TEMA 5. EL TIEMPO EN GEOLOGÍA. DATACIÓN. CORTES GEOLÓGICOS.
Tema 5.
EL TIEMPO EN GEOLOGÍA. DATACIÓN.
CORTES GEOLÓGICOS.
ÍNDICE.
1. EL TIEMPO EN GEOLOGÍA.
1.1. INDÍCIOS DE LO EXTENSO DEL TIEMPO EN GEOLOGÍA.
1.2. IDEAS SOBRE LA EDAD DE LA TIERRA. Orden cronológico.
2. MÉTODOS DE DATACIÓN RELATIVA o CRONOESTRATIGRAFÍA.
2.1. PRINCIPIOS ESTRATIGRÁFICOS.
2.2. CRITERIOS DE POLARIDAD.
2.3. DISCONTINUIDADES ESTRATIGRÁFICAS.
2.4. CORRELACIÓN ESTRATIGRÁFICA.
2.5. FÓSILES Y DATACIÓN.
3. RESOLUCIÓN E INTERPRETACIÓN DE CORTES GEOLÓGICOS.
3.1. PRINCIPIO DE ACTUALISMO.
3.2. HERRAMIENTAS PARA RECONSTRUIR EL AMBIENTE SEDIMENTARIO.
3.3. RESOLUCIÓN DE CORTES GEOLÓGICOS.
4. MÉTODOS DE DATACIÓN ABSOLUTA.
4.1. MÉTODO RADIOMÉTRICO.
4.2. OTROS MÉTODOS.
4.3. LA ESCALA ESTRATIGRÁFICA.
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1. EL TIEMPO EN GEOLOGÍA.
1.1. INDÍCIOS DE LO EXTENSO DEL TIEMPO EN GEOLOGÍA.
- La lenta evolución de las especies. Naturalistas como Charles Darwin afirmaron que la edad de la Tierra debía de ser muy grande para que diese tiempo a evolucionar a las especie según registro fósil.
- Formación de las cordilleras. Charles Lyell (geólogo) con su famosa aportación "los procesos geológicos que actúan en el presente son los mismos que actuaron en el pasado" señalo igualmente que el tiempo que tarda en formarse o destruirse una cordillera debía ser inmenso.
- Velocidad de erosión. Viendo el trabajo incansable, pero lento, del agua, el viento, el mar, el hielo... sobre las rocas sería lógico pensar que moldear los paisajes terrestres actuales ha llevado una tiempo ingente. Ejemplo "Gran cañón del colorado".
- Velocidad de Sedimentación. Los materiales erosionados lentamente se depositan también lentamente. Así, por ejemplo, cuánto tiempo tardaría en depositarse los sedimentos de la imagen del ejemplo anterior.
- Salinidad progresiva de los mares. Si suponemos que mares y océanos han ido aumentando su salinidad progresivamente por el aporte de sales continentales a través de los ríos, llegar a la salinidad actual de los mismo ha debido tardar muchísimos millones de años.
1.2. IDEAS SOBRE LA EDAD DE LA TIERRA. Orden cronológico.
- Hasta el siglo XVII se pensaba que la edad de la Tierra se contaba en miles de años. Estas ideas procedían de la interpretación literal de textos religiosos como la Biblia. Así, el arzobispo Ussher, en 1650, calculó que el mundo fue creado el anochecer del sábado 22 de octubre del 4004 a. C. Antes lo hizo Martín Lutero en 4000 años a.C.
- Ya en el siglo XVIII y XIX comenzaron a usarse cálculos científicos, basados en los depósitos de sedimentos y la termodinámica .El conde de Buffon (s. XVIII) calculó que el enfriamiento de la Tierra le habría llevado al menos 180.000 años.
- Naturalistas como Darwin, Hutton o Lyell (s. XIX) afirmaba que la evolución de las especies o la formación de cordilleras requería muchos millones de años.
- Lord Kelvin (s. XIX y XX) calculó datos del enfriamiento de la Tierra y duración del Sol, estimando una edad de entre 25 y 400 millones de años.
- Sin embargo, en el s. XIX se descubre la radiactividad (Henri Becquerel + Marie y Pierre Curie). Su estudio en el s. XX llevó a entender mejor la termodinámica del Sol y de la Tierra, así como a un método preciso de datación que ha obtenido para la Tierra una edad de 4.567 millones de años según C. Patterson a partir del estudio de meteoritos.
