Geologi historie
Geologiens historie omfatter udviklingen af videnskaben om geologi såvel som dens forløbere fra forhistorie til nutid. Det overlapper historien om andre geovidenskaber , såsom paleontologi , mineralogi og især petrografi .
Antikken
Geologiens oprindelse stammer fra to meget forskellige kilder: på den ene side fra den praktiske viden hos malmprospektørerne, minearbejdere og metallurger, der forsynede de gamle civilisationer med de råvarer, de havde brug for, og på den anden side fra selve første frø af vestlig filosofi.
Mineraler, fossiler og klipper i ionisk naturfilosofi
Det var Thales of Miletus (omkring 624 til 546 f.Kr.), grundlæggeren af ionisk naturfilosofi , der som den første forsøgte at erstatte de gamle mytologiske ideer om jorden med rationelle forklaringer. Han ikke længere skylden rumlen "jorden shaker" Poseidon for oprindelsen af jordskælv , men bevægelserne i Jordens disken flyder på ur-vand. På samme måde synes Thales ved at observere sedimenteringen i sandbanker ved mundingen af store floder eller nedbør af mineraler ved kanten af varme kilder at være kommet til hans tese om, at alle ting stammer fra vand.
Anaximandros (omkring 610 til 546 f.Kr.) tegnede ikke kun det første kort over den beboede verden, men udvidede også Thales ideer til den levende verden. Han lærte, at levende væsener opstod fra fugt, der fordamper under virkningen af solen. Som et resultat udviklede mennesker sig fra fisklignende væsner. Selvfølgelig er det ren tilfældighed, at diskussionen i dag igen handler om, hvorvidt de første byggesten i livet (" ursuppe ") blev dannet i havet, eller om de ikke var koncentreret i varme, mineralmættede vandhuller. Alligevel forudser Anaximandros 'forbløffende tese den moderne udvikling med mere end 2.400 år. Han var trods alt den første tænker, der overvejede en naturlig udviklingsproces i levende væsener. Under alle omstændigheder viser det, at han var opmærksom på fænomenet fældning af havsalt gennem udsættelse for sollys ( fordampning ).
Xenophanes of Colophon (omkring 570 til omkring 470 v. Chr.) Angav for første gang aftryk af skaller og andre havdyr i havfjernede landlinjer som rester af fossiliserede væsener ( fossiler ). Han forklarede deres placering ved at sige, at bjergene engang steg op af havet. Han genkendte også den igangværende erosion ved kysterne. Af disse to processer konkluderede han, at der var store cyklusser, hvor bjergdannelse og erosion vekslede. Hver gang fastlandet ødelægges, udslettes den respektive menneskelige race.
Metafysiske spekulationer i græsk filosofi
Alle disse tilgange til naturen blev allerede betragtet som forældede i det 4. århundrede f.Kr. I stedet dedikerede græsk filosofi sig i stigende grad til formel-logiske og transcendente problemer. Mens pythagoræerne i det sydlige Italien forvandlede matematik til en hemmelig mysteriereligion, begrænsede sofisterne sig til øvelser i grammatik, dialektik og retorik. Ideerne om dannelse af sten og metaller flyttede snart kun inden for ren spekulation, som stort set undgik empiriske observationer. Som z. B. Anaxagoras fra Klazomenai (omkring 500-428 f.Kr.) hævdede, at himmellegemernes stenede natur var blevet bevist ved faldet af meteoritten Aigospotamoi, som allerede gav ham en dom for blasfemi .
Platon (427-348 f.Kr.) kombinerede teorien om Empedokles ' fire elementer med pythagoræernes matematiske spekulationer om atomers geometriske form. Metaller og mineraler består ikke, ligesom sten og jord, af blandede elementer, men af specielt komprimeret 'smeltbart vand', med andre ord: især hård frossen is.
Aristoteles (384–322 f.Kr.) repræsenterede den betydningsfulde doktrin om transformation ( transmutation ) af elementerne i hans værk Meteorologia . Han tilskrev ændringen til den dybe indtrængning af solens stråler i jordens krop. Den resulterende tør fordampning ville danne klipperne, og den fugtige fordampning ville give anledning til metallerne. Hans idé om dannelsen af fossiler inde i sten ved en ubestemt kreativ kraft (latin: vis plastica ) skulle også forblive gyldig langt ind i moderne tid. Han var bekendt med opløftninger og nedsynkning af jordoverfladen, som forårsager alluviale aflejringer og erosion. Efter hans mening var de baseret på jordens langsomme, men utilregnelige ældning.
Årsagen til udviklingen og væksten af alle ting, inklusive mineraler, var logoer (græsk: ordet, den rationelle tale, grunden), et generelt metafysisk ordningsprincip, der gennemsyrer hele kosmos . I Stoa 's filosofiske skole blev begrebet Logoi spermaticoi , de "frølignende grunde", udviklet ud fra dette. Det blev antaget, at disse indeholder de ideer, der bestemmer den endelige form for de enkelte ting. I neoplatonismen , som senere ville have en betydelig indflydelse på kristen teologi, sprang disse ideer ud fra den guddommelige ånd. Dag vi vil hellere tænke på de atomare bindende kræfter, der tvinger de enkelte atomer af et mineral i en krystalgitteret , eller de gener , der bestemmer udviklingen af en levende organisme.
