Ud 1.b. EL TIEMPO EN GEOLOGÍA

EL TIEMPO EN GEOLOGÍA
La geología necesita averiguar la edad de las rocas para poder explicar su historia, describir los
acontecimientos geológicos que llevaron a su formación y predecir lo que pueda ocurrir en el
futuro
En el siglo XVIII aún era generalizada la creencia de que la Tierra tenía una edad de unos nueve
mil años, y de que había sido creada con el mismo aspecto que tiene en la actualidad; pero a lo
largo del siglo XIX las observaciones del geólogo James Hutton sobre la formación de las
cordilleras y las del biólogo Charles Darwin sobre la evolución de los seres vivos fueron
introduciendo la idea de que la edad de la Tierra debía medirse en millones de años. ¿Pero
cuántos millones de años? ¿Y cómo medirlos?.
El descubrimiento de la radiactividad a principios del siglo XX por los físicos Marie y Pierre
Curie y Henry Becquerel, permitió medir la edad de las rocas y comprobar que la edad de la
Tierra era de miles de millones de años. El tiempo geológico parecía un abismo insondable.
Resulta difícil hacerse una idea de la inmensidad del tiempo geológico, debido a lo breve que
es el periodo que el ser humano lleva existiendo como especie. Si comprobamos los 4500
millones de años de la edad de la Tierra con un periodo de un año, algunos de los
acontecimientos más significativos
La tierra como planeta, se formó hace 4500 millones de años. Las primeras formas de vida
aparecieron hace 3800 millones de años y se han encontrado fósiles parecidos a los actuales,
de los últimos 550 millones de años.
Este intervalo de tiempo, desde hace 550 millones de años hasta nuestra era, recibe el nombre
de Fanerozoico (eón), que significa “fauna visible”, mientras que los 3950 millones de años
anteriores se engloban dentro del nombre genérico de Precámbrico.
En el precámbrico nos encontramos con tres eones. Hádico, Arqueozoico y Proterozoico
ACONTECIMIENTOS DEL PRECÁMBRICO
Hace 4500 M. a Formación del planeta por acreción, pérdida de atmósfera de H y He,
diferenciación en capas y origen del campo magnético.
Hace 4400 M. a Se enfría la superficie y aparece la corteza, la hidrosfera y atmósfera de CO2 y
vapor de agua.
Hace 3800 M. a Aparece la vida como bacterias quimiosintéticas en afloramientos
hidrotermales en dorsales oceánicas.
Hace 2500 M. a La actividad fotosintética de las cianobacterias volvió oxidantes los océanos u
aparecieron grandes depósitos de óxidos de hierro. Finalmente la atmósfera se volvió
oxidante.
Hace 1000 M. a Aparecen evidencias de seres vivos pluricelulares. Las placas litosféricas
quedan unidas en un supercontinente llamado Rodinia.
Hace 800 M. a Rodinia se fragmentó. Se produce una glaciación generalizada durante los
últimos 60 millones de años del Precámbrico.
Dentro del Fanerozoico dividimos el tiempo en eras: Paleozoico, mesozoico y Cenozoico.
El paleozoico se divide en seis periodos: Cámbrico, Ordovícico, Silúrico, Devónico, Carbonífero
y Pérmico.
El paleozoico comienza hace 550 millones de años cuando la glaciación generalizada retrocede,
los océanos alcanzan de nuevo una temperatura cálida y tienen oxígeno disuelto. Estos
cambios produjeron consecuencias espectaculares en la biosfera como:
a) Explosión biológica del cámbrico y biodiversidad del Ordovícico.
