Historia de la geología

La historia de la geología se ocupa del desarrollo de la ciencia natural de la geología. La geología es el estudio científico del origen, la historia y la estructura de la Tierra.

Antigüedad

Algunos de los primeros pensamientos geológicos fueron sobre el origen de la Tierra. La antigua Grecia desarrolló algunos conceptos geológicos primarios sobre el origen de la tierra. Además, en el siglo IV a. C., Aristóteles hizo observaciones críticas sobre la lentitud del cambio geológico. Observó la composición de la tierra y formuló una teoría en la que la tierra cambia a un ritmo lento y que estos cambios no se pueden observar durante la vida de una persona. Aristóteles desarrolló uno de los primeros conceptos basados ​​en evidencia relacionados con el ámbito geológico con respecto a la velocidad a la que la tierra cambia físicamente.

Sin embargo, fue su sucesor en el Liceo, el filósofo Teofrasto, quien realizó los mayores avances en la antigüedad en su obra Sobre las piedras. Describió muchos minerales y menas tanto de minas locales como las de Laurium, cerca de Atenas, como de otros lugares. También discutió con bastante naturalidad los tipos de mármol y materiales de construcción como las calizas, e intentó una clasificación primitiva de las propiedades de los minerales por sus propiedades, como la dureza.

Mucho más tarde en el período romano, Plinio el Viejo produjo una discusión muy extensa de muchos más minerales y metales que entonces se usaban ampliamente con fines prácticos. Fue uno de los primeros en identificar correctamente el origen del ámbar como una resina fosilizada de los árboles mediante la observación de insectos atrapados dentro de algunas piezas. También sentó las bases de la cristalografía al reconocer el hábito octaédrico del diamante.

Edad media

Abu al-Rayhan al-Biruni (973-1048 d. C.) fue uno de los primeros geólogos musulmanes, cuyos trabajos incluyen los primeros escritos sobre la geología de la India, con la hipótesis de que el subcontinente indio alguna vez fue un mar.

Ibn Sina (Avicena, 981-1037 d. C.), un erudito persa, hizo contribuciones significativas a la geología y las ciencias naturales (a las que llamó Attabieyat) junto con otros filósofos naturales como Ikhwan AI-Safa y muchos otros. Ibn Sina escribió una obra enciclopédica titulada " Kitab al-Shifa " (el Libro de la Cura, Curación o Remedio de la ignorancia), en la que la Parte 2, Sección 5, contiene su comentario sobre la Mineralogía y Meteorología de Aristóteles, en seis capítulos: Formación de montañas, Las ventajas de las montañas en la formación de nubes; Fuentes de agua; Origen de los terremotos; Formación de minerales; La diversidad del terreno de la tierra.

En la China medieval, uno de los naturalistas más intrigantes fue Shen Kuo (1031-1095), una personalidad polímata que incursionó en muchos campos de estudio en su época. En términos de geología, Shen Kuo es uno de los primeros naturalistas en formular una teoría de la geomorfología. Esto se basó en sus observaciones de levantamiento sedimentario, erosión del suelo, deposición de limo y fósiles marinos encontrados en las montañas Taihang, ubicadas a cientos de millas del Océano Pacífico. También formuló una teoría del cambio climático gradual, después de su observación de antiguos bambúes petrificados encontrados en un estado subterráneo preservado cerca de Yanzhou (actual Yan'an), en el clima seco del norte de la provincia de Shaanxi. Formuló una hipótesis para el proceso de formación de la tierra: basándose en su observación de conchas fósiles en un estrato geológico en una montaña a cientos de millas del océano,

