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La historia de la geología se ocupa del desarrollo de la ciencia natural de la geología. La geología es el estudio científico del origen, la historia y la estructura de la Tierra . [1]
En el año 540 a. C., Jenófanes describió fósiles de peces y conchas encontrados en depósitos de las montañas. Heródoto (hacia el 490 a. C.) observó fósiles similares. [2] [3] [4]
Algunas de las primeras reflexiones geológicas se centraron en el origen de la Tierra . La antigua Grecia desarrolló algunos conceptos geológicos primarios sobre el origen de la Tierra. Además, en el siglo IV a. C., Aristóteles hizo observaciones críticas sobre la lentitud del cambio geológico. Observó la composición de la tierra y formuló una teoría según la cual la Tierra cambia a un ritmo lento y que estos cambios no se pueden observar durante la vida de una persona. Aristóteles desarrolló uno de los primeros conceptos basados en evidencias relacionados con el ámbito geológico sobre la velocidad a la que cambia físicamente la Tierra. [5] [6]
Sin embargo, fue su sucesor en el Liceo , el filósofo Teofrasto , quien hizo el mayor progreso en la antigüedad en su obra Sobre las piedras . Describió muchos minerales y menas tanto de minas locales como las de Laurium cerca de Atenas , como de más lejos. También analizó con bastante naturalidad los tipos de mármol y materiales de construcción como las calizas , e intentó una clasificación primitiva de las propiedades de los minerales por sus propiedades, como la dureza .
Mucho más tarde, en el período romano , Plinio el Viejo realizó un análisis muy extenso de muchos más minerales y metales que entonces se utilizaban ampliamente con fines prácticos. Fue uno de los primeros en identificar correctamente el origen del ámbar como resina fosilizada de árboles mediante la observación de insectos atrapados en algunos trozos. También sentó las bases de la cristalografía al reconocer el hábito octaédrico del diamante .
Abu al-Rayhan al-Biruni (973-1048 d. C.) fue uno de los primeros geólogos musulmanes , cuyos trabajos incluyen los primeros escritos sobre la geología de la India , planteando la hipótesis de que el subcontinente indio alguna vez fue un mar . [7]
Ibn Sina (Avicena, 981-1037 d. C.), un erudito persa , hizo importantes contribuciones a la geología y las ciencias naturales (a las que llamó Attabieyat ) junto con otros filósofos naturales como Ikhwan AI-Safa y muchos otros. Ibn Sina escribió una obra enciclopédica titulada " Kitab al-Shifa " (el Libro de la Curación, Sanación o Remedio de la Ignorancia), en la que la Parte 2, Sección 5, contiene su comentario sobre la Mineralogía y Meteorología de Aristóteles , en seis capítulos: Formación de montañas , Las ventajas de las montañas en la formación de nubes; Fuentes de agua; Origen de los terremotos ; Formación de minerales ; La diversidad del terreno de la Tierra .
En la China medieval, uno de los naturalistas más intrigantes fue Shen Kuo (1031-1095), una personalidad polímata que incursionó en muchos campos de estudio en su época. En términos de geología, Shen Kuo es uno de los primeros naturalistas en haber formulado una teoría de la geomorfología . Esta se basó en sus observaciones de elevación sedimentaria , erosión del suelo , deposición de limo y fósiles marinos encontrados en las montañas Taihang , ubicadas a cientos de millas del océano Pacífico . También formuló una teoría del cambio climático gradual , después de su observación de antiguos bambúes petrificados encontrados en un estado preservado bajo tierra cerca de Yanzhou (la moderna Yan'an ), en el clima seco del norte de la provincia de Shaanxi . Formuló una hipótesis para el proceso de formación de la tierra: basado en su observación de conchas fósiles en un estrato geológico en una montaña a cientos de millas del océano, infirió que la tierra se formó por la erosión de las montañas y por la deposición de limo.
