Geologia

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GEOLOGIA
Scienza della Terra che ha per oggetto lo studio della costituzione, struttura ed evoluzione della crosta terrestre, e dei meccanismi e delle cause che determinano tale evoluzione.
Geologia economica, branca della geologia che si occupa di tutti gli aspetti riguardanti la valorizzazione delle risorse naturali e la loro utilizzazione.
Geologia urbana, branca della geologia che si occupa di tutti gli aspetti riguardanti il territorio e il suo insediamento.

Geologia
La geologia è in stretto collegamento con altre scienze: la geografia fisica, attraverso la geomorfologia, che studia gli aspetti, le forme del rilievo terrestre e la sua evoluzione; la geofisica che studia i fenomeni fisici che avvengono all'interno della Terra, sulla sua superficie e nell'atmosfera (oggi si avvale anche dei satelliti artificiali) e la geochimica che si occupa dei fenomeni chimici e della distribuzione degli elementi chimici sulla Terra. La geologia è legata anche all'astronomia, attraverso la cosmogonia, che studia l'origine e la formazione della Terra. La scienza geologica viene suddivisa in diversi rami, alcuni dei quali hanno assunto il valore di scienze indipendenti, quali la petrografia o litologia e la petrologia, che descrivono e studiano le rocce; la mineralogia, che studia i minerali; la paleontologia, che studia i fossili. Altri rami della geologia sono: la geologia dinamica o geodinamica, che studia i fenomeni che modificano la crosta terrestre; la tettonica o geotettonica o geologia strutturale, che studia la struttura, le deformazioni, i movimenti della crosta terrestre dovuti agli effetti delle forze endogene; la geologia storica o stratigrafia, che ha il compito di ricostruire le vicende e le trasformazioni subite dalla Terra nei vari periodi geologici.
Un settore sostanzialmente nuovo è quello della geologia marina, che ha avuto un particolare impulso grazie alle intense ricerche geofisiche effettuate in mare (sismiche e magnetometriche) e alla recente possibilità di eseguire perforazioni negli alti fondali. I risultati finora conseguiti dalla geologia marina sono molto interessanti e vanno da una migliore conoscenza della fisiografia dei fondali oceanici e del loro substrato (sedimenti non consolidati e basamento sottostante) alla conferma delle ipotesi sulla deriva dei continenti e sulla espansione dei fondi oceanici, dovuta a un arricchimento continuo di nuova crosta a partire dalle dorsali mediooceaniche. Si è di conseguenza delineato un nuovo modello geodinamico della litosfera nel quale meglio si inquadrano vari fenomeni geologici, quali, ad esempio, le orogenesi.
Recente è anche il ramo della geomatematica, che contempla tutte le applicazioni della matematica allo studio della Terra. La geomatematica è una delle più giovani discipline e ha avuto un notevole incremento, legato, da un lato alla mole dei dati numerici acquisiti nel dopoguerra, dall'altro al perfezionamento e alla diffusione dei calcolatori elettronici. Essa trova sempre più largo impiego nell'acquisizione, elaborazione e analisi dei dati; inoltre fornisce una base statistica da applicare a problemi di carattere pratico e permette di verificare modelli o concetti che possono spiegare determinati fenomeni. In campo applicativo la geomatematica è di notevole aiuto nella soluzione di problemi, quali il calcolo delle probabilità di rinvenire taluni minerali in certe regioni o del verificarsi di eruzioni vulcaniche, di terremoti, ecc.
La fotogeologia, che prima traeva informazioni geologiche esclusivamente dallo studio delle fotografie aeree della superficie terrestre, utilizza ora fotografie riprese da satelliti. L'aspetto comunque più significativo delle esplorazioni spaziali consiste nell'aver finalmente a disposizione elementi diretti, come ad esempio dati geofisici, coperture fotogeologiche, ecc. concernenti i corpi celesti a noi più vicini, in particolare la Luna.
Inoltre, accanto alla geologia teorica, che ha per oggetto la ricerca puramente scientifica, e alla geologia sperimentale, che tenta di riprodurre in laboratorio, nelle condizioni il più possibile vicine a quelle naturali, i diversi fenomeni geologici, esiste la geologia applicata. Essa ha il compito di risolvere problemi pratici nei vari campi dell'ingegneria, per cui si suddivide a sua volta in: geoidrologia, che ricerca, studia e sfrutta le acque sotterranee; geologia mineraria, che ricerca e sfrutta le riserve minerarie; geologia agraria o agrogeologia o geopedologia, che studia il terreno agrario; geologia applicata alle costruzioni, che si interessa dei problemi connessi con la costruzione di grandi opere pubbliche, quali strade, dighe, gallerie, edifici, ecc.
Geologia economica
Tutto l'ampio ventaglio dei giacimenti minerari, gli accumuli di idrocarburi liquidi e gassosi, le energie fossili di cui costituiscono parte preponderante il carbone e la lignite, vengono presi in considerazione dalla geologia economica per la parte riguardante i rapporti costi/benefici. Esistono infatti condizioni ben precise, e valutabili in anticipo, per le quali un giacimento diviene utilmente sfruttabile dal lato economico: la valutazione si basa sul tenore di materiale presente nel giacimento, sui costi di estrazione, sull'entità totale della risorsa. Questi parametri di valutazione sono andati via via modificandosi col tempo per l'evoluzione che ha subito il costo delle materie prime. Ciò ha provocato modifiche essenziali nella stima e nella valutazione delle principali materie prime naturali, in particolare di quelle che presentano valore strategico o energetico, tra i primi i metalli rari, tra i secondi l'uranio. La geologia economica assume quindi sempre più importanza poiché diviene essenziale conoscere l'ammontare delle risorse disponibili, la loro distribuzione geografica, l'entità delle risorse accertate, i risultati delle ricerche in corso per l'accertamento di nuovi giacimenti, i costi di estrazione e di distribuzione, e le prospettive a breve-medio-lungo termine. Con l'avvento dell'era nucleare e il proliferare di centrali termonucleari, l'uranio ha assunto un valore energetico che spesso non tiene conto del suo valore reale, come tradizionalmente veniva definito. Si hanno quindi di frequente iniziative minerarie tese alla individuazione di minerali radioattivi, che non hanno giustificazione economica per il tenore troppo basso del minerale presente o per gli altissimi costi da sopportare, o per l'estrazione, o per la necessaria tutela ambientale ormai richiesta dalle popolazioni. La geologia economica deve quindi occuparsi anche di quest'aspetto legato all'impatto ambientale, che diviene sempre più attuale e che finisce per rivestire un'importanza sempre maggiore con notevole incidenza nei costi economici degli utilizzi delle risorse naturali.

