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La Ciencia Geológica - Historia de la Geología

Prehistoria

Desde tiempos más remotos, nuestros antepasados aplicaron conocimientos geológicos para abastecerse de metales y minerales varios, para fabricar armas, herramientas u otros objetos, aún sin conocer el origen de estos materiales. Entre los primeros materiales básicos se encuentran:

  • Minerales de arcilla para fabricar artefactos de greda, hornos, ladrillos etc.
  • Pedernal (una modificación del dióxido de sílice (SiO2, Cuarzo)) y otras rocas y minerales duras y filosas para fabricar puntas de lanzas, flechas, cuchillos etc.
Pedernal (SiO2 amórfico) bruto (1)
Artefacto (hacha) de perdernal (2)

Los arqueólogos y antropólogos diferencian esta "edad de piedras" en las épocas "paleolítico", "mesolítico" y "neolítico" (comienzo y fin de las épocas varían según región o continente):

  • Antes del paleolítico 1.800.000 - 700.000 "Homo habilis"
  • Paleolítico 700.000 - 8.000 a.C. ("Homo erectus") (desde 20.000: "Homo sapiens")
  • Mesolítico 8000 - 4.000 a.C.
  • Neolítico 4.000 - 1.800 a.C.

Lit(o) :

"piedra"

Paleo- :

prefijo con significado de "viejo", "antiguo"

Meso- :

prefijo con significado de "en medio", "medio"

Neo- :

prefijo con significado de "moderno", "nuevo", "reciente"

No hay que confundirse: "edad de piedra" no significa que algunas "cavernícolas" usaron piedras brutas. En realidad, con la aparición del "homo sapiens", estos artefactos de piedra eran verdaderas obras de arte - armas y herramientas bien diseñados y muy eficientes para cumplir sus objetivos pero hechas de rocas y minerales.

Elaboración de un hacha de roca (3)
Prueba de funcionamiento de una réplica (4)

 

Nuestros antepasados no se limitaron a hacer uso de rocas y minerales que encontraron en forma aleatoria, sino realizaron verdaderas operaciones mineras, extrayendo el perdernal de su "roca madre", la caliza. Minas de este tipo se conoce de varios países europeos, incluso hay evidencias arqueológicas para un especie comercialización. Encontrar y explotar estos yacimientos de pedernal, sin duda requiere conocimientos y habilidades técnicas comparables con la minería artesanal de hoy día.

El primer metal de utilidad para el hombre era el cobre, seguido por el bronce (una aleación de cobre y estaño) y finalmente el hierro. Para objetos de adorno y de culto también se utilizó el oro.

Se diferencia las siguientes épocas sucesivas:

  • Edad de cobre ("Chalcolítico"): 3.500 - 1.800 a.C. (América: desde 900 a Cr.) (fase transitoria entre Neolítico y edad de bronce; algunos autores utilizan el término "Chalcolitico" en vez de "Neolitico")
  • Edad de bronce: 1.800 - 700 (350) a.C.
  • Edad de hierro: desde 500 a.C.(aprox.)
Escultura de bronce ("Carro de Sol") decorada con lata de oro, encontrada en Trundholm / Dinamarca (largo 60 cm, edad aprox. 1500 a.C.) (5)

Antigüedad

Durante la edad de bronce se desarrolló un primer negocio minero a nivel continental entre las regiones del mediterráneo oriental (Egipto, Grecia, Fenicia) y Europa central y occidental, dado que los yacimientos más importantes de cobre de esta época se encontraron en la isla de Chipre, mientras los yacimientos de estaño se encontraron en el sur de Inglaterra. Otros minerales de interés comercial eran el amber, muy apreciado para la fabricación de joyas en Grecia y Egipto y que se encontró en las costas del mar báltico, además de otras piedras preciosas encontradas en Africa y el Medio Oriente.

De origen egipcio es un papiro considerado "el primer mapa geológico del mundo" que data del año 1160 a.C. y que demuestra un trayecto de 15 km en una zona desértica (Uadi (= "Quebrada") Hammamat), del reino del faraón Ramsés IV. En colores diferentes se resaltan típicas rocas del lugar, diferentes tipos de gravas de las quebradas del sector, la ubicación de minas de oro y canteras de arenisca, además distancias y direcciones. El papiro se guarda hoy en el Museo Egipcio de Turín /Italia ("Papiro de Turín", también conocido como "Papiro de las minas").

