Geologia historyczna koncentruje się na procesach geologicznych, które zmieniają powierzchnię i wygląd Ziemi. Wykorzystuje stratygrafię, geologię strukturalną i paleontologię do określenia sekwencji tych zdarzeń. Koncentruje się również na ewolucji roślin i zwierząt w różnych okresach czasu w skali geologicznej. Odkrycie radioaktywności i opracowanie kilku metod datowania radiometrycznego w pierwszej połowie XX wieku umożliwiło wyprowadzenie absolutnego i względnego wieku historii geologicznej.
Geologia gospodarcza, poszukiwanie i wydobycie paliw i surowców w dużej mierze zależy od zrozumienia historii danego obszaru. Geologia środowiskowa, w tym określanie zagrożenia geologicznego trzęsieniami ziemi i erupcjami wulkanów, musi również obejmować szczegółową znajomość historii geologicznej.
Założyciele naukowców
Nikolai Steno, znany również jako Niels Stensen, jako pierwszy zaobserwował i zaproponował niektóre z podstawowych koncepcji geologii historycznej. Jedną z tych koncepcji było to, że skamieliny pierwotnie pochodziły z życiaorganizmy.
James Hutton i Charles Lyell również przyczynili się do wczesnego zrozumienia historii Ziemi. Hutton jako pierwszy zaproponował teorię uniformitaryzmu, która jest obecnie podstawową zasadą we wszystkich dziedzinach geologii. Hutton poparł również ideę, że Ziemia jest dość stara, w przeciwieństwie do panującej wówczas koncepcji, zgodnie z którą Ziemia ma zaledwie kilka tysięcy lat. Uniformizm opisuje Ziemię jako stworzoną przez te same zjawiska naturalne, które działają obecnie.
Historia dyscypliny
Dominującą XVIII-wieczną koncepcją na Zachodzie było przekonanie, że różne kataklizmy zdominowały bardzo krótką historię Ziemi. Pogląd ten był silnie wspierany przez wyznawców religii Abrahamowych, opartych w dużej mierze na dosłownej interpretacji religijnych tekstów biblijnych. Koncepcja uniformitaryzmu spotkała się ze znacznym oporem i wywołała kontrowersje i debaty przez cały XIX wiek. Mnóstwo odkryć w XX wieku dostarczyło wystarczających dowodów na to, że historia Ziemi jest wytworem zarówno stopniowych procesów narastających, jak i nagłych kataklizmów. Te przekonania są obecnie podstawą geologii historycznej. Zdarzenia katastroficzne, takie jak uderzenia meteorytów i duże eksplozje wulkaniczne, kształtują powierzchnię Ziemi wraz ze stopniowymi procesami, takimi jak wietrzenie, erozja i sedymentacja. Teraźniejszość jest kluczem do przeszłości i obejmuje zarówno procesy katastroficzne, jak i stopniowe, co pozwala nam zrozumieć inżynierięgeologia terytoriów historycznych.
Geologiczna skala czasu
Geologiczna skala czasu to chronologiczny system datowania, który łączy warstwy geologiczne (stratygrafię) z określonymi przedziałami czasowymi. Bez podstawowego zrozumienia tej skali człowiek z trudem zrozumie, co studiuje geologia historyczna. Skala ta jest używana przez geologów, paleontologów i innych naukowców do definiowania i opisywania różnych okresów i wydarzeń w historii Ziemi. W istocie na nim opiera się współczesna geologia historyczna. Przedstawiona na skali tabela geologicznych przedziałów czasowych jest zgodna z nomenklaturą, datami i standardowymi kodami kolorystycznymi ustalonymi przez Międzynarodową Komisję Stratygraficzną.
Podstawową i największą jednostką podziału czasu są eony, kolejno następujące po sobie: hadean, archean, proterozoik i fanerozoik. Eony dzielą się na epoki, które z kolei dzielą się na okresy, a okresy na epoki.
Według eonów, epok, okresów i epok terminy „anonimowy”, „eratem”, „system”, „seria”, „etap” są używane do określenia warstw skalnych należących do tych sekcji geologicznych. czas w historii Ziemia.
