Geologihistorie

Geologiens historie omfatter utviklingen av geologi og dens forløpere fra forhistorie til i dag. Den overlapper historien til andre geofag , for eksempel paleontologi , mineralogi og spesielt petrografi .

Antikken

Geologiens opprinnelse kommer fra to veldig forskjellige kilder: på den ene siden fra den praktiske kunnskapen til malmprospektørene, gruvearbeidere og metallurger som forsynte de gamle sivilisasjonene med råvarene de trengte, og på den annen side fra selve første frø av vestlig filosofi.

Mineraler, fossiler og bergarter i ionisk naturfilosofi

Det var Thales of Miletus (rundt 624 til 546 f.Kr.), grunnleggeren av ionisk naturfilosofi , som var den første som prøvde å erstatte de gamle mytologiske ideene om jorden med rasjonelle forklaringer. Han skyldte ikke lenger den rumlende "jordskjelven" Poseidon for opprinnelsen til jordskjelvet , men bevegelsene til jordskiven som fløt på urvannet. På samme måte, ved å observere sedimenteringen i sandbanker ved munningen av store elver eller utfelling av mineraler ved kanten av varme kilder, synes Thales å ha kommet til sin tese om at alt stammer fra vann.

Anaximandros (rundt 610 til 546 f.Kr.) tegnet ikke bare det første kartet over den bebodde verden, men utvidet også Thales ideer til den levende verden. Han lærte at levende vesener dukket opp fra fuktighet som fordamper under virkningen av solen. Som et resultat utviklet mennesker seg fra fisklignende skapninger. Selvfølgelig er det ren tilfeldighet at diskusjonen i dag igjen handler om hvorvidt livets første byggesteiner (« ursuppe ») ble dannet i havet, eller om de ikke var konsentrert i varme, mineralmettede vannhull. Anaximandros 'forbløffende tese forutser imidlertid moderne evolusjon med mer enn 2400 år. Tross alt var han den første tenkeren som vurderte en naturlig utviklingsprosess hos levende vesener. Uansett viser det at han var klar over fenomenet felling av havsalt gjennom eksponering for sollys ( fordampning ).

Xenophanes of Colophon (rundt 570 til rundt 470 v. Chr.) Indikerte for første gang avtrykk av skjell og andre sjødyr i sjø fjerne landlinjer som rester av fossiliserte skapninger ( fossiler ). Han forklarte plasseringen deres ved å si at fjellene en gang steg opp av havet. Han kjente også igjen den pågående erosjonen ved kysten. Fra disse to prosessene konkluderte han med at det var store sykluser der fjelldannelse og erosjon vekslet. Hver gang fastlandet blir ødelagt, blir den respektive menneskeheten utslettet.

Metafysiske spekulasjoner i gresk filosofi

Alle disse tilnærmingene til naturen ble allerede ansett som foreldede på 400 -tallet f.Kr. I stedet viet gresk filosofi seg stadig mer til formell-logiske og transcendente problemer. Mens pytagoreerne i Sør -Italia forvandlet matematikk til en hemmelig mysteriereligion, begrenset sofistene seg til grammatikk, dialektikk og retorikk. Ideene om dannelse av bergarter og metaller flyttet snart bare innen ren spekulasjon, som i stor grad dispenserte fra empiriske observasjoner. Som z. B. Anaxagoras fra Klazomenai (rundt 500-428 f.Kr.) hevdet at himmelenes steinete natur hadde blitt bevist ved fallet av meteoritten Aigospotamoi, som allerede ga ham en dom for blasfemi .

Platon (427–348 f.Kr.) kombinerte teorien om de fire elementene i Empedokles med de matematiske spekulasjonene til pytagoreerne om atoms geometriske form. Metaller og mineraler består ikke, som steiner og jord, av blandede elementer, men av spesielt komprimert 'smeltbart vann', med andre ord: spesielt hard frossen is.

