Huttons bok var tungt skrevet, og hans tanker ble først kjent da hans verk ble seinere utgitt av hans elev John Playfair: Illustrations of the Huttonian theory of earth (1802). Jordsmonn ble dannet ved nedbrytning av fjell og berggrunn over lange tidsperioder. Roderick Murchinson gjorde viktige studier av Silur og Devon utgitt som The Silurian system (1839). Oslofeltet ble dannet fra tykke havsedimenter i Silur, ble foldet i den Kaledonske fjellkjedefolding i Devon. I Karbon var det vulkansk aktivitet, riftdannelse, eruptive bergarter (Drammensgranitt, Larvikitt) trengte opp i sedimentene, og lavastrømmer leget tykke lag med rombeporfyr. Den geologiske arven ble videre ivaretatt av professor i geologi, Charles Lyell, som med verket The principles of geology, ble en av Darwins inspiratorer og hjelpesvenner.
Den geologiske tidsskala deles i:
Eoner (Hadeikum (Hadean 4500 - 4000 millioner år), Arkeikum (Archaen 4000-2500 millioner år), Proterozikum (2500-540 millioner år).
Eraer (Paleozoikum, Mesozoikum og Cenozoikum) .
Perioder (Kambrium, Ordovicium, Silur, Devon, Karbon, Perm, Trias, Jura, Kritt, Tertiær, Kvartær)
Epoker (Paleocen, Eocen, Oligocen, Miocen, Pliocen, Pleistocen, Holocen).
Den geokronologiske tidsskala er basert på i hvilke lag man finner dyrefossiler, jfr. navnet på eraene. Sedimentene befinner seg imidlertid ikke alltid i horisontale lag. Fossiler er begrenset til bestemte deler av berggrunnen.
Den geologiske tidsskalaen blir inndelt i tre store era Paleozoikum (Jordens oldtid), Mesozoikum (Jordens mellomtid, mellomalder) og Kenozoicum (Jordens nytid), som samlet hører til et eon kalt Phanerozoikum.
Paleozoikum (Jordens oldtid) 540 - 250 millioner år
Paleozoikum er inndelt i seks perioder.
Kambrium, et gammelt romersk navn for Wales, Ordovicium og Silur har fått navn etter de keltiske stammene fra Wales, Ordovicere og Silurere. Orthocerkalk (knollkalk) fra Ordovicium, med fossile blekkspruter (Orthoceras), finnes på Huk, Bygdøy utenfor Oslo, og finnes også som kvaderstein i grunnmuren på klosterruinene på Hovedøya.
Den kaledonske fjellkjedefolding (l. Caledonia - Skotland) var et resultat av kollisjon mellom kontinentalplatene Baltika (nå V-Europa og Skandinavia) og Laurentia (nå Grønland og Nord-Amerika) (orogenese) i den geologiske tidsperioden Silur, via Ordovicium til tidlig Devon. Det meste er slitt bort ved erosjon, men restene av Den kaledonske fjellkjeden finner mange steder der den ble dannet.
Ny havbunn mellom kontinenter dannes fra undersjøiske vulkaner (havbunnspredning) og plater som glir fra hverandre. Da kontinentalplatene glir mot hverandre lukkes havet (lapetushavet som seinere blir til Atlanterhavet) og havbunnen foldes, skyves ned i dypet og glir under den andre platen. I kollisjonen bygges den Kaledonske fjellkjeden opp. Den slites ned. Seinere dannes det en spalte mellom Norge og Grønland som blir til Norskehavet og det nordlige Atlanterhavet. Riften, den midtatlantiske rygg går fra Island til riftdalen i Nord-Afrika.
Den herkynske fjellkjedefolding (varisciske orogenese) skjedde i perioden Karbon til Perm mellom platene Laurussia (Euramerika, ikke forveks med Laurasia) og Gondwana og ga Pangaea opphav til fjellområder i mellom-Europa som Ardennene, Harz og Karpatene.
Devon fikk navn etter Devonshire i England, og kalles det gamle røde kontinent pga. rustrød sandstein farget av oksidert jern. I Devon er det stor elveerosjon og sand og grus ble ført ut på elvesletter, og rød sandstein ble avleiret i tykke lag i laguner og innsjøer. I Norge finnes bl.a. Hornelenbassenget på Vestlandet fra Devon. I midten og sein Devon splittes Pangaea i en del bestående av N-Amerika, Grønland, Europa og Russland, og en del med Sør-Amerika, Afrika, India, Australia inkludert Antarktisdelen av Australia. I Devon lå Grønland langs ekvator. Pangaea hadde en kyststripe hvor marine organismer kunne komme opp på land og unnslippe predatorer.
Berggrunn som inneholdt kull ble av europeerene ført til tidsperioden Karbon. I Amerika bruker man begrepene Missisippian og Pennsylvanian i stedet for Karbon. Karbonsedimenter i form av steinkull, brunkull og antrasitt finnes i alle lag fra Devon og seinere. Rike kullforekomster finnes i Rhur (Tyskland), Appalachia (USA) og Svalbard. Kull fra kulleiene er dannet fra frøbregner, sneller, kråkefotplanter og gymnospermer som vokste året rundt i godt klima. Plantemateriale dekket av sedimenter og under høyt trykk og temperatur utviklet seg anaerobt til kull. Landhevinger hevet kulleiene. Fossilt brensel har sin opprinnelse fra fotosyntese gjennom lange geologiske tidsperioder.
