Geologi är vetenskapen om uppkomst, sammansättning och förändring av jordskorpans berg- och jordarter. Geologi ingår som en del inom ämnesområdet geovetenskap. Inom geologin finns flera olika underavdelningar, såsom petrologi, mineralogi, tektonik, sedimentologi, stratigrafi och paleontologi. Jordens utvecklingshistoria studeras inom ämnesområdet historisk geologi. Olika bergarters åldrar kan bestämmas med hjälp av fossil (biostratigrafi) eller olika grundämnens sönderfallshastigheter (geokronologi). Utifrån dessa har ett tidsschema över jordens utveckling fastställts, en så kallad geologisk tidsskala. Den som arbetar med geologi kallas för geolog. miniatyr|alt=Dalby stenbrott.|Lovenska stenbrottet. Dalby stenbrott.
Historia miniatyr|höger|Geologen, 1800-talsmålning av Carl Spitzweg. Vetenskapligt arbete om jorden och berg har länge utövats; Peri Lithon (om stenar) av den grekiske vetenskapsmannen Theofrastos (372–287 f.Kr.) var ett aktat verk i tusen år. Men geologin som självständig vetenskap, och med den innebörd den ges idag kommer från slutet av 1700-talet. Innan dess hade geologiska frågeställningar hamnat under geografin. Fram till tidigt 1700-tal hade Bibelns skapelseberättelse ett stort inflytande på föreställningen om geologiska processer, till exempel ansågs jorden vara ungefär 6 000 år, enligt beräkningar från händelser i Bibeln.
Leonardo da Vinci var en av de första som verkligen kan kallas geolog.
Dansken Nicolaus Steno studerade geologiska lagerföljder i Toscana och presenterade en avhandling 1669 ("De solido intra solidum naturaliter contento", 'Om en fast kropp som på ett naturligt sätt innesluts i en annan fast kropp') där han visade hur lagerföljden byggts upp och brutits ned i en kontinuerlig process. Dessa arbeten utfördes då för att stödja konceptet att den globala syndafloden omnämnd i Bibeln står till svars för större delen av våra geologiska formationer. Stenos arbeten blev dock inte riktigt uppmärksammade, förrän de återupptäcktes på 1800-talet.Nationalencyklopedin multimedia plus, 2000
Under 1700-talet började man så sakta upptäcka att bergskedjorna verkade ha en lång och komplicerad tillkomsthistoria. Fransmannen Jean-Étienne Guettard upptäckte på 1750-talet slocknade vulkaner i Auvergne och Nicolas Desmarest visade på 1770-talet att basalt hade vulkaniskt ursprung.
Efter förebild från Carl von Linné började den tyske bergsmannen Abraham Gottlob Werner samla kring sig en skara lärjungar och bilda en vetenskaplig skola för studiet av olika bergarter, och klassificerade dem i grupper efter sitt läge i berget - äldst "grundberget" eller "urberget", så "övergångsberget" och "flötsberget" samt yngst "de hopsvämmade bergen". Werner menade att alla bergarter, förutom ett mindre antal yngre lavabergarter och några som bildats på kemisk väg, var avsatta som sediment i havet.
James Hutton lade i Theory of the Earth, med undertiteln an Investigation of the Laws Observable in the Composition, Dissolution and Restoration of Land upon the Globe 1785 fram sina plutonistiska teorier som gick ut på att alla bergarter var vulkaniskt bildade och råkade där i konflikt med Abraham Gottlob Werner och hans neptunism som i stället gick ut på att bergarterna var sedimentärt bildade. Huttons vän John Playfair kom 1803 att popularisera hans teorier, och under 1800-talet kom plutonismen att få allt starkare stöd, och Werners gamla lärjungar Leopold von Buch och Alexander von Humboldt gick över till plutonismen, vilket markerade en seger för denna skola.