Geologia urbana
È una disciplina di recente istituzione nel nostro paese ma da tempo introdotta e sviluppata in altre nazioni che hanno preavvertito la necessità di far precedere qualsiasi insediamento sul territorio da accertamenti finalizzati a evidenziare le prerogative geonaturali, il ritmo dell'evoluzione dinamica, le condizioni di stabilità dei versanti, l'entità e le caratteristiche delle risorse disponibili, soprattutto di quelle idriche, l'impatto ambientale degli insediamenti civili e soprattutto industriali, delle infrastrutture, delle grandi realizzazioni di ingegneria. La geologia urbana è divenuta indispensabile in Italia in seguito all'urbanizzazione di grandi aree metropolitane, alla realizzazione di grossi insediamenti turistici e per il tempo libero in zone marittime e montane. In seguito a ciò si sono accentuate due gravi disfunzioni già latenti nel nostro paese per obiettive caratteristiche geonaturali: da una parte la delicata situazione dei bacini montani e dei versanti con propensione al dissesto, dall'altra la particolare condizione di esistenza delle acque sotterranee difficili da tutelare e insidiate da inquinamenti di ogni genere, soprattutto di natura industriale. È compito della geologia urbana anche esaminare tutti i problemi connessi con le risorse idriche, con la loro individuazione, con la loro quantificazione, e soprattutto con la loro severa tutela da tutti gli inquinamenti. Un ultimo problema, ma non certo il minore, che fa parte essenziale della geologia urbana, riguarda la messa a dimora dei rifiuti solidi urbani. La geologia urbana si occupa di uno speciale tipo di smaltimento, costituito dalla discarica in cavità aperte nel suolo per l'estrazione di materiali da costruzione, in particolare di ghiaia e sabbia.

