New User Special Price Expires in

Let's log you in.

Sign in with Facebook


Don't have a StudySoup account? Create one here!


Create a StudySoup account

Be part of our community, it's free to join!

Sign up with Facebook


Create your account
By creating an account you agree to StudySoup's terms and conditions and privacy policy

Already have a StudySoup account? Login here


by: Ryan Jakszta

Geology 1010 FINAL STUDY GUIDE 80176 - GEOL 1010 - 001

Ryan Jakszta

Preview These Notes for FREE

Get a free preview of these Notes, just enter your email below.

Unlock Preview
Unlock Preview

Preview these materials now for free

Why put in your email? Get access to more of this material and other relevant free materials for your school

View Preview

About this Document

These notes cover the material that will be on the Geology 1010 Final
Physical Geology
Alan B Coulson
Study Guide
Geology, Physical Geology
50 ?




Popular in Physical Geology

Popular in Environmental Science

This 64 page Study Guide was uploaded by Ryan Jakszta on Saturday April 23, 2016. The Study Guide belongs to 80176 - GEOL 1010 - 001 at Clemson University taught by Alan B Coulson in Fall 2015. Since its upload, it has received 125 views. For similar materials see Physical Geology in Environmental Science at Clemson University.

Similar to 80176 - GEOL 1010 - 001 at Clemson

Popular in Environmental Science


Reviews for Geology 1010 FINAL STUDY GUIDE


Report this Material


What is Karma?


Karma is the currency of StudySoup.

You can buy or earn more Karma at anytime and redeem it for class notes, study guides, flashcards, and more!

