Minerały i skały budujące skorupę ziemską

Minerały - naturalny elementarny składnik skorupy ziemskiej o ustalonym składzie chemicznym, jednorodnej budowie i określonych właściwościach chemicznych.
Minerały które odgrywają ważną rolę w budowie skorupy ziemskiej nazywamy minerałami skałotwórczymi. Należą do nich: kwarc, kalcyt, dolomit, skalenie... Z gospodarczego pkt. widzenia ważne są minerały złożone do produkcji różnych wyrobów. Ilości minerałów nadających się do wykorzystania nazywamy złożem mineralnym. Do podstawowych minerałów złożonych należą: rudy żelaza, rudy aluminium, rudy cynku, i ołowiu, kruszce metali kolorowych i metali szlachetnych i kamienie szlachetne.

Skały
Określając rodzaj skał, podając ich wiek, charakteryzując wzajemne ułożenie warstw skalnych podajemy główne cechy budowy geologicznej. Najmniejszym, z punktu widzenia geologii elementem są minerały, które budują skały tworzące skorupę ziemską (skała to naturalne skupisko minerałów). Minerał jest pierwiastkiem lub związkiem chemicznym, bądź jednorodną mieszaniną pierwiastków lub związków chemicznych powstałą w sposób naturalny. Znanych jest około 3000 minerałów. Te najpospolitsze, najczęściej budujące skały, nazywamy skałotwórczymi. Są to kwarc, skalenie i miki, czyli łyszczyki. Minerały różnią się między sobą właściwościami, np. twardością (rozpoznawana jest po zdolności rysowania bardziej miękkich minerałów przez twardsze), postacią krystaliczną (cecha rozpoznawana zwykle tylko pod mikroskopem i określana jako "słupki", "płytki", "ziarna"), połyskiem, barwą, smakiem, rysą, łupliwością i innymi.

Podział Skał
- skały osadowe - postają w wyniku osadzania się w zbiornikach wodnych lub na lądzie okruchów skał. Dzielimy je na skały okruchowe z gruzu (brekcja), ze żwiru (zlepieniec), z piasku (piaskowiec), z mułu (mułowiec), z iłu (iłowiec). Iły zawierające piasek to glina. Skały organogeniczne (powstają z nagromadzenia szczątków roślin i zwierząt: wapienie - kreda pisząca, skały krzemionkowe, węgle - brunatny, kamienny i torf, węglowodory - ropa naftowa, gaz ziemny, asfalt. Skały pochodzenia chemicznego - sól, siarka.
- skały przeobrażone - metamorficzne - powstają w wyniku działania wysokiego ciśnienia i temp. na skały magmowe lub osadowe. Do znanych skał przeobrażonych należą: marmur (z wapieni), kwarcyt (z piaskowców), grysy (z granitów), łupki (z iłowców).

Skały mają liczne zastosowanie w budownictwie, w przemyśle chemicznym, energetycznym.
- magmowe (magma - są to płynne skały znajdujące się we wnętrzu Ziemi) - powstają w wyniku krzepnięcia magmy. Ze względu na sposób i przebieg procesu krystalizacji wyróżnia się skały magmowe głębinowe - proces krystalizacji minerałów zachodzi tu głęboko pod powierzchnią Ziemi i skały magmowe wylewne - krzepnięcie zachodzi na powierzchni Ziemi lub tuż pod nią. Najdogodniejsze warunki do krystalizacji mają minerały, które powstają we wnętrzu Ziemi, stąd skały głębinowe są jawnokrystaliczne, np. granit, sjenit, natomiast skały wylewne mają budowę skrytokrystaliczną, gdyż nie było warunków do wytworzenia kryształów np. bazalt, który ma jednolitą, ciemną barwę.

Część skał pod wpływem głównie wysokiej temperatury, dużego ciśnienia, co ma miejsce na różnej głębokości we wnętrzu Ziemi, zmienia swą wewnętrzną budowę (ułożenie składników skały), skład mineralny i często skład chemiczny. To przeobrażanie zachodzi np. w czasie orogenez i tworzy skały przeobrażone (metamorficzne), np. gnejsy, marmury, kwarcyty, łupki
Właściwości skał decydują o ich odporności na niszczenie. W związku z tym wygląd terenu (rzeźba) jest bezpośrednio uzależniona od skał budujących dany obszar. Mają też znaczenie dla gospodarki np. skały magmowe i przeobrażone odznaczają się wysoką twardością i stąd mają zastosowanie w budownictwie jako materiał trwały, osadowe wykorzystywane są w energetyce (węgle, ropa), w budownictwie, np. wapienie w przemyśle chemicznym, przeobrażone są ponadto bardzo dekoracyjne.

