La geologia è la scienza che si occupa della composizione, struttura, storia ed evoluzione degli strati interni ed esterni della Terra e dei processi che la modellano.
Alcuni dei fenomeni geologici più visibili hanno a lungo interessato l'umanità, i terremoti, i vulcani e l'erosione. Il primo segno di tale interesse è un murale che mostra un'eruzione vulcanica nel neolitico , a Çatalhöyük ( Turchia ) e risalente al VI ° millennio aC . L'antichità è poco interessata alla geologia, e quando se ne occupa, i suoi scritti non hanno alcuna influenza diretta sui fondamenti della geologia moderna, l'erosione e il trasporto fluviale dei sedimenti è tuttavia noto agli antichi greci. La nozione di strato appare solo brevemente in modo esplicito durante il periodo arabo classico e più ampiamente in Cina, ma questi contributi non influenzano nemmeno la nascita della geologia moderna. La stessa situazione persiste durante il Medioevo e il Rinascimento , nessun paradigma emerge, gli studiosi rimangono divisi sull'importante questione dell'origine dei fossili .
La nascita della geologia moderna è difficile da datare, Descartes , è il primo a pubblicare una teoria della Terra nella quarta parte dei Principia Philosophiae (1644). Nicolas Sténon nel 1669 pubblicò un libro di 76 pagine che descrive i principi fondamentali della stratigrafia . Nel 1721 , Henri Gautier , ispettore di ponti e strade, pubblicò Nouvelles congetture sur le globe de la terre, in cui mostriamo come la terra viene distrutta quotidianamente, per poter cambiare volto in futuro ... James Hutton pubblicato nel 1795 Teoria della Terra, con prove e illustrazioni . William Smith , Georges Cuvier e Alexandre Brongniart fondata biostratigrafia nei 1800s . Charles Lyell scrisse i Principi di geologia intorno al 1830 . Negli anni Cinquanta del Settecento la geologia non era ancora fondata come scienza, negli anni Trenta dell'Ottocento era definitivamente stabilita e aveva le proprie società erudite e pubblicazioni scientifiche .
Diverse teorie, che combinano credenze religiose e osservazioni, sono nate in questo momento, in Grecia poi nell'Impero Romano , nell'antica India , in Cina . La mineralogia e il vulcanismo non hanno alcuna relazione con l'ex. Tra i greci, la geologia non è una scienza separata come l'astronomia, ma fa parte della geografia, che Karl Alfred von Zittel riassume con un laconico "Non c'è geologia antica". Eppure esistono alcune intuizioni corrette, a volte supportate correttamente, o almeno supportate razionalmente.
Gli autori antichi descrivono un mondo eterno, che attraversa cicli indefiniti, senza riuscire a stabilire una vera storia. Aristotele nel suo trattato Meteorologico concepisce una trasmutazione perpetua tra gli elementi: la terra e l'aria si trasformano in acqua che alimenta le sorgenti ed i fiumi (principio di quello che verrà chiamato il ciclo dell'acqua ). Ha sviluppato la teoria delle esalazioni attribuita a Eraclito . Le esalazioni sono specie di evaporazione sotto l'azione del sole. Se congelati nella terra, producono metalli (espirazione umida che proviene dall'umidità nella terra) o rocce non metalliche (espirazione secca che proviene dalla terra stessa). Ritiene che i continenti possano diventare mari e viceversa e soprattutto che la catena di piccole cause su lunghi periodi possa produrre grandi effetti. L'errata interpretazione della presenza di fossili , da Teofrasto , discepolo di Aristotele , resta ampiamente accettato fino alla rivoluzione scientifica del XVII ° secolo . Il lavoro di questo studioso di greco antico, tradotto in latino e in altre lingue, è servito da punto di riferimento per quasi duemila anni.
Straton de Lampsaque effettua un'analisi dei fenomeni di erosione e trasporto fluviale dei sedimenti negli estuari. Ancora più notevole da un punto di vista metodologico è l'esistenza di dibattiti reali, ad una Terra che esiste da tutta l'eternità, si oppone l'argomento dell'erosione "se la Terra non avesse avuto un inizio [...] tutte le montagne avrebbero avuto livellato allo stesso livello, tutte le colline sarebbero state riportate allo stesso livello della pianura ”, Zénon de Citon .
