UNIDAD # 5 - HMXEarthScience

UNIDAD # 5
LA HISTORIA DE LA TIERRA
VOCABULARIO
La Tierra
Antigua
Fotosíntesis
Edad relativa
Edad absoluta
Intrusión
ígnea
Extrusión
ígnea
Cambios
metamórficos
Fallas,
doblados?, y
uniones
Falta de
conformidad
Determinar
edad por
radioactividad
Descomposición correlación
El principio de
superposición
Fósiles
Era Paleozoica
Ceniza
volcánica
Datos de
rocas y
fósiles
Edad
geológica
Era mesozoica
Isótopo
radioactivo
Carbono 14
Era Cenozoica
Uranio 238
Orogenia
Descomposición
radioactiva
Eons?, eras,
periodos,
épocas
La era
precámbrica
Principio de
Extinción
Uniformtarianismo?
Absoluto, edad real
Especies
Media vida
Evolución
orgánica
A. Eventos Geológicos
La historia de la Tierra se puede aprender si se estudian los eventos geológicos que
ocurrieron hace muchos anos. El análisis, la síntesis y la interpretación de estos
acontecimientos son ayudan a armar el rompecabezas que nos da la solución a nuestras
preguntas.
LA TIERRA ANTIGUA
Evidencia sobre la formación de la Tierra, sugiere que la atmósfera y los océanos de la
Tierra se empezaron a formar con los gases emitidos por las erupciones volcánicas
provenientes del interior de la Tierra. Grandes cantidades de vapor de agua, dióxido de
carbón, nitrógeno y otros gases disueltos fueron liberados por el proceso conocido como
la salida de gases. El vapor fue la fuente para la creación del agua tanto en la atmósfera
como en los océanos.
La Tierra antigua estaba cubierta de nubes, las cuales se condensaban haciendo que
lluvias cayeran sobre la superficie. Estas lluvias se mantuvieron durante millones de anos,
haciendo que la superficie de la Tierra se enfriara y se formaran los océanos. Rocas
1
sedimentarias marinas con origen estimado de hace aproximadamente 4 millones de anos
nos comprueba la existencia de estos antiguos océanos.
La mezcla de gases que hace la atmósfera de hoy contiene un 21% de Oxigeno, pero esto
no es lo que ocurre con los gases que salen de los volcanes durante una erupción. Esto
hace que nos preguntemos, cual fue la fuente del oxigeno?. Los científicos creen que
plantas verdes se formaron en las aguas antiguas. Estas antiguas plantas empezaron a
producir su alimentación a través del proceso de fotosíntesis. Este proceso creo un
exceso de oxigeno que fue liberado en la atmósfera. A medida que las plantas se
reprodujeron, la cantidad de oxigeno liberado fue creciendo.
LA SECUENCIA DE LOS EVENTOS GEOLOGICOS
Conociendo la secuencia de los eventos geológicos que ocurrieron durante la formación
de la Tierra, nos permite desarrollar la historia geológica de la Tierra y además nos
permite entender mejor las fuerzas que cambiaron y siguen cambiando la corteza de la
Tierra.
Edad Relativa. Es importante en el estudio de la secuencia de eventos geológicos
ocurridos en un área en particular. Estos eventos aparecen ‘registrados’ en las capas de
rocas. Edad relativa no se preocupa de cuan viejas sean las rocas. Este método de medir
edad, usa capas de rocas sedimentarias, extrusión ígnea, instrucción?, fallas, doblados? ,
continuidad, parecidos en las rocas, evidencia proveniente de fósiles y el tiempo
volcánico como medidas de tiempo para determinar el posible orden de eventos y las
condiciones en las cuales estos se dieron cuando las capas de rocas se iban formando.
La edad exacta de las rocas o fósil, se conoce como edad absoluta. El método mas
preciso para poder determinar la edad absoluta de eventos geológicos y de las rocas es el
uso de materiales radioactivos. Cada elemento radioactivo se descompone. Un
elemento ‘madre’, emite un tipo de radiación hasta que se descompone en un elemento
‘hijo’ estable. Algunas veces el elemento que esta cambiando, pasa por una serie de
etapas de transformación convirtiéndose en otros elementos radioactivos antes de llegar a
su punto de estabilización. Cada uno de los elementos radioactivos tiene su propio patrón
de cambio y su tasa de descomposición.
