Jarðfræðilegt tímatal

Ávallt þegar reynt er að útskýra myndun og orsakir ýmissa fyrirbæra sem jarðfræðin fæst við kemur vel í ljós hversu tímahugtakið er samofið jarðfræðinni. Ævi mannsins er hins vegar svo stutt að fáir jarðsögulegir viðburðir gerast á einni mannsævi. Við verðum því að leita til heimilda þegar rekja skal sögu liðinna atburða. ◊.

Margir kunna t.d. að segja frá Vestmannaeyjagosinu og ennfremur er rækilega sagt frá því á prenti, í máli og myndum. Við getum ennfremur leitað í ritaðar heimildir til að fræðast um Skaftárelda, en viljum við fræðast um forsöguleg gos Heklu eða aldur gamalla berglaga verðum við að beita öðrum aðferðum.

Berglög í vestfirskum og austfirskum fjöllum birtast okkur sem hamrabelti þar sem hvert hraunlagið leggst ofan á það sem eldra er. Það getur því reynst erfitt að segja til um hversu gömul þessi hraunlög eru en það reynist okkur hins vegar auðvelt að skilja að yngra hraunlagið liggur yfirleitt ofan á því eldra. Þetta byggir á tveimur mikilvægum tilgátum jarðfræðinnar. Sú fyrri, sem kennd er við Danann Nikulás Stenó, sem uppi var á 17. öld, tekur til myndunar hraun- og setlaga og segir að efra lagið í berglagastafla, sem ekki hefur umturnast, sé ávallt yngra en það sem undir liggur. Síðari tilgátan er kennd við breska jarðfræðinginn James Hutton (1726 -1797). Hann áleit að jarðsöguna mætti skýra út frá þeim náttúrulögmálum sem ávallt eru að verki, nú sem endra nær. Þessi einfalda en nytsama hugmynd var síðar kölluð sístöðukenningin. Sú aðferð Huttons að útskýra útlit og gerð bergs með því að athuga gang náttúrunnar nú hefur í daglegu tali verið útskýrð á þann veg að nútíminn sé lykill að fortíðinni.

Á fyrri hluta nítjándu aldar kom út bókin Lögmál jarðfræðinnar eftir breska jarðfræðinginn Charles Lyell. Þetta fjögurra binda ritverk átti eftir að reynast jarðfræðingum mjög mikilvægt. Í bókinni eru útskýrð mörg þau lögmál sem James Hutton hafði áður sett fram og lutu að aldri berglaga. Þar má nefna lögmálið um að innskot í jarðlögum sé ávallt yngra en það berg sem innskotið treður sér inn í. Þessi alhæfing er kölluð lögmálið um samhengið í víxlskurði berglaga og má ekki aðeins heimfæra á berg heldur einnig á jarðmyndanir eins og höggun, misgengi og mislægi. Á mynd ◊ eru sýndar tvær setlagasyrpur, d og e. Í eldri syrpunni, d, myndast setlögin fyrst og síðan verður misgengi. Innskotið c treðst síðan inn í berglögin í syrpu d og er það því yngst í þeirri syrpu. Að þessu loknu líður langur tími og berglögin í syrpu d rofna niður þannig að mislægi myndast. ◊ Berglögin í syrpu e leggjast síðan ofan á mislægið. Önnur algild regla sem finna má í Lögmálum Lyells lýtur að framandsteinum eða hnyðlingum. Lyell komst að þeirri rökréttu niðurstöðu að molar í stórum bergmassa séu eldri en bergmassinn sem umlykur þá. Því eru molar á mótum tveggja bergmassa úr eldri bergmassanum. Á a-hluta myndar ◊ sjáum við að granítmolarnir í sandsteininum eru brot úr eldra berginu. Á b-hluta myndarinnar eru sandsteinsmolar í granítinu og sýnir það að granítinnskotið er yngra en sandsteinninn.

Þegar aldur jarðlaga er metinn, eins og hér hefur verið lýst með því að tengja jarðmyndanirnar saman í réttri tímaröð, fæst svokallaður afstæður aldur (relatívur aldur) jarðlaga. Önnur aðferð við að greina aldur jarðlaga er að mæla hann út frá leifum geislavirkra efna í jarðlagi. Upphaflegt magn þessara efna er þá þekkt og einnig tíminn sem það tekur þau að eyðast. Aldur sem fæst úr slíkri mælingu er kallaður raunaldur (absólút aldur).

Líkt og fræðimenn sem rannsaka fornminjar til að varpa ljósi á leyndardóma löngu liðinna menningarsamfélaga stunda jarðfræðingar líka eins konar sagnfræði. Jarðsagan spannar hins vegar ólíkt lengri tíma en saga mannsins og verður best lesin úr minjum sem þykkir jarðlagastaflar hafa að geyma. Sagnfræðilegar heimildir jarðfræðinga er einkum að finna í setlögum sem að stærstum hluta eru mynduð á sjávarbotni og eru einnig útbreiddust sýnilegra jarðlaga eða um 2/3 af þeim. Þetta má þó ekki skilja svo að tekist hafi að skrá jarðsöguna óslitið frá upphafi vega heldur er nær að líkja þessu við 5000 hluta púsluspil þar sem meira en helmingur hlutanna er týndur og fyrirmyndina vantar. Það kemur því í hlut setlagafræðinnar að raða því saman sem finnst og geta síðan í eyðurnar út frá líkum.