Strabone nella sua Geografia , libro XII, cap. 2, 4 parla della corrispondenza di “salienti e rientri in perfetta opposizione” in un canyon in fondo al quale scorre un fiume, per salienti e rientranti designa gli strati tagliati dal fiume ma senza includere la nozione di strato. Nello stesso passaggio riconosce l'esistenza del trasporto di limo da parte dei fiumi e l'avanzamento della terra che può sfociare nei loro estuari. Strabone confuta anche la teoria di Eratostene che spiega la presenza di fossili da un livello più alto del Mediterraneo che esisteva quando lo Stretto di Gibilterra fu chiuso in un mitico passato. Strabone, da parte sua, invoca una causa attuale e osservabile, i terremoti , per spiegare l'innalzamento del fondale che porta alla presenza di fossili in luoghi alti. Questa introduzione di una causa osservabile per spiegare fenomeni precedenti è una delle innovazioni greche, tuttavia i Greci, senza spiegarla, ritengono che queste cause potrebbero essersi verificate in modo più violento in passato, per loro l'osservazione di un terremoto che ha portato a il sollevamento di un'isola convalida implicitamente l'esistenza di un terremoto molto più violento che può sollevare aree molto più grandi. Questo avanzato greco è diverso dal principio di attualismo scoperto XVIII ° secolo .
La geologia antica non è quindi inesistente, ma gli errori sono numerosi, in parte aggiunti da compilatori come Plinio il Vecchio , autore di un'opera di qualità molto diseguale, in parte durante il Medioevo . Questi errori e l'uso di testi di greco-romana durante i medioevo come argomento d'autorità attribuiscono una cattiva reputazione, geologia moderna del XVIII ° secolo, non ha direttamente ereditato dalla antica geologia.
I padri della chiesa si dedicarono principalmente alla difesa della fede cristiana, se parlano di geologia al fine di corroborare la Bibbia , molti di loro, Tertulliano , Eusebio di Cesarea ..., riconoscono i fossili di conchiglie e pesci come pietrificati animali e concludere da loro la veridicità del diluvio . I pochi contributi dei greco-romani vengono modificati per farli corrispondere alla Bibbia, ogni idea di tempo geologico lungo viene abbandonata da Isidoro di Siviglia ma l'applicazione della creazione del mondo in sei giorni alla geologia diventa influente solo XVII esimo secolo .
I fossili sono noti in Cina dal I ° secolo aC. D.C. ma non sempre sono identificati correttamente con specie moderne, i resti di un mollusco sono presi per ali di uccello, le vene nelle rocce vengono confuse con i fossili. Scholar Shen Kuo ( 1031 - 1095 ) osserva fossili nei vari strati geologici di T'ai-hang montagna Shan e ne deduce che l'erosione e il limo deposizione rimodellare la terra e che queste montagne erano un tempo situato al livello del mare Shen Kuo ritiene inoltre. che le piante fossili erano la prova di graduali cambiamenti climatici.
La Cina, spesso colpita dai terremoti, viene studiata la sismologia, senza che venga emessa una teoria sulle loro cause. Il contributo principale è tecnologico con l'invenzione del primo sismografo. È composto da una massa pesante in equilibrio in un barattolo, il dispositivo è in grado di indicare la direzione generale del terremoto, molti di questi dispositivi sono costruiti.
Il lavoro dei cinesi non sarà conosciuto in Europa fino a molto tempo dopo l'emergere della geologia moderna.
Il periodo arabo classico è influenzato principalmente dagli autori greci, direttamente o indirettamente dalla traduzione dal greco al siriaco o attraverso i persiani, sebbene in alcune aree siano noti collegamenti con la scienza cinese, la sua influenza è debole o inesistente in geologia.