Aristoteles (384–322 f.Kr.) representerte den betydningsfulle læren om transformasjon ( transmutasjon ) av elementene i hans verk Meteorologia . Han tilskrev endringen den dype penetrasjonen av solstrålene i jordens kropp. Den resulterende tørre fordampningen ville danne steinene, og den fuktige fordampningen ville føre til metallene. Hans idé om dannelsen av fossiler inne i bergarter av en ubestemt kreativ kraft (latin: vis plastica ) skulle også forbli gyldig langt inn i moderne tid. Han var kjent med løftene og nedsenkingene av jordoverflaten, som forårsaker alluviale avsetninger og erosjon. Etter hans mening var de basert på den langsomme, men uberegnelige aldringen av jorden.

Årsaken til utvikling og vekst av alle ting, inkludert mineraler, var logos (gresk: ordet, den rasjonelle talen, grunnen), et generelt metafysisk ordningsprinsipp som gjennomsyrer hele kosmos . På den filosofiske skolen i Stoa ble begrepet Logoi spermaticoi , de "frølignende grunnene", utviklet fra dette. Det ble antatt at disse inneholder ideene som bestemmer den endelige formen for de enkelte tingene. I neoplatonismen , som senere ville ha en betydelig innflytelse på kristen teologi, kom disse ideene fra den guddommelige ånden. I dag har vi vil heller tenke på atombindingskrefter som tvinger de enkelte atomer av et mineral til et krystallgitter , eller de gener som bestemmer utviklingen av en levende organisme.

De gamle "steinbøkene"

Slike synspunkter ble oppsummert av Theophrastus , studenten og etterfølgeren til Aristoteles, i sitt arbeid On the Stones . Etter det ble de ansett for å være generelt bindende til langt ut i moderne tid. I de senere steinbøkene ble disse teoriene imidlertid stadig mer blandet med ideer fra Orienten, om de magiske, astrologiske og medisinske egenskapene til metaller og edelstener , men også med praktiske oppskrifter for forfalskning av gull og for kunstig produksjon av glass og fargestoffer. Her kan du se opprinnelsen til teknisk kjemi .

Den siste store oppsummeringen av alt dette, nå veldig omfattende og motstridende, materialet ble utført av Plinius den eldre i hans leksikon Naturalis Historia , hvorav de fem siste bøkene omhandlet mineralriket. Under utbruddet av Vesuv , som ødela byen Pompeii , våget Plinius for nær vulkanen av vilje til å hjelpe, men også av nysgjerrighet og ble kvalt av gassene som rømte. På grunn av den meget detaljerte øyenvitneskildringen til nevøen Plinius den yngre , kalles slike eksplosive utbrudd fremdeles for Plinias utbrudd i dag.

Ellers ble det bare gjort noen få geologiske observasjoner i antikken. Mangelen på interesse var hovedsakelig basert på generell forakt for skittent manuelt arbeid. Spesielt området for anvendt geologi , for eksempel gruvedrift og mineralforekomster , forble det eksklusive domenet til slaver og håndverkere, som i beste fall formidlet sin praktiske kunnskap muntlig. Bare i den bibelske boken Job ( Hi 28.1-19 EU ) er det en kort beskrivelse av gruvearbeidernes (til slutt utilfredse) nysgjerrighet.

Grunnlaget for det kristne bildet av jorden

I den sene kristne antikken gikk mange gamle ideer om jordens natur allerede tapt. Theophilus av Antiokia (115–181) avviste de gamle greske ideene om verdens evighet, eller om årtusener gamle sykluser for opprettelse og ødeleggelse av jorden. I stedet prøvde han, etter den jødiske modellen, å beregne jordens alder ut fra informasjonen i Bibelen , ved å bruke en dato på 5529 f.Kr. Kom. Lactantius Firmianus (ca. 240-320) nektet derimot jordens sfæriske form og favoriserte en flat jordteori, som antydet av hans tolkning av Det gamle testamente .

middelalderen

Mens gruvedrift stagnerte lenge etter sammenbruddet av Romerriket i Vest-Europa, i det arabisk-muslimske kulturområdet ble de gamle ideene om opprinnelsen til malm og bergarter videreutviklet. Ibn Sina (latinisert: Avicenna , rundt 980-1037) brukte særlig Aristoteles, hvis doktrine om transformasjon av metaller han imidlertid avviste. I tillegg ga den en moderne utseende klassifisering av mineralriket i salter, svovel, metaller og steiner. Fra den lagdelte formen av bergarter utledet han at de ble dannet av sedimentering, og han tilskrev dannelsen av fjell til virkningene av jordskjelv. Forresten, i sine ideer om virkningene av vann, var Ibn Sina nær en orden ( tariqa ) av sufi -mystikere som kalte seg renhetens brødre . Disse lærte at havene fylt med sediment fra fjell og elver over lange perioder. Etter hvert flommer sjøen over og nytt materiale avsettes på fastlandet.