Lantmätaren William Smith hade i slutet av 1700-talet observerat att olika bergavlagringar verkade innehålla olika typer av fossil, och genom William Bucklands insatser i början av 1800-talet där han jämförde bergarternas lagerföljd i olika länder, kunde han hitta samstämmighet i lagrens ordningsföljd och bygga en kronologisk serie över deras tillkomsttid.
Någon säker datering av lagren eller fanns inte, och en annan vetenskaplig strid pågick samtidigt mellan katastrofister som Buckland och Georges Cuvier som tänkte sig en rad på varandra följande naturkatastrofer som hastigt förändrat livet på jorden och uniformister som tänkte sig att ett långsamt och uniformt skeende format jorden. Redan James Hutton hade anslutit sig till tanken på långsamt verkande processer, men "aktualismteorin" som den under 1800-talet kom att kallas och vilken gick ut på att samma processer som ännu är aktiva hade format jorden under mycket lång tid framställdes först av Karl Ernst Adolf von Hoff 1822, därefter av Charles Lyell 1833 i hans viktiga Principles of Geology som från mitten av 1800-talet kom att helt dominera geologin.
Geologiämnets historia i Sverige kan läsas här: Geologin i Sverige
Geologisk tidsskala miniatyr|280px|Geologisk tidsskala i ett diagram som kallas en geologisk klocka, som visar de relativa längderna av eonerna i jordens historia. Den geologiska tidsskalan sträcker sig över jordens historia.International Commission on Stratigraphy Den börjar omkring inledningen till solsystemets bildande för 4,567 miljarder år sedan och jordens bildande för 4,54 miljarder år sedanPatterson, C., 1956. “Age of Meteorites and the Earth.” Geochimica et Cosmochimica Acta 10: p. 230-237. och sträcker sig till nutid.
Viktiga milstolpar 4,567 miljarder år sedan: Solsystemet bildas 4,54 miljarder år sedan: Jorden bildas c:a 4 miljarder år sedan: Slutet av Sena tunga bombardemanget, livet uppstår c:a 3,5 miljarder år sedan: Fotosyntes börjar c:a 2,3 miljarder år sedan: Syresatt atmosfär, första snöbollsjorden 730–635 miljoner år sedan: två perioder av snöbollsjord 542 ±0,3 miljoner år sedan: Kambriska explosionen – stor ökning av fossilbildande livsformer; början till paleozoikum c:a 380 miljoner år sedan: Första Ryggradsdjuren på land 250 miljoner år sedan: Perm–trias-utdöendet – 90 % av alla landdjur dör. Slutet av paleozoikum och början till mesozoikum 65 miljoner år sedan: Krita/Tertiär-gränsen – Dinosaurierna dör ut; slutet av mesozoikum och början till kenozoikum c:a 7 miljoner år sedan – nutid: Hominider c:a 7 miljoner år sedan: första hominiderna uppträder 3,9 miljoner år sedan: Australopithecus uppträder, en direkt förfader till Homo sapiens. 200 000 år sedan: Första moderna homo sapiens uppträder i östra Afrika
Kortfattad tidsskala
Den andra och tredje tidsaxeln är utdrag ur föregående axel (markerat med gröna och röda asterisker). Den senaste epoken, holocen är för kort för att kunna visas tydligt på den tredje axeln.
Datering Geologiska händelser kan antingen anges med exakta tidpunkter, eller i relation till andra händelser före och efter i tiden. Inom geologin finns ett antal metoder både för absolut och relativ datering.
Relativ datering miniatyr|350px|Genomskäranden kan användas för att bestämma de relativa åldrarna hos strata och andra geologiska strukturer. Förklaring:(A äldst och F yngst) A - veckad strata genomskuren av en förkastning B - stor intrusionskropp (skär genom A) C - erosionsplan (skär genom A och B) på vilket nya strata lagratsD - vulkanisk gång (skär genom A, B och C) E - yngre strata som överlagrar C och D F - normalförkastning (skär genom A, B, C och E)
Metoder för relativ datering utvecklades när geologin började utvecklas till en formell vetenskap. Geologer använder fortfarande följande principer, men de kan kompletteras med absolut datering.
