Địa chất lịch sử tập trung vào các quá trình địa chất làm thay đổi bề mặt và hình dạng của Trái đất. Nó sử dụng địa tầng, địa chất cấu trúc và cổ sinh vật học để xác định trình tự của những sự kiện này. Nó cũng tập trung vào sự tiến hóa của thực vật và động vật trong các khoảng thời gian khác nhau trên quy mô địa chất. Việc phát hiện ra phóng xạ và sự phát triển của một số phương pháp xác định niên đại bằng đo phóng xạ trong nửa đầu thế kỷ 20 đã cung cấp một phương tiện để tính ra tuổi tuyệt đối và tương đối của lịch sử địa chất.
Địa chất kinh tế, việc tìm kiếm và khai thác nhiên liệu và nguyên liệu phần lớn phụ thuộc vào sự hiểu biết lịch sử của một khu vực cụ thể. Địa chất môi trường, bao gồm xác định tai biến địa chất do động đất và núi lửa phun trào, cũng phải bao gồm kiến thức chi tiết về lịch sử địa chất.
Các nhà khoa học sáng lập
Nikolai Steno, còn được gọi là Niels Stensen, là người đầu tiên quan sát và đề xuất một số khái niệm cơ bản của địa chất lịch sử. Một trong những khái niệm này là hóa thạch ban đầu đến từ sự sốngsinh vật.
James Hutton và Charles Lyell cũng góp phần vào sự hiểu biết sơ khai về lịch sử Trái đất. Hutton lần đầu tiên đề xuất lý thuyết về thuyết thống nhất, mà hiện nay là một nguyên lý cơ bản trong tất cả các lĩnh vực địa chất. Hutton cũng ủng hộ ý kiến cho rằng Trái đất khá cổ xưa, trái ngược với quan niệm phổ biến thời bấy giờ cho rằng Trái đất chỉ có vài nghìn năm tuổi. Thuyết thống nhất mô tả Trái đất được tạo ra bởi chính các hiện tượng tự nhiên đang hoạt động ngày nay.
Lịch sử của môn phái
Quan niệm thịnh hành vào thế kỷ 18 ở phương Tây là niềm tin rằng các sự kiện đại hồng thủy khác nhau đã thống trị lịch sử rất ngắn của Trái đất. Quan điểm này được các tín đồ của các tôn giáo Áp-ra-ham ủng hộ mạnh mẽ dựa trên cách giải thích phần lớn theo nghĩa đen của các văn bản kinh thánh tôn giáo. Khái niệm về chủ nghĩa thống nhất đã vấp phải sự phản kháng đáng kể và dẫn đến tranh cãi và tranh luận trong suốt thế kỷ 19. Rất nhiều khám phá trong thế kỷ 20 đã cung cấp nhiều bằng chứng cho thấy lịch sử Trái đất là sản phẩm của cả quá trình gia tăng dần dần và các trận đại hồng thủy đột ngột. Những niềm tin này hiện là nền tảng của địa chất lịch sử. Các sự kiện thảm khốc như va chạm thiên thạch và các vụ nổ núi lửa lớn định hình bề mặt Trái đất cùng với các quá trình dần dần như phong hóa, xói mòn và trầm tích. Hiện tại là chìa khóa của quá khứ và bao gồm cả các quá trình thảm khốc và dần dần, giúp chúng ta hiểu được kỹ thuậtđịa chất của các lãnh thổ lịch sử.
Thang thời gian địa chất
Thang thời gian địa chất là một hệ thống xác định niên đại liên kết các lớp địa chất (địa tầng) với các khoảng thời gian cụ thể. Nếu không có hiểu biết cơ bản về thang đo này, một người sẽ khó hiểu địa chất lịch sử nghiên cứu những gì. Thang đo này được sử dụng bởi các nhà địa chất, cổ sinh vật học và các nhà khoa học khác để xác định và mô tả các thời kỳ và sự kiện khác nhau trong lịch sử Trái đất. Về bản chất, địa chất lịch sử hiện đại dựa trên nó. Bảng khoảng thời gian địa chất được trình bày trên thang đo phù hợp với danh pháp, ngày tháng và mã màu tiêu chuẩn do Ủy ban Địa tầng Quốc tế thiết lập.
Các đơn vị phân chia thời gian chính và lớn nhất là eons, kế tiếp nhau: Hadean, Archean, Proterozoi và Phanerozoic. Các kỷ nguyên được chia thành các kỷ nguyên, lần lượt được chia thành các thời kỳ và các thời kỳ được chia thành các kỷ nguyên.
Theo eons, thời đại, thời kỳ và kỷ nguyên, các thuật ngữ "vô danh", "eratem", "hệ thống", "loạt", "giai đoạn" được sử dụng để chỉ các lớp đá thuộc các phần này của địa chất thời gian trong lịch sử Trái đất.