CRONOLOGIA DE LAS CAPAS
La capa del fondo es la mas vieja y esta compuesta de unas serie de capas de rocas
sediméntales. La única forma que esto no ocurra es cuando las rocas han sido volteadas
por algún fenómeno. Este concepto, el que las rocas están ordenadas empezando en las
más viejas es conocido como el principio de súper imposición y es utilizado para
determinar la secuencia en las cuales una serie de capas de rocas sedimentarias han sido
formadas.
2
INTRUSION Y EXTRUSION IGNEA
Las capas de rocas a través de las cuales las intrusiones y extrusiones atraviesan son
mas viejas que las intrusiones y extrusiones mismas ya que las capas de roca fueron
formadas antes de que la intrusión de la magma o la extrusión de la lava.
El metaforismo de contacto de las rocas, ha través del cual el magma se mueve, provee
información adicional acerca de la edad relativa de las rocas. El metaforismo de contacto
es más reciente que las capas de rocas que son transformadas.
FALLAS, DOBLADOS? Y UNIONES
Fallas (rajaduras en la roca causadas por movimientos), uniones (rajaduras que no se
mueven) y doblados (doblados en la strata? De la roca) son más jóvenes que las rocas en
las cuales estas condiciones aparecen. Estas distorsiones en la forma de las rocas son
creadas por cambios de temperatura y de presión.
CARACTERISTICAS INTERNAS
Algunos fragmentos que se encuentran dentro de las rocas, son muchas veces mas viejos
que las rocas en las cuales están ya que estos fueron en algún momento formaron parte de
otras rocas. Grietas y venas (depósitos minerales que se rellenan las fallas o las partes
permeables de las rocas) son más jóvenes que las rocas en las cuales se encuentran.
Rocas sedimentarias son más jóvenes que los sedimentos y los cementos que las forman.
Otra característica de las capas de rocas es la falta de conformidad?. Esta es el área
donde rocas que tienen diferente edad se encuentran juntas. Una falta de conformidad? Es
una ‘brecha’ en el record geológico causado por la erosión o la no deposición. Es
conocido como una superficie erosionada que ha sido enterrada.
Correlaciones son usadas para poder reconstruir la historia geológica de un lugar. Es el
proceso por el cual se determina si las capas de rocas o los eventos geológicos de dos
distintos lugares son los mismos. El proceso de correlación requiere de parecidos y
continuidad de las capas de rocas en distintos lugares. También incluye el comparar
evidencia en fósiles usando los usando la guía de tiempo (calendario) que nos dan los
volcanes.
ROCAS PARECIDAS
Rocas pueden ser agrupadas y de manera tentativa clasificadas como similares en base a
características comunes en apariencia, color y composición. Un geólogo puede usar
estas características para determinar si existe alguna relación entre las capas de rocas que
existen en diferentes lugares, como por ejemplo los extremos opuestos de un valle.
3
EVIDENCIA FOSIL
Los restos de muchos organismos vivientes, que generalmente se encuentran en la roca
sedimentaria se llaman fósiles. Estos fósiles proveen información de las condiciones en
las cuales ellos vivieron. Si la evidencia demuestra que los organismos vivieron en el
agua, entonces, esta información ayuda al geólogo a concluir que no solo las rocas
sedimentarias fueron formadas en el mar sino que también la zona estuvo sumergida por
algún tiempo durante la evolución geológica.
GUIA DE TIEMPO (CALENDARIO) VOCANICO
Una erupción volcánica es un evento muy corto en relación a todas las otras fuerzas que
participan en formar y cambiar la superficie de la Tierra. Cuando ocurre una erupción
volcánica ceniza volcánica (pequeñas partículas de roca ígnea) es dispersada en grandes
cantidades a lo largo de un área grande. Estas cenizas forman una capa delgada en la
superficie de la tierra.
Una capa de ceniza volcánica localizada entre dos capas de rocas puede ser una guía de
tiempo. Cuando los geólogos encuentran una capa de ceniza volcánica entre un par de
capas de rocas sedimentarias, se dice que ellos \han encontrado una guía del tiempo. La
capa de ceniza permite establecer la fecha en la cual ha ocurrido la erupción volcánica.