Geolodzy klasyfikują te jednostki jako "wczesne", "środkowe" i "późne" w odniesieniu do czasu oraz "niższe", "środkowe" i "górne" w odniesieniu do odpowiednich skał. Na przykład dolna jura w chronostratygrafii odpowiada wczesnej jurze w geochronologii.
Historia i wiek Ziemi
Dane datowania radiometrycznego wskazują, że Ziemia ma około 4,54 miliarda lat. Różne rozpiętości czasu w geologicznej skali czasu są zwykle naznaczone odpowiednimi zmianami w składzie warstw, które wskazują na ważne wydarzenia geologiczne lub paleontologiczne, takie jak masowe wymieranie. Na przykład granicę między kredą a paleogenem wyznacza wydarzenie wymierania kredy i paleogenu, które oznaczało koniec dinozaurów i wielu innych grup życia.
Jednostki geologiczne z tego samego okresu, ale w różnych częściach świata, często wyglądają inaczej i zawierają różne skamieniałości, dlatego osady należące do tego samego okresu historycznie miały różne nazwy w różnych miejscach.
Geologia historyczna z podstawową paleontologią i astronomią
Niektóre inne planety i księżyce w Układzie Słonecznym mają wystarczająco sztywne struktury, aby przechowywać zapisy swoich własnych historii, takich jak Wenus, Mars i Księżyc. Dominujące planety, takie jak gazowe olbrzymy, nie zachowują swojej historii w porównywalny sposób. Poza potężnymi bombardowaniami meteorytów wydarzenia na innych planetach prawdopodobnie miały niewielki wpływ na Ziemię, a wydarzenia na Ziemi miały odpowiednio niewielki wpływ na te planety. Tak więc skonstruowanie skali czasu, która łączy planety, ma jedynie ograniczoną wartość w skali czasu Ziemi, z wyjątkiem kontekstu Układu Słonecznego. Perspektywy historycznej geologii innych planet - astropaleogeologia - wciąż są przedmiotem dyskusjinaukowcy.
Odkrycie Nikołaja Steno
Pod koniec XVII wieku Nikołaj Steno (1638-1686) sformułował zasady geologicznej historii Ziemi. Steno twierdził, że warstwy skał (lub warstw) były układane sekwencyjnie, a każda z nich reprezentuje „kawałek” czasu. Sformułował również prawo superpozycji, które mówi, że każda dana warstwa może być starsza niż warstwy powyżej i młodsze niż warstwy poniżej. Chociaż zasady Steno były proste, ich zastosowanie okazało się trudne. Idee Steno doprowadziły również do odkrycia innych ważnych koncepcji, z których korzystają nawet współcześni geolodzy. W XVIII wieku geolodzy zdali sobie sprawę, że:
- Sekwencje warstw są często erodowane, zniekształcone, przechylone, a nawet odwrócone.
- Straty układane w tym samym czasie na różnych obszarach mogą mieć zupełnie inną strukturę.
- Warstwa danego regionu to tylko część długiej historii Ziemi.
James Hutton i plutonizm
Popularne w tamtym czasie teorie Neptunistów (przedstawione przez Abrahama Wernera (1749-1817) pod koniec XVIII wieku) głosiły, że wszystkie skały i skały powstały w wyniku jakiejś ogromnej powodzi. Wielka zmiana w myśleniu nastąpiła, gdy James Hutton przedstawił swoją teorię przed Royal Society of Edinburgh w marcu i kwietniu 1785 roku. John McPhee twierdził później, że James Hutton został założycielem współczesnej geologii tego samego dnia. Hutton zasugerował, że wnętrze Ziemi jest bardzo gorące i że jest ciepłebył motorem, który zachęcał do tworzenia nowych kamieni i skał. Następnie Ziemia była chłodzona powietrzem i wodą, które osiadły w postaci mórz – co częściowo potwierdza np. historyczna geologia morza nad Uralem. Teoria ta, znana jako „plutonizm”, bardzo różniła się od teorii „neptunowskiej” opartej na badaniu przepływów wody.