No fue hasta el siglo XVII que la geología dio grandes pasos en su desarrollo. En ese momento, la geología se convirtió en una entidad propia en el mundo de las ciencias naturales. El mundo cristiano descubrió que diferentes traducciones de la Biblia contenían diferentes versiones del texto bíblico. La única entidad que permaneció constante a través de todas las interpretaciones fue que el Diluvio había formado la geología y la geografía del mundo . [8] [ verificación fallida ] Para probar la autenticidad de la Biblia, las personas sintieron la necesidad de demostrar con evidencia científica que el Gran Diluvio de hecho había ocurrido . Con este mayor deseo de datos vino un aumento en las observaciones de la composición de la Tierra, lo que a su vez condujo al descubrimiento de fósiles. Aunque las teorías que resultaron del mayor interés en la composición de la Tierra a menudo fueron manipuladas para apoyar el concepto del Diluvio, un resultado genuino fue un mayor interés en la composición de la Tierra. Debido a la fuerza de las creencias cristianas durante el siglo XVII, la teoría del origen de la Tierra que fue más ampliamente aceptada fue Una nueva teoría de la Tierra publicada en 1696, por William Whiston . [9] Whiston utilizó el razonamiento cristiano para "probar" que el Gran Diluvio había ocurrido y que el diluvio había formado los estratos rocosos de la Tierra.
Durante el siglo XVII, tanto la especulación religiosa como la científica sobre el origen de la Tierra impulsaron aún más el interés por ella y dieron lugar a técnicas de identificación más sistemáticas de los estratos de la Tierra . [9] Los estratos de la Tierra se pueden definir como capas horizontales de roca que tienen aproximadamente la misma composición en todas partes. [10] Un pionero importante en la ciencia fue Nicolas Steno . Steno se formó en los textos clásicos sobre ciencia; sin embargo, en 1659 cuestionó seriamente el conocimiento aceptado sobre el mundo natural. [11] Es importante destacar que cuestionó la idea de que los fósiles crecían en el suelo, así como las explicaciones comunes sobre la formación de las rocas. Sus investigaciones y sus conclusiones posteriores sobre estos temas han llevado a los académicos a considerarlo uno de los fundadores de la estratigrafía y la geología modernas [12] [13] (Steno, que se convirtió al catolicismo de adulto, finalmente fue nombrado obispo y fue beatificado en 1988 por el Papa Juan Pablo II. Por lo tanto, también se le llama Beato Nicolás Steno).
A partir de este creciente interés en la naturaleza de la Tierra y su origen, surgió una mayor atención a los minerales y otros componentes de la corteza terrestre . Además, la creciente importancia económica de la minería en Europa durante mediados y fines del siglo XVIII hizo que la posesión de conocimientos precisos sobre los minerales y su distribución natural fuera vital. [14] Los académicos comenzaron a estudiar la composición de la Tierra de manera sistemática, con comparaciones y descripciones detalladas no solo de la tierra en sí, sino también de los metales semipreciosos que contenía, que tenían un gran valor comercial. Por ejemplo, en 1774 Abraham Gottlob Werner publicó el libro Von den äusserlichen Kennzeichen der Fossilien (Sobre las características externas de los fósiles), que le valió un amplio reconocimiento porque presentó un sistema detallado para identificar minerales específicos en función de características externas. [14] Cuanto más eficientemente se pudiera identificar la tierra productiva para la minería y se pudieran encontrar los metales semipreciosos, más dinero se podría ganar. Este afán de lucro económico impulsó la geología a cobrar protagonismo y la convirtió en una disciplina popular. Con un mayor número de personas que la estudiaban, surgieron observaciones más detalladas y más información sobre la Tierra.
También durante el siglo XVIII, aspectos de la historia de la Tierra –en concreto, las divergencias entre el concepto religioso aceptado y la evidencia fáctica– volvieron a convertirse en un tema popular de discusión en la sociedad. En 1749, el naturalista francés Georges-Louis Leclerc, conde de Buffon, publicó su Histoire Naturelle, en la que atacaba los relatos bíblicos populares dados por Whiston y otros teóricos eclesiásticos sobre la historia de la Tierra . [15] A partir de la experimentación con globos de enfriamiento, descubrió que la edad de la Tierra no era solo de 4.000 o 5.500 años como se infiere de la Biblia , sino más bien de 75.000 años. [16] Otro individuo que describió la historia de la Tierra sin hacer referencia ni a Dios ni a la Biblia fue el filósofo Immanuel Kant , quien publicó su Historia natural universal y teoría de los cielos ( Allgemeine Naturgeschichte und Theorie des Himmels ) en 1755. [17] A partir de las obras de estos hombres respetados, así como de otros, se volvió aceptable a mediados del siglo XVIII cuestionar la edad de la Tierra. Este cuestionamiento representó un punto de inflexión en el estudio de la Tierra. Ahora era posible estudiar la historia de la Tierra desde una perspectiva científica sin preconcepciones religiosas.