Il Rasâ'il al-Ikhwân al-Safâ ' - Le Epistole dei Fratelli della Purezza , contengono una descrizione completa di un ciclo geologico, l'erosione produce sedimenti trasportati dai fiumi al mare che gradualmente si riempie. Questa descrizione è vicina a quella di Aristotele ma più dettagliata e viene portata un'importante nuova idea, la stratificazione degli strati sedimentari sul fondo dei mari che porta a un tentativo di spiegare l' orogenesi "[i mari] depositano queste sabbie, questa argilla e questi ciottoli sul fondo, strato su strato, [...] si accumulano uno sopra l'altro e si formano così sul fondo di mari, montagne e colline ”. I Purity Brethren introducono l'idea di asimmetria nella forma della Terra, i mari e le terre sono due sfere con centri separati, quindi i mari non possono coprire interamente le terre.
Avicenna è più influente dei Brothers of Purity , tuttavia i suoi contributi sono meno interessanti, inoltre il suo testo è conosciuto in Occidente attraverso una traduzione di Alfred de Sareshel intorno al 1200 che tronca il testo. Questo testo, De mineralibus , sarà inizialmente attribuito ad Aristotele ed è spesso utilizzato nel Medioevo dagli alchimisti sebbene Avicenna nell'originale lo condanni. Il De Mineralibus contiene due parti riguardanti la geologia, Sul congelamento delle pietre e Sulla causa delle montagne . I fossili sono spiegati dall'inclusione di animali e piante trasformati in pietra da una virtù pietrificante dei terreni sassosi. La parte esplicativa del fenomeno, la terra contenente fossili marini una volta sommersi, manca nel testo latino. Avicenna spiega le montagne con due cause, i terremoti che sollevano il suolo e in misura minore l'erosione che lascia intatti i rilievi più aspri. Avicenna conosce anche la stratificazione che spiega per successivi avanzamenti e arretramenti dei mari, ogni strato è dovuto ad uno di questi avanzamenti. Questa parte del testo manca anche nella versione latina di Sareshel.
Nonostante una certa censura da parte della Chiesa, il tono della scienza medievale è relativamente libero, se le autorità religiose a volte tendono al dogma con il divieto di alcune delle tesi di Aristotele intorno al 1210 revocate nel 1234 e poi condannate di nuovo nel 1277 , i pensatori considerano che la scienza non è incompatibile con la fede cristiana. Questa scienza trova il suo apogeo nella creazione delle prime università in Occidente e nell'avvento della scolastica . Studiosi come Robert Grosseteste , Roger Bacon , Thomas Aquinas o William of Ockham sono scienziati. La condanna del 1277 è la premessa di una separazione tra fede e scienza con la dottrina della doppia verità, una riguardante la fede e l'altra ragione, verità che possono essere contraddittorie.
Alberto Magno riprende alcune delle idee di Aristotele e Avicenna. Nel campo della geologia studia i fossili del bacino di Parigi ma sembra incerto sulla loro origine, da un lato cita Avicenna attribuendogli un'origine animale, dall'altro evoca la possibilità che i fossili siano creati direttamente in pietra senza avere un'origine biologica. Questa ambiguità è condivisa da altri autori del Medioevo, Ristoro d'Arezzo porta ad un'origine organica dei fossili, Pietro d'Abano invece ritiene che siano generati nel terreno dall'azione delle stelle. Ristoro d'Arezzo emette anche una teoria sull'origine delle montagne, una forma di attrazione da parte delle stelle tende a sollevare la superficie della Terra, curiosamente considera questa forza proporzionale alla distanza, a differenza della forza esercitata da un magnete o gravità che resta da scoprire.
Jean Buridan emette l'idea di una composizione della Terra in due emisferi asimmetrici, può ispirarsi ai fratelli della purezza . Le terre sono più chiare degli oceani, il sole che riscalda le terre le schiarisce. Questo fulmine provoca un sollevamento del terreno contrastato dai fenomeni di erosione. L'emisfero settentrionale che comprende la maggior parte della terra è più leggero dell'emisfero meridionale, il centro di gravità è eccentrico. Buridan usa una scala temporale incompatibile con la Bibbia, i fenomeni che descrive impiegano almeno decine di milioni di anni, scollega anche le cause dell'astronomia, invocando solo il Sole e non più le stelle. I manoscritti di Buridan non verranno stampati, Leonardo da Vinci riprende in parte l'idea dell'asimmetria del globo, ma Buridan ha meno influenza del suo successore Albert de Saxe che reintroduce l'astronomia nei cicli di formazione delle montagne. Buridan non rifiuta l'idea dell'alluvione, ma ritiene che un tale fenomeno non possa avere una causa naturale.
