Long Walks, Lost Documents and the Birthplace of Igneous Petrology: Exploring Glen Tilt, Perthshire, Scotland

Abstract

The spectacular angular unconformity at Siccar Point is the most famous site associated with James Hutton (1726–1797), but it was not his only place of insight. In 1785, three years before he discovered Siccar Point, Hutton examined outcrops in the still-remote valley of Glen Tilt, in the Scottish Highlands. He documented contact relationships between Precambrian metasedimentary rocks and Paleozoic granite bodies, although he had no knowledge of their true ages. Near to the hunting lodge where he and his colleague John Clerk of Eldin stayed, veins of granite clearly cut through relict bedding in the stratified rocks and disrupt their layering, breaking apart individual strata and leaving fragments (xenoliths) surrounded by granite. Hutton correctly deduced that the granite must originally have been in a ‘state of fusion’ and was forcefully injected into much older ‘schistus’. Such conclusions contravened prevailing ideas that granite bodies formed from aqueous solutions, and also refuted a wider philosophical view that granite and other crystalline rocks were the oldest and first-created parts of the Earth. Hutton’s key outcrops in Glen Tilt are easy to visit, although they do require a long (but easy) roundtrip hike of some 25 km. These are certainly not the most spectacular intrusion breccias that I have ever seen, but they are very instructive, and were very influential, because they sparked a long, and at times acrimonious, debate about the origins of igneous rocks and especially granite. This controversy had many strange twists and turns. These include the disappearance of Hutton’s original manuscript after his death, and its serendipitous rediscovery a century later, and the similar loss and rediscovery of exquisite drawings by John Clerk, almost two centuries after they were first penned. Among the lost drawings is an early example of detailed outcrop-scale mapping, which would become a key field-work technique. Hutton’s vision of granite as the product of hot, liquid material that moved upward in the Earth’s crust (plutonism) eventually prevailed over the idea that crystalline rocks formed from a primordial ocean that once enveloped the Earth (neptunism), but this victory did not come easily or quickly. In another strange twist of history, new evidence from the Cape of Good Hope in South Africa eventually acted to further the plutonist cause. Glen Tilt has changed very little since the time of Hutton, but the observations that were made here, and the long debate that followed, brought fundamental changes in our understanding of the Earth. Although Siccar Point should remain the first entry on the bucket list of any prospective geopilgrim to Scotland, the long and beautiful valley of the River Tilt should also be a priority. RÉSUMÉLa spectaculaire discordance angulaire de Siccar Point est le site le plus célèbre associé à James Hutton (1726–1797), mais ce n'était pas le seul lieu qui l’ait inspiré. En 1785, trois ans avant de découvrir Siccar Point, Hutton a examiné des affleurements dans la vallée encore enclavée de Glen Tilt, dans les Highlands écossais. Il a documenté les contacts entre les roches métasédimentaires précambriennes et les corps granitiques du Paléozoïque, bien qu'il ne connût pas leur véritable âge. Près du pavillon de chasse où lui et son collègue John Clerk of Eldin ont séjourné, des veines de granit ont clairement percé le litage relique dans les roches stratifiées et perturbé leur superposition, brisant les strates individuelles et laissant des fragments (xénolithes) entourés de granit. Hutton a correctement déduit que le granit devait à l'origine être dans un « état de fusion » et qu'il avait été injecté de force dans des « schistes » beaucoup plus anciens. De telles conclusions contrevenaient aux idées dominantes selon lesquelles des corps granitiques se formaient à partir de solutions aqueuses et réfutaient également une vision philosophique plus large selon laquelle le granit et d'autres roches cristallines étaient les parties de la Terre les plus anciennes et les premières créées. Les principaux affleurements de Hutton à Glen Tilt sont faciles à visiter, bien qu'ils nécessitent une longue randonnée (mais facile) d'environ 25 km aller et retour. Ce ne sont certainement pas les brèches d'intrusion les plus spectaculaires que je n’ai jamais vues, mais elles sont très instructives et ont eu un rôle très influent, car elles ont déclenché un long débat, parfois acrimonieux, sur les origines des roches ignées et en particulier du granit. Cette controverse a eu de nombreux rebondissements étranges. Ceux-ci incluent la disparition du manuscrit original de Hutton après sa mort, et sa redécouverte fortuite un siècle plus tard, et la perte et la redécouverte similaires de dessins remarquables de John Clerk, près de deux siècles après qu’ils aient été esquissés. Parmi les dessins perdus, se trouve un premier exemple de cartographie détaillée à l'échelle des affleurements, qui deviendra une technique clé de travail sur le terrain.La vision de Hutton du granit en tant que produit d'un matériau chaud et liquide qui s'est déplacé vers le haut dans la croûte terrestre (plutonisme) a finalement prévalu sur l'idée que des roches cristallines se sont formées à partir d'un océan primordial qui enveloppait autrefois la Terre (neptunisme), mais cette victoire n'est pas venue facilement ou rapidement. Dans une autre tournure étrange de l'histoire, de nouvelles preuves provenant du Cap de Bonne-Espérance en Afrique du Sud ont fini par faire avancer la cause plutoniste. Glen Tilt a très peu changé depuis l'époque de Hutton, mais les observations qui ont été faites ici, et le long débat qui a suivi, ont apporté des changements fondamentaux dans notre compréhension de la Terre. Bien que Siccar Point devrait rester en haut de la liste des lieux à visiter de tout visiteur potentiel lors d’un pèlerinage géologique en Écosse, la longue et belle vallée de la rivière Tilt devrait également être une priorité.