Primeros invertebrados en los mares, muchos con exoesqueleto mineralizado,
artrópodos como los trilobites, moluscos (ortocerátidos), cordados y también
organismos sin representación actual como los graptolitos. En el ordovícico todos
estos grupos se diversifican enormemente. Los cordados dieron lugar a los agnatos y
estos a los peces, con esqueleto interno y con dientes. Biosfera con aspecto
comparable al actual.
agnatos
Ortoceratidos
ortoceratidos
trilobites
b) Conquista de la Tierra firme en el Silúrico y Devónico
En el Silúrico colonizan el ambiente terrestre muchos invertebrados, artrópodos. Los
primeros vegetales con tejidos conductores colonizan la tierra firme (pteridofitas) muy
semejantes a los helechos actuales y forman grandes bosques en el Devónico y
aparecen las primeras plantas con semillas desnudas (Coníferas). Los vertebrados
colonizan el medio terrestre y surgen los anfibios a partir de un grupo de peces de
agua dulce.
c) Carbón y orogenia Hercínica en el Carbonífero
Los continentes que se habían excindido de Rodinia colisionan entre si produciendo
levantamientos de montañas que reciben el nombre de Orogenia Hercínica en el
Carbonífero. Esta orogenia en la Península Ibérica produjo el metamorfismo de los
materiales del paleozoico inicial y formación de grandes volúmenes de granito
(Sistema Central y Galicia). En esta época este territorio estaba cerca del Ecuador y
tenía clima tropical con grandes helechos que después produjeron restos vegetales y
depósitos de carbón (Cuenca minera de Asturias, León y Ciudad Real)
d) Reptiles, Pangea y Desertización en el Pérmico.
Aparecen los reptiles descendientes de anfibios independientes del medio acuático en
la reproducción. Los continentes continúan colisionando juntándose nuevamente
todos formando la masa continental Pangea. El clima es cálido y hay grandes
extensiones de bosques tropicales en zonas costeras y zonas áridas en el interior y
grandes zonas desérticas con erosión intensa.
e) Gran extinción biológica en el final del Pérmico
Desaparecen más del 95% de las especies, sobre todo las marinas. Las gimnospermas
no se ven tan afectadas. Probablemente debido al impacto de un cometa.
ACONTECIMIENTOS DEL MESOZOICO
El mesozoico comenzó hace 245 millones de años. Pangea se estaba fragmentando con
rapidez. El clima cada vez era más cálido y húmedo y permitió a los ecosistemas recuperar su
diversidad después del desastre del Pérmico.
a) Rotura de Pangea y vulcanismo del Triásico.
Pangea se separa inicialmente en Laurasia al norte y Gondwana al sur. Esta tectónica
distensiva se mantuvo durante todo el mesozoico y fue acompañada de vulcanismo.
La ruptura en muchas placas permitió que se formasen corrientes oceánicas que
repartieron el calor del planeta e hicieron desaparecer los casquetes polares,
estableciendo un clima cálido en todo el planeta.
Los relieves de la orogenia Hercínica se ven sometidos a gran erosión hasta llegar a ser
al final del triásico extensas penillanuras en todo del planeta.
b) Diversificación y evolución de los reptiles en el Jurásico.
Continua la tectónica y al separarse Gondwana se completa durante el cretácico la
formación de Sudamérica, África, la India, Australia y la Antártida.
Se acelera el funcionamiento de los ecosistemas y se produce una gran biodiversidad.
En mares se acumula materia orgánica en sedimentos arcillosos que posteriormente
dará petróleo. Los bosques del paleozoico han sido sustituidos por gimnospermas y la
acumulación de estas dará nuevos yacimientos de carbón.
Los reptiles se diversifican y aparecen las tortugas, lagartos, serpientes, cocodrilos,
dinosaurios, reptiles marinos y voladores.
Aparecen las aves a partir de un grupo de dinosaurios carnívoros con plumas y
voladores.
Los mamíferos aparecen a partir de los terápsidos (reptiles del final del Paleozoico).
c) Nuevos invertebrados y plantas en el Cretácico como insectos sociales y angiospermas.
En las calizas de esa época se depositan muchos fósiles de la época.
d) Subidas del nivel del mar y vulcanismo del Cretácico.
Se dan repetidas entradas del mar a los continentes (transgresiones), seguidas de la
retirada de las aguas (regresiones). En estos mares abundan los ammonites (moluscos
cefalópodos con concha enrollada en espiral). En esta época la Península Ibérica se
convirtió en un archipiélago de islas.
