Povijest geologije 4 Katastrofisti i uniformisti

Mladen Juračić

Geološki odsjek PMF-a

Sveučilište u Zagrebu

2017/18

Razvoj geološkog razmišljanja

• Evolucije ideja su te koje guraju razvoj znanosti, a česta su i vrlo jaka suprotstavljanja među pobornicima suprotstavljenih ideja.

• U geologiji možemo izdvojiti šest takvih velikih idejnih suprotstavljanja:

- Neptunisti, vs.plutonisti (+ vulkanisti) √ - Katastrofisti vs. uniformisti - Ledena doba u Zemljinoj prošlosti (da ili ne) - Starost Zemlje (velika ili mala) - Fiksisti vs. mobilisti (dinamika Zemlje) - Kreacionisti vs. evolucionisti

Katastrofisti vs. uniformisti • Nakon suprotstavljanja neptunista i plutonista (18 st.)

pozabavit ćemo se dalekosežnim sukobom katastrofisti – uniformisti (aktualisti)

• Kliše (dosadašnji):

– katastrofisti = neptunisti = mašta, bez podataka geoloških opažanja na terenu

– uniformisti = trijezno rasuđivanje, opažanje današnjih zbivanja. Aktualistička izreka – ideja vodilja: The present is the key to the past (Sadašnjost je ključ za (spoznavanje) prošlost(i)). Oprezno, logički čisto zaključivanje!

– katastrofizam = svjetonazor / uniformizam = metoda

Katastrofisti vs. uniformisti

• Povijesni odnosi su, međutim, mnogo složeniji i zanimljiviji!

• Kraj 18. st. - uvjerenje da visoke planine i duboke doline ne mogu bit proizvod današnjih procesa i kod uniformista.

• Hutton je smatrao da se prošlost Zemlje nije bitno razlikovala od sadašnjosti (princip aktualizma) i pretpostavljao je golemu, još nedefiniranu starosti Zemlje, ali nije vidio povijest (zbivanja, događaje promjene) nego ponavljanje ciklusa.

Katastrofisti vs. uniformisti

• No aktualistički pristup zagovarali su i ranije: npr. kozmogonist Buffon i

• Mihail Vasiljevič Lomonosov (1711-1765), ruski znanstvenik (kemičar, zakon o održanju mase).

• Stav da sve treba proučavati na osnovi promatranja i eksperimenata. Smatrao da su nekada sile Zemljine užarene unutrašnjosti bile jače nego danas (da nastaju gorenjem sumpora!)

Katastrofisti vs. uniformisti

• Tako kad Hutton piše o usijecanju dubokih dolina naglašava da, sudeći po jednakim slojevima s obje strane doline (sjetimo se Sten(on)a!), svakome („pa i ako ne razmišlja geološki”) mora biti jasno da su usječene dugotrajnim i postupnim radom rijeke.

Katastrofisti vs. uniformisti • No stvari nisu crno/bijele:

• Predodžba o aktualizmu bila je poljuljana još 1788. kad su Hutton i Playfair otkrili (i ispravno objasnili, točno po fazama kao mi danas) lokalitet Siccar Point s kutnom diskordancijom između ustrmljenih (i erozijom na površini

zaravnjenih) silurskih

slojeva Kaledonida u

podini i blago nagnutih

devonskih slojeva

Old Reda na njima

Katastrofisti vs. uniformisti

• Bitno je da su tu pretpostavili ogromno vrijeme za denudaciju i eroziju ali i „neizmjerno snažne sile“, što implicira katastrofično izdizanje. Po tome bismo mogli zaključiti da su Huttonovi ciklusi bili asimetrični: naglo izdizanje, polako trošenje…*

• Huttonova ideja o golemom, čak beskonačnom, vremenu (odnosno starosti Zemlje) ipak je bila toliko revolucionarna da je naprosto morala izazvati neprijateljske reakcije (eg Richard Kirwan (1733-1812) irski znanstvenik, neptunist i katastofist) i Jean-André Deluc (1727–1817).

* *Huttonov stijenski ciklus

brzo

sporo

Katastrofisti vs. uniformisti

• Početkom 19. st primat geološkog centra Europe prelazi iz Edingurgha u Paris zahvaljujući paleontologiji.