Con la aplicación de métodos científicos a la investigación de la historia de la Tierra, el estudio de la geología pudo convertirse en un campo científico diferenciado. Para empezar, había que elaborar la terminología y la definición de lo que constituía el estudio geológico. El término "geología" se utilizó por primera vez de forma técnica en publicaciones de dos naturalistas ginebrinos, Jean-André Deluc y Horace-Bénédict de Saussure , [18] aunque "geología" no fue bien recibido como término hasta que fue retomado en el muy influyente compendio, la Encyclopédie , publicado a principios de 1751 por Denis Diderot . [18] Una vez que el término se estableció para denotar el estudio de la Tierra y su historia, la geología lentamente se fue reconociendo de forma más general como una ciencia diferenciada que podía enseñarse como campo de estudio en instituciones educativas. En 1741, la institución más conocida en el campo de la historia natural, el Museo Nacional de Historia Natural de Francia, creó el primer puesto docente designado específicamente para la geología. [19] Este fue un paso importante para promover aún más el conocimiento de la geología como ciencia y reconocer el valor de difundir ampliamente dicho conocimiento.
En la década de 1770, la química estaba empezando a desempeñar un papel fundamental en la base teórica de la geología y surgieron dos teorías opuestas con seguidores comprometidos. Estas teorías contrastantes ofrecían explicaciones diferentes de cómo se habían formado las capas de roca de la superficie de la Tierra. Una sugería que una inundación líquida, tal vez como el diluvio bíblico, había creado todos los estratos geológicos. La teoría amplió las teorías químicas que se habían estado desarrollando desde el siglo XVII y fue promovida por el escocés John Walker , el sueco Johan Gottschalk Wallerius y el alemán Abraham Werner . [20] De estos nombres, las opiniones de Werner se volvieron internacionalmente influyentes alrededor de 1800. Argumentó que las capas de la Tierra, incluido el basalto y el granito , se habían formado como un precipitado de un océano que cubría toda la Tierra. El sistema de Werner fue influyente y los que aceptaron su teoría fueron conocidos como diluvianistas o neptunistas . [21] La tesis neptunista fue la más popular a finales del siglo XVIII, especialmente entre aquellos que tenían formación química. Sin embargo, otra tesis fue ganando terreno lentamente a partir de la década de 1780. En lugar de agua, algunos naturalistas de mediados del siglo XVIII, como Buffon, habían sugerido que los estratos se habían formado a través del calor (o fuego). La tesis fue modificada y ampliada por el naturalista escocés James Hutton durante la década de 1780. Argumentó en contra de la teoría del neptunismo, proponiendo en su lugar la teoría de la formación de estratos basada en el calor. Quienes siguieron esta tesis a principios del siglo XIX se refirieron a esta visión como plutonismo : la formación de la Tierra a través de la solidificación gradual de una masa fundida a un ritmo lento por los mismos procesos que habían ocurrido a lo largo de la historia y continuaban en la actualidad. Esto lo llevó a la conclusión de que la Tierra era inconmensurablemente antigua y no podía explicarse dentro de los límites de la cronología inferida de la Biblia. Los plutonistas creían que los procesos volcánicos eran el agente principal en la formación de las rocas, no el agua de un Gran Diluvio. [22]
A principios del siglo XIX, la industria minera y la Revolución Industrial estimularon el rápido desarrollo de la columna estratigráfica, "la secuencia de formaciones rocosas ordenadas según su orden de formación en el tiempo". [23] En Inglaterra, el topógrafo minero William Smith , a partir de la década de 1790, descubrió empíricamente que los fósiles eran un medio muy eficaz para distinguir entre formaciones del paisaje que de otro modo serían similares mientras viajaba por el país trabajando en el sistema de canales y produjo el primer mapa geológico de Gran Bretaña. Casi al mismo tiempo, el anatomista comparativo francés Georges Cuvier, asistido por su colega Alexandre Brogniart en la École des Mines de