Geológia a paradigma előtt: a neptunista-vulkanista vita

A geológia, azaz a Föld felépítésével, alkotóival, szerkezetével, kialakulásával és történetével foglalkozó tudomány, néhány igen fontos előzményt követően lényegében a 18. század utolsó és a 19. század első negyedében alakult ki. Fejlődésében meghatározó szerepet játszott a kibontakozó ipari forradalom miatt egyre fontosabb bányászat, valamint a természettudományok, különösen a kémia és a természetrajz (azaz a növénytan, az állattan és az ásványtan) fejlődése. E mintegy fél évszázadot a földtan tudományának történetében a geológia megalapozásának tekintjük, s a folyamat lezárásának, a „modern” geológia kezdetének Charles Lyell (1797–1875) alapvető munkájának megjelenését tartjuk.¹ E munka Thomas Kuhn szerint azon művek közé tartozik, „amelyeket egy bizonyos tudományos közösség valameddig saját további tevékenysége alapjának tekint”, következésképp tudósnemzedékek számára meghatározzák, hogy „melyek egy kutatási terület jogos problémái és módszerei”, azaz megteremtik az adott tudomány első paradigmáját, s ezáltal döntő szerepet játszanak az adott diszciplína „normál tudománnyá” válásában.² A paradigma előtti korszakra jellemző a különböző irányzatok közötti vetélkedés;³ a geológia történetében e szakasznak a neptunisták és a vulkanisták (plutonisták) több évtizeden átívelő, szenvedélyes, a tudományos közösségen túli szélesebb közvéleményt is foglalkoztató⁴ vitája felel meg. Előbbiek szerint a kőzetek a tengervízből kristályosodtak ki, míg utóbbiak úgy vélték, hogy a kőzeteket elsődlegesen vulkáni tevékenység hozza létre, melyek málladéka és törmeléke a tengerekben fölhalmozódik, üledékes kőzetté alakul, s szárazföldként ismét kiemelkedhet. Bár mindkét teóriának voltak jelentős előzményei,⁵ a neptunizmus elméletét lényegében Abraham Gottlob Werner (1749–1817), a vulkanizmusét pedig James Hutton (1726–1797) dolgozta ki.

Abraham Gottlob Werner az egykori porosz-sziléziai Wehrauban (ma Osiecznica, Lengyelország) született. 1769-ben beiratkozott a mindössze néhány évvel korábban alapított Freibergi Bányászati Akadémiára (Bergakademie Freiberg), majd 1771-ben a lipcsei egyetemre, ahol jogot és természettudományt tanult. Lipcsei diákévei során készítette el az ásványok külső jellegzetességeiről (szín, áttetszőség, törés, keménység stb.) szóló könyvét,⁶ mely hamar igen népszerűvé vált, mert az ásványok megkülönböztetésében minden korábbi munkánál praktikusabbnak bizonyult. 1775-ben visszahívták a freibergi akadémiára, s a bányászat és az ásványtan⁷ professzorának nevezték ki; e posztot haláláig, több mint 40 éven át töltötte be. A nagy tudású és szuggesztív Werner kiváló előadásainak gyorsan híre ment, s Freiberg hamarosan a felsőfokú bányászati és földtani képzés központjává vált, ahová egész Európából érkeztek a hallgatók. Európa legjelentősebb geológusainak egy teljes nemzedéke, nem beszélve filozófusokról és írókról, vallotta magát tanítványának, s terjesztette buzgón mestere módszereit és nézeteit. Elsősorban ennek volt köszönhető, hogy a 18. század végén és a 19. század első évtizedében Európában a neptunista felfogás vált uralkodóvá. Mindemellett számos, igaz, viszonylag rövid munkát is írt, köztük a kőzetek leírásával és osztályozásával foglalkozó, mindössze 28 oldalas művet, amit sokan az első modern kőzettani munkának tekintenek.⁸ Mivel Werner terminológiája egyszerű és gyakorlatias volt, a geológusok körében hamar népszerűvé és általánosan elfogadottá vált; ez megkönnyítette a regionális összehasonlítások elvégzését, valamint a pontosabb rétegtani felvételezést és térképezést.⁹ Munkájában Werner egyértelműen hitet tett a bazalt ’vízi’ eredete mellett. E kijelentése nagy visszhangot váltott ki, hiszen Auvergne kialudt tűzhányóinak korábbi vizsgálata alapján¹⁰ a bazaltot inkább ’tűzi’ származásúnak tekintették. Az elkövetkező néhány évben Werner mintegy nyolc rövid publikációban próbálta megvédeni álláspontját, s ezeknek köszönhetően véleménye számos követőre talált. Öt évvel később publikálta a telérek kialakulásáról szóló munkáját,¹¹ ami hamarosan angol és francia fordításban is megjelent. Véleménye szerint minden valódi telér, beleértve a bazaltteléreket is, úgy képződik, hogy a már meglévő nyitott hasadékok utólag, felülről, víz közreműködése révén töltődnek ki. Hasonlóan a korábbiakhoz, e megállapítása is szenvedélyes, mintegy negyed évszázadig tartó vitát gerjesztett.

