Historia da xeoloxía

A historia da xeoloxía trata de como se foi producindo o desenvolvemento da ciencia natural da xeoloxía. A xeoloxía é o estudo científico da orixe, historia e estrutura da Terra. Antigüidade
Algunhas das primeiras reflexións xeolóxicas versaron sobre a orixe da Terra. Na Antiga Grecia desenvolvéronse algúns dos conceptos xeolóxicos primarios sobre a orixe da Terra. Ademais, so século IV d. C. Aristóteles fixo observacións críticas da lentitude do cambio xeolóxico. Observou a composición dos terreos e formulou a teoría de que a Terra cambia a unha velocidade moi lenta e que eses cambios non poden ser observados durante a vida dunha persoa. Aristóteles desenvolveu un dos primeiros conceptos baseados en probas relacionados co campo da xeoloxía sobre a velocidade á que a Terra cambia fisicamente.
Porén, foi o seu sucesor no Liceo, o filósofo Teofrasto, o que fixo os maiores progresos na antigüidade na súa obra Sobre as pedras. Describiu moitos minerais e menas tanto das minas locais de Lavrio preto de Atenas, coma de máis lonxe. Tamén tratou sobre os tipos de mármores e materiais de construción como a calcaria, e intentou facer unha primitiva clasificación dos minerais polas súas propiedades como a dureza. Moito máis tarde, na Antiga Roma, Plinio o Vello tratou de forma máis extensa de moitos máis minerais e metais que se usaban daquela para propósitos prácticos. Estivo entre os primeiros que identificou correctamente a orixe do ámbar como unha resina fosilizada de árbores ao observar insectos atrapados nalgunhas das pezas. Tamén sentou as bases da cristalografía ao recoñecer o hábito octaédrico do diamante. Idade Media
Abu al-Rayhan al-Biruni (973–1048) foi un dos primeiros xeólogos musulmáns, cuxos traballos incluían os escritos iniciais sobre a xeoloxía da India, hipotetizando que o subcontinente indio foi noutros tempos un mar:
Ibn Sina (Avicena, 981–1037), un polígrafo persa; fixo contribucións significativas á xeoloxía e ás ciencias naturais (que el chamaba Attabieyat) xunto con outros filósofos naturais como Ikhwan AI-Safa e moitos outros. Ibn Sina escribiu unha obra enciclopédica titulada “Kitab al-Shifa” (O libro do tratamento, curación ou remedio da ignorancia), no cal na Parte 2, Capítulo 5, contén o seu comentario á mineraloxía e meteoroloxía de Aristóteles, en seis capítulos: Formación de montañas, Vantaxes das montañas na formación de nubes; Recursos hídricos; Orixe dos terremotos; Formación de minerais; A diversidade dos terreos da Terra.
Na China medieval, un dos naturalistas máis intrigantes foi Shen Kuo (1031–1095), un polígrafo que fixo incursións en moitos campos de estudo. En canto á xeoloxía, Shen Kuo é un dos primeiros naturalistas que formulou unha teoría da xeomorfoloxía. Esta estaba baseada nas súas observacións da elevación sedimentaria, erosión do solo, deposición de limo e fósiles mariños atopados nas montañas Taihang, localizadas a centos de quilómetros do océano Pacífico. Tamén formulou unha teoría do cambio climático gradual, despois da súa observación de bambús antigos petrificados nun estado ben conservado no subsolo próximo a Yanzhou (a moderna Yan'an), no seco clima do norte da provincia de Shaanxi. Formulou unha hipótese do proceso de formación das terras, baseando as súas observacións de cunchas mariñas fósiles en estratos xeolóxicos dunha montaña a miles de quilómetros do océano, do que inferiu que as terras formábanse por erosión de montañas e por deposición de limo. Século XVII
Houbo que esperar ata o século XVII para que a xeoloxía empezase a dar grandes pasos adiante no seu desenvolvemento. Nesa época, a xeoloxía adquiriu unha entidade propia no mundo das ciencias naturais. Descubriuse no mundo cristián que diferentes traducións da Biblia contiñan distintas versións do texto sagrado. O único episodio que parecía seguir sendo consistente en todas as interpretacións era que o Diluvio formara a xeoloxía e xeografía do mundo. Para probar a autenticidade da Biblia, sentíase a necesidade de demostrar con probas científicas que esa Gran inundación realmente ocorrera. Con este estímulo por obter datos houbo un incremento nas observacións da composición da Terra, que á súa vez levaron ao descubrimento de fósiles. Aínda que as teorías que se orixinaron por este incrementado interese pola composición da Terra eran a miúdo manipuladas para apoiar o concepto do Diluvio, un dos resultados foi un maior interese na composición da Terra. Debido á forza das crenzas cristiás no século XVII, a teoría das orixes da Terra que era máis amplamente aceptada era a explicada no libro A New Theory of the Earth (Unha nova teoría da Terra) publicada en 1696 por William Whiston. Whiston usou o razoamento cristián para “probar” que a Gran inundación ocorrera verdadeiramente e que a inundación formara os estratos de rochas da Terra.