Date Created: 04/23/16
  GEOL 1010 ­​  Dr. Coulson  ​ ­ TEST 1 ​ STUDY  GUIDE   Highlight = Important Principle          Highligh​= Key Term    Lecture 1​  ­ ​ntro to Science and Earth’s Formation  What is Science?  ­ Relies on using facts and principles  ­ Fact ­repeatedly demonstrated to be true  ­ Principl ­ true ‘ides’ (unlike facts, which are true ‘statements’)  ­ Scientific Method:  1. Observation ­ noticing things (physical features, colors, etc.)  2. Question ­ asking how, why, where, etc.  3. Hypothesis ­ an educated guess  a. MUST be testable and predictive  i. “Can I test it?”  ii. “Am I able to predict the outcome?”  b. Does it pass the “if­then” statement test?  i. Doesn’t HAVE to, but it is a safe and widely accepted format  ii. ex:IF his happens,THEN​ this is true.”  c. Can write a hypothesis for past and future events  d. Can be an easy or difficult hypothesis: as long as it is testable and predictive, then it  works!  ***FOR TEST: Know how to identify a good/bad hypothesis!!!***  4. Data ­ Collection of numbers, facts, observations, etc.  5. Evaluation ­ What does our data tell us?  a. Was our hypothesis correct?  i. More often than not, original hypothesis will be WRONG!!  ­ Theory ­ a hypothesis that has stood up over time and tested to be true by other people  ­ Law ­ a theory that has held up over time aalmost alwaysbeen proven true  ­ You MUST have scientific data to challenge scientific idea  ­ ex: You can’t use psychology or religion to disprove a scientific idea    What is Geology?  ­ Catastrophism ­ everything about earth is explained as a result of a catastrophe  ­ ex: Noah’s flood caused certain animals to be in certain places  ­ History of Geology:  ­ James Hutton (Scottish)  ­ wrot Theory of the Ear(1795)  ­ Principle of Uniformitari ­ earth has behaved the same forever   (“Present is the key to the past”)  ­ little changes can cause huge outcomes in the future  ­ exact opposite of “catastrophism”    ­ became cornerstone of Geology (replacing   catastrophism)  ­ Actualism​ ­ says that Uniformitarianism is truemost​ of the time, but everything happens   at different speeds  ­ takes into account asteroids, ice ages, etc.  ­ meteors enter earth’s atmosphere at 40 km/s (90,000   mph)    How did the Earth Form?  ­ 6 billion years ago (Ga), there was no solar system; just a nebula of Hydrogen atoms  ­ Nebula ​­ gas cloud in space  ­ Nebular Hypothesis​  ­ best hypothesis to explain solar system formation  Step 1) Gravity ­ held clusters together and drew separate nebulas together  Step 2) Solar Disk Model ­ the massive clusters that were formed by gravity began to   flatten out  Step 3) Protostar ­ prototype star forms in center and gains heat (6 Ga)  Step 4) Fusion ­ atoms surrounding protostar fuse with it, and it becomes a full­blown   star (or sun)  ­ Planetary Accretion​ (4.5 Ga) ­ formation of planets is explained by rocks, dust, dirt, etc. fusing together  over time  ­ Planetary Accretion STILL HAPPENS TODAY  ­ Theia Impact​ ­ Earth (in its earlier years) ran into another planTheia  1. Lunar formation ­ the moon was finally formed  2. molten planet ­ everything on earth turned to molten  a. density ­ measures capacity  3. Density Stratification ­ separation of layers of earth (core, mantle, etc.)  ­ How old is Earth?  ­ 4.5 Ga (billion years ago)    Lecture 2​  ­ ​Plate Tectonics   **Geology in the News: ​ Satellite data is giving geologists new info on why Greenland ice caps are  melting  Layers of the Earth  ­ 4 Chemical Layers ­ each with different chemistry (aka “composition”) (know both names)  1. Crust​ ­ lighter, lower density elements; lots of oxygen in this layer  a. 8­45 km thick  b. continental crust ­ found under continents  c. oceanic crust ­ slightly more dense than continental crust; found under ocean  2. Mantle ​­ 45­2900 km thick; denser elements  3. Outer core​ ­ high iron/nickel elements, but some other ones too  4. Inner core​ ­ completely iron/nickel    ­ 5 Physical Layers (aka “mechanical”)  1. Lithosphere​ ­ very brittle; thicker than the chemical layer “crust”  2. Athenosphere​  ­ part of the mantle; malleable material (NOT the same as mantle)    3. Lower mantle or “​ Mesosphere” ​ ­ brittle material  4. Outer core​  ­ very malleable/fluid material  5. Inner core​ ­ very brittle material                Chemical/Compositional Layers    Physical Layers    **NOTE:​  Physical Layers and Chemical Layer are NOT the same thing!!**    Basics of Tectonics  ­ Unifying theory of geology developed in the 1960s  ­ The Lithosphere (first of physical layers) is divided into pieces, or plates  ­ About a dozen major plates, none of which correspond to a specific continent    Developing Plate Tectonic Theory   ­ Alfred Wegener’s​  Continental Drift  ­ Noticed that the continents fit together like a puzzle, and he began his research about the  phenomenon  ­ Data supporting Continental Drift:  ­ Mountain chains  ­ Fossils  ­ Animal Species  ­ Very few people believe in this theory  ­ Wegener was unable to answer “how?” when people asked  ­ 1940s ­ major research in oceans takes place  ­ Submarines used for investigating these depp, dark places  ­ Mid Ocean Ridge (MOR)​  ­ new discoveries made  ­ Magnetic Reversals ­ Positive/Negative magnetic readings were   reversed in some areas  ­ Age Anomalies of Seafloor Rocks ­ age of rocks would get older as   moving away from the ridge  ­ Seafloor Spreading​  ­ moving of seafloor away from the center to make room for new   rock formation  ­ Explained magnetic and age anomalies  ­ Finally explained “how” continental drift worked  ­ How plates move ­ all four of these ways work together and simultaneously    1. Convection ​­ material circulates between hot/cold and thus, new material is formed and pushes  previous material away  2. Ridge Push Model Theory​  ­ magma comes up through the crust and pushes material away  3. Slab Pull Model ­ plates are pulled down into the earth  4. Slab Suction ­ as plates are pulled down, others near it are sucked into the earth with it  ­ Plates move at about 3 in. per year on average    Plate Boundaries*  *NOTE: ​ Subduction, Collision, Rift Valley, etc. are ALL types of boundaries  ­ 3 things can happen where two plates meet:  1. They can pull away from each other (divergent margins​  a. In Oceanic Areas (ex: Mid Ocean Ridge)  i. Causes formation of volcanoes  b. Continental Areas  i. Causes Rift Valley formation; some volcanoes  2. They can run into each other convergent margins)​  a. Subduction​ ­ ocean­continental collision  i. Volcanic activity and earthquakes  ii. Oceanic Plate always gets pushed downward  b. Collision­ continent­continent collision  i. Mountain Range formation  3. They can slide past each other ​Transform Margin​  a. Lots of earthquakes  **Important Plates to Know:​azca, North American, South American, Eurasian, Pacific* *    Lecture 3​  ­ ​ inerals and the Rock Cycle   **Geology in the News:​  Seismic activity in the Pacific Northwest linked to subduction of Juan de  Fuca plate  Materials and Rocks/Basic Chemistry  ­ minerals used for many things other than rocks  ­ in foods you eat, in products you use, etc.  ­ used in building/construction  ­ used to sell for lots of money (diamonds)  ­ Atoms​ ­ contains nucleus (with neutrons and protons) and surrounding electrons  ­ Atomic Number​  ­ tells us the number of protons in and atom  ­ tells us what element the atom belongs to  ­ you can change the number of electrons and neutrons, but NOT protons (without   changing the entire element)  ­ Earth’s crust is made up of different elements, but not many  ­ almost 50% is oxygen, about 28% is silicon    What is a Mineral?  ­ Must pass​ ALL 5 requirements​:  1. Non­synthetic ­ must be formed in nature  2. inorganic ­ not living and do not have lipids proteins, etc    3. crystalline ­ molecules arranged in very organized, tight patterns  a. opposite of crystalline is amorphous, meaning without a tight pattern  4. solid ­ not liquid or gas  5. set chemical composition ­ able to write a chemical formula  a. some substitutions are ok, some substitutions have slightly different compositions    Mineral Properties  ­ color ­ although easy to identify, some minerals have different colors  ­ ex: a sample of Quartz could be blue while another sample of Quartz could be pink  ­ streak ­ color of mineral when ground up  ­ sometimes the streak can be a different color than the actual mineral  ­ Hardness ­ how difficult is it to scratch or damage  ­ Moh’s Scale​  ­ scale of 1­10 (1=soft, 10=hard)(1=Talc, 10=diamond)  ­ Tools: fingernail (hardness of 2.5), pocket knife (hardness of 5), etc.  ­ There can be a range of hardness, as well as a range of tools  ­ Luster ­ how shiny/bright the mineral is  ­ metallic ­ very shiny/reflects light  ­ vitreous ­ glassy; some light passes through  ­ silky,pearly​, and more  ­ Effervescence ­ the “Acid” Test ­ will the sample fizz when acid is added?  ­ Crystal Formation ­ how crystals form (some form in cubes, some with sharp edges, etc.)  ­ Most crystals are hard to identify unless in perfect condition  ­ Breakage Pattern ­ how the mineral breaks  ­ Fracture​ ­ no set pattern to the break  ­ Cleavage ­ ​ forms flat, smooth surfaces when broken  ­ pay attention to HOW it broke (in which direction, at what angle, number   of faces)  ­ Many other mineral properties as well, including taste, magnetism, odor, etc    Common Mineral Groups  ­ depends on what anion (negatively charge particle) the mineral has  ­ ***common test question: How do you classify a mineral? (answer: anions)  ­ Sulfides (S) ­ sulfur atom as the anion (metal + anion)  ­ Oxides (O) ​­ oxygen atoms are anions (metal +anion)  ­ Sulfides and Oxides are very desirable due to cost effectiveness  ­ Sulfates (SO₄ )​ sulfur bonded to oxygen  ­ used in construction (drywall), plasters (casts), etc.  ­ Phosphates (PO₄ ) ­ not common, but important in fertilizers, bones, and teeth  ­ Carbonates (CO₃ ) ­ found in invertebrates (corals, shells, etc.)  ­ strong effervescence feature  ­ Silicates (SiO₄ ) ­ tetrahedron geometry  ­ Polymerization​  ­ combing tetrahedron together (by the oxygen atoms)  ­ Types of Silicates:  1. island silicate ­ no polarization  2. chain silicates ­ form chains/strings of silicates  a. single chain or double chain  3. sheet silicates ­ expanding on 2D surface; layered structure    a. weak bonding; easy to peel off of one another  4. Framework silicates­ encountered very often  The Rock Cycle  ­ rocks ­ DIFFERENT THAN MINERALS!  ­ minerals make up rocks  ­ only 3 types of rocks:  ­ differentiated by how they form (explained in Rock Cycle​)  1. Igneous Rocks ­ formed by cooling of magma (liquid, molten rock)  a. weathering ­ breaking down of rock  b. erosion ­ carrying of weathered rock to another location  c. depositio ­ placement of eroded sediments  2. Sedimentary Rock​ ­ formed by Lithification (building up of previously broken up rocks)  3. Metamorphic Rock​  ­ formed by Metamorphism (forming by replacing old minerals with new ones  by high temperatures and high pressure)  a. increasing temp may cause forming of magma which restarts the cycle    **NOTE:​ There can be shortcuts in the cycle! Metamorphic Rock can be broken down into sedimentary  rock, igneous rock can become metamorphic rock by increasing temp/pressure, and sedimentary rock  can be broken down again to become more sedimentary rock    Lecture 4​  ­ ​gneous Rocks and Processes    **Geology in the News:​  21,000 homes in Flint, Michigan have lead contamination in drinking water  Magma  ­ Why do we care?  ­ some activity can be hazardous, so we want to know more about it  ­ igneous rocks are good for construction, as they are durable and easy to use  ­ magma​  ­ liquid rock (low ground)  ­ lava­ same as magma but at high ground  ­ How to create magma:    1. Temperature​  ­ rocks melting point is about 500/600 degrees  a. rocks made up of different minerals, each with their own melting points  b. partial melting ­ melting of rocks occurs gradually and at a range of temps. (because of  different minerals present)  2. wet melting​ ­ presence of water causes lower melting point which leads to faster melting  3. Decompression Melting​  ­ less pressure = lower melting point  ­ magma composition  ­ gases (small amounts, dissolved)  ­ important in volcanic eruptions  ­ SiO₂  (Silicon)  ­ 3 main types of magma:  1. Basaltic Magma​  ­ most common magma on earth  a. generated in mantle  b. dry magma ​ ­ less water than other magmas  c. 50% SiO₂  (pretty low percentage)  d. over 1100 degrees C (relatively hot for magma)  e. can find this magma almost everywhere  2. Andesitic Magma  a. found only in/around Pacific  i. Andesite Line and Ring of Fire  b. more understood after plate tectonic theory  i. subduction causes this odd magma  ii. Andesitic Magma forms at subduction zones (continental and oceanic  plates colliding)  c. 60% SiO₂   d. 1000 degrees C (relatively lower temp for magma)  e. relatively dry magma  3. Rhyolitic Magma  a. cooler temp: 700­800 degree C  b. 70% SiO₂   c. wet magma​  (higher water content)  **STUDY TIP: Don’t try to memorize all 3 types and each detail; know HOW each one relates to each other  (ex: higher SiO₂  content, low/wet magma, etc.)  ­ crystallization ­ freezing of magma to form igneous rock  ­ partial freezing ­ freezes at a range of temps due to multiple minerals  ­ equilibrium crystallization ­ everything in magma is frozen into the rock; identical   chemical composition from liquid⟶solid  ­ fractional crystallizatio ­ something is removed during freezing process; different   chemical compositions from liquid⟶solid  ­ as the minerals freeze, they form in a specific sequence  ­ Bowens Reaction Series ​ ­ diagram that shows how this works  ­ Discontinuous Branch ​ ­ goes from forming one kind of   mineral to forming another (left­hand branch)  ­ Continuous Branch​  ­ plagioclase is calcium­ or   sodium­rich, based on temp (right­handed branch)      **Know order of minerals on the branches, and know the left­handed margin (temp bar)    Igneous Rocks  ­ how to identify igneous rocks  ­ Texture​ ­ how large mineral crystals are  ­ Composition​  ­ what makes up to rock  ­ 2 broad types:  1. Plutonic (aka Intrusive)​ ­ formed in low surface (not lava; only magma)  ­ pluton​ ­ any large body of plutonic rock  ­ dikes​ and sills ­ long/narrow  ­ dikes oriented vertically  ­ sills relatively parallel to ground  ­ Laccolith​ ­ dome­shaped frozen magma  ­ Batholith ­ large plutons with no particular shape  ­ main characteristic: Large size  ­ Mt. Rushmore is carved in Batholith  **Know how these look: common test Q is to identify pictures  ­ Textures  ­ Pegmatite (negmatite)​  ­ many relatively large crystals  ­ Phaneritic ­​ smaller crystals but still visible  ­ Composition  ­ could identify each mineral individually  ­ color index​ ­ color can tell you composition (works ​ most​  of time)  ­ Felsic​ ­ lighter color (white, pink, red)  ­ intermediate​  ­ equal mix of light/dark; grayish color  ­ mafic​ ­ dark colors (black/brown)    ­ ultramafic ​­ green/yellow minerals  2. Volcanic (aka Extrusive)​  ­ formed above surface of earth  ­ use textures/composition to determine  ­ Texture:  ­ porphyritic ­ some small some large crystals  ­ forms due to rapid freezing process of this type of rock  ­ Aphanitic ­​ can’t see many crystals without magnification  ­ glassy​ ­ looks and feels like glassy  ­ example of how color index can fail you  ­ vesicular​ ­ many holes and openings in the rock  ­ holes form because of last­minute gas bubbles popping while rock is  freezing  **Geology in the News​ : volcanic glass ‘egg’ found after Kilauea eruption last week (never seen before)    Volcanoes  ­ the US does NOT have to worry about volcanoes  ­ Japan and Indonesia are the only countries with more volcanoes than the US  ­ Active US volcanoes  ­ Hawaii: 7  ­ Alaska: 41  ­ Other 48 states: 20  ­ Case Study:​  Krakatoa  ­ Indonesia island volcano  ­ Aug. 23, 1883  ­ 200 million tons TNT (13,000x amount of Hiroshima atomic bond)  ­ air pressure waves circled the globe in 5 days (all the way to the English Channel)  ­ over 30,000 languages extinct as a result  ­ ⅔​   of island destroyed; new volcano built since then  ­ Volcano Explosivity Index (VEI)​  ­ measures intensity of volcano/eruption  ­ many smaller eruptions  ­ Types of eruptions​ :  1. explosive ­ large explosion  2. non­explosive ­ steady lava flow  ­ Viscosity​ ­ measures thickness/ability to flow (low=flows fluidly)(high=flows slowly)  ­ controlled by 2 things  1. Temperature ­ increases in temp = lower viscosity  2. Silica content ­ increases in Silica = higher viscosity  ­ controls gas content  ­ higher viscosity lets less gas to flow through it; this causes pressure   build up and leads to explosive eruptions  ­ more gas retained = bigger explosion  ­ non­explosive features:  1. Pahoehoe ​ ­ first stage of cooling  ­ soft look  ­ cooling on top but still hot and in motion underneath         2. Aa ​­ next stage of cooling  ­ lava looks more brittle, uneven, and broken  ­ there can still be some small bits of gas in them (vesicles)    ­ speed of flow: “faster” lava ­ about 16km/hr (10mph)  ­ explosive features:  ­ more hazards beyond lava  ­ Lahar​ ­ mudslide of volcano eruptions  ­ faster than lava flow, so more dangerous  ­ Pyroclasts​ ­ solid objects being ejected  ­ divided by size  ­ Bombs​ : >64mm  ­ Lapill: 2mm­64mm  ­ Ash​: <2mm  ­ Very dangerous: can fall in high amounts  ­ can build up and weigh down roofs  ­ can be sucked up into engines  ­ can be inhaled and destroy lungs  ­ not something that has been burned up: just like  bombs and lapilli, ash is made up of solids  ­ Pyroclastic Flow​  ­ gas overflow that flows down sides of volcanoes  ­ not easy to escape from   ­ Types of Volcanoes:  1. Shield Volcano​  ­ gentle slope, shield shape (hence the name)  a. very common  b. Basaltic magma (explains shape of volcano)         2.​ ephra (Cinder) Cone ​ ­ steeper slope  ­ smaller size  ­ more solid debris (pyroclasts)         3 Stratocones​  ­ aka composite volcano, stratovolcano  ­ more explosive eruptions  ­ high viscosity  ­ steeper landscape; stereotypical shape      ­ Supervolcanic Eruptions​  ­ large enough to change climate on global scale  ­ Tambora (1815)​  100km^3 ejecta  ­ in Indonesia  ­ changed climate patterns over a year later in England, US, Ireland, etc  ­ caused drastically cooler temps  ­ Yellowstone Huckleberry Ridge  ­ 2 million years ago, 2500 km^3 ejecta  ­ covered almost half of the US  ­ not even the largest eruption in history  ­ Hot Spots​  ­ typically where two plates meet  ­ The Hawaiin Problem​  ­ Hawaii and all of its volcanoes are in the center of the Pacific   Plate  ­ “Hot Spot” is where there is magma that is coming up from underneath  ­ Hawaiin Problem explained moving of the plate caused formation of   new volcanoes which, as the plate continued, became dormant and able