• Musée d'histoire naturelle osnovan 1793. u okviru već postojećeg Botaničkog vrta (Jardin des plantes). U njemu su radili:

• René Just Haüy (1743-1822) - mineralog (“otac moderne kristalografije”); Jean-Baptiste Lamarck (1744-1829) - zoolog (mekušci); Étienne Geoffroy Saint-Hilaire (1772-1844) - biolog (histolog); Adolphe-Théodore Brongniart (1801-1876) - “otac paleobotanike”, te...

• Georges Cuvier (Jean Léopold Nicolas Frédéric) (1769-1832), zoolog, utemeljitelj komparativne anatomije i paleontologije vertebrata.

• Na temelju rekonstrukcija fosilnih kralježnjaka pretežno iz Pariškog bazena, (s otkrivenim slijedom naslaga od mezozoika do kvartara) zaključio je da nisu svi organizmi koje

je Bog stvorio kad i Zemlju,dočekali današnjicu. Uveo izumiranje kao prihvaćen znanstveni fenomen!

Georges Cuvier

• To je u ono vrijeme bila senzacionalna i heretička misao, u suprotnosti s biblijskom pričom o stvaranju i potopu.

• Važnije, bila je od temeljnog značenja za historijsku geologiju, odnosno povijest Zemlje i života na Zemlji, jer je omogućavala stratigrafiju.

Georges Cuvier

• U “Raspravi o prevratima na površino zemljine kugle”,(u 10 godina doživijela je 34 izdanja(!), a preveden je i na engleski (4 izdanja)) Cuvier zastupa empirijski („iskustveni“) pristup. Promjene na površini Zemlje (geomorfološke), koje se događaju i danas, mogu se u potpunosti objasniti današnjim („još djelujućim“) silama i procesima – prihvaća princip aktualizma i smatra da se to posve temelji na činjenicama.

Georges Cuvier

• Ali, za objašnjavanje „fizičke historije“ Zemlje (tektonske promjene) smatra, da ih današnje sile i procesi ne mogu objasniti, pogotovo jer im pripisuje brzo, geološki trenutno djelovanje.

• Za događaje koji su se događali u geološkoj prošlosti Zemlje, smatra da su bile globalne „kataklizme“ (katastrofe), zbog čega ga se često smatra najprominentnijim među katastrofistima!

• Primjer zamrznutih mamuta u Sibiru.

• Nastojao je događaje iz prošlosti opisati (i objasniti) s najvećom mogućom preciznošću, skrupulozno se držeći opažanja.

• Za „kataklizme“ nije prizivao natprirodne sile, o uzrocima nije niti raspravljao, vidio je – najviše zahvaljujući svojim detaljnim istraživanjima tercijara Pariškog bazena – da su pojedine životinjske vrste, ali i čitave faune, nestale („zauvijek izumrle“), i to je pripisivao posljedicama „kataklizama“. Nakon nekog vremena (= iznad određenih slojeva) nadomjestile bi ih druge, nove vrste.

Cuvier & Brongniart (1808): Essai

minéraligique sur les environs de Paris

Georges Cuvier

• Nije vidio vezu (= evoluciju) između izumrlih i „novih“ fauna, pa je pretpostavio nekoliko uzastopnih izumiranja (što nije bilo u skladu s Biblijom, odnosno s pričom o potopu!) i opetovanih „stvaranja“ (nije dakle vidio, pa ni prihvaćao, evoluciju). Katastrofist!

• Možda tu vezu nije vidio jer nije htio previše spekulirati, pretpostavljati: (pre)strogo se držao činjenica, detalja onoga što je vidio. Možda je bio prepedantan, presitničav, perfekcionist…

Georges Cuvier vs J.-B. Lamarck • Bitno se razlikovao od svog vršnjaka Jean-Baptiste Lamarck-a (1744-

1829) koji je istraživao mekušce iz plitkomorskog tercijara Pariškog bazena (iz istog raspona starosti, ali iz morskih slojeva) te je vidio da može povezati pojedine vrste i rodove mekušaca, premda su naslage s morskim mekušcima bile isprekidane slatkovodnim (jezerskim, riječnim) taložinama (iz kojih je Cuvier sakupljao svoje kosti).

