیز مهم می‌باشد.
امروز جهت احداث انواع پروژه‌های عمرانی مانند سدها، نیروگاه‌ها، بزرگراه‌ها، بیمارستان‌ها، مکانیابی شهرک‌ها، مجتمع‌های تجاری و مسکونی، آسمان خراش‌ها و… همه نیازمند شناخت جنس و ساختار تشکیل دهنده زمین پی آن است. پس برای در امان ماندن از پدیده‌های طبیعی مانند زمین لرزه، رانش زمین، سقوط سنگ و غیره باید خصوصیات زمین را به طور جدی بررسی کرد. امروزه اهمیت این موضوع تا آن حد است که حضور کارشناس زمین‌شناس در شهرداری‌ها و محیط‌زیست قطعی و اجتناب‌ناپذیر می‌باشد (شکل ۹).
شکل ۹_ ورودی تونل توحید _ تهران
شاید اگر پویا بودن زمین را می‌پذیرفتیم و زمین لرزه را به عنوان پدیده‌ی طبیعی آفریده‌ی خداوند باور داشتیم و این شناخت را در ساخت وسازها منظور می‌کردیم، دیگر شاهد خسارت مالی و تلفات جانی فراوان نبوده و در این صورت زمین لرزه را بلا نمی نامیدیم و کوتاهی خود را به بی‌رحمی زمین نسبت نمی‌دادیم.
زمین و محیط زیست
بشر برای زندگی در روی کره‌ی زمین علاوه بر آب، هوا، غذا، به انرژی نیز نیاز دارد که همه‌ی آن‌ها را باید در زمینی جستجو کند که خداوند بزرگ آن را آفریده و به رایگان در اختیار او قرار داده است. واضح است که این منابع محدود بوده و ما نمی‌توانیم بی‌رویه از آن استفاده کنیم. اجزای تشکیل دهنده‌ی کره‌ی زمین مانند حلقه‌های یک زنجیر به یکدیگر متصل می‌باشند و آسیب به هر حلقه، سبب نابودی این مجموعه منسجم می‌شود.
آیا بشر مجاز است، به هر میزان که می‌خواهد گازهای آلاینده تولید نماید، چرا باید دمای زمین به صورت غیرعادی افزایش یابد؟ آیا حق استفاده‌ی بی‌رویه از سفره‌های آب زیرزمینی را دارد؟ حجم زباله‌ها داده شده در خاک باید چقدر باشد؟ همه و همه نیاز به بازنگری مجدد رفتار بشر در مواجهه با کره‌ی زمین دارد. در همین رابطه سازمان علمی – فرهنگی یونسکو، سال ۲۰۰۸ میلادی را سال سیاره‌ی زمین نامگذاری کرد، هدف از این اقدام، توجه انسان‌ها به کره‌ی زمین رمان تنها مکان برای زندگی است که استفاده نادرست از آن موجب نابودی زمین خواهد شد.
شکل ۱۰_ تخریب و حفاظت از محیط زیست
به نظر می‌رسد که شناخت قابلیت‌های زمین‌شناسی کشورمان برای همه‌ی ما ایرانیان ضروری است. جالب است بدانید که به گفته‌ی زمین‌شناسان دیگر کشورها، ایران نگین زمین شناسی جهان است. رشته کوه البرز در شمال مذاکرات در جنوب و جنوب غرب، آتشفشان‌های دماوند، سهند، سبلان، تفتان (شکل ۱۱) و بزمان،معادن متنوع، گسل‌ها، دریاچه‌ها و همچنین رشته قنات‌ها که نخستین بار توسط ایرانیان ایجاد شده است و پدیده‌های بیشمار دیگر، همگی جاذبه‌های منحصر به فرد کشورمان هستند که مشاهده و بررسی آن‌ها آرزوی قلبی زمین‌شناسان سراسر دنیا است.
خوشبختانه دانشمندان و محققان کشورمان از زمان ابوریحان بیرونی و بوعلی سینا تا امروز در شناخت و معرفی پدیده‌های زمین‌شناسی همت والایی داشته‌اند. امید آن می‌رود در آینده نیز شما یکی از آن محققان باشید.
شاید این یک پذیرفته باشد که برای زندگی بر روی کره‌ی زمین لازم است تا حدی با خصوصیات کره‌ی زمین در قالب درس زمین‌شناسی آشنا شوید.