Paris, se dio cuenta de que las edades relativas de los fósiles podían determinarse desde un punto de vista geológico; en términos de qué capa de roca se encuentran los fósiles y la distancia a la que se encuentran estas capas de roca de la superficie de la Tierra. A través de la síntesis de sus hallazgos, Brogniart y Cuvier se dieron cuenta de que se podían identificar diferentes estratos por el contenido fósil y, por lo tanto, cada estrato podía asignarse a una posición única en una secuencia. [24] Después de la publicación del libro de Cuvier y Brongniart, "Description Geologiques des Environs de Paris" en 1811, que esbozaba el concepto, la estratigrafía se volvió muy popular entre los geólogos; muchos esperaban aplicar este concepto a todas las rocas de la Tierra. [25] Durante este siglo, varios geólogos refinaron y completaron aún más la columna estratigráfica. Por ejemplo, en 1833, mientras Adam Sedgwick estaba cartografiando rocas que había establecido que eran del Período Cámbrico , Charles Lyell estaba en otro lugar sugiriendo una subdivisión del Período Terciario ; [26] mientras que Roderick Murchison , cartografiando Gales desde una dirección diferente, estaba asignando las partes superiores del Cámbrico de Sedgwick a las partes inferiores de su propio Período Silúrico . [27] La columna estratigráfica fue significativa porque proporcionó un método para asignar una edad relativa de estas rocas al ubicarlas en diferentes posiciones en su secuencia estratigráfica. Esto creó un enfoque global para datar la edad de la Tierra y permitió establecer más correlaciones a partir de las similitudes encontradas en la composición de la corteza terrestre en varios países.
En Gran Bretaña a principios del siglo XIX, el catastrofismo fue adaptado con el objetivo de reconciliar la ciencia geológica con las tradiciones religiosas del Gran Diluvio bíblico . A principios de la década de 1820, los geólogos ingleses, incluidos William Buckland y Adam Sedgwick, interpretaron los depósitos "diluviales" como el resultado del diluvio de Noé, pero a fines de la década revisaron sus opiniones a favor de las inundaciones locales. [28] Charles Lyell desafió el catastrofismo con la publicación en 1830 del primer volumen de su libro Principles of Geology , que presentó una variedad de evidencia geológica de Inglaterra, Francia, Italia y España para demostrar que las ideas de gradualismo de Hutton eran correctas. [24] Argumentó que la mayoría de los cambios geológicos habían sido muy graduales en la historia humana. Lyell proporcionó evidencia del uniformismo, una doctrina geológica que sostiene que los procesos ocurren al mismo ritmo en el presente que en el pasado y explican todas las características geológicas de la Tierra. [29] Las obras de Lyell fueron populares y ampliamente leídas, y el concepto de uniformismo se afianzó fuertemente en la sociedad geológica. [24]
En 1831, el capitán Robert FitzRoy , encargado de la expedición de reconocimiento costero del HMS Beagle , buscó un naturalista adecuado para examinar la tierra y dar asesoramiento geológico. Esto recayó en Charles Darwin , que acababa de terminar su licenciatura y había acompañado a Sedgwick en una expedición cartográfica galesa de dos semanas después de tomar su curso de primavera sobre geología. Fitzroy le dio a Darwin los Principios de geología de Lyell , y Darwin se convirtió en un defensor de las ideas de Lyell, teorizando inventivamente sobre principios uniformistas sobre los procesos geológicos que vio, e incluso desafiando algunas de las ideas de Lyell. Especuló sobre la expansión de la Tierra para explicar la elevación, luego, sobre la base de la idea de que las áreas oceánicas se hundían a medida que la tierra se elevaba, teorizó que los atolones de coral crecían a partir de arrecifes de coral que bordeaban las islas volcánicas que se hundían. Esta idea se confirmó cuando el Beagle inspeccionó las Islas Cocos (Keeling) , y en 1842 publicó su teoría sobre La estructura y distribución de los arrecifes de coral . El descubrimiento de fósiles gigantes por parte de Darwin ayudó a establecer su reputación como geólogo, y su teoría sobre las causas de su extinción condujo a su teoría de la evolución por selección natural publicada en El origen de las especies en 1859. [28] [30] [31]