• Na temelju toga, J.B. Lamarck postavio je

svoju teoriju organske evolucije. On ju

je temeljio na tzv. „stečenim svojstvima“

(netočno), ali je to ipak prva teorija

evolucije koja je organsku evoluciju

objašnjavala na (u ono vrijeme)

plauzibilan način.

Georges Cuvier

Cuvier se nije bavio „razmišljanjima“ kako nastaju nove vrste, što mu nije smetalo da „s visoka“ odbaci postavke svojega kolege. • U konačnici je Lamarck, što se tiče evolucije, imao pravo

(iako ne u pojedinostima objašnjenja): evolucija postoji, usprkos Cuvierovim minucioznim istraživanjima!

U znanosti treba imati i malo mašte, samo je, ipak, treba koristiti da smisleno povezujemo pojedinačna opažanja, a ne pustiti joj neobuzdano na volju da odluta u nebuloze…(I. Gušić)

Katastrofisti

• Činilo se da su, zahvaljujući Cuvieru, katastrofisti (privremeno?) pobijedili.

• Alexandre Brongniart (stariji, tj. otac) (1770-1847) suradnik Cuviera, našao je 1821. kredne fosile na 2000 nadmorske visine u Savojskim Alpama i tercijarne, slične onima iz Pariškog Bazena, visoko u Vičentinskim Alpama!

• Znači, da su te visoke planine mlade (mlađe i od tercijara), pa mora da su naglo izdignute.

• Elie de Beaumont (1798.-1874.), koristeći nova i preciznija saznanja stratigrafije (između ostaloga, i Cuviera ali i W. Smitha u UK), prepoznao je (u srednjoj Europi) mnogobrojne epizode uzdizanja planina (orogeneze). Posebno je u Pirenejima ustanovio značajan faunistički prekid između naslaga krede i tercijara, što je protumačio kao posljedicu naglog izdizanja (Pirinejska faza). Prvi (ili jedan od prvih) je ukazao da se u povijesti Zemlje izmjenjuju periodi duge pasivnosti s kratkim periodima intenzivne aktivnosti. odbacivanje uniformizma

*

• Adolphe-Théodore Brongniart (1801-1876) (sin) “otac paleobotanike” proučavao je promjene flore od gornjeg paleozoika do danas. Za karbonsku floru ustanovio je da je morala biti tropska.

• To je bila potvrda Fourierove geofizičke teorije (temeljem geotermičkog gradijenta) da je današnja Zemljina toplina ostatak prvotne Zemljine topline, koji se dakle s vremenom smanjuje, ali i brzina hlađenja se smanjuje (hladi se sve sporije).

Teorija orogeneze

• Elie de Beaumont je sve to povezao u svoju sintetičku teoriju orogeneze (1829) te opsežno u: Notice sur le systeme des montagnes (3 volumena, 1852):

• Zemlja se hladi i sažimlje, površina joj se steže i bora (kao jabuka kad se suši) i tako, boranjem Zemljine površine, uzdižu se i nastaju planine.

• Naravno, u prošlosti su temperature bile više, pa je i vulkanizam bio jači.

• Ta „sintetska“ teorija objedinjavala je neke važnije elemente neptunizma i plutonizma. Od neptunizma je uzela stratigrafiju, prijelaz od starih, jako deformiranih stijena prema mlađim koje su bile sve manje deformirane, a od plutonizma naglašavala je ulogu topline duboko pod površinom, s njom povezanu magmatsku aktivnost te jaču, intenzivniju geotektonsku aktivnost u točno određenim ranijim razdobljima.

Teorija orogeneze

• Takvi periodi „nemira“ mogli su uzrokovati izumiranja, što je dovelo do mogućnosti međusobne korelacije orogeneza na temelju kutnih diskordancija, odnosno odredbe njihove starosti.

• Adam Sedgwick, jedan od onih koji su Darwina privukli geologiji, 1830. hvalio je Beaumontovu sintezu, do koje se došlo zahvaljujući većim dijelom Cuvierovim opažanjima.

• 30-ih godina 19. st. katastrofizam Cuviera i plutonizam Huttona etablirali su se kao geološke paradigme u Velikoj Britaniji.

Katastrofisti

• William Buckland (1784.-1856.), svećenik i profesor mineralogije (od 1813.) i geologije (od 1818.) u Oxfordu privlačio je veliki broj

slušatelja, od kojih su

neki, npr. Charles Lyell

i Roderick Murchison,

kasnije postali poznati.