Werner átfogó, módszeres földtani rendszerét nem adta ki, nézeteinek részletes kifejtése alapvetően néhány tanítványán és követőjén keresztül maradt ránk.¹² Kiindulópontja az volt, hogy valaha óceán borította a Föld egész felszínét, s ebből kémiai úton csapódtak ki a primitív kőzetek (gránit, gneisz, csillámpala), amelyek az őshegység (Urgebirge) anyagát adják. A visszahúzódó óceán nagyobb áramlásai és az élet megjelenése következtében jött létre például az agyagpala, a primitív mészkő és a grauwacke,¹³ s többek között e kőzetek alkotják az ún. átmeneti hegységet (Übergangsgebirge). A telephegység (Flötzgebirge) anyagát az óceáni medencékben fölhalmozódott aprózódási termékekből kialakult, egymást meghatározott sorrendben követő üledékek adják. Szemben e három, világszerte elterjedt kőzetcsoporttal, a törmelékekből és vegyi üledékekből álló alluviális hegység (Ausgeschwemmte gebirge) és a megszilárdult lávából fölépülő vulkáni hegység (Vulkanische gebirge) csupán lokálisak, s így kevésbé fontosak. Feltételezése szerint a vulkáni tevékenység a föld mélyén található éghető anyagok (pl. a szén) égésének tulajdonítható. A 18–19. század fordulójára a geológusok jelentős többsége a werneri tanok hívévé vált. Nagyhatású követői között számosan maguk is a felsőoktatásban tevékenykedtek. Így például a Magyarországon is megforduló¹⁴ dán–norvég Jens Esmark (1763–1839), a gleccserkutatás úttörője, 1797-től a norvégiai Kongsberg bányászati akadémiájának tanára, 1814-től az oslói egyetem első geológiaprofesszora; a spanyol-mexikói Andrés Manuel del Rio Fernández (1764–1849), a vanádium fölfedezője, Alexander von Humboldt barátja, aki 1794-ben került a két évvel korábban alapított mexikói bányászati akadémia kémiai és ásványtani tanszékének élére (nevéhez fűződik az első Amerikában nyomtatott, igen nagy hatású, s Werner rendszere alapján készült ásványtani könyv is).¹⁵ A neptunista tanok terjesztésében különösen jelentős szerepet vitt a skót Robert Jameson (1774–1854). Az edinburgh-i egyetemen John Walker (1731–1803), a természetrajz professzora hatására kezdett geológiával és mineralógiával foglalkozni, majd egy évet töltött Freibergben. 1804-ben Walker utódjaként a természetrajz professzorának nevezték ki, s e posztot 50 éven át töltötte be. 1808-ban megalapította, s több mint 40 éven át elnökölte a Wernerian Natural History Society-t, melynek tagjai közt a kor számos brit kiválósága is megtalálható volt.¹⁶