La rinascita è iniziata nel XIV ° secolo in Italia per la diffusione al resto d'Europa nel XV ° e XVI ° secolo. L' incisione su legno e rame e l'invenzione della stampa a caratteri mobili permette la diffusione di autori moderni e antichi. La caduta di Bisanzio consente l'arrivo di un buon numero di manoscritti e studiosi che parlano greco in Occidente ma questa riscoperta dei testi greci è antecedente alla caduta dell'Impero bizantino, il Rinascimento è più un periodo di transizione che di rottura. Nonostante questa atmosfera favorevole, la geologia ha fatto pochi progressi durante il Rinascimento.
L'origine dei fossili, biologici o meno, comincia ad essere veramente discusso dai 1500 , un dibattito che continua per la maggior parte del XVII ° secolo , ma dal primo Rinascimento l'animale non dubita per la maggior parte degli autori, le differenze preoccupazione principale le cause che hanno portato questi fossili, spesso di origine marina, nell'entroterra.
Per gli autori del Rinascimento, le montagne sono il risultato dell'erosione (Léonard, Agricola, Palissy) o sono rilievi la cui esistenza risale alla creazione della Terra; Gli incendi sotterranei sono menzionati per spiegare vulcanismo e terremoti, ma queste cause non sono applicate all'orogenesi.
L'origine delle sorgenti è frequentemente ridotta ad un'origine oceanica, l'acqua degli oceani circola sotto la Terra e ricompare, durante il Rinascimento l'altitudine degli oceani è poco conosciuta, anche Palissy, che smentisce questa teoria, ritiene che alcune parti del le superfici oceaniche sono più alte della Terra.
Leonardo da Vinci non è interessato alla vulcanologia o ai terremoti . Non pubblica ciò che scrive sui fossili e l'erosione, la sua influenza è difficile da stimare. Confuta la teoria della genesi dei fossili sul posto e le teorie basate sul Diluvio, in particolare nel Codex Leicester . Anche in questo codice individua tra di loro gli strati presenti su entrambi i lati di una valle erosa dalla presenza di un fiume. Leonardo non riesce a presentare una teoria globale della terra, gioca con diverse idee, quella di una terra cava, quella di una terra piena d'acqua o riprende le idee di Albert de Saxe e quelle di Buridan.
I principali contributi di Bernard Palissy sono contenuti nel suo trattato Acque e fontane in cui confuta l'opinione frequentemente accettata sin dall'antichità di un'origine oceanica delle sorgenti e mostra che l'acqua nei fiumi proviene dalla pioggia. Palissy ammette l'origine biologica dei fossili ma rifiuta un'origine marina o che siano stati portati dall'alluvione, per lui questi fossili sono i resti di animali d'acqua dolce provenienti da fiumi e torrenti. Sulla questione dei fossili, Palissy non è innovativo, i suoi contributi restano inferiori a quelli di Leonardo.
Il grande umanista Georg Bauer conosciuto come Georgius Agricola ( 1494 - 1555 ) ha riassunto la conoscenza mineraria e metallurgica del suo tempo nella sua opera più famosa De re metallica che è apparso postumo nel 1556 . Quest'ultimo include anche un'appendice intitolata Buch von den Lebewesen unter Tage (Libro delle creature sotterranee). Si occupa in particolare di energia eolica e idrodinamica, trasporto e fusione di minerali e estrazione di vari giacimenti, ed è quindi un vero trattato di metallurgia. Il De re metallica si occupa anche della successione degli strati rinvenuti sopra le miniere in Sassonia , senza alcun tentativo di fornire una spiegazione. L'opera di Agricola, forse di maggior interesse per la geologia, fu pubblicata nel 1544 con il titolo De ortu et causis subterraneorum ; critica le vecchie ipotesi e getta le prime basi di quella che poi diventerà la geomorfologia attraverso la sua descrizione dell'erosione.
Agli albori del XVIII ° secolo , Jean-Étienne Guettard e Nicolas Desmarest arpentèrent centro della Francia e registrato le loro osservazioni su una carta geologica, notando l'origine vulcanica di questa regione.