Fragmentos del papiro de Turín (6), (7)
Vista del Uadi Hammamat (8)

Durante muchos siglos, minería y geología eran oficios empíricos y de utilidad netamente práctica. Los filósofos griegos "presocráticos" como Tales de Mileto, trataron de explicar la naturaleza más allá de la mitología, lo que puede ser considerado como un primer intento en el desarrollo de una ciencia geológica. Si bien sus conclusiones no son exactamente correctas según los conocimientos de hoy, algunos de sus pensamientos parecen ser bastante modernos y no muy lejos de lo que sabe la ciencia actual. Destacados personajes de esta época eran:

  • Tales de Mileto (aprox. 630 - 545 a.C.): Explica el origen de los temblores por movimientos de la tierra que flota como especie de isla en un océano arcaico. La observación de procesos de sedimentación en la desembocadura de grandes ríos le permitió concluir que toda la tierra tiene su origen en el agua.
  • Anaximandro (aprox. 610 - aprox. 546 a.C.): Autor de un primer mapa del mundo (es decir, de las partes del mundo conocidas en su época). Más allá de la idea de Tales postula que los seres vivos se formaron originalmente en el mar y se transformaron a habitantes de la tierra firme por evaporación del agua.
  • Jenófanes de Colofón (aprox. 570 - aprox. 470 a.C.): Observó fósiles y concluyó que la tierra se elevó del mar.
  • Heródoto (aprox. 490 - aprox. 424 a.C.): Descubrió que la superficie de la tierra se encuentra en un permanente proceso de evolución (observaciones de la desembocadura del río Nilo).

Edad media y Renacimiento

Sin embargo, esta tendencia filosófica no prosperó, ya que posteriores generaciones de filósofos se dedicaron a otros aspectos de la filosofía y metafísica. Esto también, porque la minería (y relacionada con ésta los pensamientos "geológicos") era un trabajo manual realizado por obreros y esclavos, por lo tanto, los filósofos encontraron poco digno dedicar su tiempo a temas relacionadas con esta actividad y la tierra en general.

Durante gran parte de la antigüedad y toda la edad media, al menos en Europa no había lugar para desarrollar teorías científicas-geológicas. Solamente en el oriente el persa Ibn Sina (también conocido como Avicenna, 980 - 1037) se dedicó - entre otras ciencias- al estudio de la tierra. Ibn Sina era el médico más famoso de su época y autor de cerca de 100 obras de teología, filosofía, medicina y alquimia. En uno de sus textos entrega una explicación para el origen de las montañas que no se diferencia mucho de lo que sabe la Geología en la actualidad:

"… O se originan por levantamiento de estratos, como por ejemplo durante terremotos fuertes, o se originan debido al agua que forma valles donde existen rocas más blandas. Su formación requiere un tiempo muy prolongado. ..."

Recién en la edad media tardía, en Europa se desarrolló un concepto teórico de la ciencia de la tierra, basado sobre todo en experiencias de la minería. Especialmente hay que mencionar a Georg Agrícola (1494 - 1555) (Alemania), autor de la obra "De re metálica" ("Sobre los asuntos de los metales", publicado después de su muerte en 1556), que representa un resumen de los conocimientos contemporáneos de minería y metalúrgica.

Ilustración de la obra "De re Metalica" (9)

Leonardo de Vinci (1452 - 1519) negó la corta edad que tiene la tierra según la biblia luego de haber encontrado y estudiado fósiles de animales marinos incrustados en las rocas. Sus ideas, sin embargo, no causaron impacto porque nunca las publicó, tal vez por temor a swer acusado de "herético".

La época del renacimiento y luego el siglo XVIII desvincularon definitivamente la ciencia de la tierra de ideas míticas y creencias religiosas, resultando en la ciencia natural "Geología". El danés Nils Steno (también: Nikolaus Stensen) (1638 - 1686) publicó en 1669 un texto donde plantea la "Ley básica de la Estratigrafía" (=Principio de superposición de estratos):

" Los estratos se formaron no todos a la vez sino paulatinamente por deposición de capas sucesivas, originalmente en posición horizontal."

Según Steno, los estratos que en una secuencia de rocas se encuentran arriba son más jóvenes que los estratos que se encuentran abajo. Resulta la conclusión "revolucionaria" de la Ley básica de Estratigrafía: las rocas tienen edades diferentes. Esto es bastante notable, porque en su época las creencias bíblicas eran todavía vigentes, y más notable aún porque el mismo Steno no solamente era médico e investigador de la naturaleza sino sacerdote y luego obispo de la iglesia católica (hecho que evidencia que no hay contradicción entre creencias religiosas y ciencia geológica siempre cuando se evite posiciones teológicas fundamentalistas a favor de principios de tolerancia y mente abierta).

Ley básica de la Estratigrafía

(=Principio de superposición de estratos):

"Los estratos que en una secuencia de rocas se encuentran arriba son más jóvenes que los estratos que se encuentran abajo."