Se producen grandes erupciones que vertieron lava basáltica. Este aporte de cenizas y
sustancias tóxicas llevó a un descenso de la biodiversidad.
e) Extinción en masa al final de Mesozoico.
Al final de Cretácico se extinguen casi el 70% de las especies. De los reptiles se
extinguen los pterosaurios, los reptiles marinos y los dinosaurios. De los invertebrados
desaparecen los ammonites, muchos gasterópodos y bivalvos. Se cree que la
desaparición en masa fue debida a un asteroide de unos 10 km de diámetro en la
actual Península de Yucatán (México). El impacto causó incendios y vertido de cenizas
a la atmósfera, lo que produjo la oscuridad total durante meses o años. Se dio por
tanto un larguísimo invierno con temperaturas muy bajas, seguido de un calor
sofocante por el efecto invernadero causado por el vertido de dióxido de carbono en la
atmósfera. También se da una contaminación de mares y océanos debido a la lluvia
ácida y a las sustancias tóxicas producidas por el impacto.
ACONTECIMIENTOS PRODUCIDOS EN EL CENOZOICO
En él nos aparecen los periodos Terciario y Cuaternario. En esta Era, se atenuó la actividad
volcánica; la colisión de varias placas, en la zona del mar de Thetis, dio lugar a la orogenia
Alpina; Comenzó una glaciación que llega hasta nuestros días y , en la biosfera, se produjo la
diversificación de las aves y los mamíferos, entre los que aparece el ser humano.
a) Orogenia Alpina
En el terciario colisión África y Eurasia. La India que se había separado de África en el
Cretácico, derivó en dirección norte y colisionó contra el sur de Asia, levantando el
relieve del Himalaya; La placa Ibérica realizó un giro abriendo el mar Cantábrico y se
incrustó contra el sur de Europa, levantando los Pirineos y la Cordillera Cantábrica.
La pequeña placa de Alborán colisionó contra el sureste de la península Ibérica y levató
las Cordilleras Béticas, produciendo también el levantamiento del Sistema Central y la
Cordillera Ibérica.
La península de Arabia se separó también de África abriendo el Mar Rojo y se desplazó
hacia el norte, colisionando contra Asia y levantando los montes Zagros y el Cáucaso.
Como resultado de todas estas colisiones el mar de Thetis se cerró por el este y quedó
convertido en el actual Mediterráneo.
b) Glaciación cenozoica.
Hace unos 35 millones de años la Antártida se separó de Australia y derivó hasta
ocupar el Polo Sur. Comenzó entonces una glaciación en el hemisferio Sur. En el Norte,
el clima continuó siendo cálido hasta hace unos tres millones de años, en que también
se formó un casquete de hielo en el Polo Norte. Hace unos dos millones de años, el
hielo había recubierto gran parte de Europa, Asia y Norteamérica. El comienzo del
periodo Cuaternario, hace 1,6 millones de años, coincidió con la llegada de la
glaciación a las latitudes templadas de Europa y Norteamérica.
La glaciación ha tenido muchos máximos glaciares, en los que los hielos han avanzado,
intercalados con periodos interglaciares, en los que las temperaturas han sido más
suaves y los glaciares han retrocedido. Actualmente estamos en un periodo
interglaciar, que comenzó hace unos 8000 años.
Sin embargo, la glaciación continúa, y los geólogos que estudian el registro
paleoclimático coinciden en que dentro de unos 60.000 años habrá otro máximo
glaciar, y el hielo volverá a extenderse sobre gran parte del hemisferio norte.
c) Biosfera cenozoica: aves y mamíferos
Durante el Cenozoico los mamíferos y las aves se han diversificado mucho ocupando
todos los nichos ecológicos marinos y terrestres. También se han expandido los árboles de
hoja caduca y las gramíneas. Estas últimas son la base de la alimentación humana. Desde la
revolución agrícola del Paleolítico: arroz, trigo, avena, maíz, etc.