to live  on     GEOL 1010 ­​  Dr. Coulson  ​­ ​TEST 2 ​ STUDY  GUIDE       Highlight= Important Principle          Highligh​= Key Term    Lecture 5: S ​ edimentary Rocks and Processes  Forming Sedimentary Rocks  ­ sedimentary rocks are the most common on on earth’s surface  ­ used in construction, in energy resources, where fossils are found  ­ Parent roc­ original rock/pre­existing rock  ­ Formation  1. Weatherin ­ breaking down rock  a. physical weatheri­ physically breaking down rock   i. ex: plant roots breaking up rock  ii. frost wedgi ­ water between cracks of rocks freezes in low temps and  breaks apart rocks  ­ potholes can be a result of this  b. chemical weatheri ­ chemical reaction breaks down the rock  i. more common in nature  ii. ex: Feldspar + O + HCO₃  ➡Kaolinite + dissolved ions  iii. ex: Saprolite formation  2. Erosio ­ carrying of sediments (transport process)  a. requires energy  b. 4 ways of transportation  i. water (very common)  ii. gravity (rocks rolling down a hill)  iii. wind (sand blowing at a beach)  iv. glacier ice (less obvious, but still common)  3. Depositio­ depositing sediments in new place  a. basi ­ any place you can deposit sediment  b. accommodation space ­ volume of space for sediment to be deposited  c. subsidenc ­ sinking of land into a basin  d. Layers (strata, beds)      4. Lithificatio ­ getting sediments and compacting them into one rock  a. cementation​  ­ solidifying fusion of sediments by compacting the rocks together  i. water gets pushed out and deposits wet minerals, which act as the cement  to bind the rocks and minerals together  Classification  ­ 3 main categories of sedimentary rocks  1. Detrital (aka clastic) sediment ​­ mainly physical weathering  a. ‘how big are the sediments?’  b. sorting ­ ‘how uniform is the sediment size’ (well­sorted, moderate, poorly­sorted?)  i. improves as time progresses  c. rounding​  ­ roundness of minerals within rock  i. improves as time progresses  2. Chemical Sediment ​ ­ form via chemical reactions  a. dissolution and reprecipitation  b. saltwater evaporation  c. usually comprised of one major mineral type  i. ex: halite = rock salt, quartz=chert  d. economically viable  3. Biogenic Sediments​  ­ used to be parts of plants/animals  a. ex: shells (large or microscopic), coral, etc  b. ex: chalk, limestone, coal    Mass Wasting (Landslides)  ­ important due to danger of occurrence  ­ angle of repose​  ­ max angle where a slope is stable  ­ typically 35°, but always check!  ­ slope destabilization  ­ lack of moisture (only dry sediment leads to difficult in compactness)  ­ too much moisture  ­ lack of vegetation ­ plant roots are good at holding things in place, so lack of them leads to  lack of holding things in place  ­ excessive vegetation ­ roots can also form natural pathways for water to run down, and  plants are heavy and could fall/slide  ­ types of mass wasting (based on material, type of movement, and speed)  ­ ex: Rockslide ­ rocks sliding down at a moderate speed  ­ creep​ ­ slope is unstable, and rocks are sliding very slowly  *NOTE: ​ unstable slope does not automatically mean landslide*  ­ Causes of Mass wasting  ­ lightning, earthquakes, deforestation, etc. are all causes  ­ Risk Assessment Map​  ­ assessment of an area that shows dangerous spots  ­ adjustments are constantly made: landslide patterns change constantly  ­ Prevention:  ­ Drainage Control  ­ decrease slope grades  ­ building codes  ­ retaining walls    ­ rock bolts  ­ COST:  ­ although all of these prevention measures could be costly, the amount   of money in damage would cost much more  ­ Case Study: Thistle, UT  ­ 1983 slide cost $200 million in damage  ­ deemed preventable if $0.5 million had been spent on drainage system    Lecture 6: ​ Metamorphism and Structural Geology  Why do we care?  ­ many minerals used for technology  ­ metamorphic rocks help discover history of an area  ­ very slow process (could take a million years to start)  ­ Temperature increase is needed for process  ­ Geothermal gradient​  ­ how hot it gets and how fast beneath the earth at different depths  ­ average geo. gradient = 30°C/km  ­ typical range = 20­60°C/km  ­ can still be higher or lower in special cases  ­ high gradient = hotter temp per km  ­ Metamorphism vs. Heat  ­ contact metamorphism​  ­ rock coming into contact with hot magma  ­ ex: Plutons projectile  ­ driven by temp  ­ localized/small scale  ­ Pressure vs. Heat  ­ 1 bar = 1 atm (atmospheric pressure)  ­ Pressure gradient is about 300 bar/km  ­ confining pressure​  ­ pressure on all sides of object, even distribution  ­ ex: swimming under water  ­ directed pressure​  (differentia) ­ pressure coming from mostly one direction  ­ most metamorphic rocks form at 10­30 km (mid­lower crust)  ­ = 6.25 ­ 18.75 miles  ­ How metamorphic rocks get to surface  ­ as layers get pushed up through plate movements/faults, they soon get weathered/  eroded  and make it to the surface  ­ regional metamorphism ​ ­ opposite of contact metamorphism  ­ at convergent plate boundaries  ­ pressure driven ­ large scale  ­ fault metamorphism​  ­ faults occur and form metamorphic rocks  ­ small scale, pressure driven  ­ Metamorphism vs. Fluid  ­ metasomatism ​ ­ hot groundwater interacts with rock  ­ water carries things in it and could deposit some things into rocks  ­ forms ores  ­ seafloor metamorphism ​ ­ close to Mid­Ocean Ridge    ­ like metasomatism, but in specific area (MOR)    Metamorphic Rocks and Environments  ­ Parent rock is the key to figuring out which metamorphic rock forms  ­ Metamorphic grade ​ ­ how much did the rock change    ­ low­grade = low change, high grade= high change  ­ not very specific; there is a lot of variation in each field  ­ index minerals ​ ­ gives range of temps/pressures for rocks  ­ smaller range the better  ­ metamorphic facies​  ­ group of index minerals that form under similar conditions  ­ ex: blueschist facies include minerals epidote, lawsonite, and         glaucophane  ­ major facies​ :  a. zeolite ­ lowest temp/pressure  b. Hornfels ­ high temp increase but low pressure increase  c. Blueschist ­ high pressure but low temp increase (subduction  zones)  ­ low temp due to coldness of oceanic plate submerging  d. Eclogite ­ very high pressure  e. Granulite ­ starting to melt again    *NOTE:​  diogenesis = before facies start (NOT metamorphic rock)*   ­ Length of Metamorphism ­ large range  ­ Prograde​  ­ portion of history when rock had increase in temp/pressure  ­ retrograde​ ­ temp/pressure of rock began decreasing  ­ changes within minerals  ­ Types of Metamorphic rocks  1. Foliated Metamorphic rocks​  ­ sheets/layered appearance  a. ex: slate, schist, gneiss (gneiss has felsic/mafic separation)  i. not obvious: can come from different parent rocks, crystals can cover up  sheets, etc.  2. Non­Foliated Rocks​  ­ opposite of Foliated  a. difference from foliated is from type of pressure (confining is non­foliated, directed  is foliated)  i. ex: Hornfels, Quartzite, Marble  **know examples of Hornfels, blueschist, non­foliated, and foliated**  **Geology in the News: ​ ‘Sudden’ volcanic eruptions found to trigger from gas bubbles in magma    Structural Geology/Tectonic Forces  ­ Structural geology​ ­study of how rocks are deformed after they are formed  ­ Topographic features​  ­ on surface of earth (on maps); landscape  ­ Tectonic forces​  (how rocks are formed)  1. Tensional ­ stretching object (pulling in different directions)  a. ex: divergent boundaries  2. Compressional ­ squeezing in form multiple sides  a. ex: convergent boundaries  3. Shearing ­ sliding in 2 different directions  a. ex: transform boundaries  ­ Responses:  1. Brittle ­ strong/ resistant rocks shatter into random pieces  2. Ductile ­ rock can bend and is malleable  ­ Responses vary based on:  ­ rock type  ­ temp/pressure  ­ speed of deformation ­ quicker applying of deformation means more likely  to have brittle reaction, while slower = ductile  Types of Structures   1. Folds​ ­ ductile response to compressional force  ­ happens on low/high scales  ­ typically happens in groups  ­ limb​ ­ sections of fold with pretty straight portions  ­ hinge​ ­ where rocks pivot/turn into curvy edges in a fold    ­ classifying folds (3)  1. shape ­ cross­sectional view (aka ‘roadcut’, ‘cliff­face’)  a. antiform​ ­ rainbow shape    b. synform​  ­ u­shape    c. overturned​ :  i. overturned antiform  ii. overturned synform  iii. overturned            overturned antiform              overturned             overturned synform            2.   Age of layers relative to each other  ­ acticline ­ oldest layers is in between layers (center)  ­ syncline ​­ oldest layer on outside part of fold  *NOTE​ : sometimes tectonic forces can cause an entire stack of layers to   be turned upside down          3.   Geometry ­ how force was applied  ­ must be seen from above and second cross­sectional views  ­ horizontal ​­ force applied from two sides  ­ above view ­ horizontal stripes  ­ side view ­ folds/layers  ­ plunging​  ­ force applied from two sides and force applied to cause tipping  up or down  ­ more common in world  ­ visible in above view, NOT in cross­sectional  2. Joints​ ­ brittle response and no other forces  ­ lots of cracks (called ‘joints’)  ­ most common geological structure  3. Faults ​­ brittle response with movement along cracks  ­ motion is relative  ­ varies in sizes (1 inch to 1000s of miles)  ­ classified by slip direction  1. Dip­Slip faults​ ­ vertical motion  ­ inclined fault plane: one side clearly moves upward  ­ foot wall ­ plane that has acute angle    ­ hanging wall​ ­ plane that has obtuse angle  ­ Normal dip­slip​ ­ hanging moved down and foot moved up  ­ reverse dip­slip ­ hanging moved up and foot moved down  ­ Thrust fault­ handing goes up and foot goes down  ­ only difference between thrust and reverse: thrust is  almost horizontal  ­ important in subduction zones  **STUDY TIP: Don’t just memorize the pictures! You MUST identify hanging vs. foot walls to  determine if it is normal or reverse  2. Strike­Slip fault ­ horizontal movement  ­ no hanging/foot faults  ­ left­later ­ relative to each other, each block has moved to the left  ­ right­latera ­ relative to each other, each block has moved to the right    **make sure that you know the orientation (birds­eye view, cross­sectional, etc)**  **notice that different fault types form based on forces applied*    Lecture 7: ​ Earthquakes  **Geology in the News: ​ 6.4 magnitude earthquake in Taiwan caused the cancellation of  Chinese New Year  Why do we care?  ­ Can cause a lot of damage and loss of lives  ­ we can try to prevent  What is an earthquake?   ­ when two plates move past each other, energy builds up  ­ Time 1:  Stress<Friction Plates Stationary  ­ Time 2:  Stress~Friction Elastic Deformation  ­ Time 3:  Stress>Friction Plates move  ­ energy builds and process repeats itself  ­ small quakes are very common  ­ 1 million magnitude 2 quakes per year  ­ category 9 energy = annual energy used in USA    ­ Point of Movement  ­ focus ­ where movement originates (many are 2­20 km deep)  ­ epicenter​ ­ point directly above the focus on the surface  ­ Movements before and after  ­ foreshocks​  ­ small movements prior to the earthquake  ­ in an attempt to relieve energy  ­ aftershocks ​­ small but bigger than foreshocks  ­ not all energy has been released in main quake  ­ Seismic Waves ​ ­ waves moving away from focus (3 types)  1. P (Primary) ­ compressional motion through earth’s surface  a. alternating compression/expansion  b. 20 times faster than speed of sound  c. can move through solid/liquid  2. S (Shear)  a. added vertical range of motion  b. cannot move through liquids  c. half the speed of P­waves  d. forms shadow zone through earth  3. L (Long, Surface) ­ move along the surface  a. slowest  b. moves in vertical/horizontal range  ­ Measurement and Detection  ­ seismometer ­  aka seismograph (outdated)  ­ Myths:  1. You only need one machine  a. you need 3: one for each axis  2. Old fashioned   a. data is almost all digital today  3. Swinging needles for amplitude  a. needle is on a pendulum and machine shakes (outdated)  ­ data  ­ x­axis­ travel time in minutes  ­ y­axis ­ amplitude for all axes of movements  ­ p waves come first, then s, then a long period of L  ­ key to finding focus is different that different waves travel at different speeds  ­ distance = difference between p and s times  ­ draw circles with radius of this distance to triangulate focus  ­ How big was the earthquake?  