Geologi och paleontologi

Geologi och paleontologi är två vetenskapsgrenar som överlappar varandra.  Geologi kan beskrivas som läran eller vetenskapen om jorden (främst jordens yta). Geologin kan delas i olika underavdelningar, som historisk geologi, strukturgeologi, petrologi etc. (En bra sammanfattning finner man i Nationalencyklopedin). Jag kommer att diskuterar bara av den första underavdelningen, historisk geologi.  
 
Också paleontologi är en vetenskapsgren som arbetar med jordens gångna historia men nu utgångspunkt i fossil.
 
En kort historik Både geologi och paleontologi är relativt unga vetenskapsgrenar. Som en självständig vetenskap uppstod geologin på 1600-talet i.o.m. dansken Nils Stensens (1638-1686) eller Nicolaus Stenonis, som hans namn lyder på latin. Han arbetade i norra Italien där han studerade de italienska Alpernas geologi. Utifrån sitt arbete formulerade han principen om stratigrafi, dvs. läran om lagerföljden. Denna princip säger att avlagringar har bildats ursprungligen i ett horisontellt läge där de underliggande lagren är äldre än de överliggande. Denna princip är fortfarande giltig (även om de finns undantag). Stensen kan kallas för den moderna geologins fader.
 
Också inom paleontologin har Stensen arbete haft avgörande betydelse. Redan de gamla grekerna hade visat intresse för fossil och undrat hur kom det sig att marina fossil finnas inbäddade i sten upp på höga bergmassiv. Kretsen kring den stora filosofen Platon kunde inte acceptera tanken att fossil skulle vara rester av utdöda organismen. De menade att fossil (avbildningar av djur och växter) hade bildats genom en mystisk kraft som de kallade för vis plastica. Aristoteles efterföljare höll med platonister men menade att fossil hade växt till i sten av "säd" som kanske hade fallit ner från stjärnor, eller att de hade uppstått spontant i sten. Det är först genom Nils Stensens arbete som man kom att acceptera fossils sanna natur. De är rester av utdöda djur och växter.  
 
Över tusen är tidigare hade kyrkofäderna argumenterat mot platonisternas föreställningar och hävdat att fossil hade uppstått i samband med den bibliska syndafloden. Också Stensen hade den bibliska syndflodsberättelsen som sin utgångspunkt när han förklarade uppkomsten av sedimentära avlagringar och fossil. Denna syn på jordens geologihistoria beskrevs med ordet katastrofism.
 
James Hutton och uniformitarianism På 1700-talet sker en radikal omvärdering inom geologin. Allt oftare börjar folk ifrågasätta den bibliska kronologin och tolka jordens historia utifrån helt andra förutsättningar. Man kom att prata om "deep time" som det engelska uttrycket är och hur det nu översätts till svenska, kanske med uttrycket "geologisk tid" med betydelsen att jordens historia sträcker sig långt tillbaka i tiden, tio tusentals år (och senare miljontals och miljarder år). Det viktigaste personen här var den skotske naturalisten och geologen James Hutton (17261797). Hutton skapade ett nytt sätt att betrakta jordens geologihistoria, uniformitarianismen eller uniformismen (kallas också ibland aktualism).  
 
Hutton menade att jorden aldrig har drabbats av några katastrofer (som t.ex. den bibliska syndafloden). Jordens geologihistoria måste tolkas utifrån det som sker idag. "Nuet är nyckeln till det förgångna" blev slagordet. Utifrån denna princip försökte man sedan beskriva jordens geologi och härleda dess ålder.  
 
Man visste att stora områden i England (där Hutton levde och gjorde sina observationer) var täckta av sedimentära bergarter och Hutton insåg snart att sediment hade bildats under vattenpåverkan. Frågan var att försöka bestämma hur det hade gått till och hur snabbt sediment bildas och kanske varför. Eftersom sedimentation i dag är en långsam process, kom man till slutsatsen att bildandet av mäktiga avlagringar måste ha tagit eoner. Slutsatsen som man drog från detta var att jorden var (är) mycket äldre än vad den bibliska kronologin medgav.  
 