Conociendo la fecha de la erupción, los geólogos pueden determinar la edad relativa de
las capas de rocas que se encuentran encima y debajo de la capa de ceniza.
PROBLEMAS QUE EXISTEN CON LA CORRELACION
El proceso de ‘armar el rompecabezas’ de la historia geológica pareciera que fuera un
proceso fácil en base a las explicaciones y la discusión sobre como establecer la relación
entre las edades y los eventos. Es importante entender que esta discusión ha simplificado
mucho el proceso para determinar la historia geológica y puede llevarlo a tomar malas
conclusiones.
El geólogo debe tener mucho cuidado al examinar los datos y la información que tiene a
su mano para evitar cometer errores de interpretación. Si se estudian dos rocas que son
similares, se puede llegar a establecer que aunque son muy parecidas, han sido formadas
en diferentes periodos. También es posible establecer que ciertas rocas que existen en un
área determinada pudieron haber sido formadas en diferentes periodos.
C. Escala de tiempo geológico.
LA INFORMACION DE LAS ROCAS
Es posible de reconstruir la historia de las rocas usando evidencia que aparece en los
fósiles encontrados. Para poder crear una línea de tiempo, es necesario usar una escala de
tiempo y la información que se obtiene de la evidencia de erosión de las rocas.
4
Evidencia de fósiles. Fósiles (conchas, huesos, etc.) son proveen evidencia directa de los
organismos que vivieron en la Tierra. Eventos que han ocurrido en la historia geológica
de la Tierra pueden ser organizados usando información encontrada en los fósiles que nos
permite definir su edad relativa.
Los fósiles que se usan para determinar la relación entre capas rocosa se llaman fósiles
indexo o fósiles guías. Fósiles guías se usan porque ellos tienen una amplia distribución
horizontal (geográfica) en las rocas sedimentarias y además existieron en un periodo
relativamente corto de la historia de la Tierra. Cuando se comparan fósiles encontrados
en diferentes partes de la Tierra se pueden hace correlaciones acerca de la edad relativa
de las rocas que contienen estos fósiles.
Escala de tiempo geológico. Los geólogos han dividido el tiempo geológico en unidades
de tiempo llamadas Eons (Arqueozoica, Proterozoica, Fanerozoica), Eras (dentro del
Eon Fanerozoica están las eras: Paleozoica, Mesozoica, Cenozoica), Periodos (en la Era
Mesozoica están los periodos Cretaceo, Jurasico, Triasico) y Épocas. Todas estas
divisiones son basadas en la evidencia presentada por los fósiles que han sido
encontrados en las rocas. Es importante el mencionar que no existen fósiles de la
mayoría del pasado geológico de la Tierra.
Si se examina la Escala de Tiempo geológica se puede inferir la siguiente secuencia de
eventos en la historia geológica de la Tierra:

La Era Pre-Paleozoica o Precámbrica corresponde a un 85% del tiempo total
de la historia de la Tierra. Existen muy pocos fósiles de esta era ya que los
organismos que existieron en esos tiempos no tenían la composición adecuada
para poder convertirse en fósiles. Estos eran pequeños, organismos de
constitución blanda y simple (por ejemplo algas y bacterias)
 La Era Paleozoica es mucho mas corta, cubriendo entre un 8 a un 9 por cientos
de la historia geológica de la Tierra. Esta era, de la cual existen muchos fósiles,
es en la cual la evolución animal fue de seres invertebrados a la época de peces y
termina en la Época donde aparecen los anfibios. Los primeros animales con
esqueleto (vertebrados). Los periodos de la Era Paleozoica empiezan con el
periodo cambriano, pasando por el Ordovícico, el Siluriano, el Devoniano, el
Carbonífero y terminando en el Permico.
 La Era Mesozoica es aun mas corta. Esta Era corresponde entre un 3 a un 4 por
ciento de la historia de la Tierra. Esta es la Era en la cual se forman los primeros
fósiles de Aves y de Dinosaurios. La Era Mesozoica incluye tres periodos: El
Triasico, el Jurasico y el Cretaceo.
