גיאולוגיה היסטורית מתמקדת בתהליכים הגיאולוגיים המשנים את פני כדור הארץ ומראהו. הוא משתמש בסטרטיגרפיה, גיאולוגיה מבנית ופלאונטולוגיה כדי לקבוע את רצף האירועים הללו. הוא מתמקד גם בהתפתחות של צמחים ובעלי חיים על פני תקופות זמן שונות בקנה מידה גיאולוגי. גילוי הרדיואקטיביות ופיתוחן של מספר שיטות תיארוך רדיומטריות במחצית הראשונה של המאה ה-20 סיפקו אמצעי לגזור את הגילאים המוחלטים והיחסיים של ההיסטוריה הגיאולוגית.
גיאולוגיה כלכלית, החיפוש וההפקה של דלקים וחומרי גלם תלויים במידה רבה בהבנת ההיסטוריה של אזור מסוים. גיאולוגיה סביבתית, לרבות קביעת המפגע הגיאולוגי של רעידות אדמה והתפרצויות געשיות, חייבת לכלול גם ידע מפורט של ההיסטוריה הגיאולוגית.
מדענים מייסדים
ניקולאי סטנו, הידוע גם בשם נילס סטנסן, היה הראשון שצפה והציע כמה מהמושגים הבסיסיים של הגיאולוגיה ההיסטורית. אחד המושגים הללו היה שמאובנים הגיעו במקור מחייםאורגניזמים.
ג'יימס האטון וצ'רלס לייל תרמו גם הם להבנה המוקדמת של ההיסטוריה של כדור הארץ. האטון הציע לראשונה את תיאוריית האחידות, שהיא כיום עיקרון בסיסי בכל תחומי הגיאולוגיה. האטון גם תמך ברעיון שכדור הארץ היה עתיק למדי, בניגוד לתפיסה הרווחת באותה תקופה, שאמרה שכדור הארץ בן כמה אלפי שנים בלבד. אחידות מתארת את כדור הארץ כנוצר על ידי אותן תופעות טבע שפועלות היום.
היסטוריית הדיסציפלינה
המושג הרווח במאה ה-18 במערב היה האמונה שאירועים קטקליזמיים שונים שלטו בהיסטוריה הקצרה מאוד של כדור הארץ. תפיסה זו נתמכה מאוד על ידי חסידי הדתות האברהמיות, המבוססות על פרשנות מילולית בעיקרה של טקסטים מקראיים דתיים. מושג האחידות נתקל בהתנגדות ניכרת והוביל למחלוקות ולוויכוחים לאורך המאה ה-19. שפע של תגליות במאה ה-20 סיפקו עדויות רבות לכך שההיסטוריה של כדור הארץ היא תוצר של תהליכים מצטברים הדרגתיים וגם של אסון פתאומי. האמונות הללו הן כיום היסודות של הגיאולוגיה ההיסטורית. אירועים קטסטרופליים כמו פגיעות מטאוריטים ופיצוצים געשיים גדולים מעצבים את פני כדור הארץ יחד עם תהליכים הדרגתיים כמו בליה, שחיקה ושקיעה. ההווה הוא המפתח לעבר וכולל תהליכים קטסטרופליים והדרגתיים, מה שגורם לנו להבין את ההנדסהגיאולוגיה של טריטוריות היסטוריות.
סולם זמן גיאולוגי
סולם הזמן הגיאולוגי הוא מערכת תיארוך כרונולוגית המקשרת בין שכבות גיאולוגיות (סטרטיגרפיה) למרווחי זמן ספציפיים. ללא הבנה בסיסית של קנה מידה זה, אדם בקושי יבין מה לומד גיאולוגיה היסטורית. סולם זה משמש גיאולוגים, פליאונטולוגים ומדענים אחרים כדי להגדיר ולתאר תקופות ואירועים שונים בהיסטוריה של כדור הארץ. למעשה, הגיאולוגיה ההיסטורית המודרנית מבוססת עליה. טבלת מרווחי הזמן הגיאולוגיים המוצגת על הסולם תואמת את המינוח, התאריכים וקודי הצבע הסטנדרטיים שנקבעו על ידי הוועדה הבינלאומית לסטרטיגרפיה.
היחידות העיקריות והגדולות ביותר של חלוקת הזמן הן עידנים, עוקבות זו אחר זו ברציפות: האדיאן, ארכאית, פרוטרוזואיקון ופנרוזואיקון. עידנים מחולקים לעידנים, אשר בתורם, מחולקים לתקופות, ותקופות מחולקות לעידנים.
לפי עידנים, תקופות, תקופות ותקופות, המונחים "אנונימי", "אטם", "מערכת", "סדרה", "במה" משמשים לציון שכבות הסלע השייכות לקטעים אלה של גיאולוגי. זמן בהיסטוריה כדור הארץ.