De gamle "stenbøger"
Sådanne synspunkter blev opsummeret af Theophrastus , studenten og efterfølgeren til Aristoteles, i sit arbejde On the Stones . Derefter blev de anset for at være generelt bindende indtil langt ind i moderne tid. I de senere stenbøger blev disse teorier imidlertid i stigende grad blandet med ideer fra Orienten, om de magiske, astrologiske og medicinske egenskaber ved metaller og ædelstene , men også med praktiske opskrifter til forfalskning af guld og til kunstig fremstilling af glas og farvestoffer. Her kan du se oprindelsen til teknisk kemi .
Den sidste store opsummering af alt dette, nu meget omfattende og modstridende, materiale blev foretaget af Plinius den Ældre i sin encyklopædiske Naturalis Historia , hvis sidste fem bøger omhandlede mineralriget. Under Vesuvius -udbruddet , som ødelagde byen Pompeji , vovede Plinius for tæt på vulkanen af villighed til at hjælpe, men også af nysgerrighed og kvaltes på de gasser, der slap ud. På grund af den meget detaljerede øjenvidneberetning fra hans nevø Plinius den Yngre kaldes sådanne eksplosive udbrud stadig i dag for Plinian -udbrud .
Ellers blev der kun foretaget få geologiske observationer i antikken. Den manglende interesse var hovedsageligt baseret på den generelle foragt for beskidt manuelt arbejde. Især området for anvendt geologi , såsom minedrift og mineralforekomster , forblev eksklusive domæner for slaver og håndværkere, der i bedste fald viderebragte deres praktiske viden mundtligt. Kun i den bibelske bog Job ( Hi 28.1-19 EU ) er der en kort beskrivelse af minearbejdernes (i sidste ende utilfredse) nysgerrighed.
Grundlaget for det kristne billede af jorden
I den sene kristne oldtid gik mange gamle ideer om jordens natur allerede tabt. Theophilus af Antiokia (115–181) afviste de gamle græske ideer om verdens evighed eller om årtusinder gamle cyklusser for jordens skabelse og ødelæggelse. I stedet forsøgte han efter den jødiske model at beregne jordens alder ud fra oplysningerne i Bibelen ved hjælp af en dato på 5529 f.Kr. Kom. Lactantius Firmianus (ca.. 240-320), på den anden side, benægtede kugleform af jorden og gik ind for en flad jord teori , som foreslået af hans fortolkning af Gamle Testamente .
middelalderen
Mens minedrift i lang tid stagnerede efter Romerrigets sammenbrud i Vesteuropa, blev de gamle ideer om malm og klippers oprindelse i det arabisk-muslimske kulturområde yderligere udviklet. Ibn Sina (latiniseret: Avicenna , omkring 980-1037) gjorde særlig brug af Aristoteles, hvis doktrin om transformering af metaller han dog afviste. Derudover gav det en moderne udseende klassificering af mineralriget i salte, svovl, metaller og sten. Fra den lagdelte form af klipper udledte han, at de blev dannet ved sedimentering, og han tilskrev dannelsen af bjerge til virkningerne af jordskælv. I øvrigt var Ibn Sina i sine ideer om virkningerne af vand tæt på en orden ( tariqa ) af sufi -mystikere, der kaldte sig renhedens brødre . Disse lærte, at havene fyldt med sediment fra bjerge og floder over lange perioder. Til sidst flyder havene over, og nyt materiale deponeres på fastlandet.
Sådanne gamle og arabiske ideer nåede Vesteuropa i det 12. og 13. århundrede, hvor de inspirerede de hændelige alkymister . Disse forklarede dannelsen af metaller gennem den koncentrerede stråling fra alle planeter på midten af jorden, som blev forestillet som en enorm, ildig ovn. Albertus Magnus (1200–1280) beskrev dannelsen af malmårer som en destillationsproces . På grund af varmen i jordens indre drives de finere komponenter i de fugtige dampe ind i de naturlige porer og revner i jordskorpen. Der afkøles, udskilles og koncentreres, ligesom i nakken på en retort. Dette svarer i det væsentlige til den moderne teori om hydrotermiske veneaflejringer .
Ellers, da folk i middelalderen undrede sig over verdens tilstand, så de mere på himlen end på jorden under deres fødder. I himlen mistænkte han, afhængigt af uddannelsesniveauet, enten en allherskende Herre Gud, eller tiltrækningskræfterne og strålingen fra planeterne, der løfter bjergene, trækker havene tilbage eller forårsager vækst af mineraler, planter og dyr.
I senmiddelalderen (især gennem inkorporering af aristotelisk filosofi i kristen teologi) opstod den første tvivl om den korte bibelske kronologi ; så med Jean Buridan (ca. 1328–1358), der postulerede en evig verden med cykler på "måske hundrede tusinde millioner år" , selvom dette virkede uforeneligt med kristen tro. Imidlertid understøttede reformationen med sin programmatiske tilbagevenden til Bibelens ordlyd igen den bibelske kronologi.