James Hutton Edinburgh-ban született, s a város híres egyetemére iratkozott be, majd Párizsban és Leydenben folytatott orvosi tanulmányokat; utóbbi helyen 1749-ben MD (orvosdoktor) fokozatot szerzett. Ezután visszatért Edinburgh-ba, ahol hamarosan fölhagyott az orvosi praxissal, és üzleti vállalkozásba fogott. Egykori iskolatársával eljárást dolgoztak ki a kohászatban ekkortájt folyósítószerként használt, s addig Egyiptomból importált szalmiák (NH₄Cl) előállítására és gyártására. A vállalkozás sikeres volt, s mindketten jelentős vagyonra tettek szert. 1754-ben vidékre költözött, gazdálkodásba kezdett, mezőgazdasági és geológiai tanulmányokat folytatott, s számos utazást tett Skócia középső és északi vidékein. 1767-ben tért vissza Edinburgh-ba, s élete további részét az üzletnek, a tudománynak és barátainak szentelte.¹⁷ Huttont hamarosan geológiai szaktekintélynek tekintették, noha sokáig semmilyen ez irányú közleményt nem publikált. Első geológiai tárgyú felolvasásaira 1785-ben, a Royal Society of Edinburgh ülésein került sor, s még ebben az éven egy rövid összefoglalót is megjelentetett.¹⁸ Három év múlva, a Skót-Felföldön, Arran szigetén és Edinburgh környékén tett tanulmányútjait követően elméletét kibővítve is közreadta.¹⁹ A harmadik változat 1795-ben ugyancsak Edinburgh-ban került kiadásra, ez a kétkötetes Theory of the Earth with proofs and illustrations. A könyv harmadik kötete kéziratban maradt, s csak több mint száz év múlva jelent meg.²⁰ A munkáiban kifejtett elmélete szerint a ma zajló folyamatok, vagyis az erózió, a lerakódás, a kiemelkedés, a gyűrődés és a vulkanizmus ugyanígy működtek a múltban, s fognak működni a jövőben is.²¹ Úgy vélte, e folyamatok rendkívül hosszú ideje tartanak, de sebességük relatíve állandónak tekinthető, így segítségükkel megmagyarázható minden földtani jelenség. Együttes hatásuk következtében a földfelszín meg nem határozható alkalommal lepusztult és újrakeletkezett, vagyis a Föld eredeti felszíne teljes mértékben megsemmisült. Az üledékek konszolidációjának és kiemelkedésének okaként a földfelszín alatti hőt jelölte meg. Fölismerte a diszkordancia jelenségét, a gránit és a bazalt „tűzi” eredetét.

Halála után nézeteinek bizonyítását közvetlen barátai és munkatársai, John Playfair (1748–1819) és Sir James Hall (1761–1832) próbálták elvégezni. John Playfair, a matematika, majd a természetrajz professzora, Hutton első biográfusa²² 1802-ben Edinburgh-ban adta ki az Illustrations of the Huttonian Theory című munkáját, amely Hutton kissé homályos stílusban megírt műveinél jobban alátámasztotta a vulkanista tanokat. Sir James Hall utóbb számos úttörő kísérletsorozattal próbálta igazolni Hutton elméletét. Ezek során többek között bebizonyította, hogy a megolvadt kőzet hűlési sebessége meghatározza a kristályosságot,²³ s kimutatta, hogy a mészkő nagy nyomáson és hőmérsékleten stabil maradhat.²⁴

A 19. század első évtizedeiben az Európában (különösen Auvergne-ben és az itáliai vulkáni területeken) és más kontinensen vezetett expedíciók, tanulmányutak eredményeként számos olyan megfigyelés látott napvilágot, amelyek megkérdőjelezték a werneri tanok helytállóságát még az egykori Werner-tanítványok között is. Így például Alexander von Humboldtot (1769–1859) az 1799 és 1804 között tett latin-amerikai utazása során tett megfigyelései, míg a 19. század első felének talán legkiválóbb német geológusát, Leopold von Buchot (1774–1853) Auvergne-ben és a Vezúvnál szerzett tapasztalatai késztették neptunista álláspontjának fölülvizsgálatára. 1825-ben a Jameson-tanítvány Ami Boué (1794–1881) már arra a megállapításra jutott, hogy egyre több geológus nemcsak a bazaltot, de a gránitot, a szienitet és a porfírt is tűzi eredetű kőzetnek tekinti.²⁵ A vulkánista neptunista vita lezáró aktusának tekinthető Charles Lyell alapvető művének megjelenése.²⁶ E korszakalkotó munka számos alapvető megállapításában Hutton elméletének közérthető kifejtése volt, ám ettől fogva a viták középpontjában már nem Hutton, hanem Lyell munkássága állt.

A 19. század végén a geológiatörténettel foglalkozó munkák Huttonra egyértelműen mint a földtan megalapozójára tekintettek.²⁷ A múlt század 60-as éveitől több, Werner szerepét hangsúlyozó s Hutton jelentőségét relativizáló értekezés jelent meg. E vélemények szerint a Lyell előtti mintegy fél évszázad geológiáját Werner nézetei döntő módon befolyásolták, ezzel szemben Hutton elmélete csupán igen szűk körben hatott.²⁸ Ezen állásponttal szemben fellépő szerzők szerint a „revizionisták” a földtan fejlődése szempontjából alábecsülik Hutton, illetve túlértékelik Werner szerepét.²⁹ E polémia, mely külön tanulmányt érdemelne, mindenesetre jelzi, hogy a neptunista-vulkanista vita tudománytörténeti és tudományfilozófiai szempontból még koránt sincs lezárva.