Wiele minerałów i skał można rozpoznać na podstawie ich charakterystycznych cech już w warunkach terenowych, okiem nieuzbrojonym czyli makroskopowo, nieraz także za pomocą najprostszych odczynników chemicznych, np. kwasu solnego, lub przyrządów, jak ostrze noża, młotek itp. Jednak szereg minerałów minerałów i skał można rozpoznać dopiero przy użyciu mikroskopu i rozmaitych urządzeń laboratoryjnych do badań własności chemicznych i fizycznych.

Powszechnie uważa się, że minerały to wszystko to, co wydobywa się w kopalniach, w tym też węgiel. Jednak mineralodzy twierdzą, iż węgiel, podobnie jak ropa naftowa oraz gaz ziemny, to substancja organiczna powstała ze szczątków żywych organizmów - roślin i zwierząt - zatem nie można go nazwać minerałem. Minerał jest substancją krystaliczną oznacza to, że wchodzące w jego skład atomy i cząsteczki są ułożone w pewien geometrycznie prawidłowy, trójwymiarowy motyw, który stale powtarzany rozciąga się we wszystkich kierunkach w przestrzeni. W odróżnieniu od ciał krystalicznych substancje niekrystaliczne, zwane amorficznymi (substancja organiczna, opale, szkliwo wulkaniczne), nie mają takiego regularnie powtarzającego się układu atomów i cząstek.

Minerały budujące skorupę ziemską
Naukowcy wyróżniają około 3000 minerałów z czego tylko 100 to minerały pospolite. 74% masy skorupy ziemskiej stanowią tylko dwa pierwiastki - tlen oraz krzem. Natomiast na 24,28% składa się glin, żelazo, wapń, sód, potas i magnez. Oznacza to, że prawie 99% skorupy ziemskiej zbudowane jest jedynie z ośmiu pierwiastków. Najczęściej spotykane minerały to krzemiany, czyli związki najbardziej pospolitego tlenu i krzemu, często z dodatkiem któregoś z pozostałych sześciu wspomnianych pierwiastków.

Tlen
Najwięcej, bo aż 45 % skorupy ziemskiej, stanowi tlen. Występuje on w stanie związanym w resztach kwasowych wszystkich soli tlenowych, w tlenkach metali i wodorotlenkach tworzących minerały. Drugie miejsce pod względem zawartości skorupy ziemskiej zajmuje krzem – jest go około 27 %. Występuje w kwarcu oraz w solach: krzemianach i glinokrzemianach, będących podstawowymi składnikami gleby oraz skał granitowych i piaskowców. Można powiedzieć, że tylko 8 pierwiastków stanowi aż 97,7 % skorupy ziemskiej. Zatem pozostałe pierwiastki to 2,3 % składu skorupy ziemskiej.

Skorupa ziemska jest najbardziej zewnętrzną powłoką kuli ziemskiej otoczona na powierzchni przez atmosferę i hydrosferę, natomiast w głębi granicząca z płaszczem Ziemi wzdłuż nieciągłości Mohoroviicia. Stanowi sztywny, niejednorodny twór, którego struktura jest zależna od obecności i sposobu wykształcenia trzech głównych warstw występujących w profilu pionowym: warstwy osadowej, warstwy granitowej i warstwy bazaltowej. Z tego względu wyróżnia się trzy typy skorupy ziemskiej: skorupę kontynentalną, skorupę oceaniczną i skorupę suboceaniczną (subkontynentalną). Grubość skorupy ziemskiej wynosi ok. 5-12 km pod dnem oceanów, ok. 35-40 km pod platformami kontynentalnymi, dochodząc do 80 km pod niedawno wypiętrzonymi górami. Na obszarze Polski grubość skorupy ziemskiej oceniana jest na 27-47 km.