Geologia ha da tempo scontrata con il dogma della Chiesa cattolica , relativa alla età della Terra . Infatti, il concetto chiave della geologia è la durata , e le prime osservazioni scientifiche contraddicevano direttamente l'insegnamento biblico così come si trova nel primo capitolo dell'Antico Testamento, che tratta della Genesi ; dice che la Terra è stata creata in sei giorni.
Lo scozzese James Hutton ( 1726 - 1797 ) è considerato il padre fondatore della geologia moderna. Nel 1785 presentò un articolo intitolato Theory of the Earth; o un'indagine sulle leggi osservabili nella composizione, dissoluzione e ripristino della terra sul globo che fu pubblicata nel 1788 nelle "Transazioni della Royal Society of Edinburgh ". Questo articolo, in forma praticamente invariata, costituisce il primo capitolo della sua opera in due volumi , pubblicata nel 1795 , intitolata Theory of the Earth, with Proofs and Illustrations . Possiamo considerare che questo è il primo trattato moderno di geologia da quando Hutton espone i principi dell'uniformitarismo e del plutonismo . La nuova teoria geologica che Hutton propone implica che la Terra debba essere molto più antica di quanto precedentemente ipotizzato. In effetti, il tempo in cui le montagne si erodono e il tempo in cui i sedimenti formano nuove rocce sotto il mare, che a loro volta si solleveranno ed emergeranno, non possono essere contati in millenni, ma devono essere contati in decine o centinaia di milioni di anni. Hutton era senza dubbio uno studioso brillante, ma metteva per iscritto le sue idee in un modo troppo confuso e complicato perché il suo brillante lavoro potesse essere compreso immediatamente. E 'stato il suo amico, lo scozzese matematico John Playfair ( 1748 - 1819 ), che ha fatto un resoconto chiaro e ampiamente accessibile nel suo libro illustrazioni di Teoria Huttonian della Terra , pubblicato nel 1802 . È grazie a questo riassunto di Playfair che la teoria di Hutton è stata conosciuta e finalmente accettata da un numero crescente di geologi, tra i quali apparirà lo scozzese Charles Lyell .
I successori di James Hutton erano conosciuti come plutonisti perché credevano che le rocce fossero formate da un deposito di lava prodotta sottoterra nei vulcani . In questo si erano opposti ai nettunisti che credevano che le rocce si fossero formate in un grande oceano il cui livello si stava abbassando nel tempo. Anche se la difesa essenzialmente tesi nettunista, Georges Cuvier ( 1769 - 1832 ) e Alexandre Brongniart ( 1770 - 1840 ) postulata anche nel 1811 un grande età per la Terra. La loro teoria è stata ispirata dalla scoperta di Cuvier di fossili di elefanti a Parigi . A supporto della loro tesi, hanno formulato il principio stratigrafico secondo cui gli strati geologici sovrapposti rappresentano una successione nel tempo. Tuttavia, essi non sono stati i primi ad affermare il principio fondamentale della stratigrafia , dal momento che erano, a quanto pare involontariamente, preceduta da Nicolas Stenon (1638-1686) e William Smith ( 1769 - 1839 ) che ha disegnato alcune delle prime carte geologiche e cominciò l'ordinamento degli strati geologici dell'Inghilterra e della Scozia esaminando i fossili in essi contenuti.
Sir Charles Lyell ( 1797 - 1875 ) pubblicò la prima edizione dei suoi Principles of Geology nel 1830, che aggiornò con nuove edizioni fino alla sua morte nel 1875. Credeva giustamente che i processi geologici fossero lenti e si fossero verificati nel corso della storia della Terra , e ha continuato allo stesso modo oggi. Questa teoria, l' attualismo , è da contrapporre al catastrofismo secondo il quale le caratteristiche terrene si sono formate e si sono evolute attraverso una serie di eventi catastrofici. Sebbene le osservazioni contraddicono questa idea, i creazionisti ancora ora rifiutano di confutare gli scritti biblici. Il lavoro di Lyell, e dei principi di cronologia relativa ben noti e ben sviluppati, al momento, ha portato Charles Darwin ( 1809 - 1882 ) di pubblicare nel 1859 la sua monumentale opera, e cruciale per le idee filosofiche, intitolato L'origine delle specie ( L'origine delle specie ) e più tardi, nel 1871 , la sua opera non meno importante sugli antenati dell'umanità ( The Descent of Man, and Selection in Relation to Sex - La Filiation de l'homme et la selection linked to the sex ). L'osservazione dei fossili in cima alle Ande e alla loro base ha spinto questo autore a interrogarsi sulla sequenza di eventi che avrebbero potuto portare a questa distribuzione disparata.