Renæssance
Leonardo da Vinci (1452–1519) genopdagede fossilernes organiske natur og beskrev dem i Codex Leicester og benægtede klart betydningen af den bibelske oversvømmelse for processen. [1] Han afviste også jordens korte alder, beregnet ud fra Bibelen, og observerede den forskellige sedimentation af sandkorn i strømmende vand. Da Leonardo aldrig udgav sine notesbøger , var hans fund praktisk talt ineffektive.
Minearbejdere ...
Georgius Agricolas arbejde (1494–1555) anses derfor for at være begyndelsen på moderne geologi. Hoveddelen af hans værk De re metallica libri XII består af detaljerede beskrivelser af tidens minedrift og ingeniørkunst, konstruktion af smelteovne, produktion af sodavand , saltpeter , svovl og alun , transport af malm, vind og vand magt, men også juridiske og administrative bekymringer. I de første kapitler giver han dog også mange praktiske tips til lokalisering af aflejringer ( efterforskning ) på grundlag af naturlige træk. Hans De natura fossilium anses for at være den første manual for mineralogi , da klassificeringen af mineraler er baseret på ydre egenskaber som farve, glans og smag. I sit De ortu et causis subterraneorum (1546) beskriver Agricola sine synspunkter om dannelsen af mineraler. Her antog han effekten af en "forstenende saft" ( succus lapidescens ), som opstår ved fælles opvarmning og fortykkelse af tørre og fugtige stoffer i underjordiske farvande, og som nedbryder (bogstaveligt talt: slikker) de omgivende klipper. I dette koncept kan man se en tidlig forløber for de "mineralholdige løsninger" ( væsker ) i moderne depotvidenskab, selv om Agricola tilskriver de forskellige forskellige mineralformationer efter Aristoteles 'eksempel, men lidt utilfredsstillende, til de blotte virkninger af varme og koldt. Agricola afviste ikke kun den bibelske tese om, at alle mineraler blev dannet på tidspunktet for guddommelig skabelse, men også den alkymiske teori om transformering af metaller. Ikke desto mindre burde disse holde i lang tid. En vigtig drivkraft for de europæiske opdagelsesrejser i udlandet var z. B. tanken om, at 'solmetal' -guldet findes især i de varme, tropiske områder i verden.
Den schweiziske naturforsker Conrad Gessner (1516–1565) samlede i sit værk De rerum fossilium, lapidum et gemmarum (1565) i ånden i de gamle stenbøger en overflod af (ofte forkerte) oplysninger om fossiler, mineraler og ædelstene.
... og alkymister
Spekulationerne fra den humanistiske forsker Paracelsus (1493–1541) repræsenterer et yderligere eksempel på (ret gratis) tilbagevenden til den gamle tradition. Efter hans mening var den guddommelige, immaterielle ånd ( Iliaster ) opdelt i de fire elementer af ild, vand og luft og jord, som hver især kunne tjene som en matrix til dannelse af forskellige stoffer. Mineralerne vokser efter et metafysisk ordensprincip ( Archeus ) i jorden, meget lig plantefrø. Dens matrix er vandet, der løber gennem hele jordkroppen i et netværk af underjordiske vandløb. Derudover opdelte han på baggrund af den kristne treenighed også naturen i grundelementerne salt, svovl og kviksølv, som giver den dens egenskaber. Ved at gøre det tyede han imidlertid til arabiske traditioner frem for græske.
Ideen om mineraler som "frø", der vokser i jorden, indtil de endelig bliver til "modne" metaller, findes ikke kun blandt alkymister, men også i folklore fra minearbejdere og metallurger fra mange mennesker.
I den tyske alkymist og minedriftsingeniør Johann Joachim Becher (1635-1682) skrifter udviklede Paracelsus 'principper om salt, svovl og kviksølv sig til "den glasagtige jord" (stenens moder), den "fede jord" (mor til almindelig jord) og "kviksølvjord" (metals mor). Mens kviksølvjorden hurtigt forsvandt i den senere udvikling af teorien, var den glasagtige jord forbundet med mineralet kvarts , som faktisk er en vigtig bestanddel af sten og ofte danner matrix for andre mineraler. I teorien blev den fede jord omdannet til phlogiston , et hypotetisk stof, der skulle gøre stofferne brandfarlige. Overførslen af phlogiston fra et stof til et andet har længe været brugt til at forklare forbrændingsreaktioner og metallurgiske processer, som vi nu vil kalde reduktion og oxidation . I løbet af 1700-tallet udviklede sådanne begreber sig til ideer om særlige jordarter som kalk , silica , magnesia og alun, som man begyndte at betragte som kvasi-kemiske komponenter i mineraler.
Opdagelsen af jordens historie
Det, der adskiller geologi fra de fleste andre naturvidenskaber, er primært dens historiske tilgang. Mineralerne kunne let klassificeres af en kemiker, fossilerne af en biolog. En fysiker kunne beskrive egenskaberne ved jordens krop, dens form en geograf. Geologen stiller ikke kun spørgsmålet: "Hvad er det?", Men frem for alt: "Hvordan fik det, hvad det er?"