Hutton fick snart efterföljare av vilka Charles Leyell  (1797-1875) och Charles Darwin (18091982) var de viktigaste. Den huttonska uniformismen var den rådande föreställningen ända fram till 1980-talet. Men redan fransmannen George Cuvier (1769 - 1832) hade fört fram idén om katastrofala händelser i jordens historia. Nya fynd tydde på att organismer har dött massvis på en och samma gång.  På 1950-talet får katastrofism ny aktualitet genom tysken Otto Schindwolf (1896-1971) arbete som menade att massdöden vid slutet av Perm hade orsakats av en katastrof (supernova (stjärnexplosion)) i närheten av vår solsystem.
 
Neokatastrofism En viktig förespråkare (på 1920-talet) för katastrofala händelser i jordens geologihistoria var J. Harlen Bretz vars arbete i Nord-Västra USA (Channaled Scablands) övertygade till slut också de mest skeptiska att den huttonska principen var fel. Bretz hävdade att Channaled Scablands har skapats av en kolossal flodkatastrof. Liknande tecken på katastrofer finns överallt på vår jordklot.
 
Men den egentliga nykatastrofismen börjar få fart först på 1960-talet. Paleontologer blir allt mer medvetna om att jordens historia har kantats av massdöd, någonting som tyder på katastrofala händelser i det förgångna. Den andra viktiga faktorn som har haft avgörande betydelse för katastrofismens renässansen var insikten att i det fossila material finns verkliga avbrott. Stephen Jay Gould och Niles Eldredge skrev ett epokgörande artikel "Punctuated Equilibria: an alternative to the phylogenetic gradualism" (1972) där de argumenterade att evolution inte är en gradvis process (som Darwin hade föreställt) utan språngvis med långa lugna tidsintervaller. Fossil visar ingen gradvis utveckling från en form till en annan. Nya former av liv har uppstått plötsligt utan identifierbara föregångare, dvs. avsaknaden av övergångsformer i det fossila materialet var (är) ett faktum. Samtidigt blev det allt klarare att jordens historia har genomgott kanske flera katastrofer.  
 
Geologer blev allt mer medvetna om diskordans (avbrott) som finns mellan geologiska formationer. I Nationalencyklopedin förklaras diskordans som ett "avbrott i en lagerföljd där skiktningen i lagren under och över avbrottet bildar vinkel mot varandra." (//www.ne.se/uppslagsverk/encyklopedi/lång/diskordans-(geologi)) Illustrationer här nedan (den första figuren) visar olika typer diskordans. Den första illustrationen (a) visar en avbruten regelhet. Den andra (b)visar en vinkelmässig avdruten regelhet. Den tredje (c)en genom nedbrytning uppstått avbruten regelhet. Och den sista (4) en ostörd avbruten regelhet. Avrottet på den sista bestäms av fossilinnehållet. Här uppstår det märkliga att errosionen tycks vara frånvarande även om det fossila materialet tyder på en lång tidintervall. Detta fenomen är väl känd på Grand Canyon (se figuren här nedan). Allt det som är markerade med svart saknas på Grand Canyon. Det fossila materialet på Grand Canyon tyder på dessa gap i miljontals år i de geologiska avlagringar.  
 
Dessa nya insikter i jordens geologi skapade dock bara nya problem nämligen hur dessa diskordans i lagerföljden hade uppstått? Problemet har sin grund i "deep time" föreställningen som jag nämnde tidigare. Jordens historia tolkades jo utifrån Huttons uniformism. Jordens yta (sedimentära bergarter) har formats, trodde man, genom en oavbruten processer på samma sätt som idag. Och när man vet hur tjocka avlagringar är kan man ana hur lång tid det tar att bilda dem. Enligt "Nordisk familjebok" (1952) skulle de maximala fossilbärande avlagringarna vara drygt 108 kilometer. Att bilda denna mäktighet skulle enligt samma källa ha tagit ca 800 miljoner år. Idag har man kortat denna tid till ca 570 miljoner år.  
 