גיאולוגים מסווגים יחידות אלה כ"מוקדמת", "אמצעית" ו"מאוחרת" כאשר מתייחסים לזמן, ו"תחתון", "אמצע" ו"עליון" כאשר מתייחסים לסלעים המתאימים. לדוגמה, היורה התחתון בכרונוסטרטיגרפיה מתאים ליורה המוקדם בגיאכרונולוגיה.
ההיסטוריה והגיל של כדור הארץ
נתוני תיארוך רדיומטריים מצביעים על כך שכדור הארץ בן כ-4.54 מיליארד שנים. טווחי זמן שונים בסולם הזמן הגיאולוגי מסומנים בדרך כלל על ידי שינויים תואמים בהרכב השכבות המצביעים על אירועים גיאולוגיים או פליאונטולוגיים גדולים כגון הכחדות המוניות. לדוגמה, הגבול בין הקרטיקון לפליאוגן מוגדר על ידי אירוע ההכחדה של הקרטיקון-פלאוגן, שסימן את קץ הדינוזאורים וקבוצות חיים רבות אחרות.
יחידות גיאולוגיות מאותה תקופה אך בחלקים שונים של העולם נראות לעתים קרובות שונות ומכילות מאובנים שונים, כך שמרבצים השייכים לאותה תקופת זמן קיבלו באופן היסטורי שמות שונים במקומות שונים.
גיאולוגיה היסטורית עם פליאונטולוגיה ואסטרונומיה בסיסית
לכמה כוכבי לכת וירחים אחרים במערכת השמש יש מבנים קשיחים מספיק כדי לשמור תיעוד של ההיסטוריה שלהם, כמו נוגה, מאדים והירח. כוכבי לכת דומיננטיים כמו ענקי הגז אינם שומרים על ההיסטוריה שלהם בצורה דומה. מלבד הפצצות מטאוריטים מסיביות, לאירועים על כוכבי לכת אחרים הייתה כנראה השפעה מועטה על כדור הארץ, ולאירועים על כדור הארץ הייתה השפעה מועטה בהתאם על כוכבי הלכת הללו. לפיכך, בניית סולם זמן המקשר בין כוכבי הלכת היא בעלת ערך מוגבל בלבד לסולם הזמן של כדור הארץ, למעט בהקשר של מערכת השמש. נקודות מבט על הגיאולוגיה ההיסטורית של כוכבי לכת אחרים - אסטרופלאוגאולוגיה - עדיין נתונות לוויכוחמדענים.
גילוי של ניקולאי סטנו
בסוף המאה ה-17 ניקולאי סטנו (1638-1686) ניסח את עקרונות ההיסטוריה הגיאולוגית של כדור הארץ. סטנו טען ששכבות הסלעים (או השכבות) הונחו ברצף, וכל אחת מהן מייצגת "פרוסת" זמן. הוא גם ניסח את חוק הסופרפוזיציה, הקובע שכל שכבה נתונה צפויה להיות מבוגרת מאלה שמעליה וצעירה מאלה שמתחתיה. למרות שהעקרונות של סטנו היו פשוטים, היישום שלהם התברר כקשה. הרעיונות של סטנו הובילו גם לגילוי מושגים חשובים נוספים שאפילו גיאולוגים מודרניים משתמשים בהם. במהלך המאה ה-18, גיאולוגים הבינו ש:
- רצפי שכבה נשחקים, מעוותים, מוטים או אפילו הופכים.
- לשכבות המונחות בו-זמנית באזורים שונים יכולים להיות מבנים שונים לחלוטין.
- השכבות של כל אזור נתון הן רק חלק מההיסטוריה הארוכה של כדור הארץ.
ג'יימס האטון ופלוטוניזם
התיאוריות הנפטוניסטיות הפופולריות באותה תקופה (שקבע אברהם ורנר (1749-1817) בסוף המאה ה-18) היו שכל הסלעים והסלעים מקורם באיזה שיטפון ענק. שינוי גדול בחשיבה התרחש כאשר ג'יימס האטון הציג את התיאוריה שלו בפני החברה המלכותית של אדינבורו במרץ ואפריל 1785. מאוחר יותר טען ג'ון מקפי שג'יימס האטון הפך למייסד הגיאולוגיה המודרנית באותו היום. האטון הציע שחלקו הפנימי של כדור הארץ חם מאוד, ושהוא חםהיה המנוע שעודד יצירת אבנים וסלעים חדשים. אז מקורר כדור הארץ על ידי אוויר ומים, שהתיישבו בצורה של ימים - מה, למשל, מאושר בחלקו על ידי הגיאולוגיה ההיסטורית של הים מעל אוראל. תיאוריה זו, המכונה "פלוטוניזם", הייתה שונה מאוד מהתיאוריה ה"נפטונית" המבוססת על חקר זרימות מים.
