Precedenti storici

Teorie fissiste

Fin dalla nascita della scienza moderna, alla fine del Seicento, e per più di un secolo, osservazioni e ipotesi riguardanti le scienze della Terra furono dirette a confermare quanto scritto nel libro della Genesi, soprattutto in riferimento a Diluvio universale. Era dunque radicata l'idea fissista che la faccia della Terra non fosse cambiata gran che fin dalla sua «creazione». Si ammettevano soltanto rari mutamenti, però dagli effetti catastrofici, dopo i quali tutto sarebbe tornato come prima.

Abraham Gottlob WernerA cavallo tra il '700 e l'800 aveva grande credito il nettunismo il cui massimo rappresentante era Abraham Gottlob Werner (1749-1817). Secondo questa teoria, la Terra era ricoperta da un grande oceano ricco di sali in sospensione e soluzione. La loro precipitazione avrebbe prodotto le stratificazioni rocciose. Con il ritiro dell'oceano sarebbero rimasti scoperti i continenti e le montagne.

J. HuttonAl nettunismo si opponeva il plutonismo, secondo cui il calore interno della Terra è responsabile della formazione delle rocce e delle montagne, con eventi ciclici che si ripetevano dall'origine.
Il geologo scozzese James Hutton, (1726-1797) ha formulato la teoria dei crateri di sollevamento: le catene montuose si sarebbero formate a causa di intrusioni di masse magmatiche che hanno inarcato la crosta terrestre sollevandola e piegando gli strati sedimentari sovrastanti. In alcuni casi si osservano effettivamente masse intruse, ma non sono sufficienti a spiegare la formazione delle principali montagne.
J. Hutton formulò  anche l'ipotesi secondo cui la Terra sarebbe stata modellata non da improvvisi eventi violenti, bensì da processi lenti e graduali (i venti, il clima e l'azione delle acque), gli stessi processi che agiscono anche ora. Questa teoria, che fu detta dell'attualismo, era importante perché implicava che la Terra avesse una lunga storia. In secondo luogo, la teoria dell'attualismo affermava che il normale corso degli eventi avviene tramite un cambiamento graduale, in contrasto con l'idea di un sistema immutabile.

Georges Léopold CuvierAgli inizi dell'Ottocento il grande naturalista francese Georges Léopold Cuvier (1769-1832) considerava il Diluvio come l'ultima di una serie di grandi catastrofi responsabili dei ricambi biologici riscontrabili nella lunga storia della Terra. Questo concetto, conosciuto come catastrofismo, fu esteso anche ai grandi eventi geologici, fu esteso anche ai grandi eventi geologici: violente e improvvise catastrofi che sconvolgevano la Terra si alternavano a lunghi periodi di quiete.

Charles LyellIl pensiero di Hutton venne ripreso e sviluppato agli inizi dell'Ottocento da Charles Lyell (1797-1875), geologo e maestro di Darwin, nei suoi Principles of geology. La chiave del sistema di Lyell sta nell'asserzione secondo cui "il presente è la chiave del passato": «dai tempi più remoti fino al presente hanno agito solo, e senza eccezione, le cause tuttora operanti, e mai con gradi di energia diversi da quelli attuali». È la teoria dell'uniformità delle cause (detta anche uniformismo).
In questa affermazione, in realtà i principi sono due: l'attualismo, secondo cui il tipo di cause è rimasto lo stesso, e l'uniformismo secondo cui l'intensità delle cause è rimasta la stessa. Lyell però li fa sfumare uno nell'altro. Alcuni autori, invece, erano attualisti, ma non uniformisti, ritenendo che l'intensità delle forze agenti non sia rimasta sempre la stessa.
Il gradualismo di Lyell, che si trovava in opposizione al catastofismo di G. Cuvier, fu un vero salto culturale, e fu allora che nacque la Geodinamica, ossia il concetto di un pianeta «vivo», che muta, che evolve.

E. SuessNel corso de l'Ottocento si affermarono in modo sempre più convincente l'idea di una sostanziale staticità dei rapporti tra continenti e oceani e l'ipotesi che i processi dinamici osservabili sulla superficie terrestre fossero imputabili alla contrazione della parte esterna del globo, che si andava raffreddando da un'originaria massa fusa diminuendo il suo volume: è la teoria della contrazione della crosta proposta dal geologo austriaco Eduard Suess.
Interno della Terra secondo SuessDurante il raffreddamento, i materiali più leggeri sarebbero migrati verso la superficie, originando rocce magmatiche e metamorfiche di tipo granitico definite con la sigla sial (silicati di alluminio) ricoprenti rocce più dense di tipo basaltico, gabbrico o peridotitico definite con la sigla sima (silicati di magnesio); nella zona sottostante abbiamo uno strato chiamato osol (ossidi e solfuri) e infine il nife (nichel e ferro), corrispondente al nucleo. In realtà, lo strato osol è stato introdotto successivamente da Victor Goldschmidt. Questo modello negava la possibilità di movimenti laterali delle masse continentali ma ammetteva che vasti settori della superficie terrestre fossero sprofondati originando gli oceani, mentre altri fossero rimasti emergenti come blocchi stabili a formare i continenti. Le catene montuose sarebbero state il prodotto della contrazione, allo stesso modo in cui su a buccia di una mela cotta si formano grinze e pieghe.
La teoria non è convincente innanzitutto perché, per avere catene montuose elevate, il raffreddamento dovrebbe essere stato di migliaia di gradi, e questo non è possibile a causa del calore prodotto dal decadimento degli isotopi radioattivi; in secondo luogo, le catene avrebbero dovuto avere una distribuzione uniforme su tutta la superficie, mentre in realtà si osservano montagne solo in precise zone; non si spiega inoltre come sia possibile lo sprofondamento di aree continentali per formare gli oceani, che sono di rocce leggere, se sotto si trovano rocce più dense.

 

L'interno della Terra secondo il medllo prevalente nei primi anni del '900.
A. BOSELLINI, La Terra dinamica, Bovolenta, Ferrara 2009, p. B143.

 

Teorie verticaliste

Abbandonato così il fissismo dei primi studiosi, si cadde però subito nel verticalismo: le varie parti o regioni della Terra si potevano muovere, ma solo abbassandosi o alzandosi, in seguito a lenti e graduali aggiustamenti delle varie masse in cerca di un equilibrio. Sarebbero solo movimenti verticali a creare il rilievo terrestre, tanto catene montuose quanto bacini e depressioni; e quindi oceani e continenti starebbero saldamente al loro posto.

Lo statunitense James Dwight Dana (1813 - 1895) nel 1873 formulò la teoria delle geosinclinali. Le geosinclinali sono depressioni parallele alle coste nelle quali si accumulano i sedimenti prodotti dall'erosione della superficie terrestre. Il peso del materiale provocava la subsidenza del fondo, permettendo un ulteriore accumulo finché la spinta orizzontale dei continenti portava al sollevamento delle catene montuose.

Teoria delle geosinclinali secondo Dana.

Teoria delle geosinclinali secondo Dana.
L. CAMPANARO, G. MANDRONE, D. TORTA, Elio, Gaia, Vulcano, Loescher, Torino 2011, p. 15
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Nella seconda metà dell'Ottocento si è affermata la teoria isostatica, che ammette il movimento di blocchi crostali, con spessore e densità diversi, in senso verticale per riequilibrare il peso se c'è un'erosione o una deposizione di materiali (si veda il paragrafo sull'isostasia). Le moderne ricerche geologiche hanno confermato la validità di questa teoria, ma essa non è in grado di spiegare molte caratteristiche delle catene montuose.