Slike eldgamle og arabiske ideer nådde Vest -Europa på 1100- og 1200 -tallet, hvor de inspirerte de tilfeldige alkymistene . Disse forklarte dannelsen av metaller gjennom den konsentrerte strålingen fra alle planeter på midten av jorden, som ble forestilt som en stor, brennende ovn. Albertus Magnus (1200–1280) beskrev dannelsen av malmårer som en destillasjonsprosess . På grunn av varmen i jordens indre blir de finere komponentene i de fuktige dampene drevet inn i de naturlige porene og sprekker i jordskorpen. Der blir de avkjølt, utskilt og konsentrert, omtrent som i nakken på en retort. Dette tilsvarer i hovedsak den moderne teorien om hydrotermiske veneforekomster .

Ellers, da folk i middelalderen lurte på om verdens tilstand, så de mer på himmelen enn på bakken under føttene. I himmelen mistenkte han, avhengig av utdanningsnivå, enten en allherskende Herre Gud, eller tiltrekningskreftene og strålingen til planetene som løfter fjellene, trekker seg tilbake i havet eller forårsaket vekst av mineraler, planter og dyr.

I slutten av middelalderen (spesielt gjennom innlemmelsen av aristotelisk filosofi i kristen teologi) oppsto de første tvilene om den korte bibelske kronologien ; så med Jean Buridan (ca. 1328–1358), som postulerte en evig verden med sykluser på “kanskje hundre tusen millioner år” , selv om dette virket uforenlig med kristen tro. Imidlertid støttet reformasjonen , med sin programmatiske tilbakevending til Bibelens ordlyd, igjen den bibelske kronologien.

Renessanse

Leonardo da Vinci (1452–1519) gjenoppdaget fossilenes organiske natur og beskrev dem i Codex Leicester , og benektet tydelig betydningen av den bibelske flommen for prosessen. ^[1] Han avviste også jordens korte alder, beregnet ut fra Bibelen, og observerte den forskjellige sedimentasjonen av sandkorn i rennende vann. Siden Leonardo aldri publiserte notatbøkene sine, var funnene praktisk talt ineffektive.

Gruvearbeidere ...

Arbeidet til Georgius Agricola (1494–1555) regnes derfor som begynnelsen på moderne geologi. Hoveddelen av arbeidet hans De re metallica libri XII består av detaljerte beskrivelser av tidens gruve- og ingeniørkunst, bygging av smelteovner, produksjon av brus , saltpeter , svovel og alun , transport av malm, vind og vann makt, men også juridiske og administrative bekymringer. I de første kapitlene gir han imidlertid også mange praktiske tips for å lokalisere forekomster ( leting ) på grunnlag av naturlige trekk. Hans De natura fossilium anses å være den første manualen for mineralogi , ettersom klassifiseringen av mineraler er basert på ytre egenskaper som farge, glans og smak. I sitt De ortu et causis subterraneorum (1546) beskriver Agricola sitt syn på dannelsen av mineraler. Her antok han effekten av en "forstenende juice" ( succus lapidescens ), som oppstår ved felles oppvarming og fortykning av tørre og fuktige stoffer i underjordiske farvann, og som bryter ned (bokstavelig talt: slikker) de omkringliggende bergartene. I dette konseptet kan man se en tidlig forløper for de "mineralholdige løsningene" ( væsker ) i moderne innskuddsvitenskap, selv om Agricola tilskrev de forskjellige mineralformasjonene, etter eksempel fra Aristoteles, men litt utilfredsstillende, til de bare effektene av varme og kaldt. Agricola avviste ikke bare den bibelske tesen om at alle mineraler ble dannet i guddommelig skapelses øyeblikk, men også den alkymiske teorien om transformasjon av metaller. Likevel bør disse holde seg lenge. En viktig drivkraft for de europeiske oppdagelsesreise i utlandet var z. B. ideen om at 'solmetallgullet' finnes spesielt i de varme, tropiske områdene i verden.

