지구과학 20세기 지질학

지구과학 20세기 지질학

20세기 지질학의 발전은 두 가지 주요 "혁명"의 영향을 받았습니다. 첫 번째는 장비를 크게 개선한 극적인 기술 발전을 포함하며, 그 대표적인 예가 여러 유형의 고도로 정교한 컴퓨터 장치입니다. 두 번째는 지구과학이 지금까지 알려진 것 중 가장 심오하고 영향력 있는 개념적 발전인 판 구조론 의 발전에 중점을 두고 있습니다. 현대의 기술 발전은 모든 다른 지질학 분야에 영향을 미쳤습니다 . 그들의 영향은 방사성 연대 측정 , 실험적 암석학 , 결정학 , 암석과 광물의 화학적 분석 , 미세고생물학, 지구 깊은 내부의 지진학적 탐사와 같은 활동에서 특히 두드러졌습니다 . 1905년 방사능 발견 직후 미국의 화학자Bertram Boltwood 는 납이 우라늄의 분해 산물 중 하나 라고 제안했으며, 이 경우 우라늄 함유 광물 이 클수록 납의 비례 부분이 커야 합니다. 상대 지질학적 연대가 알려진 표본을 분석한 결과, Boltwood는 우라늄에 대한 납의 비율이 실제로 나이가 들어감에 따라 증가한다는 것을 발견했습니다. 이 방사성 변화의 속도를 추정한 후, 그는 표본의 절대 연령이 4억 1천만 년에서 22억 년 사이라고 계산했습니다. 그의 수치는 약 20%만큼 너무 높았 지만 , 그 규모는 켈빈 경이 제안한 짧은 규모의 지질학적 시간 을 처리하기에 충분했습니다 . 현대 대중의 버전 분광계 는 1920년대 초와 1930년대에 발명되었으며 제2차 세계 대전 중에 원자 폭탄 개발에 도움이 되도록 장치가 크게 개선되었습니다 . 전쟁 직후 Harold C. Urey 와 GJ Wasserburg는 질량 분석기를 지질 연대기 연구에 적용했습니다.. 이 장치는 동일한 원소의 다른 동위원소를 분리하고 이러한 동위원소 존재비의 변화를 10,000분의 1의 한 부분 내에서 측정할 수 있습니다. 샘플에 존재하는 모 동위원소와 딸 동위원소의 양을 결정하고 방사성 붕괴율(각 방사성 동위원소에는 자체 붕괴 상수가 있음)을 알면 샘플의 동위원소 연령을 계산할 수 있습니다. 광물과 암석의 연대 측정을 위해 연구자들은 일반적으로 토륨-232-납-208, 우라늄-235-납-207, 사마륨-147-네오디뮴-143, 루비듐-87-스트론튬-87, 칼륨-40-아르곤-40 및 아르곤-40-아르곤-39. NSSHRIMP(Sensitive High Resolution Ion Microprobe)는 광물 지르콘의 우라늄 납 연대를 정확하게 측정할 수 있게 해 주며, 이것은 지르콘 함유 화성 화강암 형성 의 동위원소 연대에 대한 이해에 혁명을 일으켰습니다 . 또 다른 기술 발전은ICP-MS (Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometer)는 지르콘, 티타나이트, 루틸, 모나자이트 광물의 동위원소 연령을 제공할 수 있습니다. 이 광물은 많은 화성암과 변성암에 공통적입니다. 이러한 기술은 초기 Archean(약 40억 년)에서 초기 Neogene(약 20년)에 이르는 모든 조산대(산악대)의 암석에서 정확한 날짜를 얻을 수 있기 때문에 지구 역사 에 대한 과학적 지식에 막대한 영향을 미쳤습니다. 백만년). 