تاريخ الجيولوجيا

A portrait of Whiston with a diagram demonstrating his theories of cometary catastrophism best described in A New Theory of the Earth

تاريخ الجيولوجيا هوالاهتمام بمراحل تنمية العلوم الطبيعية الجيولوجية. وتدرس الجيولوجيا نشأة ، تاريخ وبنية الأرض. وعلى مر العصور الجيولوجية يوفر فهم الجيولوجيا النظريات والبيانات الأساسية التي تشكل مفهوم المجتمع حول الأرض.

الإغريق القدماء

A mosquito and a fly in this Baltic amber necklace are between 40 and 60 million years old

أول من خط عن الأرض هم الإغريق القدماء. وقد كان الكثير من كتاباتهم مزيجًا من الحقائق والخرافات والأساطير والتخمينات ومعتقدات ذلك العصر. ففي القرن السادس قبل الميلاد، أعرب الفيلسوفان طاليس وأناكسمندر حتى أحافير السمك هي بقايا لحياة سالفة. وأدْركا أيضًا حتى الماء يسهم في تشكيل مناطق اليابسة بترسيب الرمل والوحل في مصبّات الأنهار. وفي القرن الخامس قبل الميلاد لاحظ المؤرخ هيرودوت كيف من الممكن أن يشكّل الماء اليابسة، واعتقد حتى الأحافير البحرية في مصر السفلى، كانت دليلاً على حتى البحر قد غطى هذه اليابسة فيما مضى. وقد افترض أمبيدوقليز ـ وهوفيلسوف ـ في القرن الخامس قبل الميلاد، حتى باطن الأرض كان سائلاً ساخنًا، وأن جميع الأمور أتت من الأرض أوالهواء أوالنار أوالماء. واعتقد الفيلسوف أرسطوـ الذي عاش في القرن الرابع قبل الميلاد ـ حتى الأرض قد نمت حتى وصلت إلى حجمها الحالي مثل الشيء الحي. وخط تلميذه سقراط منطقة بعنوان ما يتعلق بالأحجار، وقد جمع هذا العمل، ولأول مرة ـ جميع المعلومات المعروفة آنذاك عن الصخور والمعادن والأحافير. وفي عامسبعة ق.م تقريبًا خط الجغرافي والمؤرخ سترابومجلد ـ 17 الجغرافيا. وقد استوعب حتى ازدياد الأراضي وهبوطها ينتج جزئيًا من البراكين والزلازل.

الرومان

نقش من كتاب وليام سميث الصادر في 1815 حول التعهد على طبقات الأرض باستخدام الأحفورات.

أضاف الرومان كتابات عن الجيولوجيا، كانت أكثر إقناعًا من تلك التي خطها الإغريق. وتضمنت كتابات الرومان أيضًا كثيرًا من الْخُرافات والتخمين، والكثير من تلك الكتابات وصف الخامات المعدنية وتجارة المعادن والتعدين في الإمبراطورية الرومانية المترامية الأطراف. ففي عام60م خط الفيلسوف لوسيوس أنايوس سنيكا منطقته مسائل طبيعية. وقد حوت معلومات تفصيلية عن الزلازل والبراكين وكذلك عن المياه السطحية والجوفية.

ضم المجلد ـ 37 تاريخ طبيعي الذي خطه بليني الأكبر، جميع الفهم الرومانية عن الصخور والمعادن والأحافير. وقد توفي بليني في عام 79م عندما كان يراقب ثورة بركان فيزوف الذي دمّر مدينتي بومبي وهيركولانيم. وقدم ابن أخيه وابنه بالتبني بليني الأصغر مساهمات غير متسقطة في مجال الجيولوجيا. فقد خط في رسائل عن موت عمه، وعن وصف ثورة البركان والزلزال الذي صاحبه.

العرب والمسلمون

Geological map of Great Britain by William Smith, published 1815.