Các nhà địa chất phân loại các đơn vị này thành "sớm", "giữa" và "muộn" khi đề cập đến thời gian, và "dưới", "giữa" và "trên" khi đề cập đến các loại đá tương ứng. Ví dụ, kỷ Jura dưới về niên đại tương ứng với kỷ Jura sớm trong ngành địa thời gian.
Lịch sử và tuổi của Trái đất
Dữ liệu xác định niên đại bằng phương pháp đo phóng xạ chỉ ra rằng Trái đất khoảng 4,54 tỷ năm tuổi. Các khoảng thời gian khác nhau trên thang thời gian địa chất thường được đánh dấu bằng những thay đổi tương ứng trong thành phần địa tầng biểu thị các sự kiện địa chất hoặc cổ sinh lớn như tuyệt chủng hàng loạt. Ví dụ, ranh giới giữa kỷ Phấn trắng và kỷ Paleogen được xác định bởi sự kiện tuyệt chủng kỷ Phấn trắng-kỷ cổ sinh, đánh dấu sự kết thúc của khủng long và nhiều nhóm sống khác.
Các đơn vị địa chất từ cùng thời điểm nhưng ở các khu vực khác nhau trên thế giới thường trông khác nhau và chứa các hóa thạch khác nhau, vì vậy các trầm tích thuộc cùng một khoảng thời gian trong lịch sử đã được đặt các tên khác nhau ở những nơi khác nhau.
Địa chất lịch sử với cổ sinh vật học và thiên văn học cơ bản
Một số hành tinh và mặt trăng khác trong hệ mặt trời có cấu trúc đủ cứng để lưu giữ lịch sử của chính chúng, chẳng hạn như sao Kim, sao Hỏa và Mặt trăng. Các hành tinh thống trị như các hành tinh khí khổng lồ không giữ được lịch sử của chúng theo cách có thể so sánh được. Ngoài các vụ bắn phá thiên thạch lớn, các sự kiện trên các hành tinh khác có lẽ ít ảnh hưởng đến Trái đất, và các sự kiện trên Trái đất có ảnh hưởng rất ít đến các hành tinh đó. Do đó, việc xây dựng thang thời gian liên kết các hành tinh chỉ có giá trị giới hạn đối với thang thời gian của Trái đất, ngoại trừ trong bối cảnh của hệ mặt trời. Các quan điểm về địa chất lịch sử của các hành tinh khác - địa chất thiên văn - vẫn đang được tranh luậncác nhà khoa học.
Khám phá Nikolai Steno
Vào cuối thế kỷ 17, Nikolai Steno (1638-1686) đã xây dựng các nguyên tắc lịch sử địa chất của Trái đất. Steno lập luận rằng các lớp đá (hoặc địa tầng) được đặt tuần tự, và mỗi lớp trong số chúng đại diện cho một "lát cắt" của thời gian. Ông cũng đưa ra định luật chồng chất, trong đó nói rằng bất kỳ lớp nào nhất định đều có khả năng già hơn những lớp bên trên nó và trẻ hơn những lớp bên dưới nó. Mặc dù các nguyên tắc của Steno rất đơn giản, nhưng việc áp dụng chúng lại tỏ ra khó khăn. Ý tưởng của Steno cũng dẫn đến việc khám phá ra các khái niệm quan trọng khác mà ngay cả các nhà địa chất hiện đại cũng sử dụng. Trong thế kỷ 18, các nhà địa chất nhận ra rằng:
- Các trình tự lớp thường bị xói mòn, méo mó, nghiêng hoặc thậm chí bị đảo ngược.
- Dây đai được đặt cùng lúc ở các khu vực khác nhau có thể có cấu trúc hoàn toàn khác nhau.
- Địa tầng của bất kỳ khu vực cụ thể nào chỉ là một phần của lịch sử lâu đời của Trái đất.
James Hutton và thuyết Diêm Vương
Các lý thuyết theo thuyết Neptunist phổ biến vào thời điểm đó (do Abraham Werner (1749-1817) đặt ra vào cuối thế kỷ 18) cho rằng tất cả đá và đá đều có nguồn gốc từ một trận lũ lụt lớn nào đó. Một sự thay đổi lớn trong suy nghĩ đã xảy ra khi James Hutton trình bày lý thuyết của mình trước Hiệp hội Hoàng gia Edinburgh vào tháng 3 và tháng 4 năm 1785. John McPhee sau đó tuyên bố rằng James Hutton đã trở thành người sáng lập ra địa chất hiện đại ngay ngày đó. Hutton cho rằng bên trong Trái đất rất nóng, và nó ấmlà động cơ khuyến khích việc tạo ra đá và đá mới. Sau đó, Trái đất được làm mát bằng không khí và nước, chúng định cư dưới dạng biển - ví dụ, điều này được xác nhận một phần bởi địa chất lịch sử của biển trên Ural. Lý thuyết này, được gọi là "Plutonism", rất khác với lý thuyết "Neptunian" dựa trên nghiên cứu về các dòng nước.