Den sveitsiske naturforskeren Conrad Gessner (1516–1565) samlet i sitt verk De rerum fossilium, lapidum et gemmarum (1565), i ånden til de gamle steinbøkene , en overflod av (ofte feil) informasjon om fossiler, mineraler og edelstener.

... og alkymister

Spekulasjonene til den humanistiske lærde Paracelsus (1493–1541) representerer et ytterligere eksempel på (ganske fri) retur til den gamle tradisjonen. Etter hans mening var den guddommelige, immaterielle ånd ( Iliaster ) delt inn i de fire elementene ild, vann og luft og jord, som hver kan tjene som en matrise for dannelse av forskjellige stoffer. Mineralene vokser etter et metafysisk ordensprinsipp ( Archeus ) på jorden, veldig lik plantefrø. Matrisen er vannet som renner gjennom hele jordkroppen i et nettverk av underjordiske vassdrag. I tillegg, basert på den kristne treenigheten, delte han også naturen inn i grunnelementene salt, svovel og kvikksølv, som gir den dens egenskaper. Ved å gjøre det, tyr han imidlertid til arabiske tradisjoner i stedet for greske.

Ideen om mineraler som "frø" som vokser i jorden til de til slutt blir til "modne" metaller, finnes ikke bare blant alkymister, men også i folkloren til gruvearbeidere og metallurger fra mange mennesker.

I skrifter fra den tyske alkymisten og gruveingeniøren Johann Joachim Becher (1635–1682) utviklet Paracelsus 'prinsipper om salt, svovel og kvikksølv seg til den "glassrike jorden" (steinenes mor), den "fete jorden" (mor til vanlig jord) og "kvikksølvjord" (metals mor). Mens kvikksølvjorden snart forsvant i den senere utviklingen av teorien, var den glassete jorden knyttet til mineralet kvarts , som faktisk er en hovedkomponent i bergarter og ofte danner matrisen for andre mineraler. I teorien ble fettjorden omdannet til phlogiston , et hypotetisk stoff som skulle gjøre stoffene brannfarlige. Overføringen av phlogiston fra et stoff til et annet har lenge vært brukt for å forklare forbrenningsreaksjoner og metallurgiske prosesser som vi nå vil kalle reduksjon og oksidasjon . I løpet av 1700-tallet utviklet slike konsepter seg til ideer om spesielle jordarter som kalk , silika , magnesia og alun, som man begynte å betrakte som kvasi-kjemiske komponenter i mineraler.

Oppdagelsen av jordens historie

Det som skiller geologi fra de fleste andre naturvitenskap er først og fremst dens historiske tilnærming. Mineralene kan lett klassifiseres av en kjemiker, fossilene av en biolog. En fysiker kan beskrive egenskapene til jordens kropp, dens form en geograf. Geologen stiller ikke bare spørsmålet: "Hva er det?", Men fremfor alt: "Hvordan fikk det det det er?"

Den danske legen og naturforskeren Niels Stensen, latinisert: Nicolaus Steno (1638–1686), tok de første skrittene i retning av en geologisk historie . I 1669 designet han den første geologiske profilen i Toscana som egentlig var ment å være historisk. Med den grunnleggende kunnskapen om at de nedre steinlagene også er de eldre, og lagene over som er påfølgende yngre og yngre, oppdaget Stensen det stratigrafiske prinsippet . Arrangementet i rommet tilsvarer i virkeligheten en sekvens i tid. I tillegg postulerte Stensen at alle lagene opprinnelig ble avsatt horisontalt, og at lagene bare kan justeres, brytes og brettes senere av jordiske krefter. Stensen forsto også fossilenes organiske natur. Hvis fossilene først senere hadde dannet seg i berget, som Aristoteles mente, ville de ha blitt deformert av den omkringliggende bergarten, som trerøtter som vokste til en spalte. Faktisk tilpasset imidlertid den omkringliggende steinen seg til fossilene, noe som gjorde det klart at de må være eldre enn den omkringliggende bergarten. Stensen var den første krystallografen som gjenkjente loven om konstante vinkler i kvarts.