1. Mercalli Index​ ­ lower Roman numerals/little damage  a. based on damage to environment  b. not commonly used with scientists  c. for the same quake, the index will be different per location  2. Richter Scale​ ­ measures amount of shaking at various seismometer stations  a. designed by Charles Richter in 1935  b. logarithmic scale  i. ex: a magnitude 3 is 10x a magnitude 2  c. moving between numbers is a big deal  3. Movement magnitude​  ­ measures amount of slip on the fault    a. easiest to calculate from field measurements/seismometer data  b. scientists prefer  ­ Earthquake Locations  ­ much deeper foci occur along subduction zones  ­ Blueschist facies has very brittle behavior, creating huge earthquakes in these  zones  ­ Risk assessment maps made to indicate change of quakes  ­ Predicting quakes is nearly impossible  ­ Damage control  ­ land use policies  ­ ex: California Law (1972) ­ ‘do not build on faults’  ­ building codes  ­ Not building skyscrapers near fault zones  ­ myth: Earth cracks open and swallows things  ­ These are actually the best locations to build  ­ Site selection: building on strong foundation like bedrock is the best  ­ Gravels, sands and muds are worst choices  ­ liquificatio­ liquid inside unstable foundations lead to sinking and tipping buildings    Lecture 8: ​ Geologic Time   **Geology in the News:​  Tin cans collapsed between walls from Taiwan earthquake  Why do we care?  ­ we want to know when certain things occurred  ­ 2 approaches  1. Relative ​ sequence of events; qualitative  a. not hard numbers; more like ‘this before this but after this’  2. Absolute​ ­ not comparative; gives exact numbers  a. can be very expensive to pay for Research, while relative is nearly free  b. can need highly qualified researchers/lab equipment  c. not always necessary    Relative Dating  ­ Fossils ­ any evidence of past life on earth (skeleton, shells, footprints, etc)  ­ only really found in sedimentary rocks  ­ led tostratigraphy​ ­ study of strata  ­ people wanted to know about fossils and the rocks they   were found in  ­ unconformities​ ­ strata is rarely in continuous line (gaps/breaks in strata timeline)  ­ why are there gaps?  1. run out of sediments  2. run out of accommodation space (basin)  3. start eroding sediment faster than deposition  ­ types of unconformities: classified by strata above/below gap  1. disconformity​  ­ different kinds on top and bottom (both  sedimentary    2. nonconformity​  ­ sedimentary on one side and not sedimentary on  other  3. angular​ ­ rocks below are tilted at angle while on top is horizontal  a. complicated formation  ­ problems with unconformities  ­ identification ­ can be difficult to classify  ­ duration ­ how much time was lost?  ­  ​Stratigraphic Principles  1. principle of original horizontally ­ strata is originally horizontal  2. principle of superposition ­ oldest layer on bottom, youngest on top  3. principle of cross­cutting ­ two things intersect/cut through each other  a. whatever did the cutting is the youngest formation  4. principle of faunal succession ­ fossils found in specific order  a. older fossils are on bottom, younger on top  b. correlation ­ comparing strata in two areas by age  i. not all fossils are good for correlation  ii. want to identify short spans of time  iii. index fossils ­ aka guide fossils ­ good for correlation  1. very numerous  2. widespread  3. went extinct quickly  4. easy to identify  iv. other correlation tools  1. lithostratigraphy ­ correlate layers by rock type  a. good for generalizing, but has a lot of exceptions and  errors  2. sequence stratigraphy ​ ­ correlation based on patterns of  unconformities  a. works well in coastal areas  3. chemostratigraphy​  ­ correlation based on chemical properties  a. ex: Iridium anomaly at Cretaceous­Tertiary  4. magnetostratigraphy ­ ​ looks at magnetic current  ­ Geologic time scale   ­ originally built via stratigraphy  ­ fossils were key to defining boundaries  ­ eons ​­ largest units on scale (only 3­4  recognized)  1. Hadean ­ when earth formed  a. 4.5­4 Ga  b. almost no material left on  earth to study this  2. Archean ­ 4­2.5 Ga  a. when different parts of  continent formed  b. atmosphere had no oxygen  3. Proterozoic ­ oxygen begins forming  a. 2 Ga  4. Phanerozoic ­ most fossils found here    a. 3 eras  i. Paleozoic (550 Ma ­ 200 Ma) ­ vertebrates  1. Cambrian Explosion ​ ­ large diversity change (much more)  ii. Mesozoic ­ reptiles  1. 200 Ma ­ 65 Ma  iii. Cenozoic ­ mammals  1. 65 Ma ­ now  **Geology in the News: ​ new info on why earthquakes occur deep in subduction zones  ­ water released from a mineral called lawsonite enables to fault to move despite high  pressure  Absolute Ages ­ Quantitative Approach   1. Non­Radiometric Approach  a. varves​ ­ sediment deposit ­ alternating dark/light layers in lakes  i. need top layer to freeze to become a varve  ii. each band represents different seasons  ­ dark colors = winter  ­ light colors = spring/summer   ­ 1 light band + 1 dark band = 1 year   iii. used to find/measure times and to discover climates  iv. only gives climate data for specific location  v. can’t have mixing layers (caused by living organisms)  b. dendrochronology ​ ­ counting rings in a tree  i. used on local scale  ii. can only go so far back in time with one tree  iii. can use overlapping to get further back in time  iv. must know what kind of tree  ­ some trees don’t form ​ annual​  rings  v. rings may not show due to climate issues  2.  Radiometric​  ­ use of radiometric data for dating specimens  ­ isotopes​ ­ atoms of same element but with different numbers of neutrons  ­ labeled by atomic weight (protons+neutrons)  ­ some isotopes are unstable  ­ Radioactive Decay​  ­ emitting particles of energy to become stable  ­ Radiation​ ­ the given off energy  ­ parent atom​  ­ starting atom  ­ daughter atom​  ­ atom given off  ­ decay series/chain​  ­ multiple radioactive daughters  ­ decay series ends with a stable daughter atom  ­ how to measure radioactive decay:  ­ misconception ­ watching atoms ‘pop’  ­ no way to know when an atom will decay  ­ ex: bag of popcorn popping  ­ half­lif ­ time it takes half of parent atom to decay  ­ decay/half­life is NOT linear; it is exponential (hence  ‘exponential decay’)  ­ daughter and parent atoms are equal, and add up to  original amount of parent atoms    ­ every radioactive isotope has its own half­life 