Durante o século XVII, o candente debate entre relixión e ciencia sobre a orixe da Terra pulou aínda máis o interese sobre a Terra e tivo como resultado a aparición de técnicas de identificación máis sistemáticas dos estratos da Terra. Os estratos da Terra poden ser definidos como capas horizontais de rochas que teñen aproximadamente a mesma composición en toda a súa lonxitude. Un importante pioneiro na ciencia foi Nicolas Steno. Steno estaba adestrado nos textos clásicos de ciencia; porén, en 1659 cuestionou seriamente o coñecemento aceptado sobre o mundo natural. O máis importante foi que cuestionou a idea de que os fósiles se formaban no chan, e as explicacións comúns sobre a formación das rochas. As súas investigacións e as súas conclusións sobre estes asuntos fixeron que os eruditos o considerasen como un dos fundadores da estratigrafía e xeoloxía modernas. Século XVIII
Deste incremento no interese na natureza da Terra e da súa orixe procede a maior atención ao estudo dos minerais e outros compoñentes da codia terrestre. Ademais, a cada vez maior importancia económica da minaría en Europa durante a metade do século XVIII, fixo que fose vital ter un coñecemento exacto sobre as menas e a súa distribución natural. Os eruditos empezaron a estudar a constitución da Terra de maneira sistemática, con comparacións detalladas e descricións non só da propia terra, senón tamén dos metais semipreciosos que contiña, que tiñan un gran valor comercial. Por exemplo, en 1774 Abraham Gottlob Werner publicou o libro Von den äusserlichen Kennzeichen der Fossilien (Sobre as características externas dos minerais), que lle deu un amplo recoñecemento porque nesa obra presentaba un sistema detallado para identificar minerais específicos baseándose en características externas. Poderían identificarse as terras máis produtivas para a minaría e así poderíanse atopar os metais semipreciosos. Este impulso dado pola expectativa de ganancias económicas puxo a xeoloxía no foco e fíxoa unha materia popular. Co incremento do número de persoas que a estudaban, chegou un aumento das observacións e da información sobre a Terra.
Tamén durante o século XVIII, certos aspectos da historia da Terra (singularmente as diverxencias entre os conceptos aceptados pola relixión e as evidencias reais) volveron ser asuntos populares para a discusión en sociedade. En 1749, o naturalista francés Georges-Louis Leclerc, conde de Buffon publicou a súa Histoire Naturelle (Historia natural) na cal atacou o popular relato bíblico dado por Whiston e outros teóricos eclesiásticos da historia da Terra. Experimentando con modelos de globos terráqueos en arrefriamento, atopou que a idade da Terra non era de só 4000 ou 5500 anos como o que se infería da Biblia, senón, segundo el, de 75000 anos. Outro individuo que describía a historia da Terra sen facer referencia a ningún deus nin á Biblia foi o filósofo Immanuel Kant, que publicou a súa Historia natural universal e teoría dos ceos (Allgemeine Naturgeschichte und Theorie des Himmels) en 1755. Debido ás obras deste respectado home e polas doutros, foise facendo aceptable a mediados do século XVIII o cuestionamento dunha idade baixa da Terra. Estre cuestionamento representaba un punto de inflexión no estudo da Terra. Agora era posible o estudo da historia da Terra desde a perspectiva científica sen preconceptos relixiosos.