42억 8천만 년으로 추정되는 지구상에서 가장 오래된 알려진 암석은 캐나다 퀘벡의 Nuvvuagittuq 그린스톤 벨트의 인조 각섬암 화산 퇴적물입니다. 암석 샘플에 존재하는 희토류 원소인 네오디뮴과 사마륨의 비율을 측정하는 방사성 연대 측정 기법을 사용하여 추정치를 산출했습니다. 또한 외삽법으로방사성 과정에 의해 생성된 납이 없었던 상황으로 시간을 거슬러 올라가면, 지구의 최소 나이에 대해 약 46억 년이라는 수치가 얻어진다. 이 수치는 특정 운석과 월암에 대해 구한 연대와 같은 차수이다. 실험적 암석학 은 의 작업으로 시작되었습니다.물리 화학 의 창시자 중 한 명인 Jacobus Henricus van't Hoff . 1896년과 1908년 사이에 그는 바닷물 증발로 인한 염분(증발물) 의 침전 에 수반 되는 화학 반응의 복잡한 순서를 설명했습니다 . Van 'Hoff의 목표는 독일의 페름기 암석에 존재하는 광물염의 연속성을 설명하는 것이었습니다. 수용액에서 인공 광물과 천연 소금 퇴적물에서 발견되는 암석과 같은 암석을 만드는 데 성공한 그의 성공은 화성암이 형성되는 마그마를 시뮬레이션하는 규산염 용융물에서 결정화되는 광물에 대한 연구를 자극했습니다. 워싱턴 DC 카네기연구소 지구물리연구소에서 근무Norman L. Bowen 은 규산염 시스템에 대한 광범위한 위상 평형 연구를 수행했으며,화성암의 진화 (1928). van 't Hoff가 탐구한 저온 범위와 Bowen이 조사한 고온 범위 모두에서 실험적 암석학은 퇴적암과 화성암의 화학적 역사를 해석하기 위한 실험실 증거를 계속 제공하고 있습니다. 실험적 암석학은 또한 개별 변성 광물의 안정성 한계와 다양한 화학 시스템에서 서로 다른 광물 간의 반응에 대한 귀중한 데이터를 제공합니다. 이러한 실험은 다양한 수준의 지각에서 작동하는 것을 시뮬레이션하는 높은 온도와 압력에서 수행됩니다. 따라서 오늘날 변성암 학자는 자연 암석에서 발견되는 광물 및 광물 집합체를 실험실에서 생산된 비교 가능한 예와 비교할 수 있으며, 압력-온도 한계는 실험 암석학에 의해 잘 정의되어 있습니다. 실험 과학 의 또 다른 분야 는 암석의 변형과 관련이 있습니다. 1906년 미국의 물리학자PW Bridgman 은 암석 샘플에 지구 깊숙한 곳과 유사한 고압력을 가하는 기술을 개발했습니다. 실험실에서 암석의 거동에 대한 연구에 따르면 암석의 강도는 구속 압력에 따라 증가하지만 온도가 증가하면 감소합니다. 수 킬로미터 깊이까지 암석의 강도가 증가할 것으로 예상됩니다. 더 깊은 수심에서는 온도 효과가 지배적이어야 하며 응력에 대한 반응은 암석의 균열보다는 흐름을 초래해야 합니다. 1959년 두 명의 미국 지질학자가매리언 킹 허버트 와William W. Rubey 는 암석 기공의 유체가 내부 마찰을 감소시키고 접힌 산과 관련된 큰 돌출부 블록의 거의 수평면 위로 활주할 수 있음을 보여주었습니다. 보다 최근에 노르웨이의 석유 학자 Hans Ramberg는 음의 중력 효과 를 생성하는 대형 원심 분리기로 많은 실험을 수행 하여 주변 암석에 비해 염의 밀도가 상대적으로 낮기 때문에 상승하는 염 돔을 시뮬레이션하는 구조를 만들 수 있었습니다 . 이러한 모든 변형 실험에서 실험 시간 및 속도, 재료의 점도 및 온도와 같은 변수를 자연 조건에서 실험실 조건까지 가능한 한 정확하게 축소해야 합니다.