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Storia interna ed esterna delle Scienze della terra
Il gruppo di discipline che studiano
La storia delle Scienze della terra è legata all'interesse per la natura, che è sempre stato vivo nell'uomo fin dalle epoche preistoriche. I testi più antichi riportano attente descrizioni di fenomeni naturali, accompagnate da interessanti interpretazioni, spesso precorritrici di concetti moderni.
Le grandi civiltà antiche, da quelle asiatiche a quelle
messicane, tennero in gran conto lo studio degli astri, che secondo gli
studiosi di allora influivano in modo decisivo sulle vicende umane, ed
innalzarono grandi osservatori per scrutare la volta celeste. Già alcuni
millenni prima di Cristo i pianeti più vicini erano ben noti per il loro
movimento rispetto alla fissità delle stelle,
Fin dalla preistoria ci sono pervenuti i menhir, enormi pietre, o primitivi obelischi, che si possono osservare non solo in Inghilterra ed in Francia, ma anche in Puglia ed in Sardegna: questi rozzi monumenti venivano infissi al suolo in filari o in forme circolari che rispettavano rigorosamente certi dati astronomici, come ad esempio la direzione del levar del sole ad una certa data.
In contrapposto all'antica concezione tolemaica
(Tolomeo vissuto circa fra il 100 e il 178 d.C.) che riteneva
A partire dal '500 l'osservazione sul terreno di strati, rocce e fossili si fa sempre più precisa, ma la geologia non è ancora nata come scienza autonoma: si deve attendere la rivoluzione galileiana e l'uso di strumenti precisi per osservare e misurare.
L'uomo si è interessato da tempi lontanissimi al pianeta Terra e ai fenomeni naturali, non solo per la sua innata curiosità, ma perché è dalla Terra che prende tutto ciò di cui ha bisogno.
Tuttavia la gran complessità
dell'oggetto di studio, ha fatto sì, che solo fra il 1700 e il 1800
Successivamente, il procedere delle
conoscenze ha fatto sviluppare dalla geologia classica (fondata sul metodo
analitico-descrittivo) altre numerose discipline, nate al confine con diverse
scienze, come
Per cercare di comprendere meglio,
come e perché, si sia sviluppata storicamente
Ecco alcune tra le tappe più
significative, esposte in maniera molto schematica, del difficile cammino che
La classificazione di Lehmann non era un semplice strumento operativo: ordinando le rocce in conformità a criteri genetico-temporali, piuttosto che puramente composizioni, questa classificazione andava ad inserirsi perfettamente in quell'intensissimo dibattito che aveva coinvolto scienziati, filosofi ed uomini di Chiesa, riguardo alla natura dei fossili e l'origine delle montagne e dei continenti.
È opportuno rilevare come la classificazione di Lehamann, che individuava solo le rocce sedimentarie su quelle chimiche, era il frutto di uno studio effettuato quasi esclusivamente, sul bacino evaporitico tedesco dello Zeichestain che in quel periodo cominciava ad essere intensamente sfruttato con l'attività mineraria.
Uno dei problemi più grossi, cui si
trovavano di fronte i primi stratigrafi del 1700, era quello dell'età della
Terra;
Questa data aveva una gran credibilità presso gli ambienti scientifici, ma non poteva spiegare, in un così breve lasso di tempo, l'esistenza di rilevanti accumuli di sedimenti, il sollevamento d'intere catene montuose e la presenza dei fossili delle rocce; fossili che le ricerche paleontologiche, già intorno alla seconda metà del 1700, avevano mostrato essere il resto di un passato organico non più vivente e non stranezze mineralogiche.
Dopo Lehmann, un grandissimo contributo alla nascita della Geologia, fu dato dallo scozzese James Hutton (1726-1797).
Hutton formulò il principio dell'Uniformismo (uguaglianza dei fenomeni d'oggi e del passato), l'esistenza di una dinamica terrestre ciclica (ciclo d'erosione e ciclo litogenetico), una genesi comune di tutte le rocce dal raffreddamento del magma (plutonismo).
Ma il contributo maggiore dato dallo scozzese, prezioso per consentire il futuro sviluppo della geologia, fu l'affermazione di un tempo geologico lunghissimo e non quantificabile dalla mente umana: "Nessuna traccia di un inizio, nessuna prospettiva certa di una fine".