Coa aplicación de métodos científicos á investigación da historia da Terra, o estudo da xeoloxía podía converterse nun campo diferenciado da ciencia. Para empezar, elaboráranse as terminoloxías e definicións detalladas do que constituía o estudo xeolóxico. O termo "xeoloxía" foi usado tecnicamente por primeira vez en publicacións de dous naturalistas de Xenebra, Jean-André Deluc e Horace-Bénédict de Saussure, aínda que o termo "xeoloxía" non foi ben recibido ata que se incluíu nun compendio tan influente como a Encyclopédie, que empezou a publicarse en 1751 por Denis Diderot. Unha vez que o termo quedou establecido para indicar o estudo da Terra e a súa historia, a xeoloxía lentamente foi sendo xeneralizadamente recoñecida como rama da ciencia con entidade propia que podería ser ensinada como materia de estudo nas institucións educativas. En 1741 a institución máis coñecida no campo da historia natural, O Museo Nacional de Historia Natural de Francia, creou o primeiro posto de ensinanza especificamente de xeoloxía.
Na década de 1770, a química empezaba a xogar un papel central na fundamentación teórica da xeoloxía e emerxeron dúas teorías opostas con seguidores moi comprometidos. Estas teorías encontradas ofrecían diferentes explicacións de como se formaban as capas de rochas da superficie da Terra. Unha suxería que unha inundación líquida, quizais como o diluvio bíblico, creara todos os estratos xeolóxicos. A teoría ampliaba as teorías químicas que se desenvolveran desde o século XVII e era promovida polo escocés John Walker, o sueco Johan Gottschalk Wallerius e o alemán Abraham Werner. Destas personalidades, a visión de Werner fíxose influente internacionalmente por 1800. Argumentaba que as capas da Terra, incluíndo os basaltos e granitos, formáranse como un precipitado dun océano que cubrira toda a Terra. O sistema de Werner foi influente e os que o aceptaban eran coñecidos como diluvianistas ou neptunistas. As teses neptunistas eran as máis populares durante o final do século XVIII, especialmente entre os que tiñan formación química. Porén, outra tese alternativa paseniñamente foi gañando aceptación desde a década de 1780 en adiante. En vez da auga, algúns naturalistas de mediados do século XVIII como Buffon suxerían que os estratos se formaran por medio da calor (ou lume). A tese foi modificada e ampliada polo naturalista escocés James Hutton durante a década de 1780. Hutton argumentou en contra do neptunismo, propoñendo a súa teoría baseada na calor. Os que seguían esta tese durante os inicios do século XIX denominárona plutonismo: a formación da Terra por medio dunha solidificación gradual dunha masa fundida a lenta velocidade e polos mesmos procesos que ocorreran ao longo da historia e que continuaban no presente. Isto fíxolles chegar á conclusión de que a Terra era inmensurablemente antiga e non era posible explicala dentro dos límites da cronoloxía que se inferían da Biblia. Os plutonistas crían que os procesos volcánicos eran o axente principal na formación de rochas, non a auga da Gran inundación. Século XIX
A inicios do século XIX a industria mineira e a Revolución Industrial estimularon o rápido crecemento do uso de columnas estratigráficas (“a secuencia de formación de rochas disposta segundo a súa orde de formación no tempo. ” En Inglaterra o topógrafo de minas William Smith, desde a década de 1790, atopou empiricamente que o exame dos fósiles era un medio moi efectivo para distinguir entre formacións noutros aspectos similares da paisaxe cando viaxaba polo campo traballando no sistema de canles e elaborou o primeiro mapa xeolóxico de Gran Bretaña. Aproximadamente pola mesma época, o anatomista comparativo francés Georges Cuvier, axudado polo seu colega Alexandre Brogniart, na Escola de Minas de París decatouse de que as idades relativas dos fósiles podían determinarse desde un punto de vista xeolóxico tendo en conta a capa de rocha na que estaban localizados e a distancia á que estas capas de rocha estaban da superficie da Terra. Brogniart e Cuvier déronse conta de que os diferentes estratos podían identificarse polo seu contido fósil e que a cada estrato se lle podía asignar unha posición única nunha