Den danske læge og naturforsker Niels Stensen, latiniseret: Nicolaus Steno (1638–1686), tog de første skridt i retning af en geologisk historie . I 1669 designede han den første geologiske profil i Toscana, der virkelig skulle være historisk. Med den grundlæggende viden om, at de nedre klippelag også er de ældre, og lagene ovenfor, der successivt er yngre og yngre, opdagede Stensen det stratigrafiske princip . Arrangementet i rummet svarer i virkeligheden til en sekvens i tiden. Derudover postulerede Stensen, at alle lag oprindeligt var aflejret vandret, og at lagene først kan justeres, knækkes og foldes senere med jordiske kræfter. Stensen genforstod også fossilernes organiske natur. Hvis fossilerne først efterfølgende havde dannet sig inden i klippen, som Aristoteles mente, så ville de have været deformeret af den omgivende sten, som trærødder, der voksede til en sprække. Faktisk tilpassede den omgivende sten sig imidlertid til fossilerne, hvilket gjorde det klart, at de skal være ældre end den omgivende sten. Stensen var den første krystallograf, der genkendte loven om konstante vinkler i kvarts.
Stensens samtidige fortsatte med at bekymre sig om problemet med, hvorfor fossilerne var indlejret dybt i klipperne frem for på overfladen. En vej ud var simpelthen at benægte fossilernes organiske oprindelse og afskedige dem som spontane formationer og nysgerrige ”naturspil”, som tilfældet f.eks. B. Martin Lister (1638-1711) gjorde. Robert Hookes (1638–1703) brainstorm om, at en kronologisk rækkefølge af ændrede miljøforhold kunne rekonstrueres ud fra stenens fossile indhold, blev i første omgang ikke videreført.
Sådanne tilgange til geologisk historie blev forhindret i lang tid ved at overholde den bibelske tidsskala. Det mest kendte eksempel er beregningen af ærkebiskoppen af Armagh (Irland), James Usher (1580–1656), der skrev verdens skabelse mandag den 23. oktober 4004 f.Kr. Dateret. Den eneste begivenhed, der kunne have ændret jordens form betydeligt efter skabelsen, var oversvømmelsen. Hun blev holdt ansvarlig ikke kun for eksistensen af fossiler langt væk fra havet, men også for den udbredte sengelast . Disse klipper, der forekommer i store dele af Nord- og Centraleuropa, blev først i det 19. århundrede anerkendt som bevis på de sidste kolde tider. På grund af ligheden mellem Afrikas og Sydamerikas kystlinjer bebrejdede en teolog ved navn Lilienthal endda oversvømmelsen i 1736 for opløsningen af disse kontinenter.
Geologi som en moderne videnskab
I løbet af oplysningstiden gik troen på den bibelske tidsskala gradvist tabt, og der blev forsøgt at bygge en bro mellem den traditionelle praktiske viden hos minearbejdere og metallurger og de rent teoretiske spekulationer fra Descartes , Leibniz eller Kant om oprindelsen af jorden. Hermed gjorde geologien overgangen fra en beskrivende til en forklarende videnskab. Indsamling af fossiler og mineraler blev en sand fad blandt borgerlige kredse, og viden om geologiske særegenheder var en vigtig del af almen uddannelse.
Den første, der omsatte Hookes idé om en mulig geologisk historie i praksis, var den preussiske bjergryg Johann Gottlob Lehmann (1719–1767) og den fyrstelige personlige læge Georg Christian Füchsel (1722–1773). På den måde konsulterede de klippernes forskellige dannelse ( litologi ) frem for det fossile indhold. I midten af 1700 -tallet lavede de de første profilafsnit og geologiske kort, der repræsenterede klippelagene i minedistrikterne i Thüringen.
Den toscanske minedirektør Giovanni Arduino (1735–1795) lavede også en profil af de italienske alpine foder. Han opdelte klipperne i jordskorpen i 'primær', 'sekundær', tertiær og kvaternær . De to sidste udtryk er stadig i brug i dag, de to første svarer nogenlunde til nutidens paleozoiske og mesozoiske æra . Han indså også, at fossilerne i de yngre lag bliver mere og mere lig de organismer, der lever i dag.
Gennembruddet i den grundlæggende arbejdsmetode for geologisk kortlægning blev imidlertid opnået af landmåler og kanalbygger William Smith (1769–1839). I 1815 offentliggjorde han sit monumentale kort i fuld farve over Englands og Wales geologi under hensyntagen til både fossilt indhold og litologi. Smith havde erkendt, at visse stensekvenser også er kendetegnet ved en meget specifik, umiskendelig sekvens af fauna . I 1827 opfandt Leopold von Buch (1774–1853) udtrykket referencefossil for fossiler, der tillod relativ datering. Smiths kort fortsatte med at guide alle efterfølgende nationale agentursprojekter . Ved hjælp af sådanne kort er det ikke kun muligt for geologen at vise fordelingen af visse sten på overfladen, men også at forudsige deres placering i undergrunden. Jo mere man blev opmærksom på, at klippelagene også var tidsenheder , jo mere blev det geologiske kort til en kompleks repræsentation af fire dimensioner (de tre af rum og tid) i to dimensioner.