Le idee di Hutton risentivano fortemente del contesto culturale in cui operava, ancora fortemente influenzato dai grandi costruttori di Sistemi filosofici del Seicento: Cartesio, Leibniz e soprattutto Newton.
Il sistema di Hutton tendeva a
raffigurare
Un'altra figura emblematica e singolare di "geologo puro", a cavallo fra il 1700 e il 1800, è quella di William Smith (1769-1839) inglese, topografo ed ingegnere; egli introdusse in Geologia il fondamentale concetto di correlazione stratigrafica: l'età degli strati poteva essere stabilita in base al contenuto fossilifero che consentiva datazioni relative.
Smith per l'elaborazione delle sue idee si servì degli studi paleontologici del suo contemporaneo Crouvier; scopritore dell'anatomia dei vertebrati, nei quali si elaborava il concetto d'estinzione.
Cruovier era il massimo esponente dei Catastrofisti, gruppo di pensatori che, in opposizione alle idee di Hutton, affermava che la storia geologica procedesse per drastici mutamenti e avvenimenti catastrofici (cataclismi, diluvi, ecc.).
Le basi teoriche dei Catastrofisti
erano debolissime, ma le loro teoria ebbe molto successo, per tutta la fine del
1700 e la prima parte del 1800, perché corrispondeva a quell'aspettativa di
drastiche rivoluzioni che infiammava gli animi di molti europei; la teoria
catastrofista inoltre, pur parlando di tempi molto lunghi, non andava
direttamente contro
Cruovier aveva introdotto le datazioni su basi paleontologiche, il Catastrofismo e il lavoro pazientedi smith ponevano la basi per una periodizzazione della storia della Terra; è su questa base culturale che operò Charles Lyell (1797-1875) ritenuto da molti, forse con troppa enfasi, il fondatore della moderna Geologia.
Lyell seppe cogliere la lezione uniformista di Hutton collocandola nel quadro della nuova stratigrafia; il successo che ebbe il suo libro "Principes of Geology" fu enorme, dovuto anche all'ottimo stile dell'opera; Darwin stesso ne subì un'influenza determinante, come testimoniò più volte lo stesso biologo.
In Geologia, Lyell introdusse il principio dell'Attualismo ( gli eventi del passato si spiegano con forze ancora operanti e osservabili), principio che ricorda l'Uniformismo di Hutton,ma se per se Hutton questo implicava uniformità dei fenomeni di oggi e del passato; per Lyell è uniformità delle leggi di natura, che non esclude trasformazioni e cambiamenti della Terra nel tempo.
In Stratigrafia lyell accolse le unità lito-paleontologichedi Smith e ne aggiunse altre tipizzate in alcune località del continente.
La teoria di Lyell può essere chiamata anche "Gradualismo": piccole trasformazioni ripetute nel tempo portano a grandi variazioni.
Questa concezione era il frutto dal periodo storico-culturale in cui visse Lyell: con la caduta delle monarchie e la conclusione del '700 in un'era di rivoluzioni, gli intellettuali cominciarono a vedere il cambiamento come parte normale dell'Ordine Universale, non più come qualcosa di aberrante ed eccezionale.
Per tutto il 1800
A fine '800 inizio '900 lo sviluppo impetuoso dell'industria e delle comunicazioni aveva certamente apportato nuove conoscenze, prima impensabili, come quelle sulla struttura profonda delle Alpi, messa in luce dalle grandi gallerie transalpine,e la scoperta sulla radioattività che aveva posto le basi per superare il dibattito sulla durata dei tempi geologici; ma il carattere essenzialmente osservato e descrittivo della Geologia Classica non era mutato sostanzialmente, né era mutata la propensione essenzialmente "intuitività" dei geologi.
Le grandi esplorazioni geografiche avevano però allargato il campo del dibattito, una visione globale dei problemi si sarebbe prima o poi imposta.
All'alba del '900 già si vedevano le premesse di quella che sarebbe stata una " teoria globale" capace di predire i risultati sperimentali piuttosto che essere da questi indotta.
I punti di forza di questa vera e propria rivoluzione delle Scienze della Terra saranno costituiti dalla Geofisica, che nasce nei primi anni del '900, e dai tantissimi data sui fondi oceanici, ottenuti grazie allo sviluppo della oceanografia geologica, fortemente finanziata dalle compagnie petrolifere, intorno agli anni sessanta.