بنيت جهود الفهماء العرب والمسلمين في الجيولوجيا على المنطق والدقة والتجربة بخلاف من سبقهم من الإغريق والرومان؛ ففي عام 210هـ، 825م قاسوا محيط الأرض وقطرها، وكان قياسهم قريبًا لما يقرره الفهم الحديث، وخط الكندي عن كروية الأرض وكروية سطح الماء في الفترة من 230 - 250هـ، 845 - 864م.

تناول ابن سينا كثيرًا من آرائه الجيولوجية في كتابه الشفاء في الجزء الذي سماه المعادن والآثار العلوية؛ فقد تحدث عن الزلازل وأسبابها وما يصاحبها، وقسم الزلازل إلى أنواع. وكان أول من أشار إلى أنّ خسف الأرض (الهبوط) يسببه خروج الحمم البركانية، كما حتى الزلازل تفتح عيون الماء في المناطق التي تحدث فيها، كما أشار إلى قانون تعاقب الطبقات، وبذا يسبق الدنماركي نيكولاس ستينوفي هذا الصدد. أشار ابن سينا أيضًا إلى سببين من مسببات تكون الجبال وهما: الحركات الأرضية الرافعة، وعوامل التعرية.

كان كتاب الشفاء منطلقًا للجيولوجيا في أوروبا، فقد ترجم ألفرد سيريشل الجزء الخاص بالمعادن منه عام 1200م ونسبه إلى أرسطو، وكان ذلك دأب كثير من المترجمين بل والدارسين الغربيين إذ ذاك، حيث كانوا ينسبون أعمال الفهماء العرب لأنفسهم أولآخرين، وقد اعترف ليوناردودافينشي نحوعام 900هـ، 1494م أنه استقى معلوماته عن الأحجار والأحافير من الخط المشهورة لابن سينا.

كان للعرب والمسلمين نظريات عديدة عن أصل الصخور وكيفية تكونها، وخصوا بالذكر الصخور الرسوبية وتعاقب الطبقات بعضها فوق بعض، والنيازك، واقترحوا لها تصنيفات فئوية؛ فقد قسموا النيازك إلى فئتين: حجرية وحديدية، وهونفس التقسيم المتبع حاليًا. ولعل أول تلميح للتقسيم الحالي لما يسمى الصخور النارية، والرسوبية والمتحركة اتى في كتابات جابر بن حيان قبل عام 200هـ، 815م. وبذاقد يكون فهماء الجيولوجيا العرب أسبق من غيرهم إلى ذلك، إذ نجد حتى هذا الأمر لم يثر انتباه الجيولوجيين إلا في نهاية القرن الثامن عشر وبداية القرن التاسع عشر الميلاديين، فيما سمي بالجدل بين البلوتونيين والنبتونيين. انظر: الجدل حول الصخر في هذه الموضوعة.

عصر النهضة

Alfred Wegener, around 1925

كان عصر النهضة الأوروبية فترة لتجدد الاهتمام في مجالات عديدة للفهم، ضمت دراسة الأرض. وأثناء عصر النهضة الأوروبية، قدم الطبيب السكسوني جورجيوس أجريكولا أبرز المساهمات للجيولوجيا، حيث نشر أعماله عن المعادن والأحافير والتعدين وفهم الفلزات. وتضمنت خط أجريكولا طبيعة الأحافير (1546م)؛ كتابه الفلزات (1556م) والذي أصبح الأساس للخط الحديثة عن فهم الفلزات والتعدين.

اعتقد الفلكي البولندي نيكولاس كوبرنيكوس حتى الأرض كوكب متحرك، وقدم فكرة عن أنها تدور حول محورها جميع 24 ساعة، وتدور حول الشمس مرة جميع عام. وذكر كوبرنيكوس أيضًا: حتى الكواكب تدور حول الشمس وأن القمر يدور حول الأرض. وفي أوائل القرن السابع عشر الميلادي أيد الفلكي الإيطالي جاليليوهذه الأفكار عن طريق اكتشافات قام خلالها باستخدام التلسكوب (المقراب). كما اكتشف جاليليوحتى الجاذبية تشد الأمور نحوالأرض بنفس التسارع (معدل تجميع السرعة) دون اعتبار لوزنها. وكانت تجارب جاليليوالأساس الذي طوَّر على ضوئه العالم الإنجليزي السير إسحق نيوتن قانون الجاذبية الكونية في عام 1687م. انظر: الجاذبية.