Krzem
Krzem, Si, silicium, pierwiastek chemiczny należący do grupy IV A (węglowce) w układzie okresowym, liczba atomowa 14, masa atomowa 28,09. Tworzy 3 trwałe izotopy. W przyrodzie występuje jedynie w postaci związków, bardzo licznych i obficie występujących.
Jest szarym, twardym i kruchym ciałem stałym o strukturze typu diamentu, niemetalem (półmetalem, o własnościach półprzewodnikowych) o temperaturze topnienia 1417C i gęstości 2,33 g/cm3. Otrzymywany przez redukcję krzemionki magnezem lub glinem, albo przez prażenie węgla, krzemionki i żelaza.
W związkach z reguły czterowartościowy, najważniejsze z nich to: dwutlenek krzemu SiO2 (krzemionka), kwasy krzemowe i ich sole - krzemiany i glinokrzemiany, połączenia z wodorem (krzemowodory czyli silany SinH2n+2) oraz z wodorem i tlenem (siloksany), związki z metalami (krzemki), związki fluorokrzemowe oraz karborund SiC.
Zastosowania krzemu i jego związków są bardzo rozległe: podstawowe surowce w przemyśle szklarskim, ceramicznym, materiałów budowlanych, produkcja półprzewodników (tranzystory i układy scalone, procesory), smary silikonowe, to tylko niektóre z zastosowań.

Choć liczba minerałów w porównaniu z bogactwem gatunków spotykanym w świecie roślin i zwierząt jest to liczba skromna, to i tak staje się oczywista konieczność systematycznego ich uporządkowania i pogrupowania. Podstawową jednostką w mineralogii jest gatunek mineralny, czyli minerał. Osobniki jednego gatunku mogą różnić się od siebie pewnymi drugorzędnymi cechami, np.barwą fioletowy-ametyst, czarny-morion, żółty-cytryn są to odmiany kwarcu. Gatunki łączą się w szeregi (np.plagioklazy) i grupy (np.skalenie, amfibole, zeolity). Jednostkami nadrzędnymi są typy (np.krzemiany wstęgowe) i klasy. Świat minerałów dzieli się obecnie na dwanaście klas.

Minerały skałotwórcze:
Minerały, które mają duży udział w budowie skał, nazywa się minerałami skałotwórczymi. Najbardziej znane są minerały skałotwórcze to: kwarc, dolomit, kalcyt, minerały ilaste, skalenie, miki. Skład chemiczny i cechy budowy fizycznej decydują o konsekwencji o jego odporności na niszczenie. Najtwardszym minerałem w 10 stopniowej skali MOHSA jest diament (10), a najmniejszą twardość ma talk (1).

W zależności od sposobu powstawania skały skorupy ziemskiej podzielono na:
a) MAGMOWE
- wylewne (andezyt, bazalt)
- głębinowe (dioryt, gabro, granit, sjenit)
b) OSADOWE
- okruchowe (less, piaskowiec, żwir, zlepieniec)
- pochodzenia organicznego (wapień, kreda, węgiel, ropa naftowa, gaz ziemny, fosforyt)
- pochodzenia chemicznego (sól kamienna, gips, anhydryt)
c) METAMORFICZNE (gnejs, kwarcyt, marmur, łupki krystaliczne)

Magma jest stopem krzemianowym, w skład którego oprócz krzemionki wchodzą: żelazo, magnez, wapń, sód oraz substancje lotne, np. chlor, dwutlenek węgla oraz przegrzane roztwory wodne. Skały magmowe powstają z magmy wskutek jej zastygania. W zależności od warunków, w jakich następowało krzepnięcie magmy, dzieli się je na wylewne- zastygłe na powierzchni Ziemi (bazalt, pumeks) i głębinowe zastygłe w głębi Ziemi (granit, sjenit).

Skały wylewne mają budowę skrytokrystaliczną, ponieważ powstają z szybko stygnącej, nie mającej czasu na krystalizację magmy. Zbudowane są z bardzo drobnych kryształów.
Wewnątrz Ziemi magma powoli stygnie, czas krystalizacji kryształów jest bardzo długi dlatego skały głębinowe mają budowę jawnokrystaliczną.

Gdy proces krystalizacji rozpoczął się w głębi Ziemi, a wskutek erupcji wulkanicznych przebiegał na powierzchni Ziemi, powstają skały o tzw. budowie porfirowej- minerały, które rozpoczęły krystalizację w głębi Ziemi, tkwią, w postaci większych kryształów, w drobnokrystalicznej masie.

Skały magmowe, w zależności od składu chemicznego, dzielimy na kwaśne, obojętne i zasadowe.