גילוי יסודות אחרים של גיאולוגיה היסטורית
הניסיונות הרציניים הראשונים לגבש סולם זמן גיאולוגי שניתן ליישם בכל מקום על פני כדור הארץ נעשו בסוף המאה ה-18. המוצלח ביותר מבין אותם ניסיונות מוקדמים (כולל זה של ורנר) חילק את סלעי קרום כדור הארץ לארבעה סוגים: ראשוני, שניוני, שלישוני ורבעוני. כל סוג של סלע, על פי התיאוריה, נוצר במהלך תקופה מסוימת בהיסטוריה של כדור הארץ. לפיכך, אפשר לדבר על "תקופה שלישונית" וגם על "סלעים שלישונים". ואכן, המונח "שלישוני" (כיום פליאוגן וניאוגן) עדיין משמש לעתים קרובות כשם התקופה הגיאולוגית שלאחר הכחדת הדינוזאורים, בעוד שהמונח "רבעוני" נותר השם הפורמלי לתקופה הנוכחית. בעיות מעשיות בגיאולוגיה היסטורית סופקו לתיאורטיקנים של כורסאות מהר מאוד, כי כל מה שהם חשבו עליו בעצמם היה צריך להוכיח בפועל - ככלל, באמצעות חפירות ארוכות.
תוכן מאובנים במשקעים
זיהוי השכבות על ידי המאובנים שלהם, שהוצע לראשונה על ידי ויליאם סמית', ז'ורז' קוויאר, ז'אן ד'אמליוס ד'אללה ו-אלכסנדר ברונרט בתחילת המאה ה-19 אפשר לגיאולוגים לחלק בצורה מדויקת יותר את ההיסטוריה של כדור הארץ. זה גם אפשר להם למפות שכבות לאורך גבולות לאומיים (או אפילו יבשתיים). אם שתי שכבות הכילו את אותם מאובנים, אז הם הופקדו באותו זמן. גיאולוגיה היסטורית ואזורית היו לעזר עצום בגילוי זה.
שמות של תקופות גיאולוגיות
העבודה המוקדמת על פיתוח סולם הזמן הגיאולוגי נשלטה על ידי גיאולוגים בריטים, ושמות התקופות הגיאולוגיות משקפות דומיננטיות זו. "קמבריאן" (השם הקלאסי לוויילס), "אורדוביץ'" ו"סילור", על שם שבטים וולשים קדומים, היו תקופות שהוגדרו באמצעות רצפים סטרטיגרפיים מוויילס. "דבון" נקרא על שם המחוז האנגלי דבונשייר, בעוד ש"קרבון" נקרא על שם מדדי הפחם המיושנים ששימשו גיאולוגים בריטיים מהמאה ה-19. הפרמיאן נקרא על שם העיר הרוסית פרם מכיוון שהוא הוגדר באמצעות שכבות באזור זה על ידי הגיאולוג הסקוטי רודריק מורצ'יסון.
עם זאת, תקופות מסוימות נקבעו על ידי גיאולוגים ממדינות אחרות. תקופת הטריאס נקראה בשנת 1834 על ידי הגיאולוג הגרמני פרידריך פון אלברטי משלוש שכבות נפרדות (טריאס היא לטינית "טריאדה"). תקופת היורה נקראה על ידי הגיאולוג הצרפתי אלכסנדר ברונז'ארט על שם סלעי הגיר הימיים העצומים של הרי הג'ורה. תקופת הקרטיקון (מהלטינית creta, אשרתורגם כ"גיר") זוהה לראשונה על ידי הגיאולוג הבלגי ז'אן ד'אומליוס ד'הלוי בשנת 1822 לאחר חקר מרבצי גיר (סידן קרבונט שהופקד על ידי קונכיות של חסרי חוליות ימיים) שנמצאו במערב אירופה.
תקופות מפוצלות
גם גיאולוגים בריטים היו חלוצים במיון התקופות ובחלוקתן לתקופות. בשנת 1841 פרסם ג'ון פיליפס את סולם הזמן הגיאולוגי העולמי הראשון המבוסס על סוגי המאובנים שנמצאו בכל תקופה. סולם פיליפס עזר לתקנן את השימוש במונחים כמו פליאוזואיקון ("חיים ישנים"), שאותם הוא האריך לתקופה ארוכה יותר מהשימוש הקודם, ומזוזואיקון ("חיים בינוניים"), שהוא המציא בעצמו. למי שעדיין מעוניין ללמוד על המדע המופלא הזה של תולדות כדור הארץ, אבל אין לו זמן לקרוא את פיליפס, סטנו והוטון, נוכל לייעץ לגיאולוגיה ההיסטורית של קורונובסקי.