Mesozoikum (Jordens mellomtid) 250 - 65 millioner år
Mesozoikum inneholder periodene :
Trias (etter fjell fra Tyskland med tre stratigrafiske lag med forskjellige farger, navn gitt av August von Alberti i 1834).
Jura (etter Jura-fjellene, en del av Alpene i Frankrike).
Kritt (som inneholder kritt).
Nedre (tidlig) Kritt er delt i stadiene Albian (100-113 mill år ), Aptian (113-125 millioner år), Barremian (125-129 millioner år), Hauterivian (129-133 millioner år) , Valanginian (133-140 millioner år), Berriasian (140-145 millioner år)
Øvre (sein) Kritt er delt i stadiene Maastrichtian (66-72 mill år),Campanian (72-83 mill. år), Santonian (83-86 mill. år) , Coniacien (86-89 mill. år), Turonian (90-94 mill. år), Cenomanian (94-100 mill. år).
Kenozoikum (Jordens nytid) 65 millionr år fram til idag
Cenozoikum (kenozoikum), de siste 65 millioner år, deles i periodene Paleogen og Neogen (også kalt Tertiær), samt Kvartær. Kenozoikum er i tillegg finere oppdelt i epokene Paleocen, Eocen og Oligocen som inngår i Paleogen,
samt Miocen og Pliocen som inngår i Neogen.
Kvartær er inndelt i epokene Pleistocen (istidene) og Holocen (vår tid) og omfatter de siste to millioner år. Inndelingen av Kenozoikum i epoker baserer seg på i hvilken grad bløtdyr dør ut. Strandflatene langs norskekysten er et resultat av nedising, og fjordarmene langs norskekysten er et resultat av istider.
Paleocen-Eocen termisk maksimum (Eocen termisk maksimum) var en periode med klimaendring hvor temperaturen steg ca. 6oC over det globale gjennomsnittet, for ca. 55 millioner år siden, og varte i ca. 20000 år. Det var store endringer i Jordens karbonsyklus, masseutryddelser og i delta-O18 forhold i foraminiferer. Den ble etterfulgt av en Eoden termisk maksimum 2. Disse varmeperiodene er av interesse for dagens klimadebatt og raske klimaendringer.
Kambriske eksplosjon og adaptiv radiasjon
Den kambriske eksplosjon med sterk økning i antall flercellete dyr skjedde i overgangen Paleozoikum til Prekambrium for ca. 543 millioner år siden. Adaptiv radiasjon er et begrep som ble innført av Osborn, og er det samme som makroevolusjon, en rask utbredelse av organismegrupper som fyller ledige økologiske nisjer. Adaptiv radiasjon gir oppblomstring av nye typer, er et evolusjonsutbrudd som danner nye utviklings- og evolusjonslinjer. Observeres lettest på øyer f.eks finker og spottefugl på Galapagosøyene. Cichlide fisk i riftsjøer i Øst-Afrika, samt pungdyr (marsupialer) i Australia eller rosettformete sølvsverdplanter (Argyroxiphium, Daubautia og Wilkesia) på Hawaii. Adaptiv radiasjon er en evolusjonær forandring av mange nærstående arter fra en eller flere opprinnelige arter, og forandringen skjer i løpet av relativ kort tid. Det skjer når en økologisk nisje (adaptiv sone) gir nye økologiske muligheter som ikke ble utnyttet av tidligere arter. Platetektonikk og forflytning av kontinentalplater bidrar til evolusjon av arter.
Ordovicisk radiasjon
Den store ordoviciske biodiversitetsøkningen etterfulgte den kambiske eksplosjon og ga i løpet av ca. 25 millioner år en stor økning i den marine biodiversiteten.
Masseutryddelse
Utryddelse (ekstinksjon) skjer når det siste individ på en utviklingslinje dør, og når en art dør ut blir dens økologiske nisje ledig og kan utnyttes av andre. Det skjer gjennom evolusjonen en kontinuerlig utryddelse (bakgrunnutryddelse), men enkelte ganger skjer det en masseutryddelse som f.eks. for 65 millioner år siden da dinosaurene døde ut, forårsaket av meteorittnedslag eventuelt kombinert med massive vulkanutbrudd og flodbølger (tsunamier). Det er flere hypoteser på den kambriske radiasjonen: Hardt skall som ga beskyttelse mot predatorer. Rustningskappløp mellom predatorer og bytte. Evolusjon av gener som ga mange utviklingsformer. Høyere oksygenkonsentrasjon i atmosfæren som ga spesielle gunstige forhold for aerob metabolisme med større energiutnyttelse fra organiske molekyler i maten. Endringer i CO2-konsentrasjon i atmosfæren har stor effekt på temperatur, og tilgjengelig substrat for fotosyntese og CO2-assimilasjon på land og i vann.
