geologìa
Indice
Definizione
sf. [sec. XVIII; geo-+-logia]. Scienza che essenzialmente si prefigge la ricostruzione della storia della Terra attraverso l'indagine della successione degli eventi fisici, chimici e biologici che ne hanno determinato nel corso dei tempi l'evoluzione fino allo stadio attuale. In senso più ristretto, poiché le indagini sull'interno della Terra sono di specifica competenza della geofisica, la geologia può essere definita come lo studio della costituzione, struttura e dinamica della crosta terrestre, dei fenomeni che vi si sono prodotti e delle leggi che li regolano, e della ricostruzione dell'ordine secondo il quale questi si sono ripartiti nel tempo e nello spazio.
Geologia. Il Grand Canyon, in Arizona.
De Agostini Picture Library/P. Viola
Geologia. Formazioni basaltiche poligonali di origine vulcanica a Bushmills, in Irlanda del Nord.
De Agostini Picture Library/N. Cirani
Geologia. Veduta del Parco Nazionale d'Uluru in Australia.
De Agostini Picture Library/G. Sioën
Geologia. Fenomeni erosivi lungo le coste delle isole Orcadi.
De Agostini Picture Library/G. Wright
Classificazione
Data la vastità dei suoi compiti, la geologia è intimamente legata a molte altre scienze; quelle che maggiormente forniscono nozioni o dati indispensabili sono la paleontologia, la mineralogia, la petrografia, la geochimica, la geofisica e la geomorfologia. Inoltre lo sviluppo e il perfezionamento degli studi geologici ne ha provocato il differenziamento in numerose discipline, alcune delle quali altamente specializzate. Innanzitutto secondo che si perseguano finalità puramente speculative o l'applicazione delle risultanze geologiche a fini pratici, si distingue la geologia in teorica e applicata. La geologia teorica principalmente comprende: la geologia fisica o geodinamica o geologia generale, che studia i processi tuttora in atto in superficie e nell'interno della crosta terrestre per stabilirne le leggi generali; la geologia storica, che, sulla base dei dati riguardanti lo studio dell'età relativa delle rocce e il succedersi temporale dei fenomeni (forniti da un'altra branca: la geologia stratigrafica o stratigrafia), si dedica alla ricostruzione della storia della Terra, col concorso di altre scienze, specie la paleontologia; la geologia strutturale o tettonica, che indaga sull'assetto attuale della crosta terrestre e sulle forze deformanti responsabili dei fenomeni tettonici; la geologia regionale, che studia gli aspetti geologici di una regione del globo attraverso l'esame delle serie stratigrafiche, delle correlazioni tra le varie formazioni e dell'evoluzione paleogeografica e strutturale nel corso dei tempi geologici. La geologia applicata abbraccia una vasta gamma di specializzazioni, in conseguenza del notevole sviluppo delle conoscenze geologiche e della loro applicazione a molteplici attività tecniche. Le principali sono la geologia applicata ai materiali da costruzione, la geologia applicata alle costruzioni, l'idrogeologia, la geologia del petrolio, la geologia mineraria, la geologia nucleare, la geologia marina, la geologia agraria o agrogeologia. La geologia economica studia la formazione, le caratteristiche geologiche e la distribuzione nella crosta terrestre dei giacimenti di minerali e rocce attualmente o potenzialmente coltivabili su basi economiche; presenta, pertanto, ampi contatti con gli altri settori succitati. La ricerca geologica viene effettuata direttamente sul terreno (geologia di campagna) e consiste nella raccolta di dati per la determinazione della giacitura di strati e formazioni rocciose, di strutture tettoniche, faglie, sistemi di diaclasi, ecc., nel rilevamento su adatta base cartografica delle formazioni, nella raccolta di campioni di rocce e di fossili, nell'esecuzione di saggi chimici e fisici per il riconoscimento speditivo delle rocce, ecc.
Cenni storici: dalle origini all'età classica
Le prime nozioni empiriche di geologia si ritrovano già nelle antiche civiltà asiatiche e mediterranee anteriori all'età classica, sia nelle interpretazioni della natura sia nelle realizzazioni pratiche (ricerche di giacimenti minerari, opere di bonifica e di canalizzazione, ecc.). Nell'ambito delle cosmologie elaborate dalle scuole filosofiche greche dei sec. VI e V a. C., si ebbero i primi tentativi di spiegare in chiave razionale i fenomeni naturali che intervengono nella trasformazione della crosta terrestre. Eraclito ed Empedocle riconobbero come cause continuamente operanti nella natura il fuoco e il calore; Talete considerò l'acqua come il principale agente morfologico e successivamente Aristotele attribuì all'azione combinata di più fattori fisici (l'acqua, i terremoti, le eruzioni vulcaniche, ecc.) la responsabilità della trasformazione e dei diversi aspetti della superficie terrestre. Nelle loro opere, inoltre, si trova la chiara intuizione della vera natura dei fossili. Nel periodo romano si accrebbero in modo notevole le nozioni pratiche di geologia applicate alla soluzione di problemi di ingegneria connessi con la costruzione di strade, ponti e acquedotti; non mancarono, tuttavia, acute osservazioni naturalistiche come la nota descrizione dell'eruzione del Vesuvio del 79 d. C. dovuta a Plinio il Giovane.