Siglo 17

No fue hasta el siglo XVII que la geología dio grandes pasos en su desarrollo. En este momento, la geología se convirtió en una entidad propia en el mundo de las ciencias naturales. El mundo cristiano descubrió que diferentes traducciones de la Biblia contenían diferentes versiones del texto bíblico. La única entidad que permaneció consistente a través de todas las interpretaciones fue que el Diluvio había formado la geología y la geografía del mundo. Para probar la autenticidad de la Biblia, las personas sintieron la necesidad de demostrar con evidencia científica que el Gran Diluvio había ocurrido de hecho. Con este mayor deseo de datos vino un aumento en las observaciones de la composición de la tierra, lo que a su vez condujo al descubrimiento de fósiles. Aunque las teorías que resultaron del mayor interés en la composición de la tierra a menudo fueron manipuladas para apoyar el concepto del Diluvio, un resultado genuino fue un mayor interés en la composición de la tierra. Debido a la fuerza de las creencias cristianas durante el siglo XVII, la teoría del origen de la Tierra que tuvo mayor aceptación fue Una Nueva Teoría de la Tierra publicada en 1696, por William Whiston.Whiston usó el razonamiento cristiano para "probar" que había ocurrido el Gran Diluvio y que el diluvio había formado los estratos rocosos de la tierra.

Durante el siglo XVII, la especulación tanto religiosa como científica sobre el origen de la Tierra impulsó aún más el interés por la Tierra y generó técnicas de identificación más sistemáticas de los estratos terrestres. Los estratos de la tierra se pueden definir como capas horizontales de roca que tienen aproximadamente la misma composición en todas partes. Un importante pionero en la ciencia fue Nicolás Steno. Steno se formó en los textos clásicos sobre ciencia; sin embargo, en 1659 cuestionó seriamente el conocimiento aceptado del mundo natural. Es importante destacar que cuestionó la idea de que los fósiles crecieron en el suelo, así como las explicaciones comunes de la formación de rocas. Sus investigaciones y sus posteriores conclusiones sobre estos temas han llevado a los estudiosos a considerarlo uno de los fundadores de la estratigrafía y la geología modernas.(Steno, quien se convirtió al catolicismo cuando era adulto, finalmente fue nombrado obispo y fue beatificado en 1988 por el Papa Juan Pablo II. Por lo tanto, también se le llama Beato Nicolás Steno).

Siglo 18

De este creciente interés en la naturaleza de la tierra y su origen, surgió una mayor atención a los minerales y otros componentes de la corteza terrestre. Además, la creciente importancia económica de la minería en Europa desde mediados hasta finales del siglo XVIII hizo que la posesión de un conocimiento preciso sobre los minerales y su distribución natural fuera vital. Los eruditos comenzaron a estudiar la composición de la tierra de manera sistemática, con comparaciones y descripciones detalladas no solo de la tierra en sí, sino también de los metales semipreciosos que contenía, que tenían un gran valor comercial. Por ejemplo, en 1774 Abraham Gottlob Werner publicó el libro Von den äusserlichen Kennzeichen der Fossilien (Sobre los caracteres externos de los minerales),lo que le trajo un amplio reconocimiento porque presentó un sistema detallado para identificar minerales específicos en función de características externas. Cuanto más eficientemente se pudiera identificar la tierra productiva para la minería y se pudieran encontrar los metales semipreciosos, más dinero se podría ganar. Este impulso por la ganancia económica impulsó a la geología al centro de atención y la convirtió en un tema popular a seguir. Con un mayor número de personas estudiándolo, surgieron observaciones más detalladas y más información sobre la tierra.

También durante el siglo XVIII, aspectos de la historia de la tierra, es decir, las divergencias entre el concepto religioso aceptado y la evidencia fáctica, una vez más se convirtieron en un tema popular de discusión en la sociedad. En 1749, el naturalista francés Georges-Louis Leclerc, conde de Buffon, publicó su Histoire Naturelle, en la que atacaba los relatos bíblicos populares dados por Whiston y otros teóricos eclesiásticos de la historia de la tierra. A partir de la experimentación con globos refrigerantes, descubrió que la edad de la Tierra no era solo de 4.000 o 5.500 años, como se infiere de la Biblia, sino de 75.000 años. Otro individuo que describió la historia de la tierra sin referencia a Dios ni a la Biblia fue el filósofo Immanuel Kant, quien publicó suHistoria Natural Universal y Teoría de los Cielos (Allgemeine Naturgeschichte und Theorie des Himmels) en 1755. A partir de las obras de estos hombres respetados, así como de otros, se hizo aceptable a mediados del siglo XVIII cuestionar la edad de la tierra. Este cuestionamiento representó un punto de inflexión en el estudio de la tierra. Ahora era posible estudiar la historia de la tierra desde una perspectiva científica sin prejuicios religiosos.