شکل ۱۱_ دهانه اصلی آتشفشان تفتان
زمین‌شناسی چیست؟ زمین شناس چه کار می‌کند؟
زمین‌شناسی علم مطالعه‌ی سیاره‌ی زمین است. زمین شناسان چگونگی تشکیل زمین، ویژگی‌ها، ساختار، ترکیب سنگ‌ها و کانی‌ها و تاریخچه‌ی رویدادهایی که از زمان پیدایش زمین بر آن‌ها گذشته است را، مطالعه می‌کنند. بسیاری از زمین شناسان با شناخت شگفتی و نظم حاکم بر زمین و فضای اطراف آن، به کشف راز هستی و تعمیق تفکر توحیدی می‌پردازند.
زمین شناسان در تمام نقاط زمین، از گل‌های یخ‌زده و آتشفشان های فعال تا عمق اقیانوس کار می‌کنند و به دنبال شناسایی تاریخ پیچیده‌ی زمین و فرآیندهای هستند که بر روی آن عمل می‌کنند. محل اصلی کار زمین شناس در طبیعت است. اما زمین‌شناسان، بخشی از مطالعات خود را در آزمایشگاه و با میکروسکوپ‌های مخصوص و دستگاه‌های پیشرفته انجام می‌دهند.
در سال‌های اخیر با سفر انسان به فضا، مطالعه و شناخت ماه و دیگر سیاره‌ها رو میز به قلمروی دانش زمین‌شناسی افزوده شده است.
بخشی از روانشناسی که به مطالعه‌ی مواد تشکیل دهنده‌ی زمین مانند کانی‌ها و سنگ‌ها و همچنین فرآیند‌هایی که در زمین و یا سطح آن رخ می‌دهد می‌پردازد، را «روانشناسی فیزیکی» می‌گویند. به عنوان مثال مطالعه‌ی آتشفشان‌ها، کوه‌ها، زمین لرزه‌ها، رودخانه‌ها و سیلاب‌ها از این جمله‌اند.
به بخشی از زمین‌شناسی که به منشأ و تحولات زمین، تاریخچه‌ی قاره‌ها و اقیانوس‌ها، جانوران، گیاهان، هواکره و رویدادهای گذشته‌ی زمین می پردازد، «زمین شناسی تاریخی» گفته می‌شود. در این بخش پاسخ به پرسش‌هایی مانند؛ اقیانوس‌های زمین چه موقع تشکیل شدند؟ دایناسورها در چه زمانی زندگی می‌کردند؟ شیوه‌ی زندگی آن‌ها چگونه بوده؟ کو‌ه‌های زاگرس و البرز چه موقع برافراشته شدند؟ یا اولین درختان در چه زمانی به وجود آمدند و چه مشخصاتی داشتند؟ مطرح می‌گردد.
شاخه‌های علم زمین‌شناسی
علم زمین‌شناسی دامنه‌ی گسترده‌ای دارد که به شاخه‌های متعددی تقسیم می‌شود و روز به روز قلمرو و کاربردهای آن افزایش می‌یابد. مهمترین شاخه‌های آن عبارتند از:
زمین‌شناسی اقتصادی: زمین‌شناسانی که در موضوع زمین‌شناسی اقتصادی تخصص دارند، به دنبال مکان‌هایی هستند که در آن ذخایر معدنی ارزشمند مانند مس، آهن، طلا، نقره، الماس و دیگر گوهرها و … قرار دارند (شکل ۱۲-۱).
شکل ۱۲_ معدن سرب و روی ایرانکوه _ اصفهان
زمین‌شناسی آب: زمین‌شناسانی که در زمینه تشکیل سفره‌های آب زیرزمینی، حرکت آب در درون زمین و چگونگی یافتن آن‌ها تحقیق و مطالعه می‌کنند، آب زمین‌شناس (هیدروژئولوژیست) نامیده می‌شوند.
زمین‌شناسی نفت: در این شاخه از زمین‌شناسی، زمین‌شناس نفت از تخصص خود در شناخت چگونگی تشکیل و مهاجرت نفت در اعماق چند کیلومتری زمین استفاده می‌کند. همچنین مکان‌هایی که نفت می‌تواند در آنجا انباشته شود، شناسایی کرده و جاهایی از یک میدان نفتی یا گازی که برای حفاری و استخراج نفت مناسب است را مشخص می‌کند.
زمین‌شناسی مهندسی: شاخه‌ای از زمین‌شناسی است که رفتار و ویژگی‌های مواد سطحی زمین را از نظر مقاومت در برابر فشارهای وارده، نفوذپذیری و امکان ساخت یک سازه در محلی خاص از زمین، بررسی می‌کند.
