¿qué es el cuaternario?

GLACIACIONES
Cedomir Marangunic, Ph. D.
1ª parte
 LAS GRANDES GLACIACIONES EN LA TIERRA
 POSIBLES CAUSAS QUE LAS ORIGINAN
2ª parte
 ¿QUÉ ES EL CUATERNARIO?
 LAS GLACIACIONES DEL CUATERNARIO
EL RETROCEO DE LOS GLACIARES Y GLACIACIONES
Desde más de dos siglos se conoce el proceso de retroceso de los
glaciares. La gran mayoría de los glaciares en el mundo, se
encuentran en un proceso de retroceso con reducción de su masa y
volumen, lo que en términos glaciológicos se denomina “balance de
masa negativo”. Esta disminución de masa se está produciendo, de
manera intermitente, desde el ápice de la última glaciación del
Cuaternario, ocurrido aproximadamente 18.000 años atrás (21.000 a
15.000), como respuesta de los glaciares a cambios climáticos
globales debidos a causas naturales.
1ª parte
LAS GRANDES GLACIACIONES EN LA TIERRA
POSIBLES CAUSAS QUE LAS ORIGINAN
2ª parte
¿QUÉ ES EL CUATERNARIO?
LAS GLACIACIONES DEL CUATERNARIO
Formación de la Tierra aprox. 4,5 mil millones de años atrás.
LAS EDADES DE HIELO EN LA TIERRA.
Las principales edades frías
en la Tierra, identificadas
según depósitos glaciales
(tilitas, varves, bloques
erráticos) y estrías glaciales
en el basamento rocoso.
La altura de las barras indica,
la intensidad de los períodos
glaciales (son más bien
especulaciones para las
glaciaciones entre 2,2 y 2,4
mil millones de años atrás).
Durante la glaciación “Bola
de Nieve”, los océanos se
congelaron casi
íntegramente durante 200
millones de años.
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En el Pleistoceno (último
millón de años) ocurrieron
cuatro edades de hielo.
( 1 billon de años = mil millones)
Miles de millones de años antes del presente
ro
EVIDENCIAS DE LAS GLACIACIONES EN EL PASADO.
 Dos glaciaciones en el Precámbrico; presencia de tilitas, varves, estrías, en la
formación Gowganda (Lago Huron) de 2,5 a 2,0 M millones de años
 ”Bola de nieve”, tilitas 800-750 millones de años en formaciones de todos los
continentes excepto Antártica. Evolución de plantas con clorofila (algas azul
verdosas); producen fotosíntesis y oxígeno libre a partir de CO2, y ozono que
refleja la radiación solar en onda corta.
 Tilitas de 400-300 millones de años (Permo-Carbonífero, Gondwana) – Africa en
el Polo Sur, amplias tilitas.
 Débil evidencia para glaciación en el Devónico.
 Glaciaciones del Cuaternario, el último millón de años.
EXTENSIÓN DE LA GLACIACIÓN PERMO-CARBONÍFERA.
Durante la glaciación Permo-Carbonífera, las masas terrestres de la Tierra estaban unidas
formando el supercontinente Pangea, que se muestra visto desde el Polo Sur hacia
latitudes mayores. Los actuales continentes sureños – África, Australia y Sur América
(incluida India) – estaban agrupados juntos con la Antártica cerca del Polo Sur, en una
masa terrestre denominada Gondwana. La sábana de hielo se extendió hacia el Norte, a lo
menos hasta la latitud de 40º Sur. MacDougall, 2003.
VARIACIÓN DE LA TEMPERATURA DE LAS AGUAS
OCEÁNICAS ¿Y DE LA TIERRA?, EN LOS ULTIMOS 60
MILLONES DE AÑOS.
Mas alta
Temperatura
Gráfico basado en análisis
de isótopos del oxígeno en
fósiles de sedimentos
marinos profundos. Ha
habido un gradual descenso
de temperatura desde
aproximadamente 55
millones de años atrás, con
una especialmente brusca
caída entre los 40 y 35
millones de años atrás y,
nuevamente, en los últimos
millones de años cuando
comenzaron las
glaciaciones en la Antártica
y en el hemisferio Norte.
Mas baja
Tiempo en millones de años
LAS GLACIACIONES DEL
CUATERNARIO:
Extensión de la cubierta de
hielo durante las
glaciaciones del último
millón de años
TEORÍAS PARA LAS CAUSAS DE GLACIACIONES.
A.
DISTRIBUCIÓN DE LA ENERGÍA SOLAR.