Storia della Geologia
Il termine “geologia” sembra sia stato usato per la prima volta dal naturalista Ulisse Aldrovandi nel 1603; fin dall'antichità, alcuni scienziati erano interessati però ai fenomeni naturali che avvengono sulla superficie terrestre. Costoro intuirono i concetti geologici generali dell'incessante trasformazione della Terra sotto l'azione delle forze naturali. Senofane ed Empedocle intuirono quale fosse la natura dei fossili; Erodoto e, più tardi, Lucrezio descrissero le eruzioni vulcaniche e i terremoti; Plinio il giovane descrisse nei particolari l'eruzione del Vesuvio del 79 d.C. Nel medioevo ebbero felici intuizioni geologiche Alberto Magno, Ristoro d'Arezzo, Boccaccio. Tuttavia, la nascita della geologia come scienza fu tardiva. Nei secc. XV e XVI si possono citare come precursori Leonardo da Vinci, al quale si deve tra l'altro la dimostrazione dell'origine marina dei fossili trovati sulle montagne; Girolamo Fracastoro e Gerolamo Cardano, che affermarono l'esistenza di movimenti di abbassamento e innalzamento dei continenti; Agricola, autore di una classificazione dei minerali e dei fossili, e Vannoccio Biringuccio, autore di un trattato di chimica mineralogica; Bernard Palissy, che affermò l'esistenza di forme fossili di esseri diversi da quelli attuali; Giordano Bruno, che studiò l'origine e l'evoluzione delle forme del rilievo terrestre. Nei secc. XVII e XVIII i maggiori contributi alla geologia li diedero Nicola Stenone, che enunciò i princìpi fondamentali della stratigrafia; Antonio Vallisnieri, cui si deve la prima classificazione di rocce e minerali; Luigi Ferdinando Marsigli, che compì interessanti ricerche di geologia mineraria e scrisse il primo trattato di oceanografia. Nella seconda metà del XVIII sec. iniziò a svilupparsi la geologia moderna: Giovanni Arduino per primo stabilì le suddivisioni principali dei terreni in primitivi, secondari, terziari e vulcanici (1759); Buffon pubblicò le sue Epoche della natura(1778), prima cronologia d'insieme della Terra; nel 1795 l'inglese James Hutton pubblicò: Teoria della Terra, la prima opera sull'origine delle rocce. Questa teoria, vicina alle concezioni attuali, riconosceva l'esistenza di rocce di origine intrusiva ed effusiva; con essa ebbe inizio la scuola detta plutonista che rappresentava un progresso rispetto alla teoria che tutte le rocce fossero di origine sedimentaria, sostenuta dal tedesco Abraham Werner, fondatore della scuola detta nettunista. Nel 1807 fu fondata a Londra la prima società geologica; nel 1815, William Smith pubblicò la prima carta geologica dell'Inghilterra, e con i suoi studi stratigrafici pose le basi della cronologia geologica; in Francia Georges Cuvier e Alexandre Brongniart davano un grande impulso alla paleontologia e alla sua applicazione alla stratigrafia. Nel 1830 Charles Lyell pubblicava i Principi di geologia in cui venivano spiegati i fenomeni geologici basandosi sul principio dell'attualismo. L'evoluzione ulteriore della geologia è segnata dall'utilizzazione del microscopio polarizzatore (F. Zirkel, poi Lucien Cayeux), dall'illustrazione del concetto di geosinclinale (J. D. Dana, 1873), dalla teoria delle falde di sovrascorrimento (Albert Heim, 1878), dalla spiegazione delle trasgressioni e regressioni marine con l'eustatismo (E. Suess, 1897), dalla formazione del concetto di isostasia (C. E. Dutton, 1889), dalla teoria della deriva dei continenti (Wegener, 1915), dall'utilizzazione dei raggi X per lo studio dei minerali (W. Bragg, 1920) e della radioattività per la determinazione dell'età assoluta delle rocce (W. F. Libby, 1940), dall'applicazione dei metodi geofisici allo studio della crosta terrestre, dalla spiegazione dei sollevamenti montuosi con i fenomeni termodinamici profondi, dall'impiego dell'aereo per i rilevamenti topografici e geologici, in particolare nelle regioni aride.
In tempi più recenti, grazie alla ricchezza di informazioni fornite dalle missioni spaziali con obiettivi scientifici, si è andata sviluppando anche una nuova disciplina, la planetologia, che almeno per certi versi è una scienza comparata, in cui le conoscenze geologiche possono entrare in confronto con quelle sugli altri pianeti del sistema solare e da cui peraltro la stessa geologia può ottenere indicazioni utili e nuovi spunti. D'altra parte l'urgenza sempre più pressante dei problemi ambientali e di misure di prevenzione delle catastrofi hanno fortemente orientato una parte sempre più ampia degli studi verso la geologia applicata. Sul piano teorico, gli ultimi decenni del XX secolo hanno visto il progressivo affinamento della tettonica a placche (detta anche tettonica a zolle), derivata dagli studi di Wegener sulla deriva dei continenti e diventata la teoria più accreditata (e ben confermata) della dinamica della Terra.

Suddivisione dei tempi geologici
La suddivisione dei tempi geologici viene stabilita attraverso i metodi della cronologia relativa perfezionata dalle continue ricerche paleontologiche e stratigrafiche. Le prime età della Terra sono conosciute molto poco perché le rocce più antiche sono state quasi completamente metamorfosate (in gneiss o in micascisti) e non contengono più fossili (salvo casi rarissimi): il loro insieme costituisce l'era archeozoica o arcaica o precambriana. Nei terreni più recenti esistono fossili che permettono di stabilire una cronologia precisa, basata anche su avvenimenti geologici: si distinguono quattro grandi ere: primaria o paleozoica, secondaria o mesozoica, terziaria o cenozoica, quaternaria o neozoica. Le ere sono poi suddivise in periodi, i periodi in epoche, le epoche in età. L'insieme dei terreni che si sono formati durante un'era costituisce un gruppo, quelli corrispondenti a un periodo o a un'epoca o a un'età, costituiscono rispettivamente un sistema, una serie, un piano.
Le suddivisioni più piccole non possono però corrispondersi esattamente su tutta la Terra, in quanto i fenomeni biologici e geologici sui quali sono basate, non si sono verificati contemporaneamente e in ugual modo su tutta la superficie terrestre. La durata dei tempi geologici viene invece stabilita attraverso i metodi della cronologia geologica assoluta o datazione assoluta. Nuovi risultati hanno condotto a una differente valutazione dell'età dei principali eventi geologici stabilita in passato, compresa quella più probabile dell'età della Terra.