2. MÉTODOS DE DATACIÓN RELATIVA o CRONOESTRATIGRAFÍA.
- Datación relativa: Consiste en ordenar rocas, fósiles o acontecimientos desde los más antiguos a los más modernos, sin precisar la edad que tienen, es decir, sin fechar.
- Datación absoluta: Consiste en poner fecha a los materiales o sucesos, es decir, precisar los años que tienen, fechando.
2.1. PRINCIPIOS ESTRATIGRÁFICOS.
- Principio de horizontalidad inicial: los estratos de rocas sedimentarias se forman siempre en posición horizontal. Si no aparecen así, han sido plegados o deformados.
- Principio de superposición de estratos: todo estrato es más moderno que el que tiene debajo y más antiguo que el que tiene encima.
- Principio de continuidad o correlación: un determinado estrato tiene la misma edad donde quiera que se encuentre. Este principio permite relacionar los estratos de diferentes lugares del mundo y hacer una escala geológica global. El estudio de estos se combina con el siguiente apartado B.
2.2. CRITERIOS DE POLARIDAD.
- Estratificación cruzada o laminación. Producido por la migración de ripples o dunas.
- Estructuras de techo. ripples, grietas de desecación, pisadas, (icnitas) impactos de gotas de lluvia...
- Estructuras de muro. Marcas de corrientes (flute cast), el molde en relieve del apartado anterior.
- Granoselección: es una estructura en la que aparece una disminución progresiva del tamaño de los granos del sedimento desde el muro hasta el techo. Se debe a que, cuando una corriente (aire, agua) arrastra sedimentos y pierde velocidad, primero se depositan los materiales más grandes y, poco a poco, el resto, ordenados por tamaños.
2.3. DISCONTINUIDADES ESTRATIGRÁFICAS.
- Disconformidad o discordancia erosiva: estratos paralelos, aparentemente no discordantes. La disconformidad se manifiesta por un proceso erosivo
- Discontinuidad angular erosiva: presenta una evidente superficie de erosión de las capas superiores de la serie más antigua que, además, está plegada respecto de la serie más moderna.
- Discordancia angular: dos series estratigráficas separadas por una discontinuidad sin erosión evidente por interrupción de la sedimentación nuevas capas. Una serie respecto de la otra presenta distinto buzamiento o inclinación.
- Inconformidad. superficie que separa una serie estratigráfica de otra de origen magmático (plutónicas) o metamórfico erosionado previo al depósito. No confundir con intrusión magmática (no hay erosión)
- Paraconformidad (o discordancia paralela no erosionada). Las dos series estratigráficas están separadas por una superficie de discontinuidad horizontal, pero existe un hiato = periodo de tiempo en el que no se produjo la sedimentación.
- Discordancia angular erosiva - Discordancia progresiva con paleorrelieve - Incorformidad.
- Continuidad
- Paraconformidad - Disconformidad - Discordancia angular
A. Paraconformidad.
B. Disconformidad.
C. Discordancia angular.
D y E. Inconformidad.
2.4. CORRELACIÓN ESTRATIGRÁFICA.
El principio de correlación estratigráfica nos dice que “entre varias columnas estratigráficas próximas, dos estratos que contienen el mismo tipo de fósil y/o una misma litología, pertenecen al mismo intervalo temporal representado por ese fósil”.
- Niveles guía. Estratos fácilmente reconocibles que ocurrieron a nivel regional o global. Ej depósitos de cenizas volcánicas asociados a grandes erupciones o impactos de meteoritos.
- Cambios en el nivel del mar globales. Hablamos de transgresiones o regresiones marinas a nivel planetario. Obviamente, al ser más lentos que el punto anterior, pueden distorsionarse.
- Inversiones magnéticas. inversión de los polos magnéticos terrestres como resultado un cambio en la orientación del campo magnético terrestre de tal modo que la posición del polo norte y sur magnético se intercambian.
- Fósiles guía - Principio de sucesión faunística. Los estratos que se depositaron en diferentes épocas geológicas contienen distintos fósiles, debido a la naturaleza continua e irreversible de la evolución biológica los fósiles, en principio, son de la misma edad que los estratos en los que se encuentran, así los que estén en los estratos inferiores también serán más antiguos que los de los estratos superiores. Se considera instantánea a escala geológica la aparición, dispersión y desaparición de seres vivos con gran movilidad (nadadores o flotadores).
