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TEMA 3: Cronología geológica
1.-El control del tiempo en geología: CRONOLOGÍA GEOLÓGICA
Objetivo general de la geología: Conocer la historia de la Tierra y determinar los sucesos geológicos ocurridos a lo largo de la historia de la Tierra:
- Cuándo acontecieron, cuánto duraron o en qué orden se sucedieron
- Datar los sucesos geológicos Tipos de datación: Hay dos formas distintas de datar los fenómenos geológicos:
● Datación relativa: consiste en seleccionar unos eventos de referencia y situar cronológicamente el suceso que estamos estudiando en relación con ellos mediante la datación relativa deducimos que tal suceso ocurrió posteriormente a un evento de referencia y con anterioridad a otro de referencia ● Datación absoluta (cronometría): consiste en medir el tiempo transcurrido desde que ocurrió el suceso hasta la actualidad:
- De esta manera diremos que tal suceso aconteció hace tantos… (unidad de medida)
- La unidad de medida más frecuente es el millón de años. Para eventos recientes se suelen utilizar unidades menores (ka=kiloaños
- Las tablas del tiempo geológico que se usan actualmente suelen integrar ambas escalas de datación relativa y absoluta.
1.-La datación relativa:
La datación relativa de referencia se utiliza como límite entre los intervalos cronológicos. Cada intervalo se caracteriza por un nombre Mioceno, etc.)
- Como norma, estos eventos no habrán ocurrido a intervalos regulares
- El resultado es una escala de tiempo conformada por intervalos de distinta duración Rasgos generales
- Es el tipo de datación más usado. (Ej: no solemos decir que