Stensens samtidige fortsatte å bekymre seg om problemet med hvorfor fossilene var innebygd dypt i steinene i stedet for på overflaten. En utvei var å ganske enkelt benekte fossilenes organiske opprinnelse og avfeie dem som spontane formasjoner og nysgjerrige "naturlek", slik tilfellet er f.eks. B. Martin Lister (1638-1711) gjorde. Robert Hookes (1638–1703) idémyldring om at en kronologisk sekvens av endrede miljøforhold kunne rekonstrueres fra det fossile innholdet i steinene, ble først ikke videreført.

Slike tilnærminger til geologisk historie ble hindret i lang tid av overholdelse av den bibelske tidsskalaen. Det mest kjente eksemplet er beregningen av erkebiskopen av Armagh (Irland), James Usher (1580–1656), som skrev verdens skapelse mandag 23. oktober 4004 f.Kr. Datert. Den eneste hendelsen som kunne ha endret jordens form vesentlig etter skapelsen var flommen. Hun ble holdt ansvarlig ikke bare for eksistensen av fossiler langt borte fra sjøen, men også for den utbredte sengebelastningen . Disse bergartene, som forekommer i store deler av Nord- og Sentral -Europa, ble først anerkjent på 1800 -tallet som bevis på de siste kalde tider. På grunn av likheten mellom kystlinjene i Afrika og Sør -Amerika, skyldte en teolog ved navn Lilienthal til og med skylden for flommen i 1736 for oppbruddet av disse kontinentene.

Geologi som en moderne vitenskap

I løpet av opplysningstiden gikk troen på den bibelske tidsskala gradvis tapt, og det ble forsøkt å bygge en bro mellom den tradisjonelle praktiske kunnskapen til gruvearbeidere og metallurger og de rent teoretiske spekulasjonene til Descartes , Leibniz eller Kant om opprinnelsen til jord. Med dette gjorde geologien overgangen fra en beskrivende til en forklarende vitenskap. Å samle fossiler og mineraler ble en virkelig kjepp blant borgerlige kretser, og kunnskap om geologiske særegenheter var en viktig del av allmenn utdanning.

Den første som satte Hookes idé om en mulig geologisk historie i praksis, var den prøyssiske fjellryggen Johann Gottlob Lehmann (1719–1767) og den fyrste personlige legen Georg Christian Füchsel (1722–1773). På den måten konsulterte de den forskjellige dannelsen av steinene ( litologi ) i stedet for det fossile innholdet. På midten av 1700 -tallet laget de de første profilseksjonene og geologiske kartene som representerte berglagene i gruvedistriktene i Thüringen.

Den toskanske gruvedirektøren Giovanni Arduino (1735–1795) laget også en profil av de italienske alpinfotene. Han delte steinene i jordskorpen i 'primær', 'sekundær', tertiær og kvartær . De to siste begrepene er fremdeles i bruk i dag, de to første tilsvarer grovt sett dagens Paleozoic og Mesozoic Era . Han innså også at fossilene i de yngre lagene blir mer og mer lik de organismer som lever i dag.

Gjennombruddet i den grunnleggende arbeidsmetoden for geologisk kartlegging ble imidlertid oppnådd av landmåler og kanalbygger William Smith (1769–1839). I 1815 publiserte han sitt monumentale, fullfargede kart over geologien i England og Wales, med tanke på både fossilt innhold og litologi. Smith hadde erkjent at visse steinsekvenser også er preget av en veldig spesifikk, umiskjennelig sekvens av fauna . I 1827 myntet Leopold von Buch (1774–1853) begrepet referansefossil for fossiler som tillot relativ datering. Smiths kart fortsatte å veilede alle påfølgende nasjonale byråprosjekter . Ved hjelp av slike kart er det ikke bare mulig for geologen å vise fordelingen av visse bergarter på overflaten, men også å forutsi plasseringen deres i undergrunnen. Jo mer man ble klar over at steinlagene også var tidsenheter , jo mer ble det geologiske kartet en kompleks representasjon av fire dimensjoner (de tre av rom og tid) i to dimensjoner.