Bio je, malo „na svoju

ruku” ali vrlo omiljen.

William Buckland

• Terenska opažanja bila su mu vrlo detaljna i smatrao ih je odlučujućima, ali ih je tumačio, naravno, kao „neosporne dokaze za veličanstvenu ravnotežu cilja i sredstava, mudro i

dobronamjerno usmjeravanje

svemoćne sile, tako da bi trebalo

biti slijep kad u njima ne bismo

prepoznali dokaze najuzvišenijih

svojstava Stvoritelja“.

William Buckland

• Buckland je bio najistaknutiji

• „diluvijalist“ (diluvium (lat.) = poplava,

• potop), i on je prvi uveo taj pojam (diluvium), zagovarajući opći potop, u skladu s Biblijom.

• U svojem habilitacijskom predavanju, posljednju od Cuvierovih katastrofa izjednačio je s općim potopom.

• Ipak, naglašavao je da 6 dana Božjeg stvaranja Zemlje sigurno nije dostatno; kao i neki njegovi suvremenici naglašavao je da to treba shvatiti figurativno:

• Mojsije je zanemario veći dio Zemljine prošlosti jer se nije ticala čovjeka. Zemlja je već prije potopa bila dovoljno stara, a o samom potopu postoje, tvrdio je, neoborivi geološki dokazi.

William Buckland

• Bogato nalazište kostiju fosilnih sisavaca (špiljskih hijena– Crocuta spelaea, lavova, slonova, nosoroga, vodenkonja), na sjeveru Yorkshirea, u Kirkdale-pješčari, a kasnije i slični nalazi iz drugih europskih pješčara, „svjedočili“

su mu da je Potop zahvatio cijelu Zemlju.

Crtež Williama Conybearea (1822) o Bucklandovu otkriću brloga hijena u Kirkdaleu

William Buckland

• S druge strane, vidio je da su kosti iz svih tih, europskih i pješčara većinom pripadale izumrlim oblicima, kakvih više nema danas, niti u mlađim, aluvijalnim nanosima.

• Znači, nije ih bilo poslije Potopa – njihova fosilizacija morala se odigrati prije Noe. Dobra očuvanost svjedočila je pak o naglom zakopavanju.

• Bucklanda je uznemiravao nedostatak ljudskih ostataka u tim pred-diluvijalnim nalazištima. Zato je zaključio da čovjeka još u ono vrijeme nije bilo, te da se Potop morao dogoditi prije postanka čovjeka!

Katastrofisti

• Adam Sedgwick (1785-1873), također anglikanski svećenik i profesor geologije u Cambridgeu, i jedan od glavnih „krivaca“ koji je Darwina privukao geologiji, podržavao je

Bucklanda, navodeći

geološke razloge za

postojanje Potopa.

• Imenovao je devon i kambrij.

(Pred)uniformisti

• Pretpostavke za nastup uniformista:

• John Fleming (1785-1857), svećenik i prirodoslovac, ministar... Bilo mu je čudno da Mojsije priča o tihoj vodi koja je rasla 40 dana, da je Cuvier utvrdio izumiranje vrsta, suprotstavio se Bucklandu i tvrdio da se sva „diluvijalna“ i aluvijalna nalazišta mogu tumačiti kao posljedice jednog dugotrajnog događaja pa bi tako izumiranje vrsta dovelo do miješanja „diluvijalnih“ i aluvijalnih fauna.

• I usijecanje riječnih dolina bio bi dugotrajan proces, uzrokovan Potopom.

(Pred)uniformisti

• George (Julius Poulett) Scrope (1797- 1876), geolog i član parlamenta, tvrdio je da svi geološki faktori koji su djelovali u prošlosti djeluju i danas, ali sa smanjenim intenzitetom.

• Odbacuje podjelu geološke povijesti

na „pretpotopnu“ (pred-diluvijalnu)

i „poslijepotopnu“ (post-diluvijalnu)

i tvrdio da vulkani i vulkanske stijene

mogu biti različite starosti; npr. u

Centralnom Masivu istodobni sa

sedimentima.

Crtež G. J.P. Scrope-a erupcije Vezuva u listopadu 1822.