Già ai primi del '900, il climatologo e geologo tedesco Wegner con la sua teoria della "Deriva dei Continenti" aveva tentato l'elaborazione di una visione geologica generale; ma egli non sfruttava le enormi possibilità che gli erano offerte dalla geofisica rimanendo ancora saldamente legato al metodo induttivista, inoltre vagliava in maniera molto selettiva i tantissimi dati paleontologici, paleoclimatici, petrografici, che si avevano in letteratura scientifica.
Come scrisse il geofisico E.W. Berry, intorno al 1926: " A mio avviso, il metodo di Wegner non è scientifico; segue il corso familiare di un'idea iniziale, con una ricerca selettiva nella letteratura esistente di prove a favore, ignorando la maggior parte dei dati in contrasto con l'idea stessa e terminando in uno stato di auto-ebbrezza in cui l'idea soggettiva giunge ad essere considerata un fatto oggettivo.
Saltando altre fasi intermedie, possiamo fissare la nascita della Geologia come scienza sperimentale intorno agli anni settanta, periodo in cui è elaborata la teoria della " Tettonica delle Placche".
Con la "Tettonica delle Placche" le molteplici conoscenze sulla Terra ( paleontologiche, geofisiche, petrografiche , vulcanismo, sismicità) trovano una spiegazione unitaria e la geologia passa da una funzione esplicativa dei fatti osservati ad uno strumento di predizione negli esperimenti e nelle ricerche.
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DALL'ANTICHITÀ A NEWTON |
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Storia Interna Evoluzione del pensiero scientifico |
Storia Esterna Interazione e dipendenza dagli avvenimenti storico, sociali e culturali |
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PLATONE 427 - |
Ipotesi geocentrica Stelle e oggetti celesti eterni e immutabili attorno alla Terra |
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ARISTARCO 310 - |
Prima ipotesi eliocentrica Sole al centro del sistema solare e attorno ad esso ruotano pianeti, Terra e stelle |
Fu molto criticata dalla società del tempo perché andava contro le dottrine filosofiche dell'epoca. |
Claudio TOLOMEO |
Sistema Geocentrico Fissità della Terra e moto dei Cieli Almagesto |
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Nicolò COPERNICO |
Sistema eliocentrico Il Sole è posto al centro dell'Universo e di tutte le sfere planetarie De revolutionibus orbium celestium |
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Tycho BRAHE |
Sistema tychonico Tutti i pianeti ruotano attorno al Sole, ma quest'ultimo ruota attorno alla Terra |
Il re Federico II di Danimarca gli accordò alcuni possedimenti dalla cui rendita poté attingere per la costruzione di un osservatorio astronomico. |
Giovanni KEPLERO |
Ordine geometrico dei corpi celesti. Le leggi della meccanica celeste |
Viene assunto da Brahe nel
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Galileo GALILEI |
Puntò il cannocchiale verso il cielo con numerose conseguenti scoperte. Metodo Scientifico. Dialogo sopra i due massimi sistemi del mondo (1632) |
L'interesse per l'astronomia nasce dall'improvvisa comparsa di una stella nel cielo, nel 1604. Qualche anno dopo un costruttore di lenti olandese costruì uno strumento che permetteva di ingrandire gli oggetti. Galileo puntò il cannocchiale verso il cielo. Nel 1632 Galileo venne accusato dai suoi avversari di non tenere conto della Bibbia e chiamato a Roma, fu costretto a confessare di aver sostenuto idee contrarie alla religione. |
Isaac NEWTON |
Philosophiae naturalis principia matemhatica Giunse per via matematica alla dimostrazione delle Leggi di Keplero. Legge di gravitazione universale. Quadro unitario del mondo e una definitiva riunione della fisica celeste con la fisica terrestre. |
La massima fecondità culturale di Newton coincide con gli anni 1665-66, ossia gli anni in cui infuriava la peste. In questo periodo fu costretto a tornare accanto alla madre. Egli stesso dirà che allora si era occupato di matematica e filosofia più che in altri anni della sua vita. |
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TRA IL '700 E Lo studio delle Scienze della Terra, legato all'osservazione sul terreno di strati, rocce e fossili, risale al '500. Ma è soltanto tra il '700 e la prima metà dell'800 che nasce la geologia come disciplina autonoma, considerata un prodotto della rivoluzione scientifica. Nascono così la cristallografia, la mineralogia, la paleontologia, nonché le prime teorie globali necessarie ad interpretare tutti quei fenomeni che hanno coinvolto e coinvolgono le grandi strutture della Terra. |
