Histoire de la géologie

Un article de Wikipédia, l'encyclopédie libre.

Article de la série Histoire des sciences
Chronologie
Frise chronologique
Chronologie de l'astronomie
Sciences de l'Antiquité
Sciences au Moyen Âge
XVe s. - XVIe s.
XVIIe s. - XVIIIe s.
XIXe s. - XXe s.
Thématiques
Sciences grecques
Sciences chinoises
Sciences indiennes
Sciences islamiques
Histoire...
de l'astronomie
des mathématiques
de la biologie
de la médecine
de la physique
de l'électricité
de la zoologie & botanique
de l'écologie
des sciences du langage
Voir aussi
Science
Histoire des sciences (discipline)
Philosophie des sciences
Épistémologie
Sociologie des sciences
Méta
Projet

La géologie, qui est l'étude des phénomènes terrestres sous-terrain et de ces résultantes comme la irruption des volcan, la présence de métaux, les tremblements de terre, a intéressé les hommes depuis l'Antiquité. On trouve d'ailleurs des illustrations d'un phénomène interruptif volcanique au Néolithique avec l'exécution d'une peinture murale d'un volcan à deux sommets, probablement le Mont Hasan, à Çatal Hüyük (Turquie) et datant de VI^e millénaire av. J.-C..

Sommaire 1 Antiquité 2 Émergence des théories modernes 3 En Europe 4 Voir aussi 4.1 Articles connexes 4.2 Notes

[modifier] Antiquité

Plusieurs théories, ou se mêlent les croyances religieuses et observations naissent à cette époque, en Occident, en Inde antique, en Chine. La minéralogie et du volcanisme n'ont pour les anciens aucun rapport, tandis que la mauvaise interprétation de la présence de fossiles, par Théophraste, un disciple d’Aristote, restera communément admise jusqu’à la révolution scientifique du XVII^e siècle. L'œuvre de ce savant grec ancien, traduite en latin et dans d'autres langues, servait de référence pendant près de deux mille ans.

L'apparition et le développement du christianisme, ne va pas favoriser cette science qui sont soit des manifestations de la colère de Dieu, soit comme des oeuvres de Satan. ^{[réf. nécessaire]} Par ailleurs la juste interprétation des fossiles, en contredisant la genèse, n'était pas du tout en vue. Rappelons enfin que pour les chrétiens, comme pour les peuples indo-européen logeais le ou les enfers, un monde de flamme, au centre de la Terre.

[modifier] Émergence des théories modernes

En Chine, l’érudit Shen Kuo (1031–1095) observa des fossiles marins dans les différentes couches géologiques de la montagne T'ai-hang Shan qui se trouve à plusieurs centaines de kilomètres de la mer la plus proche. Il en déduisit correctement que ces montagnes furent à un moment situées au niveau de la mer :

« J’ai vu des coquilles de bivalves […] dans une couche horizontale, traversant une falaise […]. Ceci [cette couche de fossiles] était à un moment donné au bord de la mer, bien que la mer soit maintenant à plusieurs centaines de kilomètres plus à l’Est. »

Mais son hypothèse ne gagna l'Europe que de nombreux siècles plus tard. Il pensait également que les plantes fossiles étaient des preuves de changements intervenus dans le climat.

[modifier] En Europe

Le grand humaniste Georg Bauer dit Georgius Agricola (1494–1555) résuma les connaissances minières et métallurgiques de son temps dans son plus célèbre ouvrage « De re metallica libri xii » qui parut de manière posthume en 1556. Ce dernier comporte aussi un appendice intitulé Buch von den Lebewesen unter Tage (Livre des créatures souterraines). Il traite notamment d’énergie éolienne et hydrodynamique, du transport et de la fonte des minerais et de l’extraction de différents gisements, et constitue donc un véritable traité de métallurgie. En réalité, l'œuvre d'Agricola qui intéresse peut-être le plus la géologie fut publiée en 1544 sous le titre In 1544 De ortu et causis subterraneorum ; il y critiqua les hypothèses anciennes et posa les premières fondations de ce qui allait devenir plus tard la géologie physique. À l'aube du XVII^e siècle, Jean-Étienne Guettard et Nicolas Desmarest arpentèrent le centre de la France et enregistrèrent leurs observations sur une carte géologique, soulignant l’origine volcanique de cette région.