زمین‌شناسی زیست محیطی: شاخه‌ای از زمین‌شناسی است که با استفاده از اصول زمین‌شناسی، به حل مسائل زیست محیطی می‌پردازد.
زمین‌شناسی پزشکی: منشاء همه عناصر از درون زمین است و آلودگی‌های طبیعی و انسان‌زاد می‌توانند از سنگ و خاک به آب و گیاه و دام و از طریق غذا به بدن انسان انتقال یابند. برخی از عناصر، بدن انسان و دیگر موجودات ضروری هستند. در هموگلوبین و فسفر و کلسیم در دندان و استخوان، نقش اساسی دارد اما برخی ترکیب‌ها مانند نیترات‌ها و عناصری مانند جیوه، آرسنیک، سرب، کادمیم و … برای سلامتی انسان مضر هستند. در سراسر جهان بیش از ۱۰۰ میلیون نفر در معرض آب آشامیدنی آلوده به آرسنیک هستند. مطالعه تأثیر عناصر، کانی ها و مواد زمین بر سلامت انسان، در قلمرو دانش جدید زمین‌شناسی پزشکی قرار دارد. هم اکنون در برخی کشورها، زمین‌شناسان پزشکی در گروه‌های کاری مشترک با پزشکان، زیست‌شناسان، شیمیدانان و تخصص‌های دیگر، به حل مشکلات مختلف مانند شیوع سرطان و برخی بیماری‌های دیگر در نقاط مختلف می‌پردازند.
تکتونیک (زمین ساخت): زمین شناسی ساختمانی و تکتونیک علم شناسایی و بررسی ساختار‌های تشکیل دهنده‌ی پوسته‌ی زمین و علت به وجود آمدن آن‌هاست. زمین ساخت به مطالعه ساختار درونی زمین، چگونگی تشکیل رشته کوه‌ها، اقیانوس‌ها، گسل‌ها، چین خوردگی‌ها، زمین لرزه‌ها و دیگر رخدادهای سطح زمین می‌پردازد.
پترولوژی (سنگ‌شناسی): شاخه از زمین‌شناسی است که در آن را شیوه‌ی تشکیل، منشأ، رده‌بندی و ترکیب سنگ‌ها بررسی می‌شود. فرآیندهای دگرگونی، آتشفشانی، نفوذ توده‌های آذرین در درون زمین و حتی بر روی ماه و دیگر سیاره‌ها در شاخه‌ی سنگ‌شناسی آذرین و دگرگونی بررسی می‌شود.
ژئوشیمی: این شاخه از زمین‌شناسی به پراکندگی عناصر در زمین و سیاره‌های دیگر، ترکیب کانی‌ها، سنگ‌ها و دیگر مواد زمین می‌پردازد و به دنبال پاسخی برای علت توزیع غیر‌یکنواخت عناصر در زمین است.
ژئوفیزیک: زمین‌شناسان در مناطق قابل دسترس، به مشاهده‌ی مستقیم پدیده‌ها می‌پردازند. ولی برای مطالعه‌ی ساختمان درونی زمین و شناسایی ذخایر و معادن زیرزمینی، از امواج لرزه‌ای، بررسی مغناطیس، مقاومت الکتریکی و شدت گرانش سنگ‌ها استفاده می‌شود. به شاخه‌ای از زمین‌شناسی که به مطالعه‌ی این مواد می‌پردازد، ژئوفیزیک می‌گویند.
رسوب‌شناسی: مواد حاصل از فرسایش کوه‌ها توسط آب، باد و یخ به مناطق پست یا حوضه‌های رسوبی انتقال یافته و در آنجا بر روی هم انباشته می‌شوند و پس از سنگ شدن، به سنگ‌های رسوبی تبدیل می‌شوند. در رسوب‌شناسی و سنگ‌شناسی رسوبی، فرآیندهای انتقال و ته نشینی و تبدیل رسوبات به سنگ‌های رسوبی مطالعه می‌شود.
دیرینه‌شناسی: دیرینه‌شناسان، زمین‌شناسانی هستند که با بررسی فسیل‌ها و دیگر شواهد موجود در سنگ‌ها و رسوبات، یافتن اطلاعاتی درباره آب و هوای گذشته، تاریخچه‌ی حیات، سرگذشت زمین از آغاز تا امروز و موجوداتی که در هر دوره می‌زیسته‌اند، می‌باشد.
