וולקנולוגיה
היסטוריה של המחקר הוולקנולוגי > מהשפעות דתיות לתגובות אקסותרמיות

התבססות הנצרות בימי הביניים השפיעה רבות על המחקר המדעי, וגם בלימוד הארץ (Study of the Earth) לא חלה התקדמות ממשית בשל הגישה שהכתיבה הכנסייה כלפי המדעים השונים, במיוחד אלה העומדים בסתירה לכתבי הקודש. בתקופה זו שימשו הרי געש תזכורת לאש הגיהנום המצפה לחוטאים. גישה זו נמשכה הרבה לאחר ימי הביניים: מרבית הפילוסופים של הטבע במאה ה-18 עדיין התייחסו אל האל כמי שברא את העולם על מנת שישמש בית לבני אדם, והאמינו כי עולם זה עבר כמה שלבי התפתחות מאז וכי האל הבורא ישנה ואף יהרוס עולם זה. גישה זו בוטאה בכתביו של ג'ון וסלי (John Wesley,‏ 1703–1791) ממייסדי המתודיזם, שסבר כי לפני שחדר החטא אל העולם, לא התקיימו רעידות אדמה או הרי געש. לדעתו, "עוויתות" אלה של הארץ היו בפשטות "תוצא הקללה שהוטלה על הארץ בעקבות עבירה". למרות זאת פותחו תאוריות אחדות: גאורגיוס אגריקולה טען, בניגוד לדקארט אשר בא אחריו, כי לקרני השמש אין כל קשר לתופעת הרי הגעש. אגריקולה האמין כי תרסיס הנמצא בלחץ רב גורם להתפרצויות של "שמן הרים" ובזלת. יוהאנס קפלר ראה בהרי הגעש נתיב לדמעות ולהפרשות של כדור הארץ, המפריש ביטומן, זפת וגופרית. דקארט, אשר הכריז כי אלוהים ברא את הארץ ברגע אחד, הכריז גם כי עשה זאת בשלוש שכבות, המעמקים הלוהטים, שכבת המים והאוויר. הרי הגעש, להשקפת דקארט, נוצרו כאשר קרני השמש פילחו את הארץ.
במקביל חלה במדינות האסלאם צמיחה משמעותית במחקר המדעי, שהגיעה לשיאה בין המאות ה-9 וה-13 והפכה את השפה הערבית לשפת המדע באותה עת. התפתחות זו נשענה על הקוראן, שעודד את המלומדים ל-تفكير (תפכּיר, בערבית: מחשבה, הסקת מסקנות, הרהור, שכל) או לימוד הטבע. בניגוד למרבית המלומדים האירופים שראו בטבע המחשה של כוונת המוסר האלוהי, ביקשו המשכילים המוסלמים ידע שיעניק להם הבנה ושליטה בו. אחד מן הבולטים בהם היה אבן סינא – פילוסוף, רופא ומדען – שכתב 450 ספרים במגוון נושאים. ספרו החשוב ביותר – الشفاء (אל-שיפא, בערבית: "ספר הריפוי") – הוא למעשה אנציקלופדיה נרחבת לפילוסופיה ולמדע בה מונחים היסודות לתחומים רבים של מדעים, כמו גם מדעי כדור הארץ: מטאורולוגיה, גאולוגיה ופלאונטולוגיה. מלומדים אלה היו בין היתר האלכימאים הראשונים, ואחד מן היסודות הבולטים במחקריהם היה גופרית שכרו בהרי געש. הגילוי כי גופרית משחררת חום בתגובה כימית העלה את הרעיון כי פעילות געשית במעמקי הארץ מתודלקת באמצעותה.
האלכימיה פינתה בהדרגה את מקומה לכימיה, והכימאים הראשונים נאלצו להתמודד בעיות בתאוריית הבעירה הפנימית. אדוארד ג'ורדן דחה את הרעיון שכדור הארץ הוא כבשן חלול הלוהט באש המוזנת על ידי פחם, ביטומן או גופרית, וטען כי קיימת בה בעיה יסודית מאחר כי לבעירה כזו דרושות כמויות עצומות של אוויר, ושפע כזה של אוויר לא יכול להתקיים במעמקי הארץ. כחלופה הציע כי חבלים געשיים הם רדודים ומונחים מעל מצע של חומרים תוססים, וכי תגובות כימיות הן המקור לחום – שני תהליכים המתאפשרים בנוכחות מים המצויים בשפע בתוך קרום כדור הארץ. אולם, בעירה אינה יכולה להתרחש בנוכחות מים. סתירה זו אמורה הייתה לסתום את הגולל על תאוריית הבעירה הפנימית, אולם זו המשיכה להתקיים עד שלהי המאה ה-18.
