Izraz “geološki procesi” opisuje naravne sile, ki oblikujejo fizično sestavo planeta. Tektonika plošč, erozija, kemično preperevanje in sedimentacija so vsi primeri sil, ki pomembno vplivajo na zemeljsko površino in predstavljajo njene glavne značilnosti. Te procese natančno preučujejo geologi in zemeljski znanstveniki, da bi izboljšali svoje razumevanje zgodovine planeta; pomagati pri iskanju uporabnih virov, kot so kovinske rude; in za pomoč pri napovedovanju potencialno katastrofalnih dogodkov, kot so potresi, cunamiji in vulkanski izbruhi.
Tektonske plošče
Ob pogledu na Zemljo iz vesolja daje vtis popolne, nepremične vedrine. V zgodovini planeta pa prevladuje cepitev in združevanje kopenskih mas, da tvorijo nove celine, ki nenehno spreminjajo svoje položaje. Te geološke procese poganja tektonika plošč in se pojavljajo v časovnih okvirih, ki so predolgi, da bi jih ljudje lahko neposredno cenili. Zemljina skorja je sestavljena iz trdnih “plošč” kamnin, ki plavajo na gostejšem, a pol tekočem materialu spodaj. Konvekcijski tokovi v tem materialu, znanem kot plašč, povzročajo, da se te plošče, ki tvorijo celine, sčasoma premikajo.
Včasih se celinske plošče trčijo ena v drugo in tvorijo gorske verige, kot je Himalaja. Plošče se lahko tudi razcepijo, kot se danes dogaja v Afriški dolini Rift. Če bi si lahko ogledali planet, kot je bil pred približno 250 milijoni let, bi bil videti zelo drugačen od današnjega videza. Menijo, da so bile takrat vse celine združene v eno veliko “supercelino”, ki jo raziskovalci imenujejo Pangea. Pred približno 200-225 milijoni let, ki so jo poganjali tektonski procesi, se je ta kopenska masa začela drobiti na manjše koščke in sčasoma tvoriti sodobne celine.
Tudi tektonski procesi lahko združijo celine. Nekateri geologi menijo, da je Zemlja šla skozi več ciklov, ko so se ogromne kopenske mase razcepile in oblikovale manjše celine, ki so se kasneje spet združile. Morda je obstajalo več prejšnjih supercelin.
Zemljina skorja je sestavljena iz dveh plasti: celinske skorje in pod njo oceanske skorje, ki je sestavljena iz gostejše kamnine. Oceanska skorja je izpostavljena pod oceani. Pod Atlantskim oceanom iz plašča prihaja nov material, ki tvori srednjeoceanski greben, ko se Amerika in Evropa še bolj oddaljita. Na drugih območjih, vključno z zahodno obalo Južne Amerike, se oceanska skorja potaplja pod celinsko skorjo v tako imenovanem subdukcijskem območju. Trenje, ki ga povzroča ta proces, je povzročilo vulkanizem na tem območju, ki je oblikoval gorovje Andov.
Tektonika plošč pojasnjuje, zakaj se potresi in vulkanska aktivnost ponavadi pojavljajo na robovih celin. To so območja največje geološke aktivnosti, kjer lahko subdukcija ali premikanje celinskih plošč ena proti drugi povzroči nasilne dogodke. Na žalost veliko število ljudi živi na geološko aktivnih območjih blizu meja plošč, vendar ljudje začenjajo razvijati sredstva za napovedovanje katastrof. S pozornim spremljanjem stvari, kot so majhni premiki kamnin, zlomi in otekanje tal, lahko znanstveniki včasih izdajo vnaprejšnja opozorila o potresih in vulkanskih izbruhih.
Razumevanje geoloških procesov, vključenih v tektoniko plošč, lahko pomaga tudi pri iskanju dragocenih mineralnih virov. Material iz celinske in oceanske skorje ter iz plašča se razlikuje po svoji mineralni sestavi. Geologi lahko narišejo meje plošč in preslikajo verjetne položaje različnih vrst skorje in kamnin plašča. Če to združimo s poznavanjem tališč mineralov in zaporedij, v katerih kristalizirajo, je mogoče na primer uganiti verjetno lokacijo nahajališča bakrove rude v veliki kapljici strjene magme.
Erozija
Ko skalo odnaša voda, led ali celo veter, je to znano kot erozija. Je eden najpomembnejših geoloških procesov in lahko sčasoma spremeni pokrajino. Delci peska in peska, ki jih prenaša voda ali veter, imajo abrazivni učinek in lahko v velikem obsegu oblikujejo skalo v nove oblike. Nekatere najbolj dramatične značilnosti kopnega ustvarja led v obliki ledenikov. Pesek in drobci kamnin, vdelani v led, strgajo ob skalo in v velikem obsegu spremenijo pokrajino.