Con la aplicación de métodos científicos a la investigación de la historia de la tierra, el estudio de la geología podría convertirse en un campo distinto de la ciencia. Para empezar, había que elaborar la terminología y la definición de lo que constituía el estudio geológico. El término "geología" fue utilizado técnicamente por primera vez en publicaciones de dos naturalistas ginebrinos, Jean-André Deluc y Horace-Bénédict de Saussure, aunque "geología" no fue bien recibido como término hasta que se incluyó en el compendio muy influyente, el Encyclopédie, publicada a partir de 1751 por Denis Diderot.Una vez que se estableció el término para denotar el estudio de la tierra y su historia, la geología poco a poco se fue reconociendo de forma más general como una ciencia distinta que podía enseñarse como un campo de estudio en las instituciones educativas. En 1741, la institución más conocida en el campo de la historia natural, el Museo Nacional de Historia Natural de Francia, creó el primer puesto docente designado específicamente para la geología. Este fue un paso importante para promover aún más el conocimiento de la geología como ciencia y para reconocer el valor de difundir ampliamente dicho conocimiento.

En la década de 1770, la química comenzaba a desempeñar un papel fundamental en la base teórica de la geología y surgieron dos teorías opuestas con seguidores comprometidos. Estas teorías contrastantes ofrecieron diferentes explicaciones de cómo se habían formado las capas rocosas de la superficie terrestre. Uno sugirió que una inundación líquida, tal vez como el diluvio bíblico, había creado todos los estratos geológicos. La teoría amplió las teorías químicas que se venían desarrollando desde el siglo XVII y fue promovida por el escocés John Walker, el sueco Johan Gottschalk Wallerius y el alemán Abraham Werner. De estos nombres, las opiniones de Werner se volvieron internacionalmente influyentes alrededor de 1800. Argumentó que las capas de la tierra, incluidos el basalto y el granito, se habían formado como un precipitado de un océano que cubría toda la tierra. El sistema de Werner fue influyente y aquellos que aceptaron su teoría fueron conocidos como diluvianistas o neptunistas.La tesis neptunista fue la más popular a finales del siglo XVIII, especialmente entre aquellos que tenían formación química. Sin embargo, otra tesis ganó popularidad lentamente a partir de la década de 1780. En lugar de agua, algunos naturalistas de mediados del siglo XVIII, como Buffon, habían sugerido que los estratos se habían formado a través del calor (o del fuego). La tesis fue modificada y ampliada por el naturalista escocés James Hutton durante la década de 1780. Argumentó en contra de la teoría del neptunismo, proponiendo en su lugar la teoría del basado en el calor. Quienes siguieron esta tesis a principios del siglo XIX se refirieron a esta visión como plutonismo: la formación de la tierra a través de la solidificación gradual de una masa fundida a un ritmo lento por los mismos procesos que habían ocurrido a lo largo de la historia y continúan en la actualidad. Esto lo llevó a la conclusión de que la tierra era inconmensurablemente antigua y que no podía explicarse dentro de los límites de la cronología inferida de la Biblia. Los plutonistas creían que los procesos volcánicos eran el agente principal en la formación de rocas, no el agua de una Gran Inundación.