وفي عام 1669م، قدَّم الطبيب الدنماركي نيكولاوس ستينومساهمة جيولوجية كبيرة. فقد أوضح حتى طبقات الصخور تترسَّب دائمًا، بحيث تكون أقدم الطبقات في القاع وأحدثها في القمة. ويساعد قانون التطبق هذا، الفهماء على تحديد الترتيب الذي حدثت فيه الأحداث الجيولوجية.

الجدل حول الصخر

في أواخر القرن الثامن عشر وأوائل القرن التاسع عشر الميلادي، نشأ جدل بين الجيولوجيين عن كيفية تكوُّن الصخور. فقد افترض عالم المعادن الألماني أبراهام جوتلوب فيرنر، حتى المحيط قد غطى الأرض بالكامل في الماضي. واستنتج فيرنر وأتباعه حتى المواد الكيميائية في الماء ترسبت ببطء على القاع حيث شكَّلت طبقات. وتتكون أقدم الطبقات المزعومة، (الطبقة السفلى) من الجرانيت. وقد افترض واضعوالنظريات حتى الأرض تشكَّلت بالكامل عن طريق ترسيب المواد الكيمائية المذابة في مياه المحيط وتبخرها تدريجيًّا. واعتقدوا أيضًا أنه لن يحدث للأرض أي تغيُّرات إضافية على الإطلاق. فقد انطلقت أفكار فيرنر وغيره على أساس افتراض حتى جميع الصخور تشكَّلت من محيط كبير، وسمي هؤلاء بالنبتونيين، نسبةً إلى نبتون إله البحر عند الرومان.

قدم الطبيب الأسكتلندي جيمس هتون فكرة مختلفة إلى حدٍّ بعيد، حيث افترض هتون ومؤيدوه حتى بعض الصخور تشكَّلت نتيجة برودة الحمم الساخنة من البراكين. وأطلق على هؤلاء اسم البلوتونيين نسبة إلى بلوتوإله الجحيم عند الإغريق. وفي عام 1785م قدم هتون مبدأ قانون التناسق في عمل اسمه نظرية الأرض. فقد ادعى حتى الأرض تتغيّر تدريجيًا، وسوف تستمر في التغيُّر بنفس المنوال. ونطق: إذا هذه التغيُّرات من الممكن حتى تُستخدم لشرح الماضي. توفي هتون عام 1797م قبل حتى تنال أفكاره قبول الفهماء الآخرين. وبعد ذلك، وفي عام 1802م، نشر عالم الرياضيات الأسكتلندي جون بلافير رسومًا توضيحية جميلة، وأصبحت دليلاً يقتدى به في الفكر الجيولوجي.

وحتى في ذروة الجدل أهمل النبتونيون أعمال الجيولوجي الفرنسي نيكولاس ديسمارست. ففي عام 1765م أوضح ديسمارست حتى صخور منطقة أوفيرن في وسط فرنسا الجنوبي كانت بركانية. وفي أوائل القرن التاسع عشر، حُسمَت القضية على يد اثنين من أشهر تلاميذ فيرنر، انضما للبلوتونيين، وهما ليوبولد فون بوخ وألكسندر فون همبولت. فقد غير فون بوخ وهمبولت وجهات نظر البلوتونيين، بعد زيارة أماكن متعددة منها منطقة أوفيرن وجبل فيزوف، (البركان الإيطالي). وأصبح الفكر البلوتوني، منذ ذلك الحين، هوالاعتقاد الأكثر قبولاً لدى معظم الفهماء.