Uniformisti

• Charles Lyell (1797-1875).

Britanski pravnik i geolog.

• Napisao tri knjige:

Principles of Geology (3 sveska,

1830-33 - za života 11 izdanja),

Elements of Geology (1838 - 6 izdanja) i

Geological Evidences of the Antiquity of Man (1863 – 4 izdanja)!

• Živio je (dobro)od autorskih honorara!

Charles Lyell

• Geološki interes :

za vulkane,

geološku dinamiku, stratigrafiju, paleontologiju, glaciologiju, prethistorijsku arheologiju i paleoantropologiju.

• Najpoznatiji je ipak po popularizaciji doktrine uniform(itar)izma.

Donaslovnica iz Elements of Geology, 1838: Istovremeni nastanak 4 tipa stijena

Charles Lyell

• Proučavajući Wealden-naslage, našao je ostatke više skeleta Iguanodona, uz mnogobrojne ostatke bilja. Zaključio je da se radi o naslagama slatkovodne delte, koje naviše postupno prelaze u čisti marinski Chalk, preko prelaznih naslaga koje danas zovemo Greensand (glaukonitni pijesci).

• Nakon toga je moralo slijediti izdizanje i erozija (klifovi chalka na Wealdenu i Greensandu uzdižu se do 300 m iznad mora; poznati su White Cliffs od Dover, Već samo to očito je proturječilo Wernerovoj shemi.

Charles Lyell

• U Parizu se Lyell susreo s Cuvierom, Brongniartom i Humboldtom, ali veliki utjecaj na njega imao je ne toliko poznati Constant Prevost (1787-1856) koji je prvi dokazao i objasnio lateralnu izmjenu marinskog facijesa u jezerski u istom stratigrafskom nivou, u Pariškom bazenu. Time je Prevost relativizirao Cuviera i njegove oštre vertikalne izmjene facijesa. Takve nagle izmjene u stupu moguće su u središnjem dijelu nekog bazena, ali idući prema rubovima vidimo da jedan facijes lateralno postupno prelazi u drugi (pa katkada sedimenti mogu biti istovremeni i s magmatskim stijenama).

* • Možda bi bilo pravednije Prevosta smatrati

prvim začetnikom (pionirom) zakona o korelaciji facijesa (on je to zvao „synchronisme des formations“), koji danas vezujemo uz ime Johannesa Walthera (1860-1937), a koji ga je, pedesetak godina kasnije (1894), samo jasnije, preciznije i potpunije definirao?

* • U Engleskoj su Lyell i Roderick Murchison (1792-

1871) našli profil lapora debeo ~250 m i sitno uslojen (lisnati slojići - 30/dm), a svaki listić pun spljoštenih ljušturica ostrakoda roda Cypris.

• Kako je poznavao te ostrakode još od ranije kad ih je recentne skupljao po plažama u Hampshireu i znao da im je maksimum pojavljivanja ljeti, Lyell je zaključio da svaki slojić odgovara jednoj godini te da se radi o mirnoj jezerskoj sedimentaciji – kakvu i danas susrećemo u mnogim jezerima - u trajanju od nekoliko desetaka tisuća godina. Kasnije je za takve godišnje jezerske sedimente uveden izraz varve.

Charles Lyell

• Layell je zapazio i da su slatkovodni slojevi izdignuti na mjestima, gdje su ispod njih velike mase vulkanskih eruptiva/efuziva. To ga je dovelo do zaključka o tijesnoj vezi između vulkanizma i tektonskih poremećaja.

• Naime, ako bi jako izdignute i domasto (kupolasto) naborane slojeve bilo moguće objasniti serijama (nizovima) manjih potresa, onda otpada potreba za prizivanjem sporadičnih katastrofa i „paroksizama“.

• Potvrda njegovih stavova Darwinovo opažanje iz Čilea kad je Darwin doživio potres i nakon toga vidio podignute slojeve za 2-3 metra iznad morske razine.

Charles Lyell

• Posjetio je “Serapisov hram” zapadno od Napulja (u kalderi promjera 13 km (Campi Flegrei) pretežno pod morem s 24 kratera i jakom hidrotermalnom i bradiseizmičkom

aktivnošću) i tumačio viđeno polaganim promjenama morske razine.

Na Ischiji recentni školjkaši na 800 m –postupno izdizanje. Etna uslojeni izljevi lave...