1)
Deriva de los polos (Wegener, 1900). Glaciares se forman cuando las áreas polares son
tierra (desconocía el polo Norte).
2)
Precesión de los equinocios (Croll, 1868). Ocurre en ciclos de 21.000 años. Hoy, veranos
en hemisferio Sur coinciden con mayor cercanía al sol.
Invierno
X
Verano
hemisferio Sur hoy
3)
Oblicuidad de la eclíptica (Croll, 1868). Hoy inclinación del eje terrestre con respecto al sol
es de 23º1/2, cambia +/- 2º1/2 cada 40.000 años. Inviernos más fríos cuanto más grande es
la inclinación.
23º1/2
4)
Eccentricidad de la órbita terrestre alredeor del sol. Varía en ciclos de 92.000 años. Más
elíptica .... estaciones más marcadas .... inviernos más fríos.
5)
Teoría astronómica (Milankovic, 1930). Combinación de precesión, oblicuidad y
eccentricidad.
TEORÍAS PARA LAS CAUSAS DE GLACIACIONES.
B. VARIACIONES DE LA ENERGÍA SOLAR.
B.1. EMISIÓN VARIABLE DESDE EL SOL.
1)
Enfriamiento del sol (circa 1790) gradual en 5 billones de años, desde la
creación “instantánea”.
2)
Enfriamiento de la Tierra (circa 1800). El calor heredado del sol se disipa
lentamente. Condiciones glaciales aparecen tras 3 billones de años.
3)
Fluctuación de la constante solar (Abbott, 1920). 1,94 cal/min/cm2 cambia
entre 0,5 y 3%. Produce 2º a 4º de cambios de temperatura en la Tierra.
4)
Variaciones cíclicas de las manchas solares (Willett, 1950), en ciclos de 11,
43 y 263 años. Se correlaciona en fase con fluctuaciones climáticas cada
124.399 años.
TEORÍAS PARA LAS CAUSAS DE GLACIACIONES.
B.2. BLOQUEO DE LA ENERGIA SOLAR POR MATERIA EN EL ESPACIO.
5)
Nubes opacas (“hoyos”) en la galaxia son cortinas de polvo cósmico
(Menzel, 1945).
5)
Dióxido de carbono (Chamberlin, 1890). Permite el paso de la radiación
solar, pero atrapa la radiación infrarojo emitida por la Tierra. Varía hasta
20x en lugares y tiempo. Frío cuanto más bajo el CO2.
5)
Vapor de agua. Abundante y variable (0,2 a 2 %). Atrapa el rojo e infrarojo
emitido por la Tierra. Menos frío cuanto más abundante.
5)
Polvo volcánico (Humphreys, 1925). Erupciones originan nubes de polvo en
la estratósfera, por 2 o más años, que absorben principalmente el
ultravioleta solar. Más frío, hasta 5ºC.
5)
Tormentas (Huntington, 1910). Mas calor intensifica el cinturón de
tormentas .... produce 10% más de nubes .... reduce 6º la temperatura.
5)
Nubosidad (Simpson, 1925). Más calor .... mayor circulación y
evaporación .... más nubosidad. Frío y húmedo inicial, luego cálido y
húmedo.
5)
Ozono. Absorbe principalmente la energía de onda corta (solar).
C.
TEORÍAS PARA LAS CAUSAS DE GLACIACIONES.
EFECTOS TOPOGRÁFICOS DE EVENTOS DIASTRÓFICOS.
C.1. CONFIGURACIÓN DE TIERRAS Y MARES.
1)
Deriva Continental (Wegener, 1900). Gondwana .... un gran continente, gran glaciación
antigua, en un centro polar.
2)
Continentalidad (Brooks, 1930). Mares extensos, veranos más fríos.
3)
Deriva oceánica (Ewing y Donn, 1954). Mar polar abierto .... humedad y nieve sobre
continente .... nivel del mar baja .... circulación oceánica se interrumpe (entre Noruega y
Groenlandia) .... se forma hielo en el polo Norte. Luego, glaciares no se nutren .... retroceso
glaciar.
4)
Circulación oceánica profunda (Salisbury, 1890). Evaporación ecuatorial .... corrientes
cálidas densas descendentes .... circulan al Norte .... polos más cálidos y ecuador más frío.
Opuesto hoy en día.
5)
Deriva de la corteza terrestre (Hapgood). Tierras y montañas en los polos causa
glaciaciones. Desbalance eccéntrico de casquete fuerza la corteza a nueva posición ....
deglaciación.
6)
Extensión de la plataforma de hielo de la Antártica. Si son chicas .... humedad y nieve en el
interior continental .... crecen. Si son grandes .... interior continental seco .... glaciares
retroceden.