 

A partir del siglo XVIII

Los años entre 1790 y 1830 se conocen como "Era heroica de la Geología", debido al desarrollo explosivo de la nueva ciencia. Dentro de los personajes más importantes de esta época destacan (entre otros):

Johann Gottlob Lehmann (1719 – 1767) y Georg Christian Füchsel (1722 – 1773) (Alemania)

Dos de los primeros investigadores en Alemania, sus trabajos confirman lo postulado por Steno y representan los primeros avances en el levantamiento y definición estratigráfico en Alemania. Sus trabajos eran base para posteriores inverstigaciones de Werner. Publican los primeros mapas y perfiles (cortes) geológicos de Alemania.

Füchsel, mapa geológico de la provincia de Turingia, Alemania. Los códigos de números corresponden a formaciones geológicas definidas por Füchsel (10) Lehmann, perfiles geológicos de zonas de Turingia, Alemania (11)

 

James Hutton (1726 - 1797) (Escocia)

Dentro de los logros de Hutton destaca la interpretación de la historia de la tierra totalmente desvinculada de la historia bíblica.

La muy baja velocidad de los procesos geológicos le permitieron concluir, que la edad de la tierra debe ser mucho más alta que lo pensado anteriormente.

 

 

(12)

Abraham Gottlob Werner (1749 - 1817) (Alemania).

Son numerosas las contribuciones de Werner a las ciencias de la geología y mineralogía.

Se puede destacar, que no solamente se dedicó a investigaciones y publicaciones (como la mayoría de los primeros geólogos), sino también y sobre todo a la enseñanza de la joven ciencia en ejercicio de su cargo de director de la académia de minas de Freiberg, Alemania.

(13)

 

Controversia entre Plutonismo" y el "Neptunismo

Hutton y Werner (y los seguidores de sus respectivas enseñanzas) eran los principales protagonistas de la primera gran controversia científica de la Geología entre el "Plutonismo" y el "Neptunismo" (en alusión a los dioses griegos Plutón (dios del submundo) y Neptuno (dios del mar).

La controversia se originó por distintas opiniones acerca del origen del basalto (hoy se sabe que es una roca volcánica, producida por ejemplo de los volcanes de Hawaii).

Según Werner, el basalto, igual que todas las demás rocas, es de origen sedimentario (teoría conocida como neptunismo). Todas las rocas o se forman por sedimentación de material en suspensión o por cristalización de minerales disueltos en el agua. El volcanismo lo explica por supuestos incendios de mantos de carbón que funden las rocas en la profundidad.

Según Hutton las rocas son de origen magmático (volcánico) (teoría conocida como plutonismo). En la profundidad de la tierra existen zonas de roca fundida que episódicamente pueden pasar hasta la superficie donde cristalizan, sufriendo luego el deterioro por agua y clima, dando lugar a la formación de las rocas sedimentarias. Según esta teoría no existen rocas que cristalizan del agua, e incluso los domos de sal se interpreta como roca magmática.

Debido a que en ambas teorías hay algo de verdad tanto como equivocaciones graves, se puede considerar que el "ciclo de las rocas" (que es la explicación actual y más completa del origen de las diferentes rocas) en cierto modo refleja una síntesis de ambas ideas.

(Además, ésta muy famosa controversia ilustra que las posiciones fundamentalistas son poco útiles tanto en la religión como en la ciencia.)

 

Georges Cuvier (1769 - 1832) (Francia)

Cuvier es considerado el "Padre de la Paleontología". Diferencias entre el contenido fósil de las diferentes formaciones geológicas lo interpretó como consecuencia de repetidas catástrofes. Según él, el diluvio de la biblia era la más reciente de estas catástrofes.

 

 

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Charles Lyell (1797 - 1875) (Inglaterra).

Lyell establece la geología definitivamente como ciencia natural independiente con la publicación del primer libro científico sobre Geología (1830, "Principles of Geology").

Las conclusiones de Lyell acerca de las observaciones del templo de Serapis de Pozzuoli / Italia eran claves para el desarollo de la ciencia geológica en esta época.

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Controversia entre catastrofismo y el actualismo

Cuvier y Lyell eran protagonistas de la segunda gran controversia científica de la Geología entre el catastrofismo (Cuvier) y el actualismo (Lyell).

Según Cuvier, episódicamente la tierra sufre cambios radicales (catástrofes) que extinguen la vida excepto pocos remanentes a partir de las cuales, y mediante una rápida evolución, se desarrollan especies nuevos que luego sufrirán el mismo destino en el siguiente catástrofe.