Principen om intrusiva relationer behandlar inträngande intrusiva kroppar. Där en intrusiv magmatisk bergart skär genom en sedimentär bergart är intrusionsbergarten yngre än den sedimentära. Det finns flera olika typer av intrusioner: Lakkoliter, batholiter och gångar.
Principen om genomskäranden behandlar i huvudsak förkastningar, och sekvensen de skär genom. Förkastningar är yngre än berget de skär genom. Om en förkastning skär genom vissa lager, men inte andra så är de genomskurna äldre än förkastningen och de ogenomskurna yngre(jämför förkastningarna A och F med lager C i figuren intill).
Principen om inneslutningar anger att i sedimentära bergarter med inneslutningar av andra bergarter så är de inneslutna bergarterna äldre. Till exempel är det vanligt vid bildning av sedimentära bergarter att grus från en äldre bergart rivs upp och innesluts i den nya. En liknande situation för magmatiska bergarter är Xenoliter.
Principen om uniformitarianism anger att de processer som modifierar jordytan nu fungerade liknande i historien.Reijer Hooykaas, Natural Law and Divine Miracle: The Principle of Uniformity in Geology, Biology, and Theology, Leiden: EJ Brill, 1963.
Principen om ursprunglig horisontalitet anger att sediment i huvudsak avsätts i plana bäddar. Studier av moderna sediment över och under vatten stödjer denna princip. Vid korsvisa bäddar avsätts inte sedimenten horisontellt, men hela enheten är horisontell.
Principen om superponering anger att ett sedimentärt lager i en lagerföljd som är opåverkad av tektoniska processer är yngre än lagret under, och äldre än lagret över. Logiskt sett kan inte ett yngre lager bildas under ett som redan fanns på plats. Utifrån denna princip han kan betrakta sedimentära lager som en vertikal tidslinje, som helt eller delvis beskriver tiden från det understa lagret avsatts till det översta.
Principen om faunans växlingar baseras på förekomsten av fossil i sedimentära bergarter. Eftersom organismer finns ungefär samtidigt över hela världen kan deras förekomst eller avsaknad användas för att bestämma den relativa ålder på formationen som de är inneslutna i.
Absolut datering
Geologer kan också precist datera geologiska händelser. Dessa dateringar kan användas för sig själva eller tillsammans med relativa metoder, eller för att kalibrera de relativa dateringsmetoderna.
De första absoluta dateringsmetoderna bland annat genom mätning av radioaktiva isotoper uppkom i början på 1900-talet och innebar stora framsteg för geologin eftersom de förändrade och fördjupade förståelsen för den geologiska tidsskalan. Tidigare hade geologerna endast kunnat använda sig av fossil för att kunna datera bergarter relativt varandra, men med isotopdatering kunde de fossilbärande bergarterna dateras precist och de äldre relativa fossilsekvenserna kunde uppdateras med nya absoluta åldrar.
I många geologiska tillämpningar mäts isotopförhållandet i en bergart, och detta kan användas för att beräkna tiden sedan bergarten passerade sin kristallisationstemperatur och kristalliserade. Detta eftersom de radioaktiva isotoperna då binds i bergartens kristallgitter, och inte längre kan diffundera ut och in i gittret. Isotopförhållandena används i geokronologiska och termokronologiska studier. Vanliga metoder för isotopdatering är Uran-bly-metoden, Argon–argondatering och uran-thoriumdatering.
Geologiska material
Förklaring, material: A. Extrusiva magmatiska bergarter B. Intrusiva magmatiska bergarter C. Magma D. Metamorfa bergarter E. Sedimentära bergarter F. Sediment
Förklaring, processer: Vittring Konsolidering Kristallisering Smältning Metamorfos Litifiering (kompaktion och cementering) Deposition Transport Exponering
Merparten av den geologiska data som finns kommer från forskning på fasta jordmaterial, dessa kan antingen benämnas som berg eller okonsoliderade material, jord.
Bergarter