secuencia. Despois da publicación do libro de Cuvier e Brongniart, Description Geologique des Environs de Paris (Descrición xeolóxica dos arredores de París) en 1811, que describía o concepto, a estratigrafía fíxose moi popular entre os xeólogos; e moitos esperaban poder aplicar este concepto a todas as formacións rochosas da Terra. Durante este século varios xeólogos refinaron máis e completaron a elaboración da columna estratigráfica. Por exemplo, en 1833 mentres Adam Sedgwick estaba facendo mapas de afloramentos rochosos que el establecera que eran do Cámbrico, Charles Lyell estaba noutro lugar suxerindo unha subdivisión do Terciario; mentres que Roderick Murchison, facendo mapas en Gales, estaban asignando as partes superiores do "Cámbrico" de Sedgwick ás partes inferiores do seu propio Silúrico. A columna estratigráfica era significativa porque proporcionaba un método para asignar unha idade relativa a aquelas rochas ao encaixalas en diferentes posicións nas súas secuencias estratigráficas. Isto creou un método global para datar a idade da Terra e permitiu facer ulteriores correlacións a partir de semellanzas atopadas na constitución da codia terrestre en varios países. Na Gran Bretaña de inicios do século XIX o catastrofismo foi adaptado para intentar reconciliar a ciencia xeolóxica coas tradicións relixiosas da Gran inundación bíblica. A inicios da década de 1820 xeólogos ingleses como William Buckland e Adam Sedgwick interpretaban os depósitos "diluviais" como o resultado do diluvio "universal" de Noé, pero a finais desa década revisaron as súas opinións en favor de inundacións só locais. Charles Lyell cuestionou o catastrofismo coa publicación en 1830 do primeiro volume do seu libro Principles of Geology (Principios de xeoloxía), que presentaba unha variedade de evidencias xeolóxicas de países como Inglaterra, Francia, Italia e España para probar que as ideas de Hutton do gradualismo eran correctas. Argumentaba que a maioría dos cambios xeolóxicos foran moi graduais na historia humana. Lyell proporcionou probas da doutrina xeolóxica do uniformismo ou uniformitarianismo, que indicaban que os procesos ocorren ás mesmas velocidades no presente que as coas que o facían no pasado e isto explicaba todas as características xeolóxicas da Terra. As obras de Lyell fixéronse moi populares e foron moi lidas, e o concepto do uniformitarianismo arraigou firmemente na sociedade xeolóxica.
Durante a mesma época na que se estaba completando a columna estratigráfica, o imperialismo fixo que varios países a inicios do século XIX explorasen terras distantes para expandir os seus imperios. Isto deu aos naturalistas a oportunidade de recoller datos nas súas viaxes. En 1831 o capitán Robert FitzRoy, que comandaba a expedición cartográfica costeira do HMS Beagle, buscou un naturalista para que o acompañase e examinase a terra e lle dese asesoramento xeolóxico. Ese cadrou ser Charles Darwin, que acababa de completar o seu grao de bacharel de artes (BA) e acompañara anteriormente a Sedgwick nunha viaxe de dúas semanas para elaborar os mapas de Gales despois de facer un curso de xeoloxía. Fitzroy deulle a Darwin o libro de Lyell Principles of Geology, e Darwin converteuse no primeiro discípulo de Lyell, teorizando imaxinativamente cos principios do uniformitarianismo sobre os procesos xeolóxicos que el vira na súa viaxe, e mesmo poñendo en discusión algunhas das ideas de Lyell. El especulou sobre a expansión da Terra para explicar os levantamentos, despois baseándose na idea de que áreas do océano se afunden a medida que a terra se eleva, teorizou que os atois de coral se formaban a partir dun anel de arrecife de coral que crecía sobre illas volcánicas en afundimento. Esta idea considerouna confirmada cando o Beagle examinou as illas Cocos (ou Keeling), e en 1842 publicou a súa teoría sobre A estrutura e distribución dos arrecifes de coral. O descubrimento de Darwin de fósiles xigantes axudoulle a labrarse unha boa reputación como xeólogo, e as súas teorizacións sobre as causas da extinción destes animais foron unha das razóns que o levaron a elaborar a súa teoría da evolución por selección natural publicada en A orixe das especies en 1859.