Tržnica (Macellum) u Pozzuolima (Puteoli)

Principles of Geology

• Bio je to prvi sustavni udžbenik geologije, bez prizivanja nadnaravnih sila, koji je popularizirao Huttonov koncept uniformizma –

da je Zemlja modelirana istim procesima koji djeluju i danas.

Podnaslov: An attempt to explain the former changes of the Earth's surface by reference to causes now in operation.

Principles of Geology

• Dvije su temeljne

ideje vodilje u tom

djelu:

• Krajnji (ekstremni) aktualizam i

• pretpostavka o vrlo dugom vremenu, odnosno o golemoj starosti Zemlje (bez navođenja brojeva, naravno).

• U Elements of Geology nije odstupao od svojega ekstremnog uniformizma, ali je tijekom godina (od 1830. do 1865.) usavršavao svoju stratigrafsku ljestvicu (što nedostaje?). Za sve vremenske odsječke Lyell je pretpostavio „nepoznato, ali vjerojatno golemo trajanje”.

Zaključno

• Za razliku od Huttona, Lyell nije smatrao potrebnim pretpostaviti djelovanje jačih sila u prošlosti nego što ih vidimo danas.

• Pretpostavljao je stabilnost sustava Zemlje, cikličnost procesa.

• Odbacivao je bilo kakvu usmjerenost “progresiju”, pa i teoriju postupnog hlađenja Zemlje (Beaumont)

• *citati:

kritičari Lyella

• Usprkos Lyellovom nesumnjivom autoritetu utemeljenom na entuzijastičkom prijemu i golemom utjecaju njegovih Principles…, a pojačanom i vještom pravničkom retorikom, bilo je i kritičara.

• Adam Sedgwick: Potpuno se slažemo s time da su glavni prirodni zakoni nepromjenjivi i da se o događajima u prošlosti može suditi samo po događajima koje vidimo u stvarnosti ... ali ...dozvoliti da su sekundarne izvedenice, proizvedene od osnovnih zakona materije, ostajale jednake kroz sve periode Zemljine prošlosti, to nam se čini neopravdanom hipotezom čija vjerodostojnost se ne može u svakom slučaju a priori prihvatiti, ako nemamo potvrdu o samim geološkim pojavama.

kritičari Lyella

• William Whewell (1794.-1866.), anglikanski svećenik, teolog ali i poznati znanstvenik golemog ugleda („polimat”) (uveo termin science (od lat. scientia = znanje, mudrost) u engleskom umjesto natural philosophy:

• Zašto bismo morali misliti da naše čitavo iskustvo – bilo geološko, bilo povijesno – odgovara više nego jednom ciklusu? Kakve osnove imamo za ustrajanje na tome da je trajanje ljudskog opažanja doista dovoljno veliko da bismo dobili predstavu o srednjoj sili, čije se stvarna vrijednost mijenjala kroz trajanje neizmjerno dugog vremena?

• Uveo nazive uniformitarianism (uniformizam) i catastrophism (katastrofizam) u prikazu Lyellovih Principles...

kritičari Lyella

• I Roderick Murchison, Lyellov prvobitni istomišljenik i suradnik u svojoj monografiji posvećenoj građi Alpa, Apenina i Karpata, zaključio je, na temelju inverznog položaja slojeva, da je u ranijim razdobljima zemljina kora bila podvrgnuta silama „neizmjerno snažnijim od onih kakve karakteriziraju naše vrijeme“.

kritičari Lyella

• Prvi direktor Geological Surveya (vodeći geolog!), Henry de la Beche (1796-1855) smogao hrabrosti napisati da „…razlike između dvije teorije (neptunizma, tj. katastrofizma i plutonizma, tj. uniformizma, op. I.G.) zapravo i nisu tako velike; pitanje se uglavnom svodi na procjenu intenziteta sila; zato, ako objedinimo obje teorije, vjerojatno ćemo se najviše približiti istini.

Henry de la Beche (1830): Duria Antiquior (Stariji Dorset) prvi akvarel iz geol.prošlosti

kritičari Lyella

• U nastavku :

Kako danas gledamo na sukob :

aktualizam (uniformizam) vs. katastrofizam

ili

Princip aktualizma i njegova ograničenja