Skały osadowe powstają wskutek procesów wietrzenia, które wywołuje rozluźnienie spoistości skał i ich rozdrobnienie. Rozdrobnione lub rozpuszczone cząstki mineralne łatwo ulegają procesom transportu i akumulacji. Rodzaj i pochodzenie cząstek mineralnych, a także środowisko, w którym się osadzają, powoduje, że skały te dzielą się na:
- okruchowe - powstałe w rozdrobnionych szczątków dawnych skał, luźno nagromadzonych (żwiry, piaski) lub spojonych lepiszczem (zlepieńce, piaskowce)
- pochodzenia organicznego- utworzone ze szczątków organizmów roślinnych i zwierzęcych. Skały pochodzenia roślinnego są produktem zwęglania roślin bez dostępu tlenu, np. torf, węgiel brunatny i kamienny. Skały -pochodzenia zwierzęcego to wapienie, które powstają z wapiennych szkieletów zwierząt tworzących osady na dnie morskim. W zależności od dominujących na danym obszarze zwierząt tworzą się różne typy skał np. wapienie koralowe, muszlowe, numulitowe. Procesy bitumizacji, polegające na przemianie chemicznej składników organicznych bez dostępu powietrza, powodują powstanie węglowodorów (ropy naftowej, gazu ziemnego i wosku ziemnego)
- pochodzenia chemicznego - powstają poprzez wytrącanie się związków w rezultacie parowania zbiornika morskiego, rozpuszczenie przez wodę produktów wietrzenia i osadzanie ich na dnie w postaci osadów (sól kamienna, sole potasowe, gipsy, anhydryty).

Skały metamorficzne tworzą się ze skał magmowych i osadowych, pod wpływem działania wysokiej temperatury, ciśnienia i procesów chemicznych. Przeobrażeniu może ulegać budowa wewnętrzna, skład chemiczny lub skład mineralny.

Powstają one głównie:
- w strefie kontaktu skał z magmą ( magma wdzierająca się w skorupę ziemską powoduje przeobrażanie wapieni w marmur, a węgla kamiennego w grafit).
- w wyniku ruchów skorupy ziemskiej, które powodują przemieszczanie się skał osadowych lub magmowych w głębsze warstwy litosfery, gdzie poddawane są one oddziaływaniu wysokich ciśnień i temperatur (z granitu tworzy się gnejs).

Skały wapienne to wapień, kreda i marmur, Wapień jest to skała osadowa, która powstała na dnie mórz i oceanów. Z nich zbudowana jest Wyżyna Krakowsko – Częstochowska

Skały wapienne w Ogrodzieńcu, Wyżyna Krakowsko-Częstochowska.
W Polsce występują także miejscowo w Tatrach, Pieninach, Górach Świętokrzyskich, na Wyżynie Lubelskiej oraz w okolicach Chełna i Zamościa. Marmur jest skałą o budowie krystalicznej. Jest on najszlachetniejszą skałą wapienną. Ma zastosowanie głównie jako minerał dekoracyjny i rzeźbiarski. Podstawowym związkiem chemicznym, tworzącym wszystkie skały wapienne jest minerał kalcyt. Wapienie rozpadają się także pod wpływem temperatury. Palenie wapna - wykorzystywane jest masowo w przemyśle do otrzymywania tzw. wapna palonego - CaO. Wapno palone jest higroskopijne i pochłania CO2 z powietrza CaO + CO2 -> CaCO3. Ta reakcja znalazła zastosowanie w murarstwie. Reakcja tlenku wapnia z wodą nosi nazwę gaszenia wapna palonego, w wyniku której powstaje wapno gaszone. Wapno gaszone jest substancją słabo rozpuszczającą się w wodzie. Stężony roztwór ma właściwości żrące, w związku w czym wapna palonego i wapna gaszonego nie wolno bezpośrednio brać do rąk.

Wapno gaszone stosuje się w budownictwie jako składnik zaprawy murarskiej oraz w przemyśle chemicznym do produkcji wielu odczynników chemicznych. Wapno gaszone sprzedawane jest w stanie suchym w workach papierowych jako wapno hydratyzowane. Używa się go w rolnictwie do wapnowania gleby oraz do bielenia drzew owocowych i ścian wewnątrz budynków gospodarczych, ponieważ ma właściwości bakteriobójcze. Wapno gaszone zmieszane z piaskiem i wodą tworzy tzw. zaprawę murarską.