As motivacións económicas para o uso práctico dos datos xeolóxicos foron a causa de que os gobernos apoiasen as investigacións xeolóxicas. Durante o século XIX os gobernos de varios países financiaron os estudos xeolóxicos de campo que serviron para a elaboración de mapas xeolóxicos de vastas áreas dos seus países. Serviron para a localización de xacementos de minerais útiles e esa información puido utilizarse en beneficio da minería do país. Co financiamento gobernamental da investigación xeolóxica, podían estudar xeoloxía máis persoas e con mellor tecnoloxía e técnicas, o que supuxo unha expansión do campo da xeoloxía.
No século XIX, as investigacións científicas estimaran que a idade da Terra era de millóns de anos. A inicios do século XX descubríronse os isótopos radioxénicos e a datación radiométrica. En 1911 Arthur Holmes datou unha mostra procedente de Ceilán en 1, 6 miles de millóns de antigüidade usando isótopos de chumbo. En 1921, os asistentes á xuntanza anual da Asociación británica para o avance das ciencias chegaron a un consenso básico sobre que a idade da Terra era dalgúns miles de millóns de anos, e que a datación radiométrica era un método fiable. Holmes publicou The Age of the Earth: An Introduction to Geological Ideas (A idade da Terra: unha introdución ás ideas xeolóxicas) en 1927, obra na que falaba dunha idade da Terra de entre 1, 6 e 3, 0 miles de millóns de anos. Posteriores datos afinaron a idade da Terra situándoa en aproximadamente 4, 55 miles de millóns de anos. Século XX
En 1862, o físico William Thomson (lord Kelvin), publicou os seus cálculos que fixaban que a idade da Terra entre 20 e 400 millóns de anos. Asumiu que a Terra se formara como un obxecto completamente fundido, e determinou o tempo que tardaría en arrefriar ata preto da superficie ata a súa temperatura actual. Porén, co descubrimento da descomposición radioactiva a idade da Terra foi atrasada a unha data moito máis antiga. Arthur Holmes foi un pioneiro da xeocronoloxía. En 1913 Holmes traballaba no Imperial College, cando publicou o seu famoso libro The Age of the Earth no cal argumentaba decididamente a prol do uso dos métodos de datación radiométrica en lugar de métodos baseados na sedimentación xeolóxica ou do arrefriamento da Terra (moita xente daquela aínda se atiña aos cálculos de lord Kelvin dunha idade de menos de 100 millóns de anos). Holmes estimou que as rochas máis antigas do Arcaico eran de hai 1600 millóns de anos, pero non especulou sobre a idade da Terra. Nesa época o descubrimento dos isótopos complicara os cálculos e el pasou os seguintes anos loitando con isto. Foi considerado o Pai da moderna xeocronoloxía. En 1927 revisou a súa cifra de 3000 millóns de anos e na década de 1940 a 4500±100 millóns de anos, baseándose en medidas da abundancia relativa de isótopos de uranio establecida por Alfred O. C. Nier. O método xeral é agora coñecido como o modelo de Holmes-Houterman en honor a el e a Fritz Houtermans, que o publicou no mesmo ano, 1946. A idade establecida da Terra foi refinada desde entón, pero non cambiou significativamente.
En 1912 Alfred Wegener propuxo a teoría da deriva continental. Esta teoría suxería que a forma dos continentes e as liñas e xeoloxía da costa que se correspondían entre algúns continentes indicaban que estiveran unidos xuntos no pasado e formaban unha soa masa de terra chamada Panxea; desde entón levan separándose e derivando como balsas sobre, segundo el cría, o fondo oceánico, ata alcanzar as posicións que teñen actualmente. Adicionalmente, a teoría da deriva continental ofrecía unha posible explicación sobre a formación de montañas. Posteriormente a tectónica de placas construíuse sobre os alicerces da teoría da deriva continental.