 La Era mas reciente, correspondiente a un 2 o 3 por ciento de la historia, es la
Era Cenozoica. Esta Era incluye los fósiles de muchas plantas modernas y
mamíferos. Los seres humanos aparecen en esta Era.
La existencia de los seres humanos es infinitesimal en comparación a la existencia
de la Tierra (un 0.004% del tiempo geológico). El tiempo geológico de la Tierra
se estima en 4.6 billones de anos.
5
El movimiento de las placas y la creación de montañas (orogeny?) también
pueden ser identificados, su edad puede ser determinada y pueden ser incluidos en
las Tablas de Referencia de la Ciencia de la Tierra.
LA INFORMACION DE LA EROSION
Algunas superficies erosionadas que han sido enterradas nos indican brechas en la
cronología de las rocas. Estas brechas de información de la cronología de la formación de
la Tierra nos indica que hubo periodos de destrucción (erosión) o de no deposición. Se
ha sugerido que los fósiles hubiesen proveído la historia continua de la oración de la
Tierra si los siguientes principios se hubiesen cumplido: 1.- Que el principio de súper
posición sea absolutamente cierto y 2.- que las fuerzas de destrucción (desgaste y
erosión) solamente ocurrieran después de haberse creado formas de vida. Pero es claro
que las fuerzas de destrucción han estado cambiando la superficie de la Tierra desde
mucho antes ya que no existe un sitio en la Tierra donde se pueda ver de forma continua
la historia de la formación de las rocas. En todos los sitios existen brechas de información
de eventos.
Uno de los principios que los geólogos usan para poder entender la historia geológica de
la Tierra es el principio de Uniformitarismo?. Este principio dice que las fuerzas que
han hecho cambios geológicos en el pasado son las mismas fuerzas y procesos que la
están cambiando ahora. El principio también establece que la rata de cambio puede haber
o es sido diferente en el pasado, pero que los patrones generales de cambio son los
mismos a lo largo del tiempo.
LA HISTORIA GEOLOGICA DE UN AREA
Los geólogos pueden hoy en día inferir la historia geológica de un área usando como base
la información y evidencia que ellos encuentran en las rocas.
El mapa geológico del Estado de Nueva Cork y su escala de tiempo geológico pueden
usarse para explicar la historia de la creación geológica del Estado. (Consulte las Tablas
de referencia de la Ciencia de la Tierra)
DESGASTE RADIOACTIVO
Tal y como se ha explicado en este capitulo, la evidencia e información que existe en las
rocas le permite a los geólogos el construir una línea de tiempo sobre los eventos que
ocurrieron durante el proceso de creación de la superficie de la Tierra. Pero esta es una
línea de tiempo relativo. Para poder determinar la edad precisa y obtener información
absoluta, se necesita usar radioactividad.
TASAS DE DESCOMPOSICION
Cuando el núcleo de un átomo se descompone, ya sea espontánea o natural, se liberan
tanto energía como partículas. Este proceso que se puede predecir, se conoce como
6
desgaste radioactivo. Si se mide la cantidad del isótopo radioactivo y se le compara con
la cantidad de productos desgastado que existe en una muestra de la roca que estamos
midiendo, podemos determinar la edad precisa de la roca. La tasa de descomposición no
es afectada por factores externos como la presión o la temperatura.
Algunas rocas contienen átomos cuyos núcleos han sufrido de desgaste radioactivo. Este
desgaste ocurre de manera aleatoria y no tiene ninguna influencia sobre otros cambios
que pudiesen estar ocurriendo en la roca en esos momentos.
PUNTO MEDIO EN LA VIDA DE SUBSTANCIAS RADIOACTIVAS
El punto medio en la vida de una sustancia radioactiva es el tiempo que toma para que
el proceso de desgaste reduzca la radioactividad en el elemento a la mitad de la cantidad
inicial. Si conocemos el contenido inicial de radioactividad de un material, podemos
medir su contenido radioactivo actual y así establecer la edad del material radioactivo.
El punto medio de vida de isótopos radioactivos es distinto en diferentes substancias.
Algunos isótopos radioactivos como el Carbono 14, tienen puntos de media vida muy
cortos, lo que los hace buenos para poder medir la edad restos orgánicos (entre 1,000 a
50,000 anos).