LA EVOLUCIÓN DE NUESTRA ESPECIE
Los primates, el grupo de mamíferos al que pertenece el género humano, se originó en el
Cretácico y sobrevivió al violento final del Mesozoico. Durante el Cenozoico, el grupo
originó diferentes especies que ocuparon las extensas selvas que cubrían el continente
africano, especializándose en el modo de vida arborícola.
Hace tres millones de años, el clima en el norte de África se hizo más seco y las selvas
empezaron a retroceder, dando paso a la Sabana. Ahí vivía el Australopithecus, un género
de primates que caminaban erguidos, aunque probablemente trepaban a los árboles con
facilidad. Este género es el que dio lugar al género Homo.
El homínido Homo hábilis era capaz de fabricar herramientas. Su descendiente Homo
ergaster, perfeccionó la fabricación de utensilios y probablemente fue el primero en
aprovechar el fuego natural, aunque no era capaz de controlarlo.
Hay dos especies descendientes del Homo ergaster, Homo erectus, que salió de África y
colonizó Asia, donde se extinguió hace apenas 200.000 años, y Homo antecesor, que
colonizó Europa.
Este último dio lugar a dos nuevas especies: Homo heidelbergensis y Homo
Neanderthalensis, el llamado “Hombre de Neandertal”. Tanto H. antecesor como y H.
neanderthalensis dejaron huellas de su actividad en Europa, y en la Península Ibérica en
concreto. Pero aquellos primeros europeos no son nuestros antepasados.
En África habían quedado poblaciones de H. antecesor y de ellas surgió Homo rodhesiensis,
quien, a su vez dio lugar en el mismo continente africano a la especie Homo sapiens, el ser
humano. H. sapiens abandonó África hace menos de 200.000 años y colonizó Asia y
Europa, conviviendo con los neandertales, quienes se extinguieron hace apenas 25.000
años, quedando únicamente nuestra especie.
H. Australopithecus incorpora el bipedismo
H. hábilis las herramientas
H. erectus el fuego
H. heidelbergensis y neanderthalensis las prácticas funerarias
H. sapiens la tecnología hace 100.000 años extendiendo herramientas y técnicas de caza y
recolección.
DATACIONES ABSOLUTAS
Consiste en averiguar la edad concreta de un resto o de una roca, que normalmente se mide
en millones de años.
Principalmente las dataciones radiométricas aunque también existen otros métodos.
Datación por carbono 14
Aproximadamente uno de cada billón de átomos de carbono que un animal ingiere con los
alimentos, y que pasan a formar parte de sus tejidos, es un isótopo pesado denominado
carbono 14. El carbono 12 tiene 6 protones y 6 neutrones en su núcleo, mientras el isótopo
pesado 14C tienen 6 protones y 8 neutrones. Los átomos de carbono 14 son inestables y se
desintegran radiactivamente. Uno de los neutrones de su núcleo emite un electrón y se
transforma en un protón proceso que recibe el nombre de desintegración beta. El átomo de
carbono 14 se transforma entonces en un átomo estable de nitrógeno 14 que tiene 7 protones
y 7 neutrones en su núcleo. En los tejidos, los átomos de carbono 14 se van desintegrando,
pero otros nuevos van siendo incorporados, por lo que la proporción carbono14/carbono 12
permanece constante en los tejidos vivos. Sin embargo, cuando el tejido muere y deja de
incorporar nuevos átomos de carbono 14, su cantidad disminuye a medida que se va
desintegrando y convirtiendo en nitrógeno.
Las desintegraciones radiactivas se producen a un ritmo constante. Se llama vida media del
elemento o periodo de semidesintegración, al tiempo que tarda en reducirse a la mitad el
número de átomos radiactivos que hay en la muestra. Para el carbono 14 este tiempo es de
5570 años. Es decir, transcurridos 5570 años desde la muerte de un ser vivo, el número de
átomos de carbono 14 se habrá reducido a la mitad, y pasados otros 5570 la cantidad será de
una cuarta parte.
