Từ nguyên học

Thuật ngữ "địa chất học" được Jean-André Deluc sử dụng lần đầu tiên vào năm 1778 và được Horace-Bénédict de Saussure sử dụng là thuật ngữ chính thức từ năm 1779. Là khoa học không có tên trong Encyclopædia Britannica xuất bản lần thứ 3 năm 1797, nhưng 10 năm sau nó đã được khẳng định trong tái bản thứ 4 vào năm 1809.[1] Một nghĩa cổ hơn được Richard de Bury sử dụng lần đầu tiên để phân biệt giữa thuyết về thần học và về Trái Đất.

Lịch sử

Một con muỗi trong hổ phách biển Baltic có tuổi khoảng 40 đến 60 triệu năm

Công trình Peri Lithon (bên trong hòn đá) của học giả người Hy Lạp cổ đại Theophrastus (372-287 BC), là một học trò của triết gia Hy Lạp cổ đại Aristotle, là công trình có giá trị trong khoảng 10 thế kỷ. Peri Lithon được dịch sang tiếng Latin và một số ngoại ngữ khác. Sự giải đoán về các hóa thạch của nó là học thuyết nổi trội nhất trong thời cổ đại và đầu thời Trung cổ, cho đến khi nó được thay thế bởi học thuyết về các dòng chảy hóa đá của Avicenna vào cuối thời Trung cổ.[2][3] Trong thời đại La Mã, Pliny the Elder đưa ra rất nhiều các thảo luận mở rộng về một số các khoáng vật và kim loại sau đó được sử dụng rộng rãi trong thực tế. Ông là một trong số những người đầu tiên xác định một cách chính xác nguồn gốc của hổ phách, là một loại nhựa của các cây thông bị hóa thạch, từ việc quan sát các côn trùng bị giữ trong một số mẫu. Ông cũng đặt ra nền tảng của tinh thể học thông qua việc nhận biết dạng thù hình bát diện của kim cương.

Một số học giả hiện đại như Fielding H. Garrison, đưa ra ý tưởng về địa chất học hiện đại bắt đầu trong thế giới đạo Hồi thời Trung cổ.[4] Abu al-Rayhan al-Biruni (973-1048 SCN) là một trong những nhà địa chất đạo Hồi đâu tiên, với công trình bao gồm các bài viết đầu tiên về địa chất Ấn Độ, và cho rằng tiểu lục địa Ấn Độ trước kia là biển.[5] Ibn Sina (Avicenna, 981-1037), thì có những đóng góp đặc biệt hơn cho địa chất học và các khoa học tự nhiên (ông được gọi là Attabieyat) cùng với các nhà triết học tự nhiên khác như Ikhwan AI-Safa và những người khác. Ông viết một công trình bách khoa toàn thư với tựa đề "Kitab al-Shifa" (sách về sự chữa bệnh từ sự thiếu hiểu biết), trong phần 2, mục 5 có bài viết về khoáng vật học và thiên thạch học, gồm sáu chương: Sự hình thành núi, Ưu điểm của núi trong việc hình thành các đám mây; Nguồn nước; Nguồn gốc động đất; Sự thành tao khoáng vật; Sự đa dạng địa hình trên Trái Đất. Các nguyên tắc này sau này được biết đến như luật xếp chồng trong địa tầng, gồm ý tưởng về thuyết tai biến, và hiện tại luận vào thời Phục Hưng của Châu Âu. Các khái niệm này cũng được nhắc đến trong các học thuyết về Trái Đất của James Hutton vào thế kỷ 18 C.E. Các học giả như Toulmin và Goodfield (1965), nhận xét về sự đóng góp của Avicenna như sau: "Khoảng 1000 Sau CN, Avicenna đã từng đề xuất học thuyết về nguồn gốc của các dãy núi, trong thế giới Công giáo vẫn được đề cập đến khá căn bản vào 800 năm sau ".[6] Phương pháp khoa học của Avicenna về quan sát thực địa cũng là nguồn gốc của các khoa học về Trái Đất, và vẫn còn được giữ một phần trong các cuộc khảo sát thực địa hiện đại.[3]

Bản đồ địa chất Anh, Wales và miền nam Scotland. Được hoàn thành vào năm 1815, nó là bản đồ địa chất đầu tiên ở tỷ lệ quốc gia, và hầu như được chấp nhận là chính xác vào thời điểm đó.[7]

Ở Trung Quốc, học giả Shen Kua (1031-1095) tính toán một học thuyết về các quá trình tạo ra đất liền: dựa trên sự quan sát của ông ta về các vỏ sò hóa thạch trong cột địa tầng địa chất xuất hiện ở một dãy núi cách biển hàng trăm dặm. Ông ta cho rằng đất liền được hình thành từ sự xói mòn của các dãy núi và sự tích tụ của bột.