Siglo 19

A principios del siglo XIX, la industria minera y la Revolución Industrial estimularon el rápido desarrollo de la columna estratigráfica: "la secuencia de formaciones rocosas dispuestas según su orden de formación en el tiempo".En Inglaterra, el topógrafo minero William Smith, a partir de la década de 1790, descubrió empíricamente que los fósiles eran un medio muy eficaz para distinguir entre formaciones similares del paisaje mientras viajaba por el país trabajando en el sistema de canales y produjo el primer mapa geológico de Gran Bretaña.. Aproximadamente al mismo tiempo, el anatomista comparativo francés Georges Cuvier, asistido por su colega Alexandre Brogniart en la École des Mines de Paris, se dio cuenta de que las edades relativas de los fósiles podían determinarse desde un punto de vista geológico; en términos de qué capa de roca se encuentran los fósiles y la distancia entre estas capas de roca y la superficie de la tierra. A través de la síntesis de sus hallazgos, Después de la publicación del libro de Cuvier y Brongniart, "Description Geologiques des Environs de Paris" en 1811, que describió el concepto, la estratigrafía se hizo muy popular entre los geólogos; muchos esperaban aplicar este concepto a todas las rocas de la tierra. Durante este siglo, varios geólogos refinaron y completaron aún más la columna estratigráfica. Por ejemplo, en 1833, mientras Adam Sedgwick mapeaba rocas que había establecido que pertenecían al Período Cámbrico, Charles Lyell sugería en otra parte una subdivisión del Período Terciario; mientras que Roderick Murchison, mapeando Gales desde una dirección diferente, estaba asignando las partes superiores del Cámbrico de Sedgwick a las partes inferiores de su propio Período Silúrico.La columna estratigráfica fue importante porque proporcionó un método para asignar una edad relativa a estas rocas al ubicarlas en diferentes posiciones en su secuencia estratigráfica. Esto creó un enfoque global para fechar la edad de la tierra y permitió establecer correlaciones adicionales a partir de las similitudes encontradas en la composición de la corteza terrestre en varios países.

A principios del siglo XIX en Gran Bretaña, el catastrofismo se adaptó con el objetivo de reconciliar la ciencia geológica con las tradiciones religiosas del Gran Diluvio bíblico. A principios de la década de 1820, los geólogos ingleses, incluidos William Buckland y Adam Sedgwick, interpretaron los depósitos "diluviales" como el resultado de la inundación de Noé, pero al final de la década revisaron sus opiniones a favor de las inundaciones locales. Charles Lyell desafió el catastrofismo con la publicación en 1830 del primer volumen de su libro Principios de geología, que presentaba una variedad de pruebas geológicas de Inglaterra, Francia, Italia y España para demostrar que las ideas de gradualismo de Hutton eran correctas.Argumentó que la mayoría de los cambios geológicos habían sido muy graduales en la historia humana. Lyell proporcionó evidencia del uniformitarismo, una doctrina geológica que sostiene que los procesos ocurren al mismo ritmo en el presente que en el pasado y explican todas las características geológicas de la tierra. Las obras de Lyell fueron populares y ampliamente leídas, y el concepto de Uniformitarismo se arraigó fuertemente en la sociedad geológica.

En 1831, el Capitán Robert FitzRoy, a cargo de la expedición de reconocimiento costero del HMS Beagle, buscó un naturalista adecuado para examinar la tierra y dar consejos geológicos. Esto recayó en Charles Darwin, que acababa de terminar su licenciatura y había acompañado a Sedgwick en una expedición cartográfica galesa de dos semanas después de tomar su curso de primavera sobre geología. Fitzroy dio los Principios de Geología de Darwin Lyell, y Darwin se convirtió en un defensor de las ideas de Lyell, teorizando inventivamente sobre principios uniformistas sobre los procesos geológicos que vio, e incluso desafiando algunas de las ideas de Lyell. Especuló sobre la expansión de la tierra para explicar el levantamiento, luego, sobre la base de la idea de que las áreas oceánicas se hundían a medida que la tierra se levantaba, teorizó que los atolones de coral crecían a partir de arrecifes de coral alrededor de islas volcánicas que se hundían. Esta idea fue confirmada cuando el Beagle recorrió las Islas Cocos (Keeling), y en 1842 publicó su teoría sobre La Estructura y Distribución de los Arrecifes de Coral. El descubrimiento de Darwin de fósiles gigantes ayudó a establecer su reputación como geólogo, y su teoría sobre las causas de su extinción condujo a su teoría de la evolución por selección natural publicada enSobre el origen de las especies en 1859.