C.2. ELEVACIÓN DE MONTAÑAS.
7)
Episodios aperiódicos de formación de montañas. Aumenta la precipitación orográfica, se
inician glaciares de montaña .... más frío provoca glaciación.
8)
Elevaciones continentales cíclicas (Landes, 1950). En una tierra en contracción océanos
más profundos y continentes más elevados .... glaciaciones. Colapso de continentes ....
reducción de cotas ... deglaciación.
TEORÍA DE MILANKOVIC,
EL MOTOR DE LAS GLACIACIONES
Actualmente se acepta a la Teoría de Milankovic como el motor
principal de las glaciaciones, influyendo en el origen de otros
procesos importantes como la mayor, o menor, presencia de CO2,
metano y vapor de agua en la atmósfera y en la circulación
oceánica profunda. También se acepta como importante para el
inicio de una glaciación la presencia de una masa continetal, y
montañas, en una posición polar.
EL SISTEMA CUATERNARIO
 Es el ápice de la secuencia de eventos en la historia de la Tierra.
 Incluye lo que ocurre hoy en día. Permite entender el pasado geológico.
 Abarca grandes cambios climáticos. Los mayores, en amplitud y rapidez,
en la historia de la Tierra.
 Los cambios climáticos, por causa y efecto, se relacionan con:
- Aparición y desaparición de grandes masas de hielo,
- Cambios de suelos helados a temperados y viceversa,
- Fluctuaciones en el nivel de lagos y mares,
- Modificaciones en la circulación atmosférica y oceánica,
- Alteraciones en la posición de los ríos,
- Subsidencias y elevaciones de terrenos (asociadas a masas de hielo),
- Importantes cambios ecológicos.
EL CUATERNARIO
El Cuaternario se caracteriza por la aparición sobre la superficie de la Tierra de las
grandes sábanas de hielo, y la influencia de estas masas de hielo en todos los
ecosistemas. Este conocimiento se adquirió paulatinamente mediante los aportes de
varios científicos, entre los que cabe mencionar, como hitos de la historia del
Cuaternario, los siguientes:
 RESPECTO A LA EVOLUCION DE ORGANISMOS,
Desnoyers (1829): El Cuaternario son los estratos de la cuenca de Paris.
sobrepuestos a estratos Terciarios (de Primario, Secundario y Terciario).
Lyell (1830): Creó la época Reciente (hoy Holoceno), desde la presencia del hombre.
Reboul (1833): El Cuaternario son los estratos con fósiles de especies vivientes.
Lyell (1839): Aplicó el término Pleistoceno a estratos con más de 70% de especies
vivientes. Dividió efectivamente el Cuaternario en Pleistoceno y Reciente.
Haug (1907): Señaló que la base del Pleistoceno es la base del Cuaternario; aparecen
en Europa el Elephas y el Equus.
 RESPECTO A CAMBIOS CLIMATICOS:
o Forbes (1849): Pleistoceno = Época Glacial.
o Morlot (1856): Subdividió el Pleistoceno en dos épocas glaciales.
o Se comenzó a subdividir el Pleistoceno, y el Cuaternario, en unidades glaciales y
no-glaciales.
o Penck y Bruckner (1909): Las glaciaciones europeas son 4 – Gunz, Mindel, Riss y
Würm (la más nueva)
o Luego, en Norte America, también 4 glaciaciones – Nebraskan, Kansan, lllinoian y
Wisconsin (la más nueva).
Las glaciaciones del Cuaternario.
Si bien la variación de la temperatura con un enfriamiento de los océanos se
inició cerca de 55 millones de años atrás, el enfriamiento que condujo a las
glaciaciones del Cuaternario comenzó cerca de 2,5 millones de años atrás
siendo más evidente en las regiones polares. Pero, la formación en cuatro
oportunidades durante el Cuaternario de las grandes sábanas de hielo se
produjo en poco más del último millón de años, y son las glaciaciones
denominadas inicialmente en Europa como: Wurm, Riss, Mindel y Gunz. En
Estados Unidos de Norte América estas cuatro glaciaciones se denominan, de
la más reciente a la más antigua:
Interglacial presente (la situación actual)
Glaciación Wisconsin (se inició hace aprox. 120.000 años y persistió hasta el
Holoceno) - Wurm
Interglacial Sangamon
Glaciación Illinoian - Riss
Interglacial Yarmouth
Glaciación Kansan - Mindel
Interglacial Aftonian
Glaciación Nebraskan - Gunz
Cambio de clima en los últimos
tres millones de años de la Tierra y
las cuatro glaciaciones del
Cuaternario.