El principio de la sucesión faunística, enunciado por W. Smith en 1832 y desarrollado por Cuvier, interpreta que los organismos fósiles se suceden en un orden establecido y determinado en el tiempo; de modo que cada periodo puede reconocerse por sus fósiles correspondientes. El solapamiento de fósiles contribuye a la datación de las rocas con más exactitud que la utilización de un solo fósil.
2.5. FÓSILES Y DATACIÓN.
- Reducida distribución temporal. Es decir, existieron un periodo de tiempo corto al evolucionar muy rápido a escala geológica.
- Amplia distribución espacial. Es decir, en su corta existencia colonizaron amplias áreas (muy abundantes pues) pudiéndose encontrar en zonas geográficas muy alejadas.
- Fácilmente identificables o reconocibles.
- Fácilmente fosilizables por tener partes duras (mayoritariamente invertebrados)
- Diferencia entre fósil y fósil guía.
- ¿Cómo tiene lugar el proceso de fosilización - en qué condiciones?
- Indica los tipos de fosilización más relevantes.
- Haz un dibujo (como el del ejemplo) de los siguientes fósiles guías y busca información sobre tipo de animal y periodo geológico. Ordénalos cronológicamente.
- Presentación (uno por alumno) de las características del fósil guía (además de punto anterior, hábitat, alimentación, distribución, otro tipo de huella que deja, etc) (ammnonites, graptolites, foraminíferos, belemnites, numnulites y trilobites + crinoideos)
- Trilobites. (539 a 250 m.a) Todo el Paleozoico o era primaria. Cámbrico - Pérmico
- Ammonites. (400 a 60 m.a). Desde mediados del Palezoico (Silúrico) hasta finales del Mesozoico o era secundaria (Cretácico).
- Belemnites. (350 - 66m.a) Se expandieron durante el Mesozoico y desaparecen en el Cretácico-Paleógeno junto a los dinosaurios
- Graptolites. (480 y 410m.a) Paleozoico inferior (Ordovícico y Silúrico).
- Fusulinas o Foraminíferos (340 a 245m.a). Del Carbonífero al Pérmico
- Nummulites. (66 y 40 m.a) Paleoceno y el Eoceno, hace entre
3. RESOLUCIÓN E INTERPRETACIÓN DE CORTES GEOLÓGICOS.
3.1. PRINCIPIO DE ACTUALISMO.
3.2. HERRAMIENTAS PARA RECONSTRUIR EL AMBIENTE SEDIMENTARIO.
3.3. RESOLUCIÓN DE CORTES GEOLÓGICOS.
Un corte geológico es la representación gráfica de las estructuras que hay en profundidad en un determinado lugar. El corte geológico suele contener:
- Series de estratos con su disposición (horizontal, basculado...) y litología. Se usan distintos símbolos.
- y discontinuidades estratigráficas (disconformidad, discordancia, inconformidad, paleorrelieves...
- Estructuras tectónicas que afectan: fallas, pliegues, vulcanismo, intrusiones magmáticas...
- Otros: fósiles, criterios de polaridad...
Mediante el estudio de los cortes geológicos puede entenderse la historia geológica de una determinada región. Para interpretar un corte se realizan los siguientes pasos:
- Se ordenan los materiales y acontecimientos en el tiempo, empleando los principios de superposición y continuidad.
- Se identifican los sucesos como erupciones, pliegues, fallas, magmatismo...
- Se describe la historia geológica de la región, para ello debes plantearte una serie de preguntas:
Observa el corte geológico y responde a las siguientes preguntas.
- La línea de costa se mueve hacia un terreno más alto, dando como resultado la inundación del área. Además de los periodos cálidos, las transgresiones pueden ser causadas por el hundimiento de la cuenca.
- El agua de mar asciende y deposita sedimentos de grano más fino. En este caso tendremos sedimentos marinos más profundos, de grano más fino (lutitas y calizas), depositados por encima de los sedimentos litorales de playa, de grano más grueso (arena), o incluso continentales (conglomerados). Esto da lugar a una secuencia (de abajo hacia arriba) de:
- Están causadas por eventos tectónicos tales como orogenias debidas al choque de las placas, con lo que se produce el plegamiento y el ascenso de las rocas que se encuentran en el fondo del mar, las cuales pueden llegar a aflorar en la superficie.