Buy Material

Are you sure you want to buy this material for

50 Karma

Buy Material

BOOM! Enjoy Your Free Notes!

We've added these Notes to your profile, click here to view them now.


You're already Subscribed!

Looks like you've already subscribed to StudySoup, you won't need to purchase another subscription to get this material. To access this material simply click 'View Full Document'

Why people love StudySoup

Jim McGreen Ohio University

"Knowing I can count on the Elite Notetaker in my class allows me to focus on what the professor is saying instead of just scribbling notes the whole time and falling behind."

Anthony Lee UC Santa Barbara

"I bought an awesome study guide, which helped me get an A in my Math 34B class this quarter!"

Bentley McCaw University of Florida

"I was shooting for a perfect 4.0 GPA this semester. Having StudySoup as a study aid was critical to helping me achieve my goal...and I nailed it!"

Parker Thompson 500 Startups

"It's a great way for students to improve their educational experience and it seemed like a product that everybody wants, so all the people participating are winning."

Become an Elite Notetaker and start selling your notes online!

Refund Policy


All subscriptions to StudySoup are paid in full at the time of subscribing. To change your credit card information or to cancel your subscription, go to "Edit Settings". All credit card information will be available there. If you should decide to cancel your subscription, it will continue to be valid until the next payment period, as all payments for the current period were made in advance. For special circumstances, please email


StudySoup has more than 1 million course-specific study resources to help students study smarter. If you’re having trouble finding what you’re looking for, our customer support team can help you find what you need! Feel free to contact them here:

Recurring Subscriptions: If you have canceled your recurring subscription on the day of renewal and have not downloaded any documents, you may request a refund by submitting an email to

Satisfaction Guarantee: If you’re not satisfied with your subscription, you can contact us for further help. Contact must be made within 3 business days of your subscription purchase and your refund request will be subject for review.

Please Note: Refunds can never be provided more than 30 days after the initial purchase date regardless of your activity on the site.