El tiempo geológico. Consideraciones generales de datación y … · 2020. 6. 2. · El tiempo...
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GEOMORFOLOGÍA
Profesor Manuel del Rey
TRABAJO PRÁCTICO 6.
TIPO: Grupal o Individual.
El tiempo geológico. Consideraciones generales de datación y principios de
estratigrafía.
GUÍA TEÓRICA
La Geología es una ciencia que tiene entre uno de sus objetivos primordiales
conocer la Historia de la Tierra. Partiendo de esta premisa básica, debemos saber que el
conocimiento de dicha historia está condicionado por la amplitud de los fenómenos: en
geología, la escala temporal es muchísimo más amplia que la propia de los seres vivos,
incluido el hombre. Los procesos son exponencialmente más "lentos" que los de la historia
humana, si es que ponemos el acento en nuestra percepción. La Geología tiene "sus
tiempos", y hay que comprenderlos.
Para acercarse a este objetivo, los geólogos han debido (y deben) interpretar las
relaciones ambientales y los procesos que se conservan en las rocas, para conseguir generar
una sucesión de fenómenos que den un marco lógico a la evolución temporal del planeta.
Esa sucesión fenomenológica ha de poder plasmarse, coherentemente, en un calendario o
tabla cronológica. De todo ello hablaremos en las páginas que siguen.
1.-¿Cuál es la extensión de la escala temporal en Geología?
A día de hoy, y después de siglos de investigación y estudio, se ha llegado a un
conocimiento amplio (e incluso detallado) de la historia geológica de la Tierra. Sabemos
que la edad de nuestro planeta ronda los 4.500 millones de años, habiendo nacido en el seno
de un Universo cuya edad se calcula en aproximadamente 15.000 millones de años. Estas
cifras han sido conocidas por investigaciones geofísicas y como pueden observar su unidad
básica es el millón de años o CRON. Siguiendo algunos criterios que veremos más adelante
se han dividido estos miles de millones de años en una serie de categorías (eones, eras,
períodos, épocas y edades).
Por otro lado, es recurrente utilizar
algún paralelismo con aspectos cotidianos
de nuestra vida para asimilar estos
enormes períodos, acercándonos a la
amplitud temporal de alguna manera
gráfica. Así, es común encontrar figuras
como el "reloj geológico" donde se
representa la historia de la Tierra en 24
horas, o el "año geológico", que las
representa en un hipotético año
calendario. Si observamos la imagen que
sigue, vemos como el hombre apenas
llevaría 19 segundos en las 24 horas que
representan la Historia de la Tierra.
Una primera mirada a esta
analogía nos deja claro como los períodos
se van haciendo más cortos mientras más
cerca de la actualidad nos encontramos:
en realidad, esto es así porque conocemos
mucho más y podemos analizar mejor los
períodos más próximos. En este aspecto,
el conocimiento se ha construido del
mismo modo que el de la Historia de la
Humanidad.
2.-¿Cómo se ha llegado a este conocimiento?
La construcción de esta escala ha sido posible mediante dos grandes tipos de
dataciones: las dataciones relativas y las dataciones absolutas, que trataremos en apartados
posteriores.
A) DATACIONES RELATIVAS.
Fueron el primer tipo de dataciones que se dieron en geología. Para su construcción
fue fundamental la perspicacia de una serie de personajes ilustres de la ciencia geológica
moderna (Steno, Hutton, Lyell, Powell, Smith) que establecieron una serie de principios
geológicos fundamentales, algunos de los cuales mencionaremos abajo. El camino no fue
sencillo y hasta elaborarse una teoría suficientemente congruente se dieron fuertísimos
debates (catastrofistas vs. gradualistas; neptunistas vs. plutonistas).
Lo que nosotros debemos tener claro es que las dataciones relativas pretenden
establecer una secuencia de hechos, no ofrecen fechas absolutas. Nos explicarán qué
ocurrió antes y qué ocurrió después, en una sucesión temporal; se dedican a ordenar
acontecimientos.
FIGURA 1. El reloj geológico.
En este tipo de dataciones son fundamentales las rocas estratificadas (¡ojo!
¡estratificadas no siempre quiere decir “sedimentarias”!), y por ello son necesarios una serie
de principios fundamentales para entender cómo ha sido esta superposición de estratos;
dichos principios son los siguientes:
-Actualismo / Uniformismo (Hutton; Lyell): Los fenómenos que acontecen hoy en
el planeta son similares a los que han ocurrido durante toda la historia geológica del mismo.
“La clave del pasado está en el presente”.