- También pueden estar causadas por cambios climáticos, tales como edades de hielo, o por ajustes isostáticos después de la eliminación del hielo o de la carga de sedimentos.
- En cualquier caso, los sedimentos continentales, más gruesos, se están depositando por encima de los sedimentos marinos, de grano más fino. Por lo tanto, vemos una secuencia (de abajo hacia arriba) de:
Tarea 6.
- Ordena los estratos según su antigüedad.
- ¿Cuántas superficies de erosión observas ¿Y discontinuidades? indica tipos.
- Reconstruye la historia geológica.
Tarea 7. Analiza y responde.
de una carretera y responde:
- Reconstruye la historia geológica del mismo.
- ¿Qué tipo de discontinuidad observas? ¿Cómo se ha formado.
Tarea 9. Observa el siguiente corte y responde.
- ¿Qué dique (X o Y) es más moderno? ¿En qué momento con respecto a los estrtos intruyó cada uno? ¿Qué principios has apliado para responder?
- Investiga la información temporal que aportan los fósiles guía que aparecen. Deduce si la serie inferior está en posición normal o invertida.
- Reconstruye la historia geológica.
4. MÉTODOS DE DATACIÓN ABSOLUTA.
- Método radiométrico.
- Dendrocronología.
- Otros como Termoluminiscencia y Varvas glaciares que no veremos.
4.1. MÉTODO RADIOMÉTRICO.
- El Uranio 238 (U238) para suscesos muy antiguos. El U238 tiene un periodo de semidesintegración de 4.510 millones de años. Por tanto, la mitad de una determinada cantidad de este mineral se convierte en Pb206 al cabo de ese tiempo.
- El carbono 14 (C14) para sucesos más recientes. El C14 tiene un periodo de semidesintegración T=5730 años, por lo que una masa de 100 gramos de C14, después de 5730 años, se habrá reducido a 50 gramos. Pasados otros 5730 años, se habrá reducido a 25 gramos, etc.
- El potasio 40 - argón 40, con T = 1.300 millones de años. Es el más usado, sobre todo porque funciona con rocas ígneas, rocas que son muy abundantes en la Tierra y actúan como trampas, encerrando a otros tipos de rocas.
- El samario 147 - neodimio 143, con T = 106.000 millones de años.
- El rubidio 87 - estroncio 87, con T = 47.000 millones de años.
- ¿Cómo ocurre la desintegración del carbono 14? (¿más veloz al principio y lento al final?, ¿con la misma velocidad siempre?, ¿más lento en los primeros años y rápido al final?... )
- Se han encontrado unos huesos en una excavación arqueológica en Mérida, al realizar la prueba del C14 se ha obtenido que hay tres veces más N14 que C14 ¿Qué edad tendrán los huesos?
- En otro lugar de Mérida se han encontrado unos utensilios de madera con una cantidad de C14 tres veces mayor que de N14 ¿Qué edad tendrán?.
- Al realizar la prueba de Carbono 14 sobre un hueso de mamífero no se ha detectado ninguna cantidad de dicho isótopo ¿Qué edad tendrá el hueso?. Razona la respuesta.
- ¿Crees que sería buena idea datar una roca de 20 millones de años con Carbono 14? ¿y un pergamino egipcio con Uranio 325?. Razona la respuesta.
Curiosidades.
- LA SÁBANA SANTA, A EXAMEN. En la primavera de 1988 la Iglesia dijo sí a analizar la edad por primera vez la Sábana Santa (también conocido como Sudario de Turín) a través del método de datación de C14. Cuando les dieron permiso para examinar la tela, la ciencia tuvo por primera vez en la historia la posibilidad de aplicar un método científico real y no solo tomar fotografías -que era lo que se había hecho hasta el momento. Las investigaciones concluyeron que la sábana se tejió entre 1262 y 1384, negando su autenticidad como sudario de Jesús.
- LA ROCA MÁS ANTIGUA. Hasta 2014 los geólogos no sabían con exactitud cuándo la Tierra comenzó a enfriarse y se formaron las primeras rocas. Con una nueva forma de datación, la tomografía de prueba atómica, calcularon que un mineral de zircón obtenido en el oeste de Australia tenía nada menos que 4.374 millones de años. Así sabemos que la corteza terrestre se formó apenas 100 millones de años después de que el protoplaneta Theia chocase contra la Tierra primitiva y formase el actual sistema Tierra-Luna. Meteorito más antiguo que la Tierra.



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