CUATRO EDADES PLUVIALES EN AFRICA
DIVISIONES DEL CUATERNARIO, GLACIACIONES, FAUNA E INDUSTRIA HUMANA
EUROPA
Cronología en Suecia del
retroceso de los hielos durante la
última glaciación. Líneas sólidas
basadas en varves; líneas
punteadas, según varves y
geomorfología
I—Ultima
glaciación---I
I---Penúltima glaciación---I
Polvo (ppm)
d Temperatura (ºC)
TEMPERATURA, POLVO Y CO2 ULTIMOS 400.000 AÑOS SEGÚN TESTIGOS DE
HIELO DE VOSTOK, ANTARTICA.
Miles de años atrás
CO2 , METANO Y
TEMPERATURA
ULTIMOS
400.000 AÑOS
SEGÚN
TESTIGOS DE
HIELO DE
VOSTOK,
ANTARTICA.
Las glaciaciones
terminan bruscamente
con un abrupto
incremento de la
temperatura.
El CO2 y el CH4 son los
gases “invernadero”.
Los períodos
interglaciales duraron
aprox. 20.000 años; ¿el
actual está siendo más
largo?.
TEMPERATURA (ºF) AL INTERIOR DE
GROENLANDIA EN LOS ÚLTIMOS 17.000 AÑOS,
SEGÚN REGISTROS DE TESTIGOS DE HIELO
Años (miles) antes del presente
TEMPERATURAS EN GROENLANDIA: 10.500 A 15.000 AÑOS ATRÁS
Calor
Temperatura deducida de isótopos de
oxígeno en testigos de hielo. Cayó
bruscamente 12.800 años atrás al inicio
del intervalo Dryas Joven (Younger
Dryas, Y.D.), y se mantuvo frío durante
1200 años. Al final de este período la
temperatura subió aproximadamente 8ºC
en una década o menos. La escala
vertical en esta figura está exagerada (de
Grootes y Stuiver, 1997)
Frío
Miles de año antes de actual
Cuaternario superior en Tagua-Tagua y Chile meridional (J. Varela, Auer, Heusser)
ZONAS CLIMÁTICAS EN POSTGLACIAL, SEGÚN POLEN
Tras el ápice de la última glaciación, ocurrido unos 21.000 a 18.000 años atrás, se
inicia el actual período interglacial de unos 20.000 años de duración, y algo más
prolongado que otros interglaciales. Si bien este interglacial se caracteriza, entre
otros, por un retroceso general de los glaciares, dentro de el se registran épocas
más cálidas y otras más frías, como lo evidencia el pólen recolectado en sedimentos
y según el cual es posible identificar las zonas climáticas que se muestran de manera
esquemática en la Tabla
Zonas de polen y características del clima.
Zona de Polen
Edad A.C.
Características del clima
Ia
Dryas Viejo
13.000 a 10.500
Tundra, muy frío y húmedo
Ib
Bolling
10.500 a 10.000
Entibiando.
II
Allerod
9,800 a 8.800
Templado
III
Dryas Joven
8.800 a 8.300
Frío
IV
Pre Boreal
8.300 a 7.700
Templado
V y VI
Boreal
7.700 a 5.500
Cálido y seco
VII
Atlantica
5.500 a 3.000
Frío y húmedo
VIII
Sub Boreal
3.000 a 500
Templado
IX
Sub Atlantica
500 a +
Frío y húmedo
Oscilaciones climáticas del postglacial
Algunas de las oscilaciones climáticas del último postglacial, como la del Dryas
Joven, concluyeron en dramáticos cambios climáticos, como lo muestra la
variación de temperatura en testigos de hielo de Groenlandia, con un incremento
de 8º en virtualmente una década al final de esta oscilación fría.
De producirse nuevamente - originaría una catástrofe mundial.
VARIACIÓN DE LA TEMPERATURA
EN EL ÚLTIMO MILENIO
Temperatura (ºC)
Según el registro de testigos
de hielo de Groenlandia. La
escala es relativa, el cero es
la temperatura promedio de
hoy en día. La Pequeña Edad
de Hielo ocurrió desde
aproximadamente 1300 a
1850, y su período más frío fue
cerca de su final.
Año
respecto al promedio 1961 - 1990
Diferencias de temperatura (ºC)
VARIACION PROMEDIO ANUAL DE LAS TEMPERATURAS EN EL
HEMISFERIO NORTE EL ÚLTIMO MILENIO.