Lyell en cambio explica los cambios en la tierra y los organismos que la habitan por un proceso paulatino y lento. Igual que Hutton plantea una edad muy grande de la tierra (millones de años), suficiente para que estos cambios lentos puedan ocurrir. La teoría de Lyell se sustenta por los resultados de las posteriores investigaciones de Charles Darwin ("Origen de los especies").

 

William Smith (1769 - 1839)

La rapidez con que se desarrolló la ciencia geológica se refleja en la publicación del mapa geológico de Inglaterra y Gales por parte del Ingeniero William Smith.

Este mapa contiene todos los elementos que se encuentran en mapas geológicos modernos (litología identificada mediante colores, leyenda, escala, coordenadas, etc.).

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Mapa de Inglaterra y Gales (1815) (17) y mapa actual de las Islas Británicas (mapa Geológico de Europa)

Leopold von Buch (1774 - 1853)

Junto con Alexander von Humbold, era estudiente de Werner de la académia de minas de Freiberg, Alemania.

Con von Buch se relaciona el término "fósil guía", ademas es considerado uno de los creadores de la disciplina de la estratigrafía.

Se atribuye a von Buch la frase célebre de los geológos "Mente et malleo".

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Mente et Malleo

Lema de los geólogos en idioma latín. Se traduce con "Con la mente y el martillo" y puede ser interpretado como una descripción de la métodología de trabajo en geología:

martillo: el trabajo práctico en terreno

mente: el trabajo de gabinete y laboratorio y la interpretación de observaciones y datos obtenidos.

 

Posterior a esta época inicial hubo logros importantes que resultaron en la consolidación de la ciencia geológica. Algunos de los personajes destacados son por ejemplo: Adam Sedgewick (1785 1873), Roderick Murchison (1792 - 1871), Charles Darwin (1809 - 1850), James Dwight Dana (1813 - 1895), Jean Louis Rodolphe Agassiz (1807 - 1873), Eduard Suess (1831 - 1914), Alfred Wegener (1880 - 1930), Hans Cloos (1885 - 1951) (entre muchos otros más).

(PD:

Habitualmente, a los Geólogos les agrada la idea que la Geología es la única ciencia que dispone de una "Era Heroica".)

 

Geología en Chile

En el Chile prehispánico, igual que en Europa, los conocimientos geológicos se limitaron a experiencias prácticas basadas en la actividad minera. Cabe destacar que la tradición minera de Chile, y en especial del norte del país, cuenta con por lo menos 3000 años. Las culturas prehispánicas utilizaron principalmente el cobre, pero también plata y oro para la fabricación de herramientas, objetos de culto y joyas. Testimonio de la actividad minera en Atacama durante la época prehispánica da el lugar "Viña del Cerro", un sitio de alto interés arqueológico donde se puede observar los fundamentos de hornos de fundición y edificios varios de la época incaica.

Entre los primeros científicos que contribuyeron a la investigación geológica en Chile destaca Ignacio Domeyco (1802 - 1889). De origen polaco, tuve que emigrar de su país por motivos políticos. Estudió en Francia y llegó a Chile en 1837. En el Instituto Nacional del Departamento de Coquimbo (siendo el segundo liceo más antiguo del país, fundado en 1821, hoy funcionando como Liceo Gregorio Cordovez) se hizo cargo de la cátedra de Química y Mineralogía entre 1838 y 1846. Durante este tiempo impulsó la creación de las Escuelas de Minas en las ciudades de La Serena y Copiapó, siendo esta última la capital minero del país, con el descubrimiento de los yacimientos de plata de Chañarcillo y Tres Puntas, entre otros. Luego ocupó el cargo de rector de la Universidad de Chile entre 1867 y 1883.

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En respuesta al terremoto de Valparaíso en 1906, se fundó en 1908 el Servicio Sismológico Nacional. En 1957 se creó como primera institución geológica estatal el Instituto de Investigaciones Geológicas. En el año 1980 este instituto y el Servicio de Minas del Estado formaron a una nueva institución, el Servicio Nacional de Geología y Minería (Sernageomin). En 1958, se creó la Escuela de Geología, antecesor del Departamento de Geología de la Universidad de Chile. En la actualidad se puede estudiar la Carrera de Geología en Antofagasta, Copiapó, Santiago, Viña del Mar, Concepción, Temuco y Valdivia en diferentes instituciones estatales y privadas.

(Dato anecdótico: de las 12 astronautas que pisaron la luna, el único que no perteneció a las fuerzas armadas de EE.UU. era el Geólogo Harrison Schmitt de la misión Apollo 17. En este último viaje se recogió 110,4 kg de muestras de roca, de un total de 382 kg de todas las misiones apollo. No se sabe cuanto tuve que cancelar Schmitt por exceso de peso.)

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