Utviklingen av geologi skjedde deretter i en rekke, noen ganger ekstremt voldelige, vitenskapelige kontroverser.

Et par som ild og vann: Plutonisme og neptunisme

Den første av disse kontroversene var den såkalte "basaltstriden" mellom plutonister og neptunister. Basalt -striden var tilsynelatende vitenskapelig utført og var også en grunnleggende diskusjon om ulike religiøse syn på den bibelske skapelseshistorien.

Neptunismen har røtter som går tilbake til Thales of Miletus. I henhold til dette dannes bergartene utelukkende gjennom sedimentering fra vandige oppløsninger. Hans hovedrepresentant var sjefen for det nystiftede Bergakademie i Freiberg, Abraham Gottlob Werner (1749-1817). Han forklarte vulkanske fenomen som ubetydelige, lokale jordbranner, og de resulterende bergartene var bare smeltede sedimenter.

En av Werners motstandere var den skotske "gentleman -bonden" James Hutton (1726–1797). Plutonisme mener at opprinnelsen til alle bergarter kan finnes i vulkanske og vulkanske prosesser. Alle disse ideene er til syvende og sist basert på de "tørre" og "våte utpustene" til Aristoteles. Smeltede masser fra jordens indre finner tidvis oppover og kan til og med bryte gjennom til overflaten. Erosjon avslører disse bergartene og fjerner dem igjen for å bli avsatt på fastlandet som jord og i havene som sedimenter. På grunn av vekten av nye lag med sediment, blir de eldre lagene størknet mer og mer og til slutt, under det enorme trykket, oppvarmet igjen og transformert til de til slutt smelter igjen. Denne ideen om bergssyklusen er generelt akseptert i dag.

Ulike overdrevne syn på neptunistene kan deretter tilbakevises. B. dannelsen av granitter og basalter som kjemiske bunnfall fra vannet i et varmt urhav. Det er derfor det ofte blir hevdet i angelsaksisk litteratur at plutonistene vant striden. Man må imidlertid ikke glemme at forskjellige grunnforutsetninger fra Hutton ikke kunne opprettholdes, for eksempel den totale benektelsen av eksistensen av kjemisk utfelte sedimenter, forklaringen av saltkuplene som magmatiske inntrengninger, og spesielt antagelsen om at silikater er uløselige i vann. Tvert imot spiller vann en uunnværlig rolle i alle vulkanske og metamorfe prosesser. På dette tidspunktet har Werners overopphetede, mineralmettede løsninger ( saltlake ), under navnet væsker , kommet tilbake til teorien.

Werners prestasjon var også at gruveakademiene ikke bare forsket, men også underviste systematisk. Mange viktige samtidige, som Alexander von Humboldt , Novalis eller Goethe (som utførte viktige eksperimenter med løselighet og nedbør av silikagel ) deltok på forelesningene og spredte interesse for geologiske problemer over hele verden.

På begynnelsen av 1800 -tallet begynte de forskjellige løse endene å gå sammen. På sine omfattende reiser ble Werners studenter kjent med utvilsomt vulkanske formasjoner, for eksempel Auvergne i Frankrike eller Eifel, og endret deres syn deretter. På den annen side ble det forsøkt å korrelere de forskjellige " fjellformasjonene " med de nærliggende stratigrafiske sekvensene, som observert i Thuringia, i Paris -bassenget eller i England, på samme måte som Werner. Ved å bruke William Smiths metoder kan disse tydelig illustreres i geologiske kart og profiler. Økende bruk ble gjort av viktige fossiler.

En evig nåværende verden, eller et univers av katastrofer?

Studiet av viktige fossiler førte til en annen, langvarig kontrovers om rollen som kan tilskrives katastrofale hendelser i jordens historie. Georges de Cuvier (1769–1832) regnes for å være hovedforkjemperen 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

1. ↑ Martin Kemp : Leonardo , CH Beck, München 2005, S. 186 ff. ISBN 978-3-406-53462-1