Cenni storici: dal Medioevo al Seicento
Durante il Medioevo non si ebbero sensibili sviluppi degli studi di geologia, che restarono legati alla dogmatica accettazione del pensiero di Aristotele e a una troppo letterale interpretazione dei testi biblici. Tra gli Arabi, Avicenna sostenne genericamente l'intervento di forze naturali nel modellamento del paesaggio terrestre. Venne respinta l'ipotesi dell'origine organica dei fossili, considerati come “scherzi della natura” (lusus naturae), o come prodotti casuali di una forza formativa (vis plastica) agente sulla Terra e sulle rocce, o ancora come il risultato di processi fermentativi provocati dal calore in un'imprecisata materia pinguis. Non mancarono, tuttavia, anche in questo periodo, alcuni studiosi, come Alberto Magno e Ristoro d'Arezzo, che interpretarono correttamente l'origine dei fossili e tentarono di spiegare i fenomeni geologici ricorrendo all'osservazione diretta della natura. Il generale risveglio dell'interesse scientifico durante il Rinascimento coinvolse anche le scienze naturali e geologiche. Leonardo da Vinci indagò con precisione i processi di erosione e di sedimentazione dovuti all'azione delle acque e sostenne l'origine marina dei fossili trovati sulle montagne. Ad analoghe conclusioni pervenne G. Fracastoro mentre B. Palissy riconobbe tra i fossili la presenza di specie estinte. Contemporaneamente, per merito di Agricola e di Vannoccio Biringuccio, progredirono gli studi per l'individuazione e lo sfruttamento dei giacimenti minerari. Accettato il principio della loro natura organica, molti tuttavia continuarono a ritenere che i fossili fossero i resti di organismi viventi dispersi dalle acque del diluvio universale su terre già emerse. Tale ipotesi fu, però, decisamente confutata in base alla semplice constatazione della presenza di resti di specie marine e continentali entro gli strati più profondi del terreno. Le stesse osservazioni portarono N. Stenone a riconoscere una successione di formazioni rocciose di natura litologica e paleontologica diversa depositatesi in lunghi periodi di tempo.
Cenni storici: dal Settecento all'Ottocento
A partire dalla seconda metà del sec. XVIII lo studio della crosta terrestre incominciò ad assumere maggior autonomia nel contesto delle altre scienze naturali e furono conseguiti notevoli risultati attraverso una più corretta metodologia di ricerca, che sfruttava i progressi di altre scienze come la mineralogia e la chimica. G. Arduino e, pochi anni dopo, A. G. Werner stabilirono dei criteri pratici per la suddivisione dei terreni in vari “ordini” distinti in rapporto alla litologia e all'età di formazione, ponendo le basi della stratigrafia; nel 1795 W. Smith riconobbe l'importanza dei cosiddetti “fossili guida” per determinare l'età relativa delle formazioni rocciose. In questo periodo si aprì un'aspra polemica tra i sostenitori delle due maggiori teorie avanzate circa la genesi delle rocce. La scuola guidata da A. G. Werner, detta dei nettunisti, considerava fondamentale per l'origine delle rocce la sedimentazione nelle acque marine, trascurando completamente l'azione dell'attività eruttiva, mentre i plutonisti, seguaci di J. Hutton, attribuivano primaria importanza all'azione degli agenti endogeni, pur non disconoscendo l'influenza delle acque per la formazione di alcuni gruppi di rocce. Le teorie dei nettunisti, accolte in un primo tempo con maggior favore poiché meglio si adattavano alla genesi secondo il racconto biblico, furono gradualmente eclissate dalle tesi dei plutonisti, soprattutto dopo che i due più autorevoli discepoli di Werner, L. von Buch e A. von Humboldt, nel corso dei loro viaggi nelle regioni vulcaniche della Francia e delle Ande, constatarono la natura eruttiva di molte formazioni rocciose. A Hutton si deve anche il primo tentativo di contrastare efficacemente la teoria del catastrofismo formulata da G. Cuvier, con l'enunciazione, seppure ancora imperfetta, dei principi dell'attualismo, pubblicati nell'opera Theory of the Earth del 1795. Solo nel 1832 C. Lyell, nei Principles of Geology, definì esattamente l'attualismo (o uniformismo) affermando che le stesse cause che hanno agito nel passato continuano a operare sempre con le medesime modalità e intensità e che il fattore tempo è di fondamentale importanza poiché anche piccole cause, applicate