I--------—--Pequeña Edad de Hielo-------------I
Datos de termómetros (rojo), y anillos de árboles,
corales, núcleos de hielo y registros históricos (azul)
Año
Diferencias de temperatura (ºC) con
respecto al promedio 1961 - 1990
VARIACIÓN PROMEDIO ANUAL DE LAS TEMPERATURAS EN EL MUNDO
Datos de termómetros
Año
Variaciones de temperatura de superficie de la Tierra años 1000 a 2100
LOS CAMPOS DE HIELO Y
GLACIARES ACTUALES EN
LA PATAGONIA
RELICTOS DE ANTIGUA
SABANA DE HIELO
EXTENSIÓN DE
LAS
GLACIACIONES
EN LA
PATAGONIA
CRONOLOGIA CON VARVES (V. Auer)
SISTEMAS DE MORRENAS EN LA PAMPA MAGALLANICA
CAÑADON DE ANTIGUO DESAGUADERO GLACIAL EN LA SEMIARIDA PAMPA MAGALLANICA
BLOQUES ERRATICOS EN UNA MORRENA DE LA PAMPA MAGALLANICA
MORRENAS EN EL VALLE DE SANTA CRUZ, ARGENTINA
SISTEMAS DE MORRENAS
EN LA ISLA GRANDE DE
TIERRA DEL FUEGO
DIRECCIÓN DE MOVIMIENTO DEL HIELO DURANTE ULTIMA GLACIACIÓN EN MAGALLANES
Tyndal 2006
Tyndal 2001
VARIACIÓN DEL GLACIAR GREY, PARQUE NACIONAL TORRES DEL PAINE
GREY, NOV.2001
1945
1945
Julio 2006
Glaciar Pio XI
F
r
eFrente 1945
n
t
e
RETROCESO DEL GLACIAR STEFFEN, CAMPO DE HIELO PATAGONICO NORTE
VARIACION DEL GLACIAR
SAN RAFAEL
EXTENSIÓN DE LOS
GLACIARES
CUATERNARIOS EN LA
REGIÓN DE LOS GRANDES
LAGOS:
Arcos morrénicos y sitios de
dataciones con C14 (según J.
Mercer)
CAMBIOS CLIMÁTICOS: en el Pleistoceno mas superior y
el Holoceno, en Chile.
Morrenas en cierre Leones-Piuquenes.
MORRENAS
Y
POSICIONES
DE FRENTES
GLACIARES,
VALLES
BLANCO Y
LEONES.
Edad más
antigua
probable: 15.000
años. Edad
probable del
sector
Piuquenes:
10.000 años.
MASAS CON HIELO EN LA CUENCA ALTA DEL RÍO BLANCO.
15.000 ?
10.000 ?
<1.000 ?
VARIACION DEL GLACIAR RINCONADA OESTE,
ANDES DEL CENTRO DE CHILE
Superficie del glaciar en 1955 = 548.590 m2
Superficie del glaciar en 2009 = 467.695 m2
Reducción de superficie 1955 – 2009: natural = 15%
Al 2009 se convirtió en glaciar de roca.
Variación de glaciares en la cuenca alta del valle San Francisco, Chile
central, mostrada sobre una imagen satelital. A = frentes actuales de los
glaciares. F es la probable extensión máxima de los glaciares durante la
última glaciación, ocurrida aproximadamente 21.000 a 18.000 años atrás.
TERRAZAS MARINAS DEL CUATERNARIO
TERRAZAS MARINAS Y GLACIACIONES DEL CUATERNARIO
TERRAZAS MARINAS EN LA COSTA OCCIDENTAL DE S. AMERICA
TERRAZAS MARINAS EN CHILE CENTRAL Y RELACIÓN CON GLACIACIONES
TERRAZAS MARINAS EN LA BAHÍA DE COQUIMBO
(Paskof)
INCLINACIÓN ISOSTÁTICA DE LA TERRAZA MARINA EN SENO SKYRING (G. Cecioni)
LAS GLACIACIONES DEL CUATERNARIO erosionaron las rocas antiguas de la
cordillera y transportaron el oro hasta los depósitos que se explotaron pocos
años atrás.
Draga para oro,
Tierra del Fuego,
1904
MORRENAS Y ESTRATOS FLUVIOGLACIALES
EN LA COSTA NORTE DEL ESTRECHO DE MAGALLANES
MORRENAS EN LA COSTA NORTE DEL ESTRECHO DE MAGALLANES
EXTRACCIÓN DE ORO DE DEPOSITOS
MORRENICOS, ESTRECHO DE MAGALLANES
FIN
GLACIACIONES