Prekambriske fossiler, de eldste indikasjoner på liv fra denne tiden ble først funnet ved Ediacara Hills i Australia, kalt Ediacara fossiler. Ediacara-faunaen for 650 millioner å siden bestod av flercellete organismer med bløt kropp, og kroppsform avvikende fra nålevende. Siden har man mange steder i verden bl.a. N-Canada og Namibia funnet fossiler fra samme tidsperiode blir kalt Ediacara organismer (biota). Den siste perioden av Prekambrium (650-544 millioner år siden) kalles Vendian, og Vendia organismer (Vendia biota) brukes synonymt med Ediacara biota. I den kambriske eksplosjon for ca. 550 millioner år siden dukket de fleste dyregruppene opp, med fossiler bl.a. fra Burgess Shale, Rocky Mountains i Canada. I "Petrified forest national park" i Arizona kan man se fossile trær. Ved overgangen fra Mesozoikum til Cenozoicum for 65 millioner år siden døde dinosaurene ut og mange marine organismer, men de ledige nisjene ble utnyttet av pattedyrene.
I kronostartigrafiske enheter kaller man fjell som er dannet i en periode for systemer, i en epoke for serier. Geokronologiske enheter kan deles i tidlig, middels og sein.
De første prokaryotene var formet som kokker, staver eller spiriller. Stromatolitter, kjent fra Hamelin Pool, Shark Bay i Vest-Australia og Onverwacht Group i Sør-Afrika, er peleformete strukturer lagdelt i lyse og mørke lag, oppstått fra mikrobielle matter med primitive bakterier og alger, samt kalsiumkarbonat. Jern og oksygen fra oksygenproduserende fotosyntese ga båndformete jernavsetninger. I grønnsteinbeltet Pilbara Craton i Australia er det blitt funnet 2.7 milliarder år gamle organiske molekyler. Warrawoona Group i Vest-Australia inneholder 3.5 milliarder år gamle fossiler. I Gunflint Chert ved kysten av Lake Superior er det stromatolitter med fossiler som er 2.1 milliarder år gamle. Chert (flint) er dannet ved herding og gelatinering av silisiumoksid (SiO2). Det letes også etter liv i Barberton grønnsteinsbelte i Sør-Afrika.
Jernmalm ble laget i sedimentære bergarter, omdannet ved den Kaledonske fjellkjedefoldingen i jordas urtid. Kvartsbåndjernformasjoner består av lag av rødfarget silisiumrik kvarts (jasper) og grå bånd med jernoksidmineraler hematitt (Fe2O3) og magnetitt (Fe3O4) fra Prekambrium 2.5 - 1.8 milliarder år siden. Før oksygen var tilstede i atmosfæren ble toverdig ferrojern (Fe2+) oppløst i vann. Når det kom oksygen fra fotosyntetiserende organismer ble ferrojern utfelt som treverdig ferrijern (Fe3+) med meget lavt oppløselighetsprodukt. Oksidasjon av oppløst jern i havvann, fra hydrotermiske utbrudd, ga utfelling av uløselige jernoksider. Båndjern virket som et sluk som fanget opp oksygen. Jern finnes også i myrmalm. Etter at det kom oksygen i atmosfæren fikk alle organismene vanskeligheter med å ta opp jern som de trengte til elektrontransporten i metabolismen. Kjente jernmalmforekomster er Dunderlandsdalen, Sydvaranger, Kiruna, samt takonittmalm ved Lake Superior i USA.
Dansken Nicholas Steno (1638-1686) oppdaget ved å dissikere tenner på en hai at disse hadde så stor likhet med glossopetrae - tungesteiner, at Steno mente at disse måtte være fossile haitenner. Hans samtidige Robert Hooke og John Ray støttet dette synet. Steno studerte "solid bodies within bodies", og la grunnlag for moderne geologi. Steno mente også at sedimentene opprinnelig legges horisontalt og at de yngste lagene er på toppen.
Kvartærgeologi
Omhandler geologiske prosesser skjedd i Kvartær med istider og mellomistider (siste 2.6 millioner år). Omhandler isbreer, isavsmelting, breelver, innsjø- og havsedimenter, morener, landheving og endring i havnivå (den marine grense). Særlig den siste istid for 10000-8000 år siden har etterlatt seg mange spor i terrenget.
Store avrundete slipte flyttblokker uten skarpe kanter i et for øvrig flatt landskap er lagt igjen av innlandsisen (Nevlunghavn, Vestfold).
På flate strandberg kan man observere isskuringsstriper hvor stein og grus under isen har laget striper i fjellet, og som sammen med sigdbrudd viser retningen innlandsisen beveget seg. Isen har så stort trykk at isen smelter og danner en vannfilm på steinoverflaten. Vann siger ned i bergsprekker og gir frostsprenging.
Rundslipte steiner med forskjellig geologisk opprinnelse fraktet og slipt av is og breelver. Jettegryter er et annet eksempel. Nevlunghavn, Vestfold.
Teksten er hentet fra Evolusjon