Skały gipsowe
Główny składnik skał gipsowych to siarczan(VI) wapnia. Są nimi anhydryt zbudowany z samego kwasu siarczanu (VI) wapnia oraz gips krystaliczny lub alabaster. Mówi się że dwuwodny siarczan (VI) wapnia jest solą uwodnioną czyli hydratem. Hydraty, zwykle piękne kryształy, nie są substancjami trwałymi. Podczas ogrzewania tracą wodę i barwę, zamieniając się w proszek. Gips palony to półhydrat, Jest białym ciałem stałym, nierozpuszczalnym w wodzie. W wyniku ogrzewania traci częściowo wodę, przechodząc w temperaturze 120-130 C w gips palony, będący materiałem zaprawowym ponieważ łatwo pobiera wodę i twardnieje. Zaprawa gipsowa nie ma właściwości żrących jak zaprawa wapienna, dlatego znalazła zastosowanie w medycynie do sporządzania bandaży chirurgicznych i usztywniania złamanych kości. Stosuje się ją również w budownictwie jako tzw. zaprawę hydrauliczną.
Gips jest szeroko stosowany, m.in. do wyrobu kwasu siarkowego, cementu, nawozów, prefabrykatów budowlanych, odlewów, sztukaterii, również w chirurgii, dentystyce, modelarstwie oraz jako materiał rzeźbiarski.

Budowa i właściwości wnętrza Ziemi
Na podstawie danych sejsmicznych w budowie Ziemi wyróżniono trzy podstawowe warstwy:
skorupę ziemską, o zróżnicowanej grubości wielokrotnie większej pod lądami niż pod oceanami. Grubość skorupy waha się od 4 do 75 km. Przypada na nią zaledwie 1,4 % objętości Ziemi
płaszcz Ziemi, który stanowi zasadniczą część zarówno objętości i masy Ziemi. jądro Ziemi, które dzieli się na zewnętrzne płynne i wewnętrzne - stałe
Skorupa ziemska dzielona jest na kontynentalną i oceaniczną. Kontynentalna zbudowana jest z trzech warstw - warstwy osadowej, granitowej i bazaltowej. Skorupa oceaniczna buduje dno oceanów. Od kontynentalnej odróżnia ją ponadto brak warstwy granitowej, budują ją przede wszystkim skały bazaltowe i znacznie mniejsza grubość - średnio 7 km. Skorupa ziemska jest w ciągłym ruchu. Podzielona jest na płyty, które przemieszczają się zarówno w poziomie, jak i pionie. Poniżej skorupy ziemskiej zalega płaszcz. Skorupę ziemską od płaszcza rozdziela powierzchnia nieciągłości Moho - jest to właściwie warstwa przejściowa o grubości około 1 km, w której gwałtownie zmienia się prędkość fal sejsmicznych, co dowodzi zmiany właściwości fizycznych wnętrza Ziemi na głębokości jej zalegania. Skorupa ziemska i najbardziej zewnętrzna część płaszcza nazywane są litosferą. Mają podobne właściwości ciała sprężystego. O ile górną granicę płaszcza stanowi Moho, to dolną wyznacza powierzchnia nieciągłości Wiecherta-Gutenberga, na głębokości 2900 km, gdzie płaszcz sąsiaduje z jądrem Ziemi. W górnej części płaszcza Ziemi wyznaczono warstwę, na której opiera się litosfera - jest to astenosfera. Ma ona mniejszą gęstość niż litosfera. Dzięki plastyczności astenosfery, płyty litosfery mogą się poruszać. Ruch ten spowodowany jest przemieszczaniem materii we wnętrzu Ziemi (prądy konwekcyjne). W płaszczu Ziemi zachodzą bowiem ruchy materii wnętrza Ziemi, powodujące przemieszczanie się płyt litosfery. Są to tzw. prądy konwekcyjne.

Głębokości warstw Ziemi:
skorupa ziemska – 4 - 75 km
litosfera – 70 - 270 km
astenosfera – 90 - 350 km
płaszcz – do 2900 km
jądro zewnętrzne – do 5100 km
jądro wewnętrzne – do 6370 km