Naturligtvis har man inte funnit någonstans ett sammanhängande avlagringsföljd av denna tjocklek. Den geologiska tidsskalan konstruerar man ihop från skilda delar av världen. Siffran ca 500 miljoner år har man fått fram utifrån en avlagringshastighet ca 30 cm/1000 år. Samtidigt har man räknat ut den totala mäktigheten av sedimentära bergarter är ca 150 kilometer. //www.coursehero.com/file/p4soduf/3-The-thickness-of-the-totalsedimentary-record-divided-by-the-average/. Den biologiska evolution antogs har tagit en ny fas i den s.k. kambriska explosionen för ca 550 miljoner år sedan. Eftersom man inte kan datera själv lagren måste man använda fossil som dateringsmetod. Man brukar tala om ledfossil. För att fossil kan användas som dateringsmetod, bör en sådan fossil ha, enligt Nationalencyklopedin en "kort utbredning i tiden, dvs. mellan uppkomst och utdöende av arten, men bör däremot ha vidsträckt geografisk spridning och vara så lite miljöbundet som möjligt." (www.ne.se/uppslagsverk/encyklopedi/lång/ledfossil) Denna metod gör att åldern på varandra liggande lagerföljd kan skilja sig miljoner och tiotals miljoner år även om lagerföljden i sig ger inga sådana "signaler" (lager kan inte dateras direkt, det finns inga metoder för detta ändamål). Denna sakernas tillstånd är mycket vanligt t.ex. i Grand Canyon i USA. Men kan själva fossil dateras? Eftersom frågan är så viktig är det nödvändigt att ha en lite längre resonemang kring den. Jag skrev tidigare ovan om James Huttons och Charles Lyells insatser i geologin.  
 
I början av 1800-talet började man (i England) namnge olika geologiska system. Kambrium fick sitt namn från ett specifikt geologisk system i nordvästra delen av Wales. När man hade beskrivit kambrium kunde man sedan identifiera för kambrium karakteristiska också på annat håll. Man beskrev också för det kambriska systemet typiska fossil och då fick man två ledtrådar för att identifiera kambriska avlagringar, själva berggrunden och fossilinnehåll (var av det senare har fått allt större betydelse, som kallas för ledfossil). Don Eicher och Lee McAlester skriver: "Den geologiska tidskalan grundar sig på det skiftande fossilinnehållet som man finner i sedimentära bergarter." Det fossila materialet och inte heller sedimentära avlagringar ger några som helst ledtrådar i absoluta siffror när de bildades. Fortfarande brottades man med frågan att kunna åldersbestämma avlagringar och fossil i absoluta årtal. Upptäckten av radioaktivitet i slutet av 1800-talet gav en ny möjlighet till detta.  
 
Radiometrisk åldersbestämning grundar sig på det faktum att vissa ämnen är radioaktiva. Genom radioaktivitet sönderfaller ett ämne (isotop) till ett annat. Olika isotoper sönderfaller med olika hastigheter. Genom att jämföra relationen mellan två isotoper (mellan föräldraisotop och dotterisotop) i ett ämne kan man bestämma åldersskillnaden mellan dem om man känner till hastigheten i sönderfallsprocessen (halveringstiden, dvs. hur snabbt hälften av den ursprungliga isotopen har övergått till dotterisotoper). Metoden kan huvudsakligen användas för att åldersbestämma magmatiska (vulkaniska) bergarter.  Metoden låter enkel och säker. Så är dock inte fallet. Det finns flera osäkerhetsfaktorer. Den första är att försäkra sig om att materialet man åldersbestämmer har börjat "ticka" i nolläget, dvs. att materian man åldersbestämmer inte har förändrats sedan den bildades, dvs. det handlar om ett slutet system. "Olyckligtvis", skriver Steven Stanley, "är fallet inte alltid så. Sten kan faktiskt både ta emot och förlora atomer." Om detta har skett är naturligtvis svårt att veta. Men om så har skett och materialet har fått ytterligare atomer utifrån, i så fall visar alla mätningar för låga åldrar. Å andra sidan, om materialet har förlorat atomer, på annat sätt en genom sönderfall, får man för höga åldrar.  
 
En av processer i berggrunden som kan påverka mätningar är vattenflödena (som Stanley nämner). Ett annat problem är upphettning av berg som kan "nollställa" radioaktiva klockor.  Stanley skriver att "även om radiometriska dateringar ge oss en specifik typ av geologisk tidskala - en absolut tidskala, en som är grundad på år - grundar sig ändå de flesta geologiska korrelationerna på fossila material. Detta är sant inte bara därför att fossil förekommer oftare är radioaktiva element i sedimentära bergarter, men också därför att analys av fossil tillåter en större noggrannhet." I praktiken betyder detta följande: om man hittar radioaktiva ämnen i fossilbärande avlagringar och daterar avlagringarnas absoluta ålder, lutar man sig ändå på det fossila materialet, om den radioaktiva dateringen visar helt andra siffror. Man "vet" ju av fossil hur gammalt en bergart är eftersom fossil används som led i försöket att åldersbestämma avlagringar.  
 