Georg Agricola (1494-1555), một nhà vật lý, viết luận án đầu tiên một cách hệ thống hóa về các công trình khai thác mỏ và nung chảy, De re metallica libri XII, với phụ lục Buch von den Lebewesen unter Tage (sách về các loài vật bên trong Trái Đất). Ông cũng quan tâm đến năng lượng gió, thủy điện,các lò nung chảy, vận chuyển quặng, chiết tách soda, lưu huỳnh và nhôm, và các vấn đề quản trị. Quyển sách được xuất bản năm 1556.

Nicolas Steno (1638-1686) công nhận luật xếp chồng, nguyên tắc phân lớp ngang nguyên thủy, và nguyên tắc liên tục theo chiều ngang: là 3 nguyên tắc xác định địa tầng.

Vào thập niên 1700 Jean-Étienne Guettard và Nicolas Desmarest quan sát vùng trung tâm nước Pháp và ghi nhận những quan sát của họ trên các bản đồ địa chất; Guettard ghi nhận quan sát đầu tiên của ông về các nguồn gốc núi lửa ở khu vực này của Pháp.

William Smith (1769-1839) đã vẽ một vài bản đồ địa chất đầu tiên và bắt đầu quá trình xếp các lớp đá theo cột địa tầng bằng cách kiểm tra các hóa thạch được chứa trong chúng.[7]

James Hutton thường được xem là nhà địa chất học hiện đại đầu tiên.[8] Năm 1785 ông ta đăng một bài báo có tựa là Học thuyết về Trái Đất trên tạp chí Khoa học Hoàng gia Edinburgh. Trong bài báo này, ông đã giải thích học thuyết của ông rằng Trái Đất phải cổ hơn các nghiên cứu được đưa ra trước đây, nhằm có đủ thời gian để các dãy núi bị bào mòn và tạo ra các trầm tích để tạo thành đá mới dưới đáy biển, sau đó các đá này được nâng lên thành đất liền. Hutton xuất bản hai quyển sách về các ý tưởng của ông vào năm 1795 (quyển 1, quyển 2).

Nhà địa chất học thế kỷ 19 do Carl Spitzweg vẽ.

Các nhà nghiên cứu sau Hutton được biết đến là các nhà theo học thuyết hỏa thành bởi vì họ tin rằng một số đá được hình thành từ núi lửa, là loại lắng đọng từ dụng nham của các núi lửa, ngược lại các nhà theo học thuyết thủy thành, tin rằng tất cả các đá lắng đọng trong bồn biển rộng lớn và sau đó bị lộ ra khi mực nước biển bị hạ thấp liên tục theo thời gian.

Năm 1811 Georges Cuvier và Alexandre Brongniart xuất bản các giải thích của họ về sự cổ xưa của Trái Đất, dựa trên các khám phá của Cuvier về xương voi hóa thạch ở Paris. Để chứng minh quan điểm này, họ đã tính toán theo nguyên tắc kế thừa trong địa tầng của các lớp đá trên Trái Đất. Họ thực hiện trước một cách độc lập với William Smith về địa tầng ở Anh và Scotland.

Kiến tạo mảng – tách giãn đáy đại dương và trôi dạt lục địa minh họa bằng quả địa cầu tại bảo tàng lịch sử tự nhiên tại Chicago, Illinois, Hoa Kỳ.

Sir Charles Lyell lần đầu tiên xuất bản quyển sách nổi tiếng về các nguyên tắc trong địa chất[9], vào năm 1830. Lyell tiếp tục xuất bản các tái bản cho đến khi ông mất vào năm 1875. Quyển sách đã ảnh hưởng đến Charles Darwin, và đề cập đến lý thuyết hiện tại luận. Lý thuyết này đề cập đến các quá trình địa chất diễn ra trong suốt lịch sử Trái Đất và vẫn còn tiếp diễn cho đến ngày nay. Ngược lại, thuyết tai biến là học thuyết về tương lai của Trái Đất đề cập đến các sự kiện riêng lẻ, thảm họa và lưu truyền không đổi sau đó. Hutton tin vào hiện tại luận, là ý tưởng mà không được chấp nhận rộng rãi vào thời điểm đó.

Địa chất thế kỷ 19 phát triển xung quanh câu hỏi về tuổi chính xác của Trái Đất. Các phỏng đoán đưa ra vào khoảng vài trăm ngàn triệu năm.[10] Các tiến bộ về sự phát triển của địa chất trong thế kỷ 20 được ghi nhận bởi thuyết kiến tạo mảng vào thập niên 1960. Thuyết kiến tạo mảng giải quyết được hai vấn đề chính đó là: tách giãn đáy đại dương và trôi dạt lục địa. Học thuyết này cách mạng hóa các khoa học Trái Đất.

Thuyết trôi dạt lục địa được Frank Bursley Taylor đưa ra năm 1908, và được phát triển bởi Alfred Wegener năm 1912 và bởi Arthur Holmes, nhưng nó không được chấp nhận cho đến cuối thập kỷ 1960 khi thuyết kiến tạo mảng được phát triển.