Otras substancias radioactivas como el Uranio 238, que se descompone en un Lead 206?,
tienen largas vidas y son útiles para poder determinar la edad de rocas mas viejas (hasta
10 millones de anos). El uranio 238 tiene un punto de vida medio de aproximadamente
4.5 billones de anos. La edad de la Tierra es estimada en unos 4.6 billones de anos. Esto
nos indica que el Uranio 238 se formo al mismo tiempo que la Tierra y que apenas ha
llegado a su punto medio de vida.
ESTABLECIENDO LA EDAD EN BASE A EL DESGASTE RADIOACTIVO
Es posible inferir la edad de una roca o de un fósil utilizando una pequeña cantidad de
material radioactivo que no ha sido desgastado. Por ejemplo, es posible inferir la edad
de un fósil siguiendo el método que se describe a continuación:
METODO: Se toma una muestra de un fósil. Se mide la cantidad de carbono 14 que aun
aparece en la muestra y se establece la cantidad en 0.5 gramos. Una muestra de un
organismo nos muestra que la cantidad original de carbono 14 era de 2 gramos. Como el
carbono 14 pierde la mitad de su radioactividad cada 5,700 anos, se puede establecer que
la muestra que se esta tratando de medir se formo hace 11,400 anos.
EXPLICACION: Durante los primeros 5,700 anos el carbono se reduce de 2.0 gramos a
1.0 gramos. En los siguientes 5,700 anos la tasa de reducción es la misma, o sea que el
carbono pierde la mitad de su radioactividad. Lo que quiere decir que va de 1.0 gramos a
los 0.5 gramos que se midieron. Otra manera de expresar la descomposición es decir que
el material ha experimentado dos de sus puntos medios de vida ya que le queda ¼ de su
radioactividad.
7
D. La Información Fósil
Vida Antigua. El estudio de los fósiles que se han encontrado en la roca sedimentaria
nos provee valiosa información sobre el tipo y condiciones de vida que existían en la
Tierra en el pasado. Los fósiles también ayudan a entender como Vivian los organismos
(plantas y animales) que habitaban la Tierra durante las Eras de evolución. (Consulte el
cuadro Los Fósiles del Estado de Nueva Cork (NYS) a través del tiempo geológico que es
parte de las Tablas de Referencia del a Ciencia de la Tierra).
Variedad de Forma de Vida. El patrón de desarrollo de las diferentes formas de vida se
encuentra parcialmente preservado en las rocas. Los fósiles nos presentan una gran
cantidad de evidencia a cerca de las diferentes clases de animales y plantas que existieron
en el pasado y también nos dan información sobre las diferentes condiciones de ambiente
que abundaron sobre la Tierra. Muchas de estas formas de vida han desaparecido
(extintas). Es probable que en el pasado existieran muchos organismos, plantas y
animales de los cuales no existe residuo alguno o fósiles.
EVOLUCION Y DESARROLLO
Especie se define como el tipo de organismo que puede reproducirse, creando otros
organismos de la misma especie. En otras palabras son organismos que pueden
preservarse a través del tiempo. Existe una gran variedad de en las especies. Estas pueden
ser observadas, medidas y ser descritas.
Las teorías de la evolución orgánica (como ocurre el cambio) sugieren que las
variaciones dentro de una especie le dan mejores posibilidades de sobrevivir a algunos
miembros de la especie. Por ejemplo, si examinamos los conejos que viven en la Zona
Ártica podemos observar que existen conejos con piel blanca y otros con piel café. Dadas
las condiciones climáticas de la zona ártica (nieve y hielo) se puede establecer que el
conejo de color blanco tiene mejores posibilidades de esconderse de sus enemigos
naturales ya que el color de su piel provee un camuflaje natural. De esta manera se espera
que con el correr del tiempo los conejos blancos continúen reproduciéndose mientras que
los de color café pueden llegar a desaparecer.
Al examinar fósiles de diferentes épocas, podemos ver que parecidos en ellos. Esto
sugiere que el proceso de evolución se da poco a poco a través del tiempo. Se ha
encontrado que entre mas vieja sea la roca, mas sencillos son las plantas y las formas de
vida. A medida que las rocas son más jóvenes, los organismos que estas contienen son
mucho mas desarrollados.
8