- Ley de Superposición Normal (Steno): en una secuencia no deformada de rocas
sedimentarias un estrato es posterior al que tiene debajo y anterior al que tiene encima. La
excepción será la deposición en cavidades posteriores a la estratificación (colmatación de
cuevas kársticas, por ejemplo).
- Principio de horizontalidad original (Steno): la deposición más común de
sedimentos se realiza de manera horizontal (o subhorizontal, algo inclinada, como en los
límites de cuenca sedimentaria). Siempre que observemos estratos en esta posición
podemos suponer que no han sufrido perturbación (siempre y cuando se cumpla la Ley de
Superposición Normal).
- Principio de continuidad horizontal: todo estrato presenta continuidad horizontal
porque se ha formado del mismo modo. Al igual que existe un límite vertical, existe un
límite horizontal. Un estrato es ISOCRONO (de igual edad) en toda su extensión.
- Principio de Intersección: un fenómeno geológico es posterior a los estratos o
rocas que afecta. Dentro de ellos tenemos como característicos las intrusiones magmáticas
(diques, sills, etc.), las fallas o los plegamientos. También las inclusiones, o fragmentos de
roca que han quedado confinados dentro de otro cuerpo rocoso.
FIGURA 2. Relación de fenómenos estratigráficos.
- Existencia de discontinuidades estratigráficas: Las series estratigráficas suelen
estar interrumpidas por momentos donde ha ocurrido algún fenómeno que impidió la
sucesión “normal” de los estratos; en esos momentos se eliminó el registro de rocas
preexistentes o no se dio; cuando terminó este período, volvió a producirse sedimentación u
otro proceso que continuó la Serie Estratigráfica. Dependiendo de la duración o el tipo de
estos lapsus tenemos DIASTEMAS (tiempo geológico que falta en el registro estratigráfico
por interrupción del depósito), VACÍOS EROSIONALES (la erosión eliminó formaciones
que deberían estar presentes) y LAGUNAS ESTRATIGRÁFICAS (ausencia de
formaciones con notable magnitud temporal). La superficie que existe entre dos capas o
estratos que se han formado antes y después del lapsus mencionado se denomina superficie
de discontinuidad o discordancia. Existen diferentes tipologías de discontinuidades:
i) Discordancia angular. Rocas con ángulo de buzamiento
diferentes a la roca sub o suprayacente.
ii) Paraconformidad. Es una discontinuidad que sigue, de manera
más o menos próxima, la dirección de la sedimentación
normal, y que por ello es complicada de detectar. La superficie
de separación es plana y paralela entre dos estratos entre los
que falta registro.
iii) Disconformidad. Cuando entre las unidades discordantes existe
una superficie con un marcado carácter erosivo.
iv) Inconformidad. Discordancia entre rocas ígneas intrusivas que
presentan erosión e inclusiones y material sedimentario
suprayacente.
FIGURA 3. Discontinuidades estratigráficas.
FUENTE: TARBUCK, E., LUTGENS, F. (2005): Ciencias de la Tierra.
FIGURA 4. Inconformidad e inclusiones.
FUENTE: TARBUCK, E., LUTGENS, F. (2005): Ciencias de la Tierra.
- Principio de sucesión de fósiles (Smith): Los fósiles son restos de animales que
han existido en nuestro planeta y que ya no existen; también son considerados registro fósil
otros fenómenos que demuestren su existencia, como huellas, restos de excrementos
(coprolitos) o moldes. Dichos restos se han conservado hasta nuestros días en el seno de
diferentes estratos sedimentarios. La ciencia que estudia los mismos es la Paleontología. La
vida en la Tierra ha evolucionado desde los primeros tiempos, y por ello se ha llegado al
conocimiento de numerosas especies que están asociadas a un período geológico
determinado (los fósiles además poseen claves evolutivas, y que los tiempos de las mismas
son similares, en muchos casos, a los propios de la geología). Cuando en estos restos no
cabe posibilidad de error, y se circunscriben a un período determinado se les denomina
FÓSILES GUÍA. Por supuesto, un registro fósil es mejor mientras más circunscrito esté a
un período determinado, más abundantes son sus ejemplares y más territorio abarcan (es
decir, los mejores fósiles guía son aquellos que existieron durante “poco” tiempo y en más
lugares). A día de hoy, y conociendo relativamente bien la historia geológica, existen
fósiles guía utilizables a escala regional e incluso planetaria. Conociendo esta serie de
fósiles, se puede realizar una correlación entre áreas separadas que contienen los mismos
tipos de registros.
En este punto hemos de mencionar 2 situaciones en las que pueden dar lugar a
errores: a) Reelaboración tafonómica, donde se removilizan fósiles y, por tanto, podemos
encontrarlos en estratos que no son sincrónicos, y b) Taxones “Lázaro”, producidos por
diastemas en fósiles (desaparecen durante un tiempo y luego vuelven a aparecer, por
ejemplo, por un cambio ambiental).