Tektonika płyt litosfery
Dzisiejszy obraz tektoniki ibudowy geologicznej Ziemi związany jest z przemianami litosfery.
Wyróżniono w niej płyty, czyli części, których granicemogą stanowić grzbiety i rowy oceaniczne. Płyty są sztywne ale mogą przemieszczać sięwzględem siebie dokonując zderzeń lub dryfują w przeciwnych kierunkach. Gdy dochodzi do zderzeń płyt oceanicznej z kontynentalną, płyta oceaniczna, cięższa, podsuwa się pod kontynentalną - ten rodzaj kolizji płyt nazywany jest subdukcją. Zderzenie płyt kontynentalnych doprowadza do fałdowania ich krawędzi i w efekcie do powstania gór - w ten sposób wyjaśnia się powstanie Himalajów jako skutku zderzenia Dekanu z płytą euroazjatycką. Subdukcja zachodzi też wzdłuż zachodnich wybrzeży obu Ameryk. Płyta pacyficzna podsuwając się pod kontynenty Ameryk kurczy się, natomiast płyty amerykańskie przyrastają. W miejscu rozsuwania się płyt powstaje dolina ryftowa. Dochodzi tu do wciskania się magmy w rozsuwającą się skorupę dna oceanów. Powstają grzbiety oceaniczne rozcięte rozpadliną, przez którą wydobywa się magma. System ryftów występuje głównie w dnach oceanów. Odstępstwem od tego jest ryft na Islandii i w Afryce w strefie
rowów tektonicznych. Przykładem grzbietu śróoceanicznego z doliną ryftową jest Grzbiet Środkowoatlantycki. Ruch płyt litosfery jest wywołany prądami konwekcyjnymi w płaszczu Ziemi. Są to prądy tworzące zamknięte komory. Prądy te powodują przemieszczanie materii wnętrza Ziemi, które w efekcie doprowadza do podziału litosfery na płyty (kry) i do ich dryfu. Przypuszcza się, że źródłem energii dla konwekcji w płaszczu jest ciepło wydzielane wskutek rozpadu pierwiastków promieniotwórczych oraz ciepło pierwotne wnętrza Ziemi pochodzące z okresu tworzenia się planety. Należy wziąć pod uwagę, że mówiąc o tektonice płyt litosfery mamy do czynienia z teorią naukową nie stanowiącą jeszcze prawa naukowego. Ta swoista rewolucja tektoniki płyt nastąpiła w latach 60-tych naszego stulecia. Jej prekursorem był geofizyk Alfred Wegener. Teoria tektoniki spójnie wyjaśnia powstawanie gór, istnienie rowów tektonicznych oraz towarzyszącą im aktywną sejsmikę i wulkanizm.

Dzieje Ziemi - odtwarzanie i najważniejsze wydarzenia
Badaniem i opisywaniem dziejów skorupy ziemskiej oraz jej powierzchni zajmuje się geologia historyczna. Historia Ziemi badana jest różnymi metodami, na podstawie dokumentów, których dostarcza sama Ziemia.
Podstawowym źródłem informacji są skały - metoda oparta na ich badaniu nosi nazwę petrograficznej - na podstawie rodzaju skał określa przeszłość lądową lub wodną, warunki klimatyczne oraz aktywność skorupy ziemskiej, np. wapienie są skałami najczęściej powstającymi w wodzie, pokłady soli wskazują na obecność słonych zbiorników i klimat sprzyjający ich wysychaniu (klimat ciepły), skały wulkaniczne świadczą o aktywności sejsmicznej.
Metoda stratygraficzna - polega na ustalaniu kolejności zdarzeń na podstawie układu warstw skalnych. Jeśli warstwy skał nie zmieniły swego pierwotnego położenia, są niezaburzone, to zawsze warstwy leżące głębiej są starsze, płycej położone - młodsze.
Metoda paleontologiczna opiera się na badaniu zawartych w skałach szczątków organicznych z minionych epok geologicznych. Skamieniałości organizmów, które pojawiły się na krótko, ale występowały powszechnie, na dużych obszarach nazywa się skamieniałościami przewodnimi.
Metody - paleontologiczna i stratygraficzna - służą do określania względnego wieku Ziemi.
Do określania wieku bezwzględnego wykorzystuje się własności pierwiastków promieniotwórczych. Na podstawie badań rozpadu pierwiastków promieniotwórczych określono czas powstania globu ziemskiego na 4,6 mld lat temu.
Dzieje Ziemi podzielono na jednostki czasu: era, okres, epoka, wiek. Granice er wyznaczyły wielkie orogenezy, czyli ruchy górotwórcze lub zmiany klimatu, które wywołały znaczące zmiany w świecie organicznym.

Podział Ziemi na strefy:
a) skorupa ziemska - 15 km
b) górny płaszcz - 385 km
c) strefa przejściowa - 500 km
d) dolny płaszcz - 1800 km
e) granica między jądrem a płaszczem - 183 km
f) jądro zewnętrzne - 2097 km
g) strefa przejściowa - 140 km
h) jądro wewnętrzne - 1251 km