Stanley skriver att denna "teknik inte kan användas för alla sedimentära bergarter därför att de mineraler stenen består av antingen inte är radioaktiva eller består av gamla partiklar som har transporterats med vatten in i avlagringar som är mycket yngre än dessa partiklar. Men trots detta kan ibland åldern för dessa svårdaterbara avlagringar bestämmas från kristalliserade berg som ligger i omedelbar närhet - som lava som har trängt in i sedimentära bassänger, eller granit som har formats som intrång i nybildat sediment av flytande magma." (Stanley, "The New Evolutionary Timetable", Basic Books, 1979, s 81) Problematiken med radioklockor är uppenbart när vi vet att storskaliga, geologiska förändringar, har ägt rum under jordens historia.  
 
Den andra frågan gällde fossil. Hur får man fram en absolut åldern för en fossil. Den vanliga metoden är att försöka med hjälp av radioaktiva metoder bestämma åldern på det kringliggande materialet där fossil ligger inbäddade i. Men denna metod är indirekt. Man har inte bestämt själva fossils absoluta ålder utan härleder dess ålder utifrån denna metod. När man sedan använder dessa fossil som ledfossil förstår man att man har hamnat i en cirkelbevis. Först använder man stenmaterialet för att bestämma fossils ålder på ett specifika ställe, sedan använder man fossil för att bestämma bergets (sediments) ålder på en annan plats. Denna procedur drabbas naturligtvis också av de problem jag beskrev ovan om det radioaktiva metoders svagheter.
 
Även om "punktualismen" inte hade någon direkt beröring med nykatastrofismen kunde dess grundläggande insikter enkelt involveras i den. Derek Ager i sin bok The New Catastrophism (1993) diskuterar några exempel på de svårigheter som geologen möter i fråga om bildning av specifika lagerföljd och de fossil som lagerföljden innehåller, t.ex. har man funnit fossila trädstammar som sticker sig genom många avlagringar som tyder på att avlagringshastigheten har varit mycket snabbt, annars skulle träden hunnit ruttna bort. Ager skriver: ”Om man antar att det brittiska kollagret är ca 1000 m [tjockt], bildat under ca 10 miljoner år, och om vi antar en konstant avlagringshastighet, skulle det betyda att det hade tagit 100 000 år för ett 10 meter högt träd att bli begravt, något som är löjligt (trädet skulle ha hunnit ruttna, min anm.). Eller om ett 10 m högt träd begravdes på 10 år, skulle det betyda att 1 000 km [tjock avlagring skulle ha bildats] på en miljon år och 10 000 km [tjock avlagring] på 10 miljoner år... Detta är lika löjligt, och vi kan inte undvika slutsatsen att bildning av sediment under vissa tider verkligen varit mycket snabb.” (Derek Ager, The New Catastrophism, Cambridge University Press, 1993, s. 49)
 
Jordens geologi och Bibelns skapelse- och syndflodsberättelser. Som jag i början nämnde har den modern geologin och paleontologin sina idéhistoriska rötter i Bibeln. I Bibelns berättelser finner vi två händelser som på att avgörande sätt har påverkat jordens yta. Enligt skapelseberättelsen kommer det torra land upp från det vattnet som täckte hela jorden. Detta måste rimligtvis betyda att avringning av vatten från den nybildade torra landsmassan har burit med sig stora mängder materia som så småningom avlagrades i det nybildade havets botten. Eftersom inget liv fanns på jorden vid det här tillfället bildades det inga fossil heller. När Stensen arbetade på Alperna i norra Italien gjorde han denna observationen. Avlagringar utan fossil bildades under skapelseveckans tredje dag (och fortsatte säkert någon tid efter). Fossilbärande avlagringar bildades under och efter syndfloden.
 
Genom den moderna geologins och paleontologins upptäckter har klockan vridits tillbaka. Katastrofismen har kommit tillbaka till geologin. Den Huttonska uniformismen visade sig vara en felaktig föreställning. Den moderna geologin med sina långa tidsperioder och den biologiska evolutionen som ett "faktum" har man ändå hållit fast vid med "deep time" filosofin.
 