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Storia Interna Evoluzione del pensiero scientifico |
Storia Esterna Interazione e dipendenza dagli avvenimenti storico, sociali e culturali |
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STENONE |
Le terre hanno una storia: formazione delle rocce, erosione, crollo, deposizione di nuove rocce Ciclicità degli eventi ripetuta nel tempo |
Imposizione da parte della Chiesa del tempo "biblico". |
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LEHMAN |
Prima distinzione tra rocce primarie (prime a formarsi) e secondarie (frutto dell'erosione) La crosta terrestre e' in continua trasformazione: evoluzione dei fenomeni nel tempo |
In Germania si ha il massimo sfruttamento di giacimenti minerari. |
HUTTON 1726-1797il "padre" della Geologia |
Distinzione tra rocce magmatiche e sedimentarie, di origine diversa Teorie globali: Uniformismo uniformità dei fenomeni di oggi e del passato: Plutonismo: tutte le rocce derivano per trasformazioni dal magma: fusione della crosta per il calore interno > formazione di rocce ignee > modificazione delle rocce > sollevamento del terreno > erosione > deposito sul fondo del mare > rifusione > Le rocce si trasformano le une nelle altre: ciclo litogenetico e metamorfismo I fenomeni geologici si ripetono nel tempo: ciclo geologico e ciclo di erosionetempo geologico Discordanza stratigrafica |
Influenza della filosofia di Newton |
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WERNER |
Si contrappone alle idee di Hutton con la teoria del Nettunismo: tutte le rocce derivano per precipitazione da un
antico oceano avvolgente Graduale trasformazione della Terra |
Sviluppo della mineralogia per una migliore ricerca e per lo sfruttamento delle risorse minerarie. |
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SMITH the strate |
Strati diversi sono classificabili in base ai fossili che contengono Concetto di correlazione e classificazione stratigrafica |
Rivoluzione industriale: Sviluppo delle vie di comnicazione (Ferrovie, canali.) |
LYELLil "teorico" della Geologia |
Teorie globali: Attualismo: i fenomeni del passato sono spiegabili con la lettura dei fenomeni che avvengono anche oggi. Oggi il concetto "il presente è la chiave del passato" è sostituito dal concetto "il passato è la chiave del presente" Gradualismo: piccole trasformazioni ripetute nel tempo portano a grandi variazioni. La storia della Terra è divisa in fasi o ere: si fa strada la necessità di un tempo geologico lungo |
Caduta della monarchia e conclusione del '700 in un'era di rivoluzioni. Gli intellettuali cominciarono a vedere il cambiamento come parte normaledell'"ordine dell'Universo", non più come qualcosa di aberrante ed eccezionale. |
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Storia Interna Evoluzione del pensiero scientifico |
Storia Esterna Interazione e dipendenza dagli avvenimenti storico, sociali e culturali |
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Charles DARWIN |
Teorie globali Evoluzionismo Evoluzione degli atolli Interazione tra ambiente e vita |
Espansione e colonialismo. Scala dell'essere: "superiorità dell'uomo rispetto agli altri esseri viventi", anche religiosa, filosofica, molto diffusa negli ambienti aristocratici. |
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KELVIN |
Disputa sul tempo geologico: lungo o breve? Il calore interno della Terra è in diminuzione. La dinamicità della Terra dipende dal calore interno. L'età della Terra ha quindi un tempo limitato. |
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DANA - SUESSl'orogenesi classica |
Teorie globali Contrazionismo: Teoria della geosinclinale: I sedimenti delle montagne erose si accumulano nel mare, in grandi fosse, le geosinclinali; qui si compattano (subsidenza) e sprofondano per cui l'accumulo diventa grandioso. Le pressioni laterali dei continenti fanno riemergere i sedimenti, secondo movimenti verticali, con formazione di un nuovo tipo di rocce metamorfosate dalla T e dalla P Fondo oceanico basaltico rispetto ai continenti granitici Prima idea dell'origine marina delle catene montuose Metamorfismo: le rocce raccontano le trasformazioni subite nel tempo e nello spazio Intuizione della differenza tra crosta oceanica e continentale |
