Geologisk tidsskala: definition, historie og nøgleprincipper

Denne artikel beskriver historien om den geologiske tidsskala. Principperne blev først fastlagt af Nicolaus Steno i slutningen af det 17. århundrede. Steno hævdede, at bjergartslag (eller lag) er lagt ned efter hinanden, og at hvert lag repræsenterer et "stykke" af tiden.

Steno formulerede princippet om superposition. Det siger, at et givet lag sandsynligvis er ældre end de lag, der ligger over det, og yngre end de lag, der ligger under det. Princippet er enkelt, men det er kompliceret at anvende det på virkelige bjergarter på grund af deres historie. I løbet af det 18. århundrede indså geologerne, at:

1. Lagfølger blev ofte eroderet, forvrænget, skævt eller endda omvendt efter aflejringen;
2. Lag, der er lagt på samme tid i forskellige områder, kan have helt forskellige udseende;
3. Lagene i et givet område repræsenterede kun en del af Jordens lange historie.

De første seriøse forsøg på at formulere en tidsskala for historisk geologi, som kunne anvendes overalt på Jorden, fandt sted i slutningen af det 18. århundrede. Det mest indflydelsesrige af disse tidlige forsøg blev ledet af Abraham Werner og andre. De inddelte bjergarterne i jordskorpen i fire typer: Primær, sekundær, tertiær og kvartær. Hver type bjergart blev ifølge teorien dannet i en periode af Jordens historie. Det var muligt at tale om en "tertiær periode" såvel som om "tertiære bjergarter". Faktisk blev "tertiær" (nu palæocæn-pliocæn) og "kvartær" (nu pleistocæn-holocæn) fortsat brugt som betegnelser for geologiske perioder langt ind i det 21. århundrede.

Werner havde den idé, at alle klipperne var blevet udsprængt af en enkelt enorm flodbølge. Det kaldes den neptunistiske teori. Et stort skift i tankegangen kom, da James Hutton læste sin Theory of the Earth; or, an Investigation of the Laws Observable in the Composition, Dissolution, and Restoration of Land Upon the Globe for Royal Society of Edinburgh i marts og april 1785. James Hutton blev ved disse forelæsninger "grundlæggeren af den moderne geologi". Hutton antydede, at Jordens indre var varmt, og at denne varme var den motor, der drev dannelsen af nye bjergarter frem. Land blev eroderet af luft og vand og aflejret som lag i havet; varmen konsoliderede derefter sedimentet til sten og løftede det op til nye landområder. Denne teori blev kaldt plutonistisk i modsætning til den oversvømmelsesorienterede teori.

Identifikationen af lag på grundlag af de fossiler, de indeholdt, blev lanceret af William Smith, Georges Cuvier og andre i begyndelsen af det 19. århundrede. Geologerne kunne inddele Jordens historie mere præcist. Hvis to lag (uanset hvor langt de lå fra hinanden i rummet eller var forskellige i sammensætning) indeholdt de samme fossiler, var der gode chancer for, at de var blevet lagt på samme tid. Detaljerede undersøgelser mellem 1820 og 1850 af lag og fossiler i Europa førte til den rækkefølge af geologiske perioder, der stadig anvendes i dag. Cuvier mente, at mange af Jordens geologiske træk kunne forklares ved katastrofale hændelser, som havde forårsaget udryddelsen af mange dyrearter. I løbet af sin karriere kom Cuvier til at tro, at der ikke havde været en eneste katastrofe, men flere, som havde resulteret i en række forskellige faunaer.

De britiske geologer var mest aktive i det 19. århundrede. "Kambrisk" (det romerske navn for Wales) og "Ordovicium" og "Silur", der er opkaldt efter gamle walisiske stammer, var perioder, der blev defineret af walisiske bjergarter. Devonian" blev opkaldt efter det engelske amt Devon, og navnet "Carboniferous" var blot en tilpasning af "the Coal Measures", de gamle engelske geologers betegnelse for samme lagserie. Perm blev opkaldt efter Perm i Rusland, fordi den blev defineret på grundlag af lag i denne region af den skotske geolog Roderick Murchison. Britiske geologer var også ansvarlige for grupperingen af perioder i tidsaldre og opdelingen af tertiær- og kvartærperioderne i epoker. Generelt blev perioder opkaldt efter steder, hvor klipperne var lette at se.

Geologer og palæontologer baserede den geologiske tabel på de relative positioner af forskellige lag og fossiler. De anslog tidsskalaerne på baggrund af studier af forskellige processers hastighed. De anslog forvitring, erosion, sedimentation og hvor lang tid det tog at omdanne sediment til hård sten. Opdagelsen af radioaktivitet i 1896 og dens geologiske anvendelse ved radiometrisk datering fandt sted i første halvdel af det 20. århundrede. Det gjorde det muligt at foretage en absolut datering af sten og at finde frem til Jordens alder.

Den internationale stratigrafi-kommission arbejder på at definere præcis, hvornår geologiske perioder starter og slutter, og hvor de bedste eksempler findes. De kaldes Global BoundaryStratotype Sections and Points (GSSP).