La géologie s’est heurtée longtemps au dogme de l’Église catholique concernant l'âge de la Terre. En effet, le concept-clé de la géologie est la durée, et les premières observations scientifiques contredisaient directement l'enseignement biblique tel qu'il se trouve au premier chapitre de l'Ancien Testament, traitant de la Genèse ; il y est dit que la Terre fut créée en six jours.

L'Écossais James Hutton (1726–1797) est considéré comme le père fondateur de la géologie moderne. En 1785, il présenta un article intitulé Theory of the Earth ; or an Investigation of the Laws observable in the Composition, Dissolution and Restoration of Land upon the Globe qui fut publié en 1788 dans les « Transactions of the Royal Society of Edinburgh ». Cet article, sous une forme pratiquement inchangée, constitue le premier chapitre de son ouvrage paru en 1795 en deux volumes, intitulé Theory of the Earth, with Proofs and Illustrations (Théorie de la Terre, avec Preuves et Illustrations). On peut considérer qu'il s'agit-là du premier traité moderne de géologie puisque Hutton y expose les principes d'uniformitarisme et de plutonisme. La nouvelle théorie géologique que Hutton propose implique que la Terre doit être bien plus vieille que ce qu'on supposait auparavant. En effet, le temps que les montagnes mettent à s’éroder, et le temps que mettent les sédiments à former de nouvelles roches sous la mer, qui à leur tour seront soulevées et émergées, ne peut pas se chiffrer en millénaires, mais doit se compter en dizaines ou centaines de millions d'années. Hutton fut sans conteste un brillant chercheur, mais il exposa ses idées par écrit de manière trop confuse et trop compliquée pour que son génial ouvrage fût immédiatement compris. C'est son ami, le mathématicien écossais John Playfair (1748–1819), qui en fit un exposé clair et accessible à un large public dans son livre Illustrations of the Huttonian Theory of the Earth, paru en 1802. C'est grâce à ce digest de Playfair que la théorie de Hutton fut connue et finalement acceptée par un nombre croissant de géologues, parmi lesquels figurera l'Écossais Charles Lyell.

Les successeurs de Hutton furent connus sous l'appellation de plutonistes, car ils pensaient que les roches étaient formées par un dépôt de laves produites sous terre dans des volcans. Ils s'opposaient en cela aux neptunistes qui pensaient que les roches s’étaient formées dans un grand océan dont le niveau baissait au cours du temps. Bien que défendant pour l'essentiel des thèses neptunistes, Georges Cuvier (1769–1832) et Alexandre Brongniart (1770–1840) postulèrent en 1811 eux aussi un âge très grand pour la Terre. Leur théorie fut inspirée par la découverte de Cuvier de fossiles d’éléphants à Paris. Pour étayer leur thèse, ils formulèrent le principe stratigraphique selon lequel des couches géologiques superposées représentent une succession dans le temps. Toutefois, ils ne furent pas les premiers à énoncer le principe fondamental de la stratigraphie, puisqu'ils furent, apparemment à leur insu, devancés par Nicolas Stenon (1638-1686) et par William Smith (1769–1839) qui dessina quelques-unes des premières cartes géologiques et commença l’ordonnancement des couches géologiques d’Angleterre et d’Écosse en examinant les fossiles qui y étaient contenus.

Sir Charles Lyell (1797–1875) publia la première édition de ses Principes de Géologie en 1830, qu’il mit à jour par de nouvelles éditions jusqu’à sa mort en 1875. Il pensait à raison que les processus géologiques étaient lents et avaient eu lieu pendant toute l’histoire de la Terre, et se poursuivaient de la même manière à l’heure actuelle. Cette théorie, l'actualisme, est à opposer au catastrophisme selon lequel les caractéristiques terrestres ont été formées et ont évolué grâce à une suite d'événements catastrophiques. Bien que les observations contredisent cette idée, les créationnistes refusent toujours maintenant de réfuter les écrits bibliques. Les travaux de Lyell, et les principes de chronologie relative bien connus et bien développés à l'époque, ont conduit Charles Darwin (1809–1882) à publier en 1859 son ouvrage monumental, et crucial pour les idées philosophiques, intitulé The Origin of Species (L'origine des espèces) et plus tard, en 1871, son non moins important ouvrage concernant les ancêtres de l'humanité (The Descent of Man, and Selection in Relation to Sex). L'observation de fossiles au sommet des Andes et à leur base poussa cet auteur à s'interroger sur la suite des événements qui avaient bien pu mener à cette répartition disparate.