Khám phá các cơ sở khác của địa chất lịch sử
Những nỗ lực nghiêm túc đầu tiên nhằm xây dựng thang thời gian địa chất có thể áp dụng ở mọi nơi trên Trái đất đã được thực hiện vào cuối thế kỷ 18. Thành công nhất trong số những nỗ lực ban đầu đó (bao gồm cả của Werner) đã chia đá của vỏ trái đất thành bốn loại: sơ cấp, thứ cấp, thứ ba và thứ tư. Theo lý thuyết, mỗi loại đá được hình thành trong một thời kỳ nhất định trong lịch sử Trái đất. Vì vậy, người ta có thể nói về một "thời kỳ thứ ba" cũng như "đá thứ ba". Thật vậy, thuật ngữ "Đệ tam" (nay là Paleogene và Negene) vẫn thường được dùng làm tên của thời kỳ địa chất sau sự tuyệt chủng của loài khủng long, trong khi thuật ngữ "Đệ tứ" vẫn là tên gọi chính thức của thời kỳ hiện tại. Các vấn đề thực tế trong địa chất lịch sử được cung cấp cho các nhà lý thuyết ghế bành rất nhanh chóng, bởi vì mọi thứ họ tự nghĩ ra phải được chứng minh trong thực tế - như một quy luật, thông qua các cuộc khai quật lâu dài.
Hàm lượng hóa thạch trong trầm tích
Xác định địa tầng bằng hóa thạch của chúng, lần đầu tiên được đề xuất bởi William Smith, Georges Cuvier, Jean d'Amalius d'Allah vàAlexander Bronnart vào đầu thế kỷ 19 đã cho phép các nhà địa chất phân chia chính xác hơn lịch sử của Trái đất. Nó cũng cho phép họ lập bản đồ các lớp dọc theo ranh giới quốc gia (hoặc thậm chí lục địa). Nếu hai địa tầng chứa các hóa thạch giống nhau, thì chúng được lắng đọng cùng một lúc. Địa chất lịch sử và khu vực đã giúp ích rất nhiều trong việc thực hiện khám phá này.
Tên các thời kỳ địa chất
Công việc ban đầu về sự phát triển của thang thời gian địa chất được thống trị bởi các nhà địa chất người Anh, và tên của các thời kỳ địa chất phản ánh sự thống trị này. "Cambri" (tên cổ điển của Wales), "Ordovic" và "Silur", được đặt tên theo các bộ lạc xứ Wales cổ đại, là các thời kỳ được xác định bằng cách sử dụng trình tự địa tầng từ Wales. "Devon" được đặt tên theo hạt Devonshire của Anh, trong khi "Carbon" được đặt theo tên của các biện pháp than lỗi thời được sử dụng bởi các nhà địa chất Anh thế kỷ 19. Kỷ Permi được đặt theo tên thành phố Perm của Nga vì nó được xác định bằng cách sử dụng địa tầng trong khu vực đó bởi nhà địa chất người Scotland Roderick Murchison.
Tuy nhiên, một số thời kỳ đã được xác định bởi các nhà địa chất từ các quốc gia khác. Kỷ Trias được đặt tên vào năm 1834 bởi nhà địa chất học người Đức Friedrich von Alberti từ ba lớp riêng biệt (trias là tiếng Latinh có nghĩa là "bộ ba"). Kỷ Jura được nhà địa chất người Pháp Alexandre Bronnjart đặt tên theo những tảng đá vôi biển rộng lớn của dãy núi Jura. Kỷ Phấn trắng (từ creta Latinh,dịch là "phấn") lần đầu tiên được xác định bởi nhà địa chất người Bỉ Jean d’Omalius d'Halloy vào năm 1822 sau khi nghiên cứu trầm tích phấn (canxi cacbonat lắng đọng bởi vỏ của động vật không xương sống biển) được tìm thấy ở Tây Âu.
Phân chia kỷ nguyên
Các nhà địa chất người Anh cũng đi tiên phong trong việc phân loại các thời kỳ và phân chia chúng thành các kỷ nguyên. Năm 1841, John Phillips xuất bản thang đo thời gian địa chất toàn cầu đầu tiên dựa trên các loại hóa thạch được tìm thấy trong mỗi thời đại. Thang đo Phillips đã giúp tiêu chuẩn hóa việc sử dụng các thuật ngữ như Paleozoi ("đời cũ"), mà ông đã kéo dài thời gian dài hơn so với cách sử dụng trước đó, và Mesozoi ("đời giữa"), do ông tự phát minh ra. Đối với những ai vẫn muốn tìm hiểu về bộ môn khoa học lịch sử trái đất tuyệt vời này, nhưng không có thời gian để đọc Phillips, Steno và Hutton, chúng tôi có thể tư vấn cho Địa chất lịch sử của Koronovsky.