in continuazione per lunghi periodi di tempo, possono produrre grandiosi effetti. Tra i problemi maggiormente dibattuti nella seconda metà dell'Ottocento vi fu quello dell'origine delle catene montuose. Sulla base dell'osservazione, dovuta a J. Hall, che i grandi sistemi montuosi si trovano in corrispondenza dei più potenti depositi sedimentari marini, D. Dana introdusse nel 1873 la nozione di geosinclinale, fondamentale negli studi di tettonica. Due anni dopo comparve la prima interpretazione moderna dei processi orogenetici a opera di E. Suess, che riconobbe l'asimmetria strutturale della catena alpina caratterizzata dal prevalente rovesciamento delle pieghe verso nord-ovest e formulò l'ipotesi del prevalere delle spinte orizzontali nell'orogenesi, in netta contrapposizione con quanti, sulla scorta del pensiero di L. von Buch, accentuavano l'importanza delle forze agenti verticalmente. Grande importanza assunsero, in questo periodo, anche gli studi sulla struttura interna della crosta terrestre e della Terra. Nel 1889 E. Dutton espose il concetto di isostasia che consentì ad A. Bertrand, P. Termier, E. Argand di sviluppare ulteriormente le teorie orogenetiche, interpretando la struttura a pieghe delle montagne e le falde di ricoprimento come la conseguenza di spinte agenti tangenzialmente alla superficie terrestre e applicate a depositi sedimentari e a masse rocciose ancora allo stato semiplastico.
Cenni storici: il Novecento
Le teorie orogenetiche trovarono un'indiretta conferma nella teoria della deriva dei continenti, postulata da F. B. Taylor ed enunciata organicamente da A. Wegener nel 1912, secondo la quale le singole masse continentali, costituite da materiali sialici, si sarebbero staccate da un blocco originariamente unitario (la Pangea); i movimenti delle masse continentali avrebbero provocato le spinte tangenziali responsabili del corrugamento dei sedimenti depostisi nelle geosinclinali. La deriva continentale fu accolta in un primo tempo con molto favore soprattutto dai paleontologi per spiegare agevolmente l'analoga distribuzione nei diversi continenti di intere faune e flore, senza dover ricorrere agli ipotetici “ponti continentali” di collegamento. Successivamente, tuttavia, fu confutata, specie da parte dei geofisici che non ritennero sufficienti le cause addotte per spiegare lo spostamento di masse rocciose tanto ingenti, ed è tuttora oggetto di discussione. Recentemente sono stati conseguiti fondamentali risultati in diversi settori delle scienze geologiche utilizzando le scoperte e i progressi della fisica e di altre scienze. Metodi di datazione fondati sulla radioattività hanno consentito di determinare con buona approssimazione l'età assoluta delle formazioni rocciose, mentre attraverso ricerche di sismologia e di geochimica sono state formulate valide ipotesi sulla composizione e sulla struttura profonda della Terra. È stata, inoltre, ipotizzata l'esistenza di correnti magmatiche subcrostali, cui viene attribuita l'origine dei sollevamenti orogenetici. La tettonica dei “faldisti” è stata così, anche se non da tutti, abbandonata in favore della cosiddetta “tettonica gravitativa”, di cui un accenno si trova già, verso la fine dell'Ottocento, nelle opere di L. Bombicci, che interpreta le falde di ricoprimento e la struttura a pieghe delle catene montuose come conseguenza dello scivolamento per azione della gravità di masse rocciose lungo piani inclinati formatisi in seguito al sollevamento orogenetico. In base ai più recenti studi, specie dopo la scoperta dell'espansione dei fondi oceanici, si è giunti a una reinterpretazione delle teorie di Wegener sulla base della tettonica a zolle o tettonica globale”, teoria che cerca di fornire una spiegazione unitaria ai principali fenomeni geologici quali l'orogenesi, l'origine e la distribuzione dei terremoti, il vulcanesimo e molti altri. Con il progressivo ampliarsi del suo campo di indagine, la geologia si è ormai suddivisa in numerosi settori, ognuno dei quali ha problemi e metodologie di studio diversi; in particolare, accanto ai metodi classici di ricerca (geologia di campagna), si è affermata la geologia sperimentale che riesce a riprodurre in laboratorio o a simulare mediante modelli molti dei più grandiosi fenomeni geologici.
Bibliografia
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