Desafortunadamente, Wegener non proporcionou un mecanismo convincente que explicase a súa deriva, e as súas ideas non foron aceptadas xeneralizadamente durante a súa vida. Arthur Homes aceptou a teoría de Wegener e proporcionou ese mecanismo explicativo do movemento dos continentes: a convección do manto. Porén, ata despois da Segunda guerra mundial non se empezaron a acumular novas evidencias que apoiaban a deriva continental. Seguiu un período de 20 anos de investigación moi excitantes nos que a teoría da deriva continental se desenvolveu e desde ser aceptada só por uns poucos pasou a ser a pedra angular da moderna xeoloxía. As investigacións que empezaron en 1947 encontraron novas evidencias no fondo oceánico, e en 1960 Bruce C. Heezen publicou o concepto de dorsal mesooceánica. Pouco despois disto, Robert S. Dietz e Harry H. Hess propuxeron que a codia oceánica se forma cando o fondo oceánico se expande ao longo das dorsais oceánicas no que se chama expansión do fondo oceánico. Isto considerouse unha confirmación da convección do manto e así desapareceu o principal escollo da teoría. As evidencias xeofísicas suxerían un movemento lateral dos continentes e que a codia oceánica é máis nova que a codia continental. Esta evidencia xeofísica tamén estimulou a hipótese do paleomagnetismo, o rexistro da orientación do campo magnético da Terra que quedou gravado nos minerais magnéticos. O xeofísico británico S. K. Runcorn suxeriu o concepto de paleomagnetismo a partir do seu descubrimento de que os continentes se movían en relación aos polos magnéticos da Terra. Tuzo Wilson, que foi un promotor da hipótese da expansión do fondo oceánico e a deriva continental desde os seus mesmos inicios, engadiu ao modelo o concepto de falla de transformación, completando as clases de Fallas necesarias para facer que funcione a mobilidade das placas no globo. Un simposio sobre a deriva continental celebrado na Real Sociedade de Londres en 1965 pode considerarse como o comezo oficial da aceptación da tectónica de placas pola comunidade científica. Os resumos do simposio foron publicados como Blacket, Bullard, Runcorn; 1965. Neste simposio, Edward Bullard e colaboradores mostraron un cálculo computacional de como os continentes de ambos os lados do Atlántico cadrarían mellor para pechar o océano, que se acabou coñecendo como o famoso "encaixe de Bullard". A finais da década de 1960 o peso das probas dispoñibles facían que a deriva continental na súa nova forma de tectónica de placas fose unha teoría xeneralizadamente aceptada. Xeoloxía moderna
Aplicando sólidos principios estratigráficos á distribución de cráteres de impacto na Lúa, pode dicirse que case da noite para a mañá, Gene Shoemaker sacou o estudo da Lúa das mans dos astrónomos e púxoas nas dos xeólogos lunares.
En anos recentes, a xeoloxía continuou a súa tradición do estudo do carácter e orixe da Terra e das súas características superficiais e estrutura interna. O que cambiou xa no pasado século XX é a perspectiva do estudo xeolóxico. A xeoloxía era agora estudada usando un enfoque máis integrador, considerando a Terra nun contexto máis amplo que comprenda a atmosfera, biosfera e hidrosfera. Os satélites localizados no espazo que toman fotografías e datos da Terra desde o espazo permiten esa nova perspectiva. En 1972, o Programa Landsat, unha serie de misións de satélites dirixida conxuntamente pola NASA e o Servizo Xeolóxico dos Estados Unidos (USGS), empezou a proporcionar imaxes de satélite que podían ser analizadas xeoloxicamente. Estas imaxes poden utilizarse para elaborar os mapas das unidades xeolóxicas maiores, recoñecer e correlacionar tipos de rochas en vastas rexións e rastrear os movementos da tectónica de placas. Unhas poucas aplicacións destes datos inclúen a capacidade de producir mapas xeoloxicamente detallados, localizar fontes de enerxía natural e predicir posibles desastres naturais causados en último extremo pola deriva das placas.