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IL '900 E La controversia sull'età della Terra si dissolve grazie alla scoperta della radioattività come fonte di energia e all'uso dei radioisotopi come metodo di datazione: il tempo geologico è lungo quanto basta per spiegare le cicliche trasformazioni del pianeta e la lenta evoluzione della vita. Le discipline si fanno sempre più specialistiche, ma geologi, fisici e biologi concorrono insieme ad una visione globale e planetaria dei fenomeni. Si conferma l'idea della Terra come sistema complesso, caratterizzato dall'interazione delle sue componenti, con imprevedibilità degli effetti. Lo studio del Sistema Solare sottolinea le condizioni uniche della Terra derivanti dalla coevoluzione tra vita e ambiente. |
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Storia Interna Evoluzione del pensiero scientifico |
Storia Esterna Interazione e dipendenza dagli avvenimenti storico, sociali e culturali |
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ARGAND Il massimo studioso delle Alpi |
Terreni più antichi possono scorrere accavallandosi su terreni più giovani - falde alpine - grazie a spinte tangenziali Le Alpi come palestra dell'orogenesiMovimenti della crosta per spinte tangenziali. Ofioliti, pietre di origine oceanica tra le rocce delle montagne |
Sviluppo delle vie di comunicazione, velocizzazione degli scambi commerciali, trafori e gallerie. |
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WEGENER Il precursore delle moderne teorie globali |
Teorie globali e multidisciplinari Mobilismo contrapposto al fissismo degli studiosi precedenti: Dinamismo ciclico della Terra Deriva dei continenti i continenti si muovono, galleggiando sul mantello, si separano e si riuniscono in un unico supercontinente, PANGEA Il movimento dei continenti provoca corrugamenti ai margini - orogenesi Organizzazione del "sistema Terra" Divisione tra SIAL o crosta più leggera, in movimento sul SIMA sottostante o mantello, più denso. |
Grandi esplorazioni geografiche allargano il campo del dibattito, sulla necessità di una visione globale dei fenomeni geologici. Inizia
a svilupparsi |
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HOLMES |
A causa del calore interno, materiale caldo tende a risalire dal mantello profondo, si raffredda e ridiscende, provocando increspature in superficie, cioè catene montuose: possibile motore anche della deriva dei continenti Il motore dei movimenti della crosta sono i moti convettivi nel mantello Astenosfera |
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BENJOFF |
La nuova crosta formatasi a livello delle dorsali si consuma nelle fosse oceaniche, sprofondando nel mantello lungo un piano di subduzione - Fosse oceaniche - Subduzione Terremoti come fonte di informazione |
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HESS Il teorico della teoria globale |
Espansione dei fondali oceanici Tenta un primo collegamento globale tra le nuove conoscenze dei fondali oceanici (dorsali, fosse, diversa composizione, spessore ed età rispetto ai continenti) e i fenomeni superficiali (orogenesi, sismi, vulcanesimo) Conferma alla sua idea viene (la prova indipendente) dallo studio del paleomagnetismo e delle anomalie magnetiche ai lati delle dorsali Ciclo geodinamico |
Inizia l'esplorazione dei fondali marini e oceanici, prima per motivi bellici e poi per motivi economici. Ricerca petrolifera. La geofisica offre nuovi mezzi di indagine alla oceanografia classica: sismica a rifrazione e a riflessione. |
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WILSON Il coordinatore della Teoria della Tettonica delle Placche |
Il primo a raccogliere le molteplici conoscenze in un'unica teoria globale La tettonica delle placche Spiegazione unitaria di tutti i fenomeni geologici Dinamicità della litosfera: placche in movimento La superficie della Terra è suddivisa in placche litosferiche (crosta e mantello superiore rigido) galleggianti sopra l'astenosfera (mantello superiore fluido) Interazione tra le placche Le placche sono in reciproco movimento: dall'interazione dei loro margini (avvicinamento, allontanamento, trascorrenza) dipendono tutti i fenomeni geologici superficiali e profondi. Ciclo dei continenti, detto di Wilson I movimenti delle placche sono continui nel tempo, fino a ripetersi Dall'origine della Terra ad oggi i continenti si sono separati e riuniti più volte, con un ciclo della durata di 500 milioni di anni: da Rodinia a Pangea e oltre. |
Esigenza di una teoria deduttiva capace di prevedere i fenomeni geologici, per limitare i danni connessi ai sismi e alle eruzioni vulcaniche. |
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CAREY |
Teorie alternative alla "tettonica delle placche" I continenti, più che andare alla deriva, si sono dispersi Tettonica gravitativa Risalita diapirica per spiegare le montagne e le falde di ricoprimento |
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