Udviklingen af geologi fandt efterfølgende sted i en række, til tider ekstremt voldelige, videnskabelige kontroverser.
Et par som ild og vand: Plutonisme og neptunisme
Den første af disse kontroverser var den såkaldte "basaltstrid" mellem plutonister og neptunister. Basaltstriden var tilsyneladende videnskabeligt udført og var også en grundlæggende diskussion af forskellige religiøse synspunkter med hensyn til den bibelske skabelseshistorie.
Neptunismen har rødder, der går tilbage til Thales of Miletus. Ifølge dette dannes klipperne udelukkende gennem sedimentation fra vandige opløsninger. Hans hovedrepræsentant var leder af det nystiftede Bergakademie i Freiberg, Abraham Gottlob Werner (1749-1817). Han forklarede vulkanske fænomener som ubetydelige, lokale jordbrande, og de resulterende sten var blot smeltede sedimenter.
En af Werners modstandere var den skotske ”gentleman farmer” James Hutton (1726–1797). Plutonisme mener, at oprindelsen af alle sten kan findes i vulkanske og vulkanske processer. Alle disse ideer er i sidste ende baseret på Aristoteles 'tørre' og 'våde udånding'. Smeltede masser fra jordens indre finder fra tid til anden vej opad og kan endda bryde igennem til overfladen. Erosion udsætter disse sten og fjerner dem igen for at blive deponeret på fastlandet som jord og i havene som sedimenter. På grund af vægten af nye lag af sediment størkner de ældre lag mere og mere og endelig, under det enorme tryk, opvarmes igen og transformeres, indtil de endelig smelter igen. Denne idé om klippecyklussen er generelt accepteret i dag.
Forskellige overdrevne syn på neptunisterne kunne efterfølgende tilbagevises. B. dannelsen af granitter og basalter som kemiske bundfald fra vandet i et varmt urhav. Derfor hævdes det ofte i angelsaksisk litteratur, at plutonisterne vandt kontroversen. Man må dog ikke glemme, at forskellige grundantagelser fra Hutton ikke kunne opretholdes, såsom den totale benægtelse af eksistensen af kemisk udfældede sedimenter, forklaringen af saltkuplerne som stødende indtrængninger og især antagelsen om, at silikater er uopløselige i vand. Tværtimod spiller vand en uundværlig rolle i alle vulkanske og metamorfe processer. På dette tidspunkt er Werners overophedede, mineralmættede opløsninger ( saltlage ), under navnet væsker , vendt tilbage til teorien.
Werners præstation var også, at mineakademierne ikke kun forskede, men også underviste systematisk. Mange vigtige samtidige, såsom Alexander von Humboldt , Novalis eller Goethe (der udførte vigtige eksperimenter med silicagels opløselighed og nedbør) deltog i foredragene og spredte interesse for geologiske problemer over hele verden.
I begyndelsen af 1800 -tallet begyndte de forskellige løse ender at hænge sammen. På deres omfattende rejser stiftede Werners studerende bekendtskab med utvivlsomt vulkanske formationer, såsom Auvergne i Frankrig eller Eifel, og ændrede deres synspunkter i overensstemmelse hermed. På den anden side blev der gjort forsøg på at korrelere de forskellige ”mountain formationer ” med de omkringliggende stratigrafiske sekvenser, som observeret i Thüringen, i Paris Basin, eller i England, på måden ifølge Werner. Ved hjælp af William Smiths metoder kunne disse tydeligt illustreres i geologiske kort og profiler. Der blev gjort stigende brug af centrale fossiler.
En evigt aktuel verden eller et univers af katastrofer?
Undersøgelsen af nøglefossiler førte til en anden, langvarig kontrovers om den rolle, der kan tilskrives katastrofale begivenheder i jordens historie. Georges de Cuvier (1769-1832) anses for at være hovedforkæmper for katastrofeteorien . Aus den, oft dramatischen, Unterschieden im Fossilbestand der einzelnen Formationen schloss er, dass im Laufe der Erdgeschichte riesige Umwälzungen stattgefunden haben müssen, die in bestimmten Gebieten alle Lebewesen ausgelöscht hätten. Danach seien diese durch neue, entweder von außen zugewanderte, oder gänzlich neu erschaffene, Organismen ersetzt worden. Die biblische Sintflut sei dabei nur die allerletzte dieser Katastrophen gewesen.
Das Konzept des Aktualismus wurde von Sir Charles Lyell (1797–1875) entwickelt. Sein Hauptwerk Principles of Geology erschien zuerst 1830. Basierend auf den Gedanken James Huttons kam Lyell zu dem Schluss, dass die geologische Zeitskala, im Vergleich zur menschlichen Geschichte, sehr lang ist. Außerdem ging er davon aus, dass die Prozesse, die zur Bildung von bestimmten Gesteinen führten, im Wesentlichen identisch sind, zu den Vorgängen, die man noch heute beobachten kann. ( „Die Gegenwart ist der Schlüssel zur Vergangenheit“ ) Die Veränderungen im Fossilbestand erklärte Lyell durch ständige, langsame Hebungen und Senkungen der Erdkruste, wie sie sich bereits Aristoteles vorgestellt hatte. Die Schichtgrenzen an denen sich die Lebewesen anscheinend sprunghaft veränderten, entsprächen einfach den Zeiten, in denen sich auf den herausgehobenen Festländern keine Sedimente abgelagert hätten.