כימאי חלוץ אחר היה רוברט הוק, שפיתח תאוריה לגבי הקשר בין ברקים לבין התפוצצות אבק שרפה באמצעות בעירה של גופרית ומלחת – המשך לעבודתו של ליברטי פרומונדי (Liberti Fromondi) בה הושווה הכוח המתפוצץ של רעידות אדמה והרי געש לזה של אבק שרפה. הוא טען כי פעילות גאולוגית הולכת ושוככת מאז עברו הסוער של כדור הארץ, וכי הדלק התת-קרקעי מתמעט ודועך. כחיזוק לטענתו הוא מביא הרי געש כבויים שהיו פעילים בעבר. התפיסה של כמות דלק ראשונית סופית התקבלה בהרחבה ונתמכה גם על ידי לורד קלווין ב-1889.
אייזק ניוטון עסק גם הוא בתהליכים געשיים וערך ניסויים כימיים על התפתחות חום בתגובות אקסותרמיות. בספרו אופטיקה הוא מתאר ניסוי כזה: אבקת גופרית, כמות דומה של סיגי ברזל ומעט מים יצרו לאחר 5 או 6 שעות חום גבוה ולהבות, עד כדי כך שלא היה ניתן לגעת בברזל. שם הוא מונה את מסקנותיו על הסיבות לגעשיות: בהתחשב בכמויות הגופרית המצויות בכדור הארץ, קיומם של מעיינות חמים, "הרים בוערים", רעידות אדמה והוריקנים – ניתן ללמוד כי "שפע אדים גופריתיים במעבה האדמה תוססים עם מינרלים ולעיתים מתלקחים בפתאומיות ומתפוצצים, ואם כלואים הם במערות תת-קרקעיות – מתפרצים מהן תוך זעזוע עז של הארץ כמו מזנקים מתוך מכרה".
להאמפרי דייווי היה עניין רב בגאולוגיה, וב-1807 אף יסד את "האגודה הגאולוגית של לונדון". באותה שנה הצליח לראשונה להפריד מתכות אלקליות באמצעות אלקטרוליזה ושנה מאוחר יותר הציע היפותזה חדשה על געשיות, ובה החום הנפלט מהתחמצנות מתכות אלקליות הוא מקורה. אחד ממתנגדיה הנלהבים היה הכימאי הבווארי גוסטב בישוף (Gustav Bischof), שסבר כי הימצאות הרי געש במגוון של אזורים ביבשות מצביע על מקור עמוק מאוד לפעילות געשית ושולל מקורות שטחיים בתוך הקרום. דייווי ציין כי אוויר עשוי לנוע בחופשיות מבעד ללועות געשיים ובכך להשתתף ביצירת תהליכי חימצון, ולעומתו ניסה הכימאי הצרפתי לואי ז'וזף גה-ליסאק להוכיח באמצעות ההיגיון לבדו כי היה זה בלתי אפשרי לאוויר אטמוספירי לחדור לתוך הרי געש בשל הצפיפות הגבוהה של נוזלים מגמטיים, צפיפות היוצרת לחץ כלפי חוץ. בעקרונות הגאולוגיה שקל צ'ארלס לייל את התפקיד האפשרי של התחמצנות מתכות אלקליות ביצירת מקור חום, כשהוא נצמד לרעיון של דייווי: במקום מקור חום מרכזי ניתן אולי לייחס את החום לשינויים כימיים המתרחשים תדיר בקרום, מאחר שהתוצא הכללי של צירופים כימיים הוא התפתחות חום ומוליכות חשמלית, אשר בתורם הופכים למקור לשינויים כימיים חדשים.
התאוריה הכימית עמדה בעינה גם בשלהי המאה ה-19, ושרדה – על אף התנגדויות רבות – עד לאמצע המאה ה-20. אחד מחסידיה האחרונים היה הגאולוג האמריקאי ארתור לואיס דיי (Arthur Louis Day) שהציע בשנת 1925 כי תגובה כימית בין גזים משחקת תפקיד חשוב ביצירת חום געשי. לדעתו, גזים שונים ממקורות שונים בתוך כדור הארץ נפגשים בקרום, ותגובתם זה לזה יוצרת התכה מקומית שכתוצאה ממנה נוצרת מאגמה. רעיון זה נשא חן בעיני הרולד ג'פריז (Harold Jeffreys) – מדען אנגלי רב-תחומי שהיה, בין היתר, גאופיזיקאי מוביל בתחילת המאה ה-20 – אשר התייחס לגעשיות כאל "מקומית ומקרית", שאינה "תמידית וכלל-עולמית". בהתייחסותו להתפרצויות מקומיות ומקריות תומך ג'פריז בתאוריה של דיי על יצירת חום והמסה בתוך כדור הארץ.