الجيولوجيا التجريبية

بدأت الجيولوجيا التجريبية نتيجة للزمالة بين هتون والجيولوجي والفيزيائي الأسكتلندي السير جيمس هول. أصبح هول مهتمًا بإثبات أفكار هتون، فقد قام بإجراء تجارب حيث صهر صخورًا في أفران ضخمة، كما لوكانت قد انصهرت في بركان. عثر هول حتى الحجر الجيري المنصهر كوَّن عند تبريده رخامًا، وأن الصخر البركاني كوَّن جرانيتًا. وأوضح عمله هذا حتى فكرة هتون التي تقول إذا الأرض تتغير بالتدريج، فكرة سليمة.

كان المهندس المدني الإنجليزي وليم سميث أول من استخدم الأحافير لفهم عمر الطبقات الصخرية. وقد أثبت حتى نفس الأنواع من الأحافير توجد في نفس النوع من الطبقات، حتى وإن كانت في أماكن مختلفة. وفي عام 1815م نشر سميث أول الخرائط الجيولوجية مشروحًا طبقات إنجلترا.

وفي عام 1822م، نشر كلٌّ من عالم التاريخ الطبيعي الفرنسي البارون جورج كوفييه، والجيولوجي الفرنسي الكسندر برونجنيارت، كتابًا وصف جيولوجية وأحافير منطقة باريس. وقد وجدا حتى جميع طبقة من الصخر تحوي مجموعات معينة من الأحافير، وأنه من الممكن تتبع هذه الطبقات عبر المنطقة كلها.

وفي عام 1830م نشر الجيولوجي الأسكتلندي تشارلز لايل أول مجلدٍ من كتاب مكوَّن من ثلاثة مجلدات اسمه أسس الجيولوجيا. ولقد كان هذا المجلد من أكثر الأحداث أهمية في تطور الجيولوجيا، كما أثّر كثيرًا في الفهماء الآخرين. أيَّد لايل مبدأ التناسق لهتون الذي لم يكن إلى حدٍّ ما مقبولاً لدى الفهماء. وخلال العقدين الرابع والخامس من القرن التاسع عشر الميلادي تفهم عالم التاريخ الطبيعي السويسري لوي أجاسي المجلدات الأوروبية. وقد افترض حتى لوحًا ضخمًا من الجليد قد امتد فيما مضى من القطب الشمالي إلى وسط أوروبا. وشرح أجاسي كيف من الممكن أن تغَير الحركة البطيئة لكتل الجليد سطح الأرض.

وفي عام 1846م بدأ المهندس الأيرلندي روبرت ماليت دراسة فهمية للزلازل. وقد اكتشف كيفية قياس سرعة الذبذبات التي تنتج من انفجار بارود بندقية بالأرض. وقدم عالم الفيزياء الإنجليزي إرنست رذرفورد في عام 1905م فكرة عن حتى نصف عمر المعادن المشعة يمكن استخدامه لقياس عمر المعادن. انظر: الكربون المشع. نشر الجيولوجي الأسكتلندي أرثر هولمز عام 1915م منطقاً عن الإشعاعية وقياس العمر الجيولوجي. وقد كان هذا العمل الأول من بين الكثير من الأعمال التي تهتم باستخدام المواد المشعة للتعهد على عمر الصخور.

افترضت مجموعة من الفهماء الأمريكيين عام 1968م نظرية مفادها حتى الغلاف الخارجي للأرض يتكوَّن من صفائح صلبة كبيرة، وهي في حركة مستمرة. وتُسمى هذه النظرية تكتونية الصفائح، وقد ساعدت في تأكيد فكرة حتى القارات تتحرك حول سطح الأرض. وهذه إحدى الأفكار الأكثر إثارة في عالم الجيولوجيا، لأنها تساعد في توضيح المعالم الجيولوجية مثل ظهور الجبال، والبراكين، والزلازل. وتعتبر نظرية تكتونية الصفائح بمثابة تطوير للنظرية القديمة عن الزحف القاري.