Las motivaciones económicas para el uso práctico de los datos geológicos impulsaron a algunos gobiernos a apoyar la investigación geológica. Durante el siglo XIX, varios países, incluidos Canadá, Australia, Gran Bretaña y los Estados Unidos, iniciaron estudios geológicos que producirían mapas geológicos de vastas áreas de los países. El mapeo geológico proporciona la ubicación de rocas y minerales útiles y dicha información podría utilizarse para beneficiar a las industrias mineras y de explotación de canteras del país. Con la financiación gubernamental e industrial de la investigación geológica, más personas emprendieron el estudio de la geología a medida que la tecnología y las técnicas mejoraron, lo que llevó a la expansión del campo de la ciencia.

En el siglo XIX, la investigación geológica había estimado la edad de la tierra en términos de millones de años. En 1862, el físico William Thomson, primer barón Kelvin, publicó cálculos que fijaban la edad de la tierra entre 20 y 400 millones de años. Asumió que la tierra se había formado como un objeto completamente fundido y determinó la cantidad de tiempo que le tomaría a la superficie cercana enfriarse a su temperatura actual. Muchos geólogos sostuvieron que las estimaciones de Thomson eran inadecuadas para dar cuenta de los espesores observados de roca sedimentaria, la evolución de la vida y la formación de las rocas cristalinas del basamento debajo de la cubierta sedimentaria.El descubrimiento de la radiactividad a principios del siglo XX proporcionó una fuente adicional de calor dentro de la tierra, lo que permitió un aumento en la edad calculada por Thomson, así como un medio para fechar eventos geológicos.

Siglo 20

A principios del siglo XX, se descubrieron isótopos radiogénicos y se desarrolló la datación radiométrica. En 1911, Arthur Holmes, uno de los pioneros en el uso de la desintegración radiactiva como medio para medir el tiempo geológico, fechó una muestra de Ceilán en 1600 millones de años utilizando isótopos de plomo. En 1913, Holmes formaba parte del personal del Imperial College, cuando publicó su famoso libro La edad de la Tierra, en el que defendía enérgicamente el uso de métodos de datación radiactiva en lugar de métodos basados ​​en la sedimentación geológica o el enfriamiento de la tierra (muchos la gente todavía se aferraba a los cálculos de Lord Kelvin de menos de 100 millones de años). Holmes estimó que las rocas arcaicas más antiguas tienen 1.600 millones de años, pero no especuló sobre la edad de la tierra.Su promoción de la teoría durante las próximas décadas le valió el apodo de Padre de la Geocronología Moderna.En 1921, los asistentes a la reunión anual de la Asociación Británica para el Avance de la Ciencia llegaron a un consenso generalizado de que la edad de la Tierra tenía unos miles de millones de años y que la datación radiométrica era creíble. Holmes publicó La edad de la Tierra, una introducción a las ideas geológicas en 1927 en la que presentó un rango de 1,6 a 3,0 mil millones de años. y en la década de 1940 a 4500 ± 100 millones de años, según las mediciones de la abundancia relativa de isótopos de uranio establecidas por Alfred OC Nier. Las teorías que no cumplían con la evidencia científica que establecía la edad de la tierra ya no podían ser aceptadas. La edad establecida de la tierra se ha refinado desde entonces, pero no ha cambiado significativamente.

En 1912 Alfred Wegener propuso la teoría de la deriva continental. Esta teoría sugiere que las formas de los continentes y la geología costera coincidente entre algunos continentes indican que se unieron en el pasado y formaron una sola masa de tierra conocida como Pangea; a partir de entonces se separaron y flotaron como balsas sobre el fondo del océano, alcanzando actualmente su posición actual. Además, la teoría de la deriva continental ofreció una posible explicación en cuanto a la formación de montañas; tectónica de placas basada en la teoría de la deriva continental.