Odkrycie innych podstaw geologii historycznej
Pierwsze poważne próby sformułowania geologicznej skali czasu, którą można by zastosować w dowolnym miejscu na Ziemi, podjęto pod koniec XVIII wieku. Najbardziej udana z tych wczesnych prób (w tym próba Wernera) podzieliła skały skorupy ziemskiej na cztery typy: pierwotny, wtórny, trzeciorzędowy i czwartorzędowy. Każdy rodzaj skały, zgodnie z teorią, powstał w pewnym okresie historii Ziemi. Można więc mówić zarówno o „okresie trzeciorzędowym”, jak i o „skałach trzeciorzędowych”. Rzeczywiście, termin „trzeciorzęd” (obecnie paleogen i neogen) jest nadal często używany jako nazwa okresu geologicznego po wyginięciu dinozaurów, podczas gdy termin „czwartorzęd” pozostaje formalną nazwą dla obecnego okresu. Praktyczne problemy z geologii historycznej zostały dostarczone do fotelowych teoretyków bardzo szybko, bo wszystko, o czym sami pomyśleli, musiało zostać udowodnione w praktyce – z reguły długimi wykopaliskami.
Zawartość kopalin w osadach
Identyfikacja warstw na podstawie ich skamieniałości, po raz pierwszy zaproponowana przez Williama Smitha, Georgesa Cuviera, Jeana d'Amalius d'Allah iAlexander Bronnart na początku XIX wieku pozwolił geologom dokładniej podzielić historię Ziemi. Umożliwiło to również mapowanie warstw wzdłuż granic narodowych (a nawet kontynentalnych). Jeśli dwie warstwy zawierały te same skamieniałości, to zostały zdeponowane w tym samym czasie. Geologia historyczna i regionalna bardzo pomogła w dokonaniu tego odkrycia.
Nazwy okresów geologicznych
Wczesne prace nad rozwojem skali czasu geologicznego były zdominowane przez geologów brytyjskich, a nazwy okresów geologicznych odzwierciedlają tę dominację. „Kambr” (klasyczna nazwa Walii), „ordowik” i „Silur”, nazwane na cześć starożytnych plemion walijskich, to okresy określone za pomocą sekwencji stratygraficznych z Walii. Nazwa „Devon” pochodzi od angielskiego hrabstwa Devonshire, natomiast „Carbon” pochodzi od przestarzałych miar węglowych stosowanych przez XIX-wiecznych brytyjskich geologów. Perm został nazwany na cześć rosyjskiego miasta Perm, ponieważ został zdefiniowany na podstawie warstw w tym regionie przez szkockiego geologa Rodericka Murchisona.
Jednak niektóre okresy zostały określone przez geologów z innych krajów. Okres triasu został nazwany w 1834 roku przez niemieckiego geologa Friedricha von Alberti z trzech odrębnych warstw (trias to po łacinie „triada”). Okres jurajski został nazwany przez francuskiego geologa Alexandre Bronnjarta na cześć rozległych morskich skał wapiennych Gór Jury. Okres kredowy (od łacińskiej krety, któraprzetłumaczony jako „kreda”) został po raz pierwszy zidentyfikowany przez belgijskiego geologa Jeana d'Omalius d'Halloy w 1822 roku po zbadaniu osadów kredy (węglan wapnia osadzany przez muszle bezkręgowców morskich) znalezionych w Europie Zachodniej.
Podział epok
Brytyjscy geolodzy byli również pionierami w sortowaniu okresów i ich podziale na epoki. W 1841 roku John Phillips opublikował pierwszą globalną skalę czasu geologicznego opartą na typach skamielin znalezionych w każdej epoce. Skala Phillipsa pomogła ujednolicić użycie terminów, takich jak paleozoik („stare życie”), które przedłużył do okresu dłuższego niż poprzednie użycie, oraz mezozoiczny („średni okres życia”), który sam wymyślił. Tym, którzy nadal są zainteresowani poznaniem tej wspaniałej nauki o historii Ziemi, ale nie mają czasu na czytanie Phillips, Steno i Hutton, możemy doradzić Geologia Historyczna Koronovsky'ego.