Au XIX^e siècle, la géologie se pencha donc sérieusement sur l’épineuse question de l’âge de la Terre. Les estimations oscillèrent entre à peine cent mille ans jusqu'à plusieurs milliards d’années. La communauté géologique a pu, cependant, s'entendre sur le fait que la Terre devait au moins avoir plusieurs centaines de millions d'années. À cette époque les physiciens, et en particulier le très influent Lord Kelvin, n'acceptaient guère cette dernière estimation. En effet, utilisant les lois de la thermodynamique, Lord Kelvin avait calculé que la Terre, en se refroidissant graduellement depuis sa formation, devait avoir environ cinquante millions d'années. Ce résultat suppose cependant que la diffusion de la chaleur se fait par simple conduction et ignore les phénoménes de convection, sous-estimant ainsi l'âge réel de la Terre, erreur signalée par John Perry en 1894^[1],[2]. L'explication de Perry ne fut acceptée que dans la deuxième moitié du XX^e siècle, l'erreur de Kelvin étant attribuée dans un premier temps à l'ignorance de la radioactivité au sein de la Terre, celle-ci ayant été découverte en 1896, par Henri Becquerel et Pierre et Marie Curie. La radioactivité a permis depuis d'apporter une datation des roches les plus anciennes.

Une nouvelle avancée, appelée « révolutionnaire » par certains géologues, eut lieu en géologie dans les années 1960. Il s'agit du développement et de l’acceptation par la communauté scientifique de la tectonique des plaques. Celle-ci consiste en une revitalisation de la théorie de la dérive des continents, proposée dès 1912 par le météorologiste allemand Alfred Wegener (1880–1930), mais rejetée d'emblée par la majeure partie des géologues (DuToit en Afrique du Sud et Holmes en Écosse constituent de notables exceptions) et la totalité des géophysiciens. En réalité, la théorie de Wegener péchait par deux points faibles :

1. avec les méthodes géodésiques de l'époque, il était impossible de mettre en évidence la dérive de deux continents l'un par rapport à l'autre
2. personne n'arrivait à expliquer les forces capables de mouvoir des continents à travers le milieu résistant sous-jacent.

Les éléments qui ont finalement suggéré, au canadien William Jason Morgan et au français Xavier Le Pichon, la notion de plaques rigides transportées par des mouvements de convection dans les grandes profondeurs de la Terre à la façon dont sont véhiculées des personnes et des objets sur les tapis roulants sont :

• les mesures paléomagnétiques,
• la cartographie des fonds sous-marins pour des besoins commerciaux et militaires,
• la reconnaissance des dorsales médio-océaniques et celle de l'expansion des fonds océaniques,
• la cartographie des épicentres sismiques à l'échelle mondiale.

Les forces capables de faire bouger des continents entiers trouvent donc leur origine dans la grande réserve de chaleur à l'intérieur de la Terre.

La théorie de la tectonique des plaques possède l'avantage de regrouper géologues, géophysiciens et géodésiens dans une même entreprise dont le but est de connaître de mieux en mieux notre planète. Les géologues y contribuent par leurs observations sur le terrain, les sismologues par l'étude qu'ils font des mécanismes produisant les tremblements de terre, les géodésiens par la détermination de plus en plus précise des ondulations du géoïde et des anomalies gravimétriques y attachées, et les géodynamiciens par une modélisation mathématique des courants de convection à l'intérieur de la Terre. Mais il ne faut pas oublier qu'il s'agit à l'heure actuelle toujours d'une théorie qui présente beaucoup de lacunes et de faiblesses, même si ses points essentiels semblent définitivement acquis. D'autre part, malgré l'engouement des jeunes géologues pour cette théorie, nombreux sont ceux qui devront toujours, ne fût-ce que pour gagner leur vie dans un service géologique ou une entreprise de prospection quelconques, faire de la « géologie de papa », c'est-à-dire prélever des échantillons de roche sur le terrain, savoir dresser et interpréter des cartes géologiques à l'échelle locale ou régionale et, éventuellement, être à même de se servir d'instruments de mesure que les géophysiciens mettent à leur disposition.

[modifier] Voir aussi

[modifier] Articles connexes

• histoire de la paléontologie
• histoire de la minéralogie

[modifier] Notes