Es war Charles Darwin (1809–1882) der dem Aktualismus weitgehend zum Durchbruch verhalf. In seiner Jugend hatte er eine formale, wenn auch kurze, Ausbildung als Geologe erhalten, und seine Erklärung der Entstehung der Atolle wird noch heute akzeptiert. Seine größte Leistung jedoch, die Evolutionstheorie , basiert wesentlich auf Lyells aktualistischem Prinzip. Erst durch das vergleichende Studium heute lebender Organismen stellte er die Paläontologie auf eine solide theoretische Grundlage. Darwin lieferte mit seiner Theorie von der natürlichen Zuchtwahl das Werkzeug, mit dem man die langsame Veränderung der Organismen im Laufe der Erdgeschichte erklären kann, ohne dafür völlig unbekannte, willkürliche, wenn nicht sogar übernatürliche, Kräfte postulieren zu müssen. Einer der letzten Paläontologen , der als Anhänger des Katastrophismus die Artenvielfalt metaphysisch deutete, auf einen schöpferischen Gott zurückführte, war Louis Agassiz .
Trotzdem war es verfrüht, den endgültigen Sieg der Aktualisten zu verkünden. In der Tat fiel es ausgerechnet Lyell sehr schwer, Darwins Evolutionstheorie zu akzeptieren. Lyells Vorhersage, dass man auch Reste von Wirbeltieren in den ältesten Schichten finden müsste, erfüllte sich jedoch nie. Auch das späte Erscheinen des Menschen, sowie die sich damals mehrenden Anzeichen für eine globale Eiszeit , widersprachen seiner Ansicht, dass sich die Erde in ihrer Geschichte niemals wesentlich verändert hätte. In neuerer Zeit erlebte der schon totgeglaubte Katastrophismus eine Renaissance. Die Vorstellung von langen, stabilen geologischen Epochen, in denen sich praktisch nichts verändert, schließt die Möglichkeit von einmaligen, plötzlichen, katastrophalen Umwälzungen (wie z. B. Meteoriten -Einschläge) letztendlich nicht aus.
Erste globale Hypothesen zur Gebirgsbildung
Im Verlauf des 19. Jahrhunderts wurden weltweit immer mehr Einzelinformationen zusammengetragen. Nach und nach bildete sich eine allgemein akzeptierte, relative geologische Zeitskala heraus. Die verschiedenen Staaten gründeten ihre jeweiligen geologischen Institute, die sich besonders mit der Herstellung nationaler Kartenwerke und der Erforschung von Lagerstätten beschäftigten.
Der Katastrophist Léonce Élie de Beaumont (1798–1874) entwickelte die erste umfassende Theorie zur Gebirgsbildung ( Orogenese ). Demnach entstünden die weltweiten Gebirgsgürtel durch die von kataklysmischen Vulkanausbrüchen begleitete Abkühlung des Erdkörpers, ähnlich wie die schrumpfende Haut eines erkaltenden Bratapfels.
Im Schweizer Jura , und besonders in den Kohlefeldern der Appalachen in Nordamerika, wurden tatsächlich immer mehr Indizien entdeckt, die auf bedeutende seitliche Einengung von Gesteinsschichten hinwiesen. Diese Bewegungen hatten dort anscheinend zur Bildung von ausgedehnten Falten und tektonischen Überschiebungen geführt. Im Jahre 1873 fasste der amerikanische Aktualist James Dwight Dana (1813–1895) solche Beobachtungen zu seiner Geosynklinal-Theorie zusammen. Diese blieb, bis weit ins 20. Jahrhundert hinein, das maßgebliche tektonische Erklärungsmodell. In Europa verhalf Eduard Suess (1831–1914), mit seinen Arbeiten über die Alpen, solchen Vorstellungen zum Durchbruch. Auf Suess geht auch die Unterscheidung der weltweiten Gebirgsbildungsphasen zurück. Am bekanntesten sind die kaledonische , variszische und alpidische Gebirgsbildungsära. Hans Stille (1876–1966) vertrat noch bis in die zwanziger Jahre des 20. Jahrhunderts sehr erfolgreich die Kontraktions-Hypothese , nach der die Gebirgsbildung va durch die Schrumpfung des Erdkörpers hervorgerufen wird ( Stille-Zyklus ).