Nel XIX ° secolo , la geologia quindi seriamente intenzionato alla spinosa questione della età della Terra. Le stime andavano da appena centomila anni a diversi miliardi di anni. La comunità geologica, tuttavia, è stata in grado di concordare sul fatto che la Terra deve avere almeno diverse centinaia di milioni di anni. A quel tempo i fisici, e in particolare l'influentissimo Lord Kelvin , accettarono a malapena quest'ultima stima. In effetti, usando le leggi della termodinamica , Lord Kelvin aveva calcolato che la Terra, raffreddandosi gradualmente dalla sua formazione, doveva avere un'età di circa cinquanta milioni di anni. Questo risultato presuppone però che la diffusione del calore avvenga per semplice conduzione e ignora i fenomeni di convezione , sottostimando così l'età reale della Terra, errore segnalato da John Perry nel 1894 . La spiegazione della Perry è stato accettato che nella seconda metà del XX ° secolo, l'errore Kelvin viene assegnato inizialmente per l'ignoranza della radioattività nella Terra, quest'ultima essendo stato scoperto nel 1896, da Henri Becquerel e Pierre e Marie Curie . Da allora la radioattività ha permesso di datare le rocce più antiche.
Un nuovo progresso, chiamato "rivoluzionario" da alcuni geologi, ha avuto luogo nella geologia negli anni '60 . Si tratta dello sviluppo e dell'accettazione da parte della comunità scientifica della tettonica a placche . Si tratta di una rivitalizzazione della teoria della deriva dei continenti , proposto nel 1912 dal meteorologo tedesco Alfred Wegener ( del 1880 - 1930 ), ma ha respinto di mano dalla maggior parte dei geologi (Dutoit in Sud Africa e Arthur Holmes in Scozia sono notevoli eccezioni) e tutti i geofisici. In realtà, la teoria di Wegener fallì per due punti deboli:
Gli elementi che alla fine hanno suggerito, all'americano William Jason Morgan e al francese Xavier Le Pichon , la nozione di piastre rigide trasportate da movimenti di convezione nelle grandi profondità della Terra al modo in cui le persone e gli oggetti vengono convogliati sui tapis roulant sono:
Le forze capaci di muovere interi continenti trovano quindi la loro origine nella grande riserva di calore all'interno della Terra.
La teoria della tettonica a placche ha il vantaggio di riunire geologi, geofisici e geodetici nella stessa azienda il cui obiettivo è conoscere sempre meglio il nostro pianeta. I geologi vi contribuiscono con le loro osservazioni sul campo, i sismologi con lo studio che fanno dei meccanismi che producono i terremoti, i geodetici con la determinazione sempre più precisa delle ondulazioni del geoide e delle anomalie gravimetriche ad essi associate, i geodinamici con la modellazione matematica della convezione correnti all'interno della Terra. Ma non dobbiamo dimenticare che oggi è ancora una teoria che ha molte lacune e debolezze, anche se i suoi punti essenziali sembrano definitivamente acquisiti. D'altra parte, nonostante l'entusiasmo dei giovani geologi per questa teoria, ci sono molti che dovranno ancora, se non altro per guadagnarsi da vivere in un servizio geologico o in una società di prospezione di qualche tipo, fare "la geologia di papà". » , Cioè prelevare campioni di roccia sul campo, saper redigere e interpretare carte geologiche a scala locale o regionale e, possibilmente, essere in grado di utilizzare gli strumenti di misura che i geofisici mettono a loro disposizione.
F. Ellenberger , Storia della geologia , Volume 1
C. Ronan , Storia mondiale della scienza
Collettiva , Storia della scienza dall'antichità ai giorni nostri
René Taton , Scienza moderna dal 1450 al 1800
Gabriel Gohau , A History of Geology