FIGURA 5. Principales fósiles para cada Era Geológica.
Con todas las explicaciones anteriores podremos entender que podemos emparejar
rocas similares, de edades parecidas, pero alejadas territorialmente; al igual que hacíamos
con el registro fósil, podemos realizar una asimilación por el tipo de roca presente en el
estrato. Esta realidad se conoce con el nombre de CORRELACIÓN, y es fundamental para
el desarrollo de la geología histórica.
FIGURA 6. Correlación de estratos en diferentes parques nacionales estadounidenses.
FUENTE: TARBUCK, E., LUTGENS, F. (2005): Ciencias de la Tierra.
ANEXO: ALGUNOS CONCEPTOS BÁSICOS
Hace ya algunas páginas hemos venido hablando de conceptos como
“estratificación”, “formaciones” o “estratos”. Sin embargo, no hemos realizado aun
ninguna definición para dichos términos. Ahora será el momento de hacerlo, ya que en los
documentos gráficos, textuales o cartográficos relacionados con la geología y la
geomorfología esta serie de terminologías son de uso común.
Un ESTRATO o CAPA es una unidad litológica FUNDAMENTAL; se distingue de
forma visual, tiene un carácter homogéneo y está separado de los adyacentes por planos de
estratificación. Su límite superior se llama techo y su límite inferior muro, y ambos definen
su espesor. Asimismo, posee una dirección (posición relativa con respecto al norte
geográfico) y un buzamiento (inclinación de máxima pendiente con respecto al horizonte).
Su espesor se sitúa en valores métricos a milimétricos: en este último caso se la denomina
laminación.
FIGURA 7. Conceptos básicos relacionados con un estrato.
Normalmente, los estratos poseen ciertas características litológicas en común y
representan una serie de eventos que se repitieron en un área determinada; por ello, y para
simplificar las descripciones, se agrupan en FORMACIONES Y GRUPOS, que en
conjunto y como último fin definen UNIDADES LITOESTRATIGRÁFICAS. Dicho de
otra manera, las unidades litoestratigráficas son un conjunto de estratos que constituyen
una unidad, con predominio de un cierto tipo litológico o una combinación de ellos,
pudiendo estar formada por rocas sedimentarias, ígneas o metamórficas o una mezcla de
ellas. Se pueden dividir en grupos y formaciones; estos últimos a su vez se dividen en
miembros y estratos. Suelen llevar el nombre de la localidad donde se describieron por
primera vez.
Tras una definición tan larga, una imagen nos aclarará el panorama:
Así, en los Informes que acompañan las Cartas Geológicas aparecen estos términos
para describir las características litológicas y deducir la historia de los sectores descritos.
Continuamos con una breve descripción de cada uno de ellos.
Un MIEMBRO es una unidad opcional, no siempre está presente, y agrupa una serie
de estratos o capas que tienen diferencias claras dentro de una Formación.
FORMACIÓN es la unidad formal de conjunto fundamental; posee un espesor
variable, que puede ir de los metros a los kilómetros; divide a una columna litoestratigráfica
por caracteres litológicos y puede ser MAPEABLE (es decir, su extensión superficial tiene
relativa importancia).
GRUPO. Es la unidad de rango superior al de una formación, compuesta por la
sucesión de dos o más formaciones asociadas contiguas, que puede pasar lateralmente de un
grupo a otro.
FIGURA 8. Ejemplo de una sucesión de Formaciones típicas de la barranca oriental del río Paraná.
Por último, y para tener en consideración cuando observemos una Carta Geológica,
comentar que el CUADRO ESTRATIGRÁFICO que suministra no es equivalente a una
UNIDAD LITOESTRATIGRÁFICA, si no que define los grandes tipos de litologías que
están presentes en superficie en las diferentes áreas de la Carta Geológica. En dicho cuadro
se presentan las edades o tiempos geológicos y su representación litológica (es decir, los
tipos de rocas y su edad), así como algunas litologías asociadas a geoformas de edad
reciente. La descripción de las formaciones y la relación entre ellas se describen en los
informes (Descripción General y Estratigrafía).
FIGURA 9. Ejemplo de Cuadro Estratigráfico de la Hoja Geológica 41724 San Carlos de
Bariloche.
B) DATACIONES ABSOLUTAS.
Las dataciones absolutas son las que han dado a la Geología las cifras de precisión
fiable que hoy utilizamos, en crones o millones de años. Para la consecución del tipo de
datación más importante ha sido necesario conocer de modo profundo la
RADIACTIVIDAD. A efectos de este curso se realizará una descripción somera pero
suficiente de los métodos más comunes de datación con radioactividad, ya que una
explicación profunda supera las necesidades de la asignatura.