Das Problem dieser Hypothese besteht darin, dass sie bestimmte expansive Phänomene, wie die Einsenkung von Grabenbrüchen oder Spaltenvulkanismus , nicht befriedigend zu erklären vermag. Außerdem bleibt unklar, wie ein kontinuierlicher Abkühlungsprozess zu zyklisch wiederkehrenden Phasen der Gebirgsbildung führen soll, die durch lange Zeiten tektonischer Ruhe voneinander getrennt sind. Erst die Entdeckung der natürlichen Radioaktivität lieferte eine plausible Energiequelle, die dem bisher angenommenen, unaufhaltsamen Abkühlungs- und Schrumpfungsprozess des Erdkörpers entgegenwirken konnte. Doch selbst dann blieb das Phänomen der Gebirgsbildungs- Zyklen noch rätselhaft.
Die Suche nach dem fest verankerten Urkontinent
In der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts wurden immer mehr Ähnlichkeiten zwischen den Ablagerungen und Fossilien auf verschiedenen Kontinenten entdeckt, besonders in Südamerika, Afrika und Indien. Man postulierte daher die Existenz von Landbrücken , die die Kontinente früher miteinander verbunden hätten, so wie heute der Isthmus von Panama Nord- und Südamerika verbindet. Suess hingegen nahm an, dass große Teile des ursprünglich zusammenhängenden Gondwanalands abgesunken seien und sich in Ozeanböden verwandelt hätten. Gerade diese Vorstellung fand übrigens großen Anklang in okkultistischen und esoterischen Zirkeln um Madame Helena Blavatsky . Nicht nur der Untergang von Atlantis , sondern auch von ‚ Lemuria ' (die vermutete Urheimat der Lemuren) im Indischen Ozean, und von Mu im Pazifik, wurde in der Folge von ‚Medien' phantasievoll ausgemalt, und mit der Theorie von der Ozeanisierung von kontinentaler Kruste erklärt.
Bis in die Mitte des 20. Jahrhunderts hinein wurden die verschiedensten geotektonischen Hypothesen vorgeschlagen, wie die Pulsationshypothese , die von abwechselnden Phasen von Kontraktion und Expansion der Erde ausgeht, oder die Oszillations-Hypothese , die verstärkt auf vertikale, isostatische Ausgleichsbewegungen in der Erdkruste zurückgreift. Wie ihren Vorgängern, so ist allen diesen Hypothesen gemeinsam, dass sie von einer festen Fixierung der Erdkruste auf ihrer Grundlage ausgehen.
Besonders italienische, und später deutsche Geophysiker begannen mit der Konstruktion von Seismografen , mit denen die Ausbreitungswellen von Erdbeben im Erdkörper aufgezeichnet werden konnten. Um das Jahr 1900 schloss Emil Wiechert (1861–1928) aus seismischen Daten auf die Schalenstruktur der Erde, mit Erdkern , Erdmantel und Erdkruste .
Die Entdeckung der treibenden Kontinente
Ab etwa 1930 setzten sich statt der Modelle des Fixismus zunehmend solche des Mobilismus und einer beweglichen Erdkruste durch. Es entstanden die Kontraktionstheorie sowie ihr Gegenteil, die Expansionstheorie der Erde. Beide hatten zahlreiche Argumente für sich, konnten aber nicht alle Phänomene erklären. Der endgültige Paradigmenwechsel kam mit Erkenntnissen von Tiefbohrungen und durch Forschungsschiffe der Ozeanografie .
Beim Verlegen der ersten untermeerischen Fernsprechkabel von den Britischen Inseln nach Nordamerika zum Ende des 19. Jahrhunderts, entdeckte man den mittelatlantischen Rücken . Jedoch zog man lange Zeit keine Schlüsse aus der Tatsache, dass er sich küstenparallel von Norden nach Süden durch den ganzen Ozean zieht, anstatt, wie eigentlich zu erwarten gewesen wäre, die Festländer zu beiden Seiten des Atlantiks in Ost-West-Richtung zu verbinden.
Die ersten mobilistischen Vorstellungen über die Möglichkeit bedeutender seitlicher Bewegungen von Festlandsmassen finden sich in der Kontinentaldrift -Hypothese Alfred Wegeners (1880–1930) aus dem Jahr 1915. Wegener nahm an, dass die verhältnismäßig leichten, granitischen Gesteine der kontinentalen Kruste ( Sial ) auf dem dichteren, aber zähflüssigen Untergrund aus basaltischem Material ( Sima ) schwimmen, wie Eisberge auf dem Wasser. Ein ursprünglicher Superkontinent ( Pangaea ) könnte so durch relativ schwache Kräfte in Stücke brechen und auseinander treiben. Dies würde nicht nur den parallelen Verlauf der östlichen und westlichen Küsten des Atlantiks erklären, sondern auch die Ähnlichkeiten der Fossilien und Klimazeugen , sowie bestimmter alter Gebirgszüge in Gondwana. Wegeners Theorie stieß zu seinen Lebzeiten aber auf breite Ablehnung, da er die wirkenden Kräfte nicht plausibel erklären konnte. Erst Arthur Holmes (1890–1965) schlug 1930 einen Mechanismus vor, der die Bewegung von Kontinentalplatten erklären könnte: Konvektionsströmungen heißer Magmen im Erdmantel.