Las motivaciones económicas para el uso práctico de los datos geológicos motivaron a algunos gobiernos a apoyar la investigación geológica. Durante el siglo XIX, varios países, entre ellos Canadá, Australia, Gran Bretaña y los Estados Unidos, iniciaron estudios geológicos que permitieron producir mapas geológicos de vastas áreas de los países. Los mapas geológicos proporcionan la ubicación de rocas y minerales útiles y esa información podría utilizarse en beneficio de las industrias mineras y de canteras del país. Con la financiación gubernamental e industrial de la investigación geológica, más personas se dedicaron al estudio de la geología a medida que la tecnología y las técnicas mejoraban, lo que llevó a la expansión de este campo científico. [14]
En el siglo XIX, la investigación geológica había estimado la edad de la Tierra en términos de millones de años. En 1862, el físico William Thomson, primer barón Kelvin , publicó cálculos que fijaron la edad de la Tierra entre 20 millones y 400 millones de años. [32] Supuso que la Tierra se había formado como un objeto completamente fundido y estimó la cantidad de tiempo que tardaría la superficie cercana en enfriarse hasta su temperatura actual. Muchos geólogos sostuvieron que las estimaciones de Thomson eran inadecuadas para explicar los espesores observados de la roca sedimentaria, la evolución de la vida y la formación de las rocas cristalinas del basamento debajo de la cubierta sedimentaria. [33] El descubrimiento de la radiactividad a principios del siglo XX proporcionó una fuente adicional de calor dentro de la Tierra, lo que permitió un aumento en la edad calculada por Thomson, así como un medio para datar eventos geológicos.
A principios del siglo XX se habían descubierto los isótopos radiogénicos y se había desarrollado la datación radiométrica . En 1911 Arthur Holmes , uno de los pioneros en el uso de la desintegración radiactiva como medio para medir el tiempo geológico, fechó una muestra de Ceilán en 1.600 millones de años utilizando isótopos de plomo. [34] En 1913 Holmes formaba parte del personal del Imperial College , cuando publicó su famoso libro The Age of the Earth en el que argumentó firmemente a favor del uso de métodos de datación radiométrica en lugar de métodos basados en la sedimentación geológica o el enfriamiento de la Tierra (mucha gente todavía se aferraba a los cálculos de Lord Kelvin de menos de 100 millones de años). Holmes estimó que las rocas arcaicas más antiguas tenían 1.600 millones de años, pero no especuló sobre la edad de la Tierra. [35] Su promoción de la teoría durante las siguientes décadas le valió el apodo de Padre de la Geocronología Moderna . [ cita requerida ] En 1921, los asistentes a la reunión anual de la Asociación Británica para el Avance de la Ciencia llegaron a un consenso aproximado de que la edad de la Tierra era de unos pocos miles de millones de años y que la datación radiométrica era creíble. Holmes publicó The Age of the Earth, an Introduction to Geological Ideas en 1927, en el que presentó un rango de 1.6 a 3.0 mil millones de años, aumentando la estimación en la década de 1940 a 4.500 ± 100 millones de años, basándose en mediciones de la abundancia relativa de isótopos de uranio establecidas por Alfred OC Nier. Las teorías que no cumplieran con la evidencia científica que establecía la edad de la Tierra ya no podían aceptarse. La edad establecida de la Tierra se ha refinado desde entonces, pero no ha cambiado significativamente.
En 1912 Alfred Wegener propuso la teoría de la deriva continental . [36] Esta teoría sugiere que las formas de los continentes y la geología coincidente de las costas entre algunos continentes indican que estuvieron unidos en el pasado y formaron una única masa de tierra conocida como Pangea; luego se separaron y se desplazaron como balsas sobre el fondo del océano, alcanzando actualmente su posición actual. Además, la teoría de la deriva continental ofreció una posible explicación de la formación de montañas; la tectónica de placas se basó en la teoría de la deriva continental.