Cuando han transcurrido diez veces o más el periodo de semidesintegración de un elemento
resulta muy difícil apreciar la diferencia entre la proporción inicial y la que queda por lo que,
cuando la muestra tiene más de 60.000 años, el método del carbono 14 pierde eficacia.
Este método del carbono 14 es similar al usado con otros isótopos para averiguar la edad de
formación de minerales y rocas. Estos últimos son los más usados en geología. En las rocas
volcánicas, como el basalto, suelen aparecer cristales del mineral biotita, que a su vez contiene
átomos de potasio 40 (40K), con los que es posible realizar una datación absoluta de la
formación de ese cristal y, por tanto, del basalto. Lo mismo puede hacerse con rocas graníticas
que suelen contener cristales de Circon.
Sin embargo si un granito es meteorizado y el circón pasa a formar parte de un sedimento
arenoso que finalmente se transforma en roca arenisca, cuando apliquemos la técnica de
datación radiométrica al circón contenido en ella, estaremos averiguando la edad del granito
del que procede realmente el circón y no la edad de la arenisca. Por ello los métodos de
datación radiométrica no pueden aplicarse en rocas sedimentarias.
Otros métodos de datación absoluta además de las dataciones radiométricas son las
Varvas glaciares. Se forman en lagos cubiertos por una capa de hielo en invierno que en
verano se funde. Cada año se depositan dos capas de sedimentos, una clara y una oscura. La
clara son los sedimentos de verano más gruesos (primeros en depositarse). Los finos aparecen
en suspensión y se depositan en invierno cuando el hielo superficial deja las aguas en calma.
Su color oscuro es debido a la materia orgánica no oxidada.
Anillos de crecimiento de los corales. Algunos corales crean una capa de carbonato cálcico
que presenta una pequeña estrangulación para separa el crecimiento de un año y el siguiente.
Dendrocronología Basada en los anillos de crecimiento de los árboles.
DATACIONES RELATIVAS
Las dataciones relativas nos proporcionan el orden de antigüedad de los materiales o de los
procesos geológicos que han actuado sobre ellos. Es decir, ordena cronológicamente dos o
más materiales o sucesos geológicos, averiguando cuál es más antiguo y cuál es más moderno.
Para realizar esta ordenación cronológica los geólogos se basan en varios principios
metodológicos esenciales en la estratigrafía, como por ejemplo:
El principio del uniformismo (James Hutton 1795) Las leyes físicas, químicas y biológicas que
rigen los procesos geológicos han permanecido constantes a lo largo de la historia, actúan en
cada momento como lo han hecho en el pasado. (Lyell en 1830) Se le da gran divulgación a
esta idea tras la edición del los principios de Geología. En la actualidad hay pruebas suficientes
para demostrar que la uniformidad de ritmo y condiciones no se ha dado siempre, pero la
esencia del uniformismo no se discute. Muy unido a este se encuentra el siguiente principio.
Principio del actualismo Afirma que los procesos geológicos siempre han sido los mismos y
siempre han actuado de la misma manera, por lo que los procesos que podemos estudiar hoy
en día han sucedido igual en el pasado.
La superposición normal de los estratos. (Nicolás Steno 1669) Las rocas sedimentarias se
disponen en capas o estratos, que se superponen unos sobre otros de forma que los que están
encima son más modernos que los que quedan debajo. La disposición es horizontal. Si no es
así, concluiremos que después de su formación han sido sometidos a algún tipo de esfuerzo.
Principio de continuidad lateral de los estratos Originalmente los estratos se extienden
lateralmente y terminan adelgazándose en sus bordes. La edad es la misma en toda la
superficie del estrato.
La superposición de procesos geológicos Cada proceso geológico, como un plegamiento o una
fractura de las rocas, la intrusión de una masa de roca fundida o la erosión de rocas
superficiales, es más moderno que los materiales a los que afecta, y es anterior a los
materiales que lo recubren o que les afectan.