Dvig kopnega, ki ga povzroči trk dveh celinskih plošč, se združi s silami erozije in tvori gorske verige, kot so Himalaja ali Alpe. Voda tvori rečne doline, kar pomaga pri oblikovanju območja, ko pa se zemlja dvigne dovolj visoko za stalni sneg, nastanejo ledeniki. Te počasi tekoče reke ledu segajo v strme doline z ravnim dnom, ozke grebene in ostre piramidalne vrhove ter ustvarjajo gorske verige, ki jih večina ljudi pozna danes. Matterhorn v švicarsko-italijanskih Alpah je klasičen primer piramidalnega vrha.
Tekoča voda ima velik vpliv tudi na pokrajino. Oblikuje rečne doline in soteske, odvisno od narave terena. Eden najbolj spektakularnih primerov vodne erozije je Veliki kanjon, soteska, globoka več kot miljo (približno 6,000 čevljev ali 1.83 km), ki zaznamuje pokrajino Arizone. Nastala je v obdobju približno 17 milijonov let.
Vetrna erozija lahko prispeva tudi k oblikovanju pokrajin, čeprav običajno v manjšem obsegu. Značilnosti, ki jih povzroča ta oblika erozije, se običajno nahajajo na zelo suhih območjih. Veter lahko odstrani ohlapno snov s tal in tvori depresije, ki so lahko precej velike, kot je depresija Qattara v Egiptu. Pesek in pesek, ki ga nanese veter, lahko ustvarita manjše pokrajinske značilnosti, kot so yardangi – dolgi, gladki grebeni, poravnani z običajno smerjo vetra.
Kemično preperevanje
Kamnina lahko reagira s snovmi, ki so prisotne v vodi ali zraku, kar povzroči kemično preperevanje. Ko so kamnine, ki tvorijo globoko pod zemljo, izpostavljene na površini, lahko počasi spremenijo barvo in se drobijo zaradi na primer železovih spojin, ki reagirajo s kisikom v zraku. Nastali, šibkejši material lahko začne tvoriti tla ali pa se lahko erodira in odloži drugje.
Drug pogosto viden primer je raztapljanje apnenca s kislo vodo. Voda se lahko zakisa z organskimi spojinami ali z absorpcijo vulkanskih plinov. Apnenec je v veliki meri sestavljen iz kalcijevega karbonata, ki zlahka reagira s kislinami. Jame in vrtače so pogosta posledica kemičnega preperevanja apnenca. V jamah sčasoma nastanejo stalagmiti in kapniki zaradi kapljanja in izhlapevanja vode, ki vsebuje raztopljeni kamnin.
Sedimentacija
Material, suspendiran ali raztopljen v vodi, tvori kamnino s postopkom, znanim kot sedimentacija ali odlaganje. To se lahko zgodi zaradi kopičenja in stiskanja majhnih delcev, ko se usedejo iz vode, ali z izhlapevanjem, ki povzroči kristalizacijo raztopljenih kemikalij. Tako nastale kamnine imenujemo sedimentne kamnine. Primeri vključujejo peščenjak, ki nastane iz peščenih zrn; apnenec, ki je sestavljen iz lupin majhnih organizmov; in usedline soli in sadre, ki nastanejo zaradi izhlapevanja vode, ki vsebuje te minerale. Včasih se lahko sedimentne kamnine naberejo v plasti debele več kilometrov.
Sedimentne kamnine lahko vsebujejo fosile, za katere je veliko bolj verjetno, da se bodo ohranili v tej vrsti kamnin kot v tistih, ki so bili izpostavljeni visokim temperaturam. Geologi in paleontologi so z analizo sedimentnih kamnin in fosilov uspeli sestaviti zgodovino življenja na planetu. Fosilizirani morski organizmi, najdeni na gorskih vrhovih daleč od morja, so bili zgodnji pokazatelj, da se je gibanje kamnin, tako vodoravno kot navpično, nekoč v preteklosti dogajalo v velikem obsegu. Prav podobnosti v fosilih določene starosti na različnih celinah so sčasoma pripeljale do teorije tektonike plošč.
Hipoteza, da bi udarec meteorita lahko povzročil izumrtje dinozavrov, se je pojavila zaradi odkritja plasti, bogate z redkim kovinskim iridijem v usedlinah, ki izvira iz časa izumrtja. To plast najdemo v zelo ločenih delih sveta, kjer je izpostavljena kamnina prave starosti, kar kaže, da je verjetno izvirala iz zunanjega vira, ki je povzročil dogodek, ki je imel izjemno širok vpliv.