Istilah “proses geologis” menggambarkan kekuatan alam yang membentuk susunan fisik planet. Lempeng tektonik, erosi, pelapukan kimia dan sedimentasi adalah contoh kekuatan yang secara signifikan mempengaruhi permukaan bumi dan menjelaskan fitur utamanya. Proses ini dipelajari dengan cermat oleh ahli geologi dan ilmuwan bumi untuk meningkatkan pemahaman mereka tentang sejarah planet; untuk membantu menemukan sumber daya yang berguna, seperti bijih logam; dan untuk membantu prediksi kejadian yang berpotensi menimbulkan bencana, seperti gempa bumi, tsunami, dan letusan gunung berapi.
Lempeng Tektonik
Saat melihat Bumi dari luar angkasa, itu memberi kesan ketenangan total yang tak tergoyahkan. Sejarah planet ini, bagaimanapun, didominasi oleh pemisahan dan penggabungan daratan untuk membentuk benua baru yang menggeser posisi mereka secara berkelanjutan. Proses geologis ini didorong oleh lempeng tektonik dan terjadi pada skala waktu yang terlalu lama bagi manusia untuk diapresiasi secara langsung. Kerak bumi terdiri dari “pelat” padat batuan yang mengapung di atas material yang lebih padat, tetapi semi-cair, di bawahnya. Arus konveksi dalam material ini, yang dikenal sebagai mantel, menyebabkan lempeng-lempeng ini, yang membentuk benua, bergerak seiring waktu.
Kadang-kadang, lempeng benua bertabrakan satu sama lain, membentuk barisan pegunungan seperti Himalaya. Lempeng juga dapat terbelah, seperti yang terjadi hari ini di Lembah Rift Afrika. Jika seseorang dapat melihat planet seperti itu kira-kira 250 juta tahun yang lalu, itu akan terlihat sangat berbeda dari penampilannya hari ini. Diperkirakan bahwa, pada waktu itu, semua benua bergabung menjadi satu “benua super” besar yang oleh para peneliti disebut Pangaea. Sekitar 200-225 juta tahun yang lalu, didorong oleh proses tektonik, daratan ini mulai terfragmentasi menjadi potongan-potongan yang lebih kecil, akhirnya membentuk benua modern.
Proses tektonik juga dapat menyatukan benua. Beberapa ahli geologi berpikir bahwa Bumi telah melalui beberapa siklus di mana daratan besar telah terpecah untuk membentuk benua yang lebih kecil yang kemudian menyatu kembali. Mungkin ada sejumlah superbenua sebelumnya.
Kerak bumi terdiri dari dua lapisan: kerak benua dan, di bawahnya, kerak samudera, yang terdiri dari batuan yang lebih padat. Kerak samudera tersingkap di bawah lautan. Di bawah Samudra Atlantik, material baru muncul dari mantel untuk membentuk punggungan tengah samudra saat Amerika dan Eropa semakin menjauh. Di daerah lain, termasuk pantai barat Amerika Selatan, kerak samudera tenggelam di bawah kerak benua dalam apa yang disebut zona subduksi. Gesekan yang dihasilkan oleh proses ini telah menyebabkan vulkanisme di daerah ini, membentuk pegunungan Andes.
Lempeng tektonik menjelaskan mengapa gempa bumi dan aktivitas vulkanik cenderung terjadi di sekitar tepi benua. Ini adalah area aktivitas geologis terbesar, di mana subduksi atau pergerakan lempeng benua terhadap satu sama lain dapat mengakibatkan peristiwa kekerasan. Sayangnya, sejumlah besar orang tinggal di daerah yang aktif secara geologis di dekat batas lempeng, tetapi manusia mulai mengembangkan sarana untuk memprediksi bencana. Dengan memantau secara dekat hal-hal seperti pergerakan kecil batu, rekahan, dan pembengkakan tanah, para ilmuwan terkadang dapat mengeluarkan peringatan dini akan gempa bumi dan letusan gunung berapi.
Pemahaman tentang proses geologi yang terlibat dalam lempeng tektonik juga dapat membantu untuk menemukan sumber daya mineral yang berharga. Bahan dari kerak benua dan samudera, dan dari mantel, bervariasi dalam komposisi mineralnya. Ahli geologi dapat memplot batas lempeng dan memetakan kemungkinan posisi berbagai jenis kerak dan batuan mantel. Menggabungkan ini dengan pengetahuan tentang titik leleh mineral dan urutan di mana mereka mengkristal, dimungkinkan, misalnya, untuk menebak kemungkinan lokasi deposit bijih tembaga di dalam gumpalan besar magma yang memadat.
Erosi
Ketika batu aus oleh air, es atau bahkan angin, ini dikenal sebagai erosi. Ini adalah salah satu proses geologis yang paling penting, dan, seiring waktu, dapat mengubah lanskap. Partikel pasir dan pasir yang terbawa oleh air atau angin memiliki efek abrasif dan dapat membentuk batu menjadi bentuk baru dalam skala besar. Beberapa fitur daratan yang paling dramatis dihasilkan oleh es dalam bentuk gletser. Pecahan pasir dan batu yang tertanam di es mengikis batu, mengubah lanskap dalam skala besar.
Pengangkatan daratan yang disebabkan oleh tumbukan dua lempeng benua bergabung dengan kekuatan erosi untuk membentuk barisan pegunungan seperti Himalaya atau Pegunungan Alpen. Air membentuk lembah sungai, membantu membentuk barisan, tetapi ketika tanah naik cukup tinggi untuk salju permanen, gletser terbentuk. Sungai-sungai es yang bergerak lambat ini mencungkil sisi-sisi curam, lembah-lembah dengan dasar datar, punggung bukit yang sempit dan puncak piramidal yang tajam, menghasilkan barisan pegunungan yang dikenal kebanyakan orang saat ini. Matterhorn di Pegunungan Alpen Swiss-Italia adalah contoh klasik puncak piramidal.
Air yang mengalir juga memiliki dampak besar pada lanskap. Ini membentuk lembah sungai dan ngarai, tergantung pada sifat medannya. Salah satu contoh erosi air yang paling spektakuler adalah Grand Canyon, jurang yang dalamnya lebih dari satu mil (sekitar 6,000 kaki atau 1.83 km) yang menodai lanskap Arizona. Itu terbentuk selama sekitar 17 juta tahun.
Erosi angin juga dapat berkontribusi pada pembentukan lanskap, meskipun biasanya dalam skala yang lebih kecil. Ciri-ciri yang disebabkan oleh bentuk erosi ini biasanya ditemukan di daerah yang sangat kering. Angin dapat menghilangkan material lepas dari tanah, membentuk depresi yang mungkin cukup besar, seperti Depresi Qattara di Mesir. Pasir dan pasir yang tertiup angin dapat menghasilkan fitur lanskap skala kecil, seperti yardang — punggungan panjang dan halus yang sejajar dengan arah angin biasa.
Pelapukan kimiawi
Batuan dapat bereaksi dengan zat yang ada di air atau di udara, menghasilkan pelapukan kimia. Ketika batuan yang terbentuk jauh di bawah tanah tersingkap di permukaan, mereka mungkin perlahan berubah warna dan hancur karena senyawa besi yang bereaksi dengan oksigen di udara, misalnya. Bahan yang dihasilkan, lebih lemah, mungkin mulai membentuk tanah atau mungkin terkikis dan disimpan di tempat lain.
Contoh lain yang sering terlihat adalah pelarutan batu kapur dengan air asam. Air dapat diasamkan oleh senyawa organik atau dengan menyerap gas vulkanik. Batu kapur sebagian besar terdiri dari kalsium karbonat, yang mudah bereaksi dengan asam. Gua dan lubang pembuangan adalah hasil umum dari pelapukan kimia batu kapur. Di dalam gua, stalagmit dan stalaktit terbentuk dari waktu ke waktu melalui tetesan dan penguapan air yang mengandung material batuan terlarut.
Pengendapan
Material yang tersuspensi atau terlarut dalam air membentuk batuan melalui proses yang dikenal sebagai sedimentasi atau pengendapan. Hal ini dapat terjadi melalui pembentukan dan pemadatan partikel kecil saat mereka mengendap di luar air, atau dengan penguapan yang menyebabkan bahan kimia terlarut mengkristal. Batuan yang terbentuk dengan cara ini disebut batuan sedimen. Contohnya termasuk batu pasir, yang terbentuk dari butiran pasir; batu kapur, yang terdiri dari cangkang organisme kecil; dan endapan garam dan gipsum, yang terbentuk dari penguapan air yang mengandung mineral ini. Terkadang, batuan sedimen dapat menumpuk menjadi lapisan setebal beberapa mil.
Batuan sedimen mungkin mengandung fosil, yang lebih mungkin terawetkan dalam jenis batuan ini daripada yang telah mengalami suhu tinggi. Ahli geologi dan paleontologi telah mampu mengumpulkan sejarah kehidupan di planet ini dengan menganalisis batuan sedimen dan fosil. Fosil organisme laut yang ditemukan di puncak gunung yang jauh dari laut merupakan indikasi awal bahwa pergerakan batuan, baik horizontal maupun vertikal, telah terjadi dalam skala besar pada suatu waktu di masa lalu. Kesamaan fosil-fosil pada usia tertentu di berbagai benua yang pada akhirnya mengarah pada teori tektonik lempeng.
Hipotesis bahwa dampak meteorit mungkin telah menyebabkan kepunahan dinosaurus muncul dari penemuan lapisan yang kaya akan iridium logam langka dalam sedimen yang berasal dari sekitar waktu kepunahan. Lapisan ini ditemukan di belahan dunia yang terpisah jauh di mana batuan dengan usia yang tepat tersingkap, menunjukkan bahwa kemungkinan berasal dari sumber eksternal yang menyebabkan suatu peristiwa yang berdampak sangat luas.