Der Durchbruch mobilistischer Theorien erfolgte aber erst drei Jahrzehnte später in den 1960er Jahren. Man erkannte, dass das weltumspannende System der mittelozeanischen Rücken seismisch aktiv ist, und dass dort, entlang von vulkanischen Spalten, kontinuierlich neues Material aus dem Erdmantel an die Oberfläche tritt. Bei Island, das genau auf dem mittelatlantischen Rücken liegt, wurde mit Hilfe paläomagnetischer Messungen der Gesteine auf dem Meeresgrund nachgewiesen, dass sich die beiden symmetrischen Seiten des Ozeanbodens jedes Jahr einige Zentimeter auseinander bewegen. Dieses Phänomen wird heute, mit einer nicht ganz glücklichen Übersetzung aus dem Englischen, als Ozeanbodenspreizung bezeichnet (siehe: Sea-Floor-Spreading ), Ozeanbodenausbreitung wäre wohl treffender. Aus einer Fülle von geophysikalischen , ozeanografischen , paläontologischen und petrografischen Beobachtungen entwickelte sich darauf hin die heute allgemein akzeptierte Theorie der Plattentektonik . Der zyklische Wechsel von Phasen des Auseinanderbrechens von Kontinenten, und der erneuten Kollision dieser Platten liefert eine plausible Erklärung für die wiederkehrenden, globalen Gebirgsbildungsphasen ( Wilson-Zyklus ) sowie für eine Reihe anderer geologischer Phänomene.
Die Veränderung der Arbeitsmethoden im 20. Jahrhundert
Bereits im 18. und 19. Jahrhundert begannen Geologen, chemische und physikalische Verfahren zur Untersuchung von Gesteinen und Mineralen heranzuziehen. Hier sind vor allem die auf Axel Frederic Cronstedt zurückgehende Lötrohrprobierkunde und die im 19. Jahrhundert an Bedeutung gewinnende nasschemische Analyse zu nennen. Doch bis zum Beginn des 20. Jahrhunderts dominierten in der Geologie beschreibende Forschungsmethoden. Im 20. Jahrhundert wandelte sich die Geologie zu einer analytischen Naturwissenschaft: Mit der Entdeckung der Röntgenbeugung konnte man die mineralogische Zusammensetzung auch von feinkristallinen Gesteinen bestimmen, mit der Entwicklung der Geophysik gewann man erstmals Erkenntnisse über das Innere der Erde. Mit Hilfe von Modellierungen am Computer können geologische Prozesse besser verstanden werden. Ein immer größerer Anteil geologischer Forschung wanderte vom Gelände an den Schreibtisch und ins Labor. Dieser Wandel der Methoden machte aus der zuvor rein qualitativen Geologie eine quantitative Wissenschaft und stellt damit nach der Abkehr von metaphysischen Vorstellungen in der frühen Neuzeit den zweiten Quantensprung der Wissenschaftsgeschichte der Geologie dar.
Literatur
- François Ellenberger : History of Geology, 2 Bände, Balkema, 1996, 1999
- Helmut Hölder : Kurze Geschichte der Geologie und Paläontologie , Springer Verlag, 1989, ISBN 3-540-50659-4 .
- David R. Oldroyd : Thinking about the Earth , Harvard Press, 1996, ISBN 0-674-88382-9 ; dt.: Die Biographie der Erde. Zur Wissenschaftsgeschichte der Geologie , Frankfurt am Main 1998.
- Alan Cutler: Die Muschel auf dem Berg – Über Nicolaus Steno und die Anfänge der Geologie. Albrecht Knaus Verlag, München 2004, ISBN 3-8135-0188-4 .
- Gabriel Gohau A history of Geology , Rutgers University Press 1990 (französisches Original Edition La Decouverte 1987).
- Martin Rudwick Bursting the Limits of Time: The Reconstruction of Geohistory in the Age of Revolution , University of Chicago Press 2005.
- Martin Rudwick Worlds Before Adam. The Reconstruction of Geohistory in the Age of Reform , University of Chicago Press 2008
- Anthony Hallam Great Geological Controversies , Oxford University Press 1983, 2. Auflage 1989.
- Bernhard Hubmann Die großen Geologen , Marix Verlag 2009.
- Karl Alfred von Zittel Geschichte der Geologie und Paläontologie bis Ende des 19. Jahrhunderts , München: Oldenbourg 1899,Archive .
- Max Pfannenstiel Wie trieb man vor hundert Jahren Geologie ? , Mitteilungen des Alpenländischen Geologischen Vereins, Band 34, 1941, Wien 1942, pdf .
Weblinks
- Olaf Otto Dillmann: Personen und Daten zur Geschichte der Geologie und Paläontologie. In: Geowissenschaftlicher Dienst. 21. Februar 2017, abgerufen am 17. November 2020 .
- Gottfried Zirnstein: Naturforscher für und wider die Sintflut, das Inlandeis und die Kontinentalverschiebung. (PDF) Wie das Werden der Erdoberfläche aufgeklärt wurde. Abgerufen am 17. November 2020 .
Einzelnachweise
- ↑ Martin Kemp : Leonardo , CH Beck, München 2005, S. 186 ff. ISBN 978-3-406-53462-1