Desafortunadamente, Wegener no proporcionó ningún mecanismo convincente para esta deriva, y sus ideas no fueron generalmente aceptadas durante su vida. Arthur Holmes aceptó la teoría de Wegener y proporcionó un mecanismo: la convección del manto , para hacer que los continentes se muevan. [37] Sin embargo, no fue hasta después de la Segunda Guerra Mundial que comenzó a acumularse nueva evidencia que apoyaba la deriva continental. Siguió un período de 20 años durante el cual la teoría de la deriva continental pasó de ser creída por unos pocos a ser la piedra angular de la geología moderna. A partir de 1947, la investigación proporcionó nueva evidencia sobre el fondo del océano, y en 1960 Bruce C. Heezen publicó el concepto de dorsales oceánicas . Poco después de esto, Robert S. Dietz y Harry H. Hess propusieron que la corteza oceánica se forma a medida que el fondo marino se separa a lo largo de las dorsales oceánicas en la expansión del fondo marino . [38] Esto fue visto como una confirmación de la convección del manto y, por lo tanto, se eliminó el principal obstáculo para la teoría. La evidencia geofísica sugirió el movimiento lateral de los continentes y que la corteza oceánica es más joven que la corteza continental . Esta evidencia geofísica también estimuló la hipótesis del paleomagnetismo , el registro de la orientación del campo magnético de la Tierra registrado en minerales magnéticos. El geofísico británico SK Runcorn sugirió el concepto de paleomagnetismo a partir de su hallazgo de que los continentes se habían movido en relación con los polos magnéticos de la Tierra. Tuzo Wilson , quien fue un promotor de la hipótesis de expansión del fondo marino y la deriva continental desde el principio, [39] agregó el concepto de fallas transformantes al modelo, completando las clases de tipos de fallas necesarias para que funcione la movilidad de las placas en el globo. [40] Un simposio sobre la deriva continental [41] que se celebró en la Royal Society de Londres en 1965 debe considerarse como el inicio oficial de la aceptación de la tectónica de placas por parte de la comunidad científica. Los resúmenes del simposio se publican como Blacket, Bullard, Runcorn; 1965. En este simposio, Edward Bullard y sus colaboradores demostraron mediante un cálculo informático cuál sería la mejor manera de que los continentes a ambos lados del Atlántico se ajustaran para cerrar el océano, lo que se conocería como el famoso "ajuste de Bullard". A finales de los años 60, el peso de las pruebas disponibles hizo que la deriva continental fuera la teoría generalmente aceptada.
Aplicando principios estratigráficos sólidos a la distribución de cráteres en la Luna , se puede afirmar que casi de la noche a la mañana, Gene Shoemaker le quitó a los astrónomos lunares el estudio de la Luna y se lo dio a los geólogos lunares . [ cita requerida ]
En los últimos años, la geología ha continuado su tradición como el estudio del carácter y origen de la Tierra, sus características superficiales y estructura interna. Lo que cambió a finales del siglo XX es la perspectiva del estudio geológico. La geología ahora se estudia utilizando un enfoque más integrador, considerando la Tierra en un contexto más amplio que abarca la atmósfera, la biosfera y la hidrosfera. [42] Los satélites ubicados en el espacio que toman fotografías de amplio alcance de la Tierra brindan esa perspectiva. En 1972, el Programa Landsat , una serie de misiones satelitales administradas conjuntamente por la NASA y el Servicio Geológico de los Estados Unidos , comenzó a proporcionar imágenes satelitales que pueden analizarse geológicamente. Estas imágenes se pueden utilizar para mapear las principales unidades geológicas, reconocer y correlacionar los tipos de rocas para vastas regiones y rastrear los movimientos de la tectónica de placas. Algunas aplicaciones de estos datos incluyen la capacidad de producir mapas geológicamente detallados, localizar fuentes de energía natural y predecir posibles desastres naturales causados por cambios de placas. [43]