Parallellt med den moderna geologins uppkomst har det alltid funnits folk som har ifrågasätt dess tolkning av jordens geologihistoria och man har gjort detta p samma grunder som kyrkofadern Tertullianus nämligen att jorden och dess historia får den bästa förklaringen utifrån den bibliska skapelse- och syndaflodsberättelsen.  
 
Redan på 1800-talet fans en grupp geologer som kallades för "Scriptual geologist" dvs. geologer som hade Bibeln som sin utgångspunkt. (Terry Mortenson har i sin "The Great Turning Point", Master Books (2004, 2012) diskuterat deras arbete.
 
Men först på 1900-talet uppstår en rörelse som senare mognar till och blir den moderna flodgeologin. En av de viktiga personerna var George McReady Price (1870-1963) vars bok "Illogical Geology: The Weakest Point in the Theory of Evolution" (1906) lanserade den moderna flodgeologin. Femtio fem år senare (1961)  gav Henry Morris och John Whitcomb ut "Genesis Flood", en bok som ofta sägs har varit starskotet för den moderna skapelsetron och intresse för den bibliska flodberättelsen och dess betydelse för geologin och paleontologin. För Morris utgjorde Prices bok en ögonöppnare, Idag har denna rörelse blivit mogen och som bedriver fältstudier för att kunna förklara jordens geologiska formationer och fossil utifrån skapelse- och syndaflodsberättelserna.  
 
Källlitteratur Derek Ager, "The New Catastrophism", Cambridge University Press, 1993 Norman Cohen, "Noah's Flood", Yale University Press, 1996 Don L Eicher, A Lee McAlester, "History of the Earth, Prentice Hall, 1980 Stephen Jay Gould, "Time's Arrow, Time's Cycle", Pelican Books, 1988 Terry Mortenson, "The Great Turning Point", Master Books, 2004, 2012 Tevor Palmer, "Perilous Planet Earth", Gambridge University Press, 2003 George Gaylord Simpson, "Fossils and the History of Life", Scientific Amarican Library, 1983
 
Några rekommenderade böcker utifrån den bibliska perspektiven Steven Austin (ed.), "Grand Canyon: Monument to Catastrophe", Institute for Creation Research, 1994 Leonard Brand, "Faith, Reason & Earth History", Andews University Press, 1997 Don DeYoung, "Thousands… Not Billions", Master Books, 2005 Mats Molen, "Vårt ursprung", Salt & Ljus, 1988 (finns i flera utgåvor) John D Morris, "The Global Flood", Institute for Creation Research, 2012 Andrew Snelling, "Earth's Catastrophic Past" (två böcker), Institute for Creation Research, 2009
 

Figuren visar diskordans. Bilden från Siccar Point visar hur diskordand ser ut i naturen.

Figuren visar stora "avbrott" i avlagringar i Grand Canyon. Figuren kommer från Ariel Roth, "Origins. Linking Science and Scripture, Review & Herald, 1998

Siccar Point i Skotland. Bilden har tagits av min son. Jag står längst borta. Vad har hänt under Jordens historia? Avlagringarna ligger delvis horisontalt delvis vertikalt. Enligt Steven Stanley var det här James Hutton 1788 kom på idén om diskordans (avbrott i lagerföljden. Stanley, "Earth and Life Through Time", Freeman, 1986, s. 385). De vertikala avlagringarna har bildats först i horisontalt läge. Sedan har de vänts till vertikalt läge och nya avlagringar har bildats ovanpå dem. Prosessen måste har varit snabb eftersom skärningspunkten mellan dessa två avlagringar är slät, något som tyder på att avlagringar som hade vänts till vertikal position inte ännu hunnit stelna. Båda systemen har bildats under vattenpåverkan.

Bilden är från kungs Oskars fjord på östra Grönland. Även denna formation antyder ett katastrofalt förflutet för jordens geologi. Bild Wikipedia.

Avlagringar från Grekland. För att avlagringar kan böjas som i bilden ovan har de fortfarande varit mjuka. Man kan inte böja hård sten utan att den spricker. Bild Wikipedia.

Här ser vi avlagringar vid Englands sydkust. De måste fortfarande ha varit mjuka och töjbara innan de veks. Bilden är min egen.