Así, este tipo de dataciones se basan en medir el tiempo en que un elemento
radioactivo inestable contenido en una roca (isótopo radiactivo “padre”) se desintegra: los
mismos sufren descomposiciones espontáneas que dan lugar, tras una serie de estados
intermedios, a elementos estables finales (isótopo radiactivo “hijo”) que se van
concentrando en los minerales o rocas. En este proceso es fundamental el período de
semidesintegración, que es el tiempo en el que los isótopos “padres” se desintegran a la
mitad; en ese momento, se dan 50% de isótopos “padres” y 50% de isótopos “hijo”. De este
modo, conociendo los tiempos de semidesintegración de un isótopo radiactivo cualquiera, y
viendo la proporción de “padre” e “hijo” existente, se realiza la datación.
Métodos más comunes de datación radiométrica:
-Uranio-Plomo (U-Pb): El uranio-238 se descompone en plomo-206, asociado a la
descomposición del thorio (Th).
-Potasio-Argón (K-Ar): es uno de los más utilizados, donde el isótopo K-40 se
transforma en Ar-40; se puede aplicar a rocas cristalinas.
-Carbono 14 (C-14): Es uno de los procesos más famosos, pero en realidad su
utilización en geología está muy limitada, ya que el período de desintegración es muy
rápido, y no se pueden realizar dataciones más allá de los 50.000-70.000 años; además, se
aplica a restos orgánicos.
Igualmente, existen otros métodos de datación absoluta como la termoluminiscencia
o la luminiscencia ópticamente estimulada (OSL). Esta es muy útil a la hora de establecer
las edades de los depósitos recientes (por ejemplo, los depósitos fluviales Holocenos de las
planicies fluviales como la del Paraná). Consiste en conocer la edad de los materiales a
través del cálculo de tiempo que han sido expuestos a la luz directa.
FIGURA 10. Curva de desintegración radiactiva de un isótopo “padre”.
FIGURA 11. Serie de desintegración radiactiva del Uranio-238 a Plomo-206.
FUENTE: TARBUCK, E., LUTGENS, F. (2005): Ciencias de la Tierra.
3.- La Escala de Tiempo Geológico.
Como dijimos anteriormente, el tiempo geológico se caracteriza por sus “enormes”
valores con respecto a una escala humana; gracias a los dos tipos de dataciones hemos
conseguido tanto fechas fiables como sucesión de fenómenos.
Así, con la suma de las investigaciones se ha conseguido realizar una TABLA
CRONOESTRATIGRÁFICA INTERNACIONAL1, realizada por la Comisión
Internacional de Estratigrafía. En ella se muestran las diferentes divisiones en las que se ha
fraccionado la historia de la geología planetaria; las divisiones más amplias corresponden a
los Eones, seguidas de las Eras, los Períodos, las Series y finalmente los Pisos. Si nos
fijamos en los Eones, existen cuatro: el Hádico, Arcaico y Proterozoico (llamados
Precámbrico en su conjunto, y donde apenas existe registro fósil), seguidos del Fanerozoico
(que se podría traducir como “Eón de los animales visibles”). Pues bien: los tres primeros
representan casi el 90% de la historia de la Tierra y de ellos son de los que menos
conocemos.
Dada esta realidad, es el Fanerozoico el que ha sido subdividido en mayor medida.
La primera división le corresponde a las Eras, cuyo nombre tiene relación con el tipo de
animales (zoo): Paleozoico, Mesozoico y Cenozoico. Cada una de ellas se subdivide a su
vez Períodos: en ellos, el nombre tiene relación con los lugares donde fueron estudiados por
primera vez o con más detalle, o por el nombre de donde se obtuvieron los datos más
representativos de la época.
A su vez, los Períodos pueden ser divididos en Series o Épocas, que pueden tener
nombres relativos a lugares (Prídoli, Mississíppico) tanto como a su posición temporal
(Inferior, Medio, Superior) o a su “novedad” (Pleistoceno: “lo más nuevo”).
Por último, los Pisos suelen tener nombres de lugares y, solo para el Pleistoceno se
utilizan los términos “medio” y “superior”.
1 Disponible en http://www.stratigraphy.org/ICSchart/ChronostratChart2015-01Spanish.pdf . Desde
esta cátedra se recomienda la obtención de dicha Tabla.
FIGURA 12. Tabla Cronoestratigráfica Internacional
FUENTE: https://www.ehu.eus/documents/6452490/0/Tabla-Cronoestratigrafica-Internacional.pdf/1953cc3a-196a-b098-1777-5b11ce927f05