Desafortunadamente, Wegener no proporcionó un mecanismo convincente para esta deriva, y sus ideas no fueron generalmente aceptadas durante su vida. Arthur Holmes aceptó la teoría de Wegener y proporcionó un mecanismo: la convección del manto, para hacer que los continentes se movieran.Sin embargo, no fue hasta después de la Segunda Guerra Mundial que comenzaron a acumularse nuevas evidencias que apoyaban la deriva continental. Siguió un período de 20 años extremadamente emocionantes en los que la teoría de la deriva continental pasó de ser creída por unos pocos a convertirse en la piedra angular de la geología moderna. A partir de 1947, la investigación proporcionó nueva evidencia sobre el fondo del océano, y en 1960 Bruce C. Heezen publicó el concepto de dorsales oceánicas. Poco después de esto, Robert S. Dietz y Harry H. Hess propusieron que la corteza oceánica se forma a medida que el fondo marino se separa a lo largo de las dorsales oceánicas en expansión.Esto se vio como una confirmación de la convección del manto y, por lo tanto, se eliminó el principal obstáculo para la teoría. La evidencia geofísica sugirió el movimiento lateral de los continentes y que la corteza oceánica es más joven que la corteza continental. Esta evidencia geofísica también estimuló la hipótesis del paleomagnetismo, el registro de la orientación del campo magnético terrestre registrado en minerales magnéticos. El geofísico británico SK Runcorn sugirió el concepto de paleomagnetismo a partir de su descubrimiento de que los continentes se habían movido en relación con los polos magnéticos de la Tierra. Tuzo Wilson, quien fue un impulsor de la hipótesis de la expansión del fondo marino y la deriva continental desde el principio, agregó el concepto de fallas transformantes al modelo, completando las clases de tipos de fallas necesarias para que la movilidad de las placas en el globo funcione.Un simposio sobre la deriva continental que se celebró en la Royal Society de Londres en 1965 debe considerarse como el comienzo oficial de la aceptación de la tectónica de placas por parte de la comunidad científica. Los resúmenes del simposio se publican como Blacket, Bullard, Runcorn; 1965. En este simposio, Edward Bullard y colaboradores demostraron con un cálculo de computadora cómo los continentes a lo largo de ambos lados del Atlántico encajarían mejor para cerrar el océano, que se convirtió en conocido como el famoso "Ajuste de Bullard". A fines de la década de 1960, el peso de la evidencia disponible consideró a la deriva continental como la teoría generalmente aceptada.

Geología moderna

Al aplicar sólidos principios estratigráficos a la distribución de cráteres en la Luna, se puede argumentar que casi de la noche a la mañana, Gene Shoemaker quitó el estudio de la Luna a los astrónomos lunares y se lo dio a los geólogos lunares.

En años recientes, la geología ha continuado su tradición como el estudio del carácter y origen de la tierra, sus características superficiales y estructura interna. Lo que cambió a finales del siglo XX es la perspectiva del estudio geológico. La geología ahora se estudiaba utilizando un enfoque más integrador, considerando la tierra en un contexto más amplio que abarcaba la atmósfera, la biosfera y la hidrosfera. Los satélites ubicados en el espacio que toman fotografías de gran alcance de la tierra brindan esa perspectiva. En 1972, el Programa Landsat, una serie de misiones satelitales administradas conjuntamente por la NASA y el Servicio Geológico de EE. UU., comenzó a proporcionar imágenes satelitales que se pueden analizar geológicamente. Estas imágenes se pueden usar para mapear las principales unidades geológicas, reconocer y correlacionar tipos de rocas para vastas regiones y rastrear los movimientos de las placas tectónicas. Algunas aplicaciones de estos datos incluyen la capacidad de producir mapas geológicamente detallados, localizar fuentes de energía natural y predecir posibles desastres naturales causados ​​por cambios de placas.