La correlación entre materiales con el mismo contenido fósil. Cuando dos rocas sedimentarias
presentan el mismo contenido fósil, y este es característico de un determinado periodo
geológico, ambas rocas tienen la misma edad.
Para representar por orden cronológico los materiales se utiliza la columna estratigráfica. En
ella se representan horizontalmente los materiales, abajo los más antiguos, arriba los más
modernos y, además de los tipos de rocas, se indica la presencia de fósiles y otras
características.
Se denomina ESTRATO a cada una de las capas en las que aparecen dispuestas las rocas
sedimentarias. Cada estrato está limitado y separado de los estratos contiguos por dos
superficies. Las superficies que limitan un estrato reciben nombre. Llamamos techo a la parte
más alta y más moderna de un estrato. La base de un estrato será el muro o base. El grosor
que presenta un estrato es su potencia.
Se dice que dos materiales son CONCORDANTES si la superficie que los separa es paralela a los
planos de estratificación de ambos y se depositaron sin interrupción en la sedimentación, en
caso contrario serán DISCORDANTES. La discordancia implica que entre el depósito de un
material y el siguiente ha ocurrido algún proceso. Si lo que ha sucedido es una erosión se habla
de discordancia erosiva. Si ha habido plegamiento, será una discordancia angular, y si se han
producido un plegamiento y una erosión la discordancia angular y erosiva.
Disconformidad. En ella los estratos antiguos y nuevos mantienen un paralelismo, y la
superficie de separación es una superficie de erosión. La disconformidad lleva consigo una
interrupción de la sedimentación y un proceso erosivo, sin que por ello la zona haya sufrido
ningún movimiento que altere la inclinación original de los estratos anteriores a la
disconformidad.
Paraconformidad En ella se mantiene el paralelismo entre los estratos inferiores y superiores,
y la superficie de separación no presenta señales de erosión, sino que es como un plano de
estratificación. Se interpreta como una interrupción de la sedimentación durante un tiempo
más o menos largo.
Inconformidad los estratos se disponen sobre una base ígnea erosionada.
Para ordenar cronológicamente los sucesos geológicos se utiliza también el principio de
relaciones cruzadas. Todo proceso geológico es posterior a los materiales y las estructuras a
las que afecta. También se conoce como principio de sucesión de acontecimientos.
Es importante conocer también algunas de las deformaciones que se pueden dar en el terreno
como fallas o pliegues para una buena interpretación de los sucesos que se producen.
Añadir fotocopias de tipos de falla y pliegues proporcionados por la profesora en fotocopias
FOSILIZACIÓN
Un fósil es el resto de un organismo del pasado o de su actividad que se han conservado de
manera permanente. Nos permiten conocer las edades de los materiales que los contienen
puesto que pueden datarse.
El proceso de fosilización consiste en que un organismo que muere y queda enterrado por
sedimentos sufre primero un proceso de putrefacción de sus partes blandas, mientras que las
partes duras permanecen lo suficiente como para dejar impresa su huella en la superficie
externa del sedimento. En otras ocasiones el sedimento que cubrió se introduce en el interior
de las partes duras, originando un molde interno. Puede suceder que la concha o la parte dura
se disuelve y el hueco dejado es rellenado por minerales aportados por las aguas circulantes.
Se forma así el molde externo del organismo. A veces, fosiliza por pequeñas transformaciones
mineralógicas; como por ejemplo, el aragonito de la concha pasa a calcita.
Otros procesos de fosilización son la conservación en ámbar, conservación en asfalto o la
conservación en hielo
Fósiles guía. También llamados fósiles estratigráficos o fósiles característicos. Son aquellos
correspondientes a especies que tuvieron una gran dispersión y un existencia corta en la escala
del tiempo geológico. Son usados para establecer correlaciones estratigráficas, es decir, para
comparar la edad de terrenos alejas entre sí o en distintos continentes
Observar dibujos de fósiles en documento adjunto. (fósiles imágenes)