Đại cương về địa chất học

Cụm từ “Địa chất học” xuất phát từ chữ Hylạp geologia (geo: Trái đất và logia: nghiên cứu hoặc khoa học). Như vậy địa chất học là môn khoa học nghiên cứu về quy luật hình thành, phát triển và biến đổi của trái đất và các yếu tối của nó trong quá khứ, hiện tại. Những nhà khoa học nghiên cứu về các vấn đề trên được gọi là nhà địa chất (geologist).

Các nhà địa chất tiến hành nghiên cứu ở khắp nơi trên trái đất từ những miền núi cao, băng giá, tới đáy đại dương. Những công việc của họ là nhằm hiểu biết tất cả các quá trình xảy ra trên trái đất và giải đoán lịch sử phát triển lâu dài và phức tạp của trái đất.

Các quá trình nghiên cứu của các nhà địa chất tuân theo tất cả các quy luật tự nhiên được các nhà vật lý, hoá học, và toán học phát hiện. Địa chất học cũng là một ngành có tính thực tiễn đặc biệt vì nó là khoa học nghiên cứu về trái đất mà chúng ta đang sống, và những kết quả nghiên cứu có thể được kiểm chứng hoặc dựa trên những bằng chứng thực tế mà từ đó đem lại hiểu biết về các hành vi của trái đất.

Địa chất học được chia thành nhiều nhánh nghiên cứu khác nhau trong đó có địa chất cơ sở (physical geology) và địa chất lịch sử (historical geology). Địa chất cơ sở nghiên cứu các quá trình địa chất xảy ra trên hoặc bên dưới bề mặt trái đất và các vật chất bị chúng tác động. Địa chất lịch sử nghiên cứu về trình tự thời gian mà các sự kiện, cả tự nhiên và sinh học đã xảy ra trên trái đất trong quá khứ. Ngoài ra phụ thuộc vào đối tượng nghiên cứu cụ thể mà các nhánh đó lại được chia ra thành nhiều môn khác nhau.

Một đối tượng nghiên cứu quan trọng của địa chất học và có mặt trong tất cả các nhánh hoặc môn khoa học địa chất là các loại đá (Rock). Đá là một khối tự nhiên, chặt xít và gắn kết chặt chẽ của các vật chất rắn, rắn chắc, không có sự sống, được thành tạo trong tự nhiên và tạo thành một phần của các hành tinh.

Vì địa chất học là ngành khoa học nghiên cứu về Trái đất, nó bao gồm việc nghiên cứu tất cả các hoạt động, quá trình và sự phát triển theo thời gian của các đối tượng địa chất trong những điều kiện vật lý, hóa học và sinh học và các điều kiện tự nhiên khác vô cùng phức tạp. Do đó địa chất học có mối quan hệ khăng khít với hầu hết các ngành khoa học khác như vật lý, hóa học, toán học, cơ học, sinh vật học. Địa chất học không những sử dụng thành quả của các nghiên cứu này mà còn bổ sung các dữ liệu và kiểm chứng những kết qủa của các nghiên cứu đó. Mối liên hệ giữa địa chất học và các môn khoa học cơ bản còn được thể hiện bởi sự ra đời của một loạt các môn khoa học có tính chất liên kết với mục đích giải quyết các vấn đề của địa chất học như: Địa hoá học, Địa vật lý, Toán địa chất, Tin học địa chất…

Việc nghiên cứu địa chất có ý nghĩa thực tiễn quan trọng với mục đích cuối cùng là phục vụ đời sống của con người. Cuộc sống của muôn loài phụ thuộc vào môi trường xung quanh và môi trường đó được quyết định bởi các quá trình địa chất trên mặt hoặc bên trong trái đất. Do đó mức độ hiểu biết của chúng ta về hành vi của các quá trình địa chất sẽ quyết định tương lai của nhân loại nhờ những dự báo và tiên đoán của chúng ta. Để có thể dự đoán được những gì sẽ xảy ra trong tương lai, chúng ta phải hiểu rõ rất cả về vật chất của trái đất và các quá trình địa chất.

Tất cả nguồn tài nguyên mà chúng ta đang sử dụng đều đến từ Trái đất, do đó việc nghiên cứu và hiểu biết rõ quy luật phân bố, trữ lượng tài nguyên (khoáng sản, nước dưới đất…) có mặt bên trong và trên mặt đất và ý nghĩa của chúng đối với cuộc sống con người sẽ giúp chúng ta định hướng được sự phát triển thông qua việc khai thác và sử dụng tài nguyên hợp lý.

Vì toàn bộ các kết cấu do con người tạo ra (nhà cửa, đường xa, cầu cống, sân bay, thủy điện…) đều được đặt trên nền móng là phần trên cùng của trái đất nên độ an toàn và ổn định của chúng, sẽ phụ thuộc hoàn toàn vào sự hiểu biết về đặc điểm của nền móng này thông qua việc nghiên cứu địa chất.

Tất cả các tai biến đã, đang và sẽ xảy ra đều có nguồn gốc từ các hoạt động của trái đất. Có thể một ngày nào đó chúng ta có thể học được cách để khống chế các thiên tai, nhưng hiện tại điều tốt nhất ta có thể làm được đó là dự đoán các thiên tai đó sẽ xảy ra khi nào và ở đâu để chuẩn bị đối phó nếu chúng xảy ra. Để có thể dự đoán được chính xác các hiện tượng tự nhiên đó, ta phải biết được sự thay đổi có thể xảy ra và các dấu hiệu của nó thông qua việc nghiên cứu các quá trình địa chất.

Cùng với sự tiến bộ vượt bậc của nghiên cứu khoa học trong Thế kỷ 20 và đầu Thế kỷ 21, ngành địa chất học thế giới cũng đang đứng trước những cơ hội và thử thách mới. Với sự ứng dụng ngày càng tăng các thành tựu của khoa học công nghệ trong nghiên cứu địa chất, địa chất học ngày càng được định lượng hóa cả ở tầm vĩ mô và vi mô.

Việc nghiên cứu địa chất ngày càng được chính xác hóa và những kết quả nghiên cứu ngày càng tiệm cận với quy luật thực tế của các quá trình địa chất, cả trong quá khứ và hiện tại.

Việc nghiên cứu địa chất không chỉ được thúc đẩy trên đất liền mà còn được tiến hành rộng rãi trên biển và dưới đáy đại dương, và tiến sâu hơn vào các phần sâu hơn của trái đất.

Hơn thế nữa, việc nghiên cứu địa chất còn đang được tiến hành với quy mô ngày càng tăng vào mối quan hệ giữa trái đất và các hành tinh khác trong hệ mặt trời và bản chất địa chất của các hành tinh cũng như của vũ trụ và hình thành môn địa chất vũ trụ.

Cũng như các môn khoa học khác, địa chất học sử dụng một tổ hợp các phương pháp nghiên cứu theo logic khoa học tự nhiên là đi từ việc quan sát, thu thập thông tin, xử lý dữ liệu, tổng hợp và tìm ra các quy luật, xây dựng các giả thuyết, và kiểm chứng kết quả. Tuy nhiên, do đặc thù của địa chất học là đối tượng nghiên cứu của nó không gian rất đa dạng, từ các lục địa tới các hạt khoáng vật hoặc nhỏ hơn và có một lịch sử hình thành và phát triển rất lâu dài và phức tạp dưới các điều kiện hoá lý khác nhau trong quá khứ, nên việc nghiên cứu địa chất có nhiều nét đặc thù riêng. Nhìn chung việc nghiên cứu địa chất bao gồm một tổ hợp các phương pháp sau.

- Các phương pháp thực địa: Khảo sát địa chất, thu thập thông tin (số liệu địa chất, lấy mẫu,…) thông qua quan sát bằng mắt thường hoặc sử dụng các máy móc hiện đại (địa vật lý, khoan, viễn thám…).

- Các phương pháp trong phòng: Bao gồm việc phân tích dữ liệu địa chất, phân tích mẫu, tổng hợp số liệu, mô phỏng thực nghiệm, suy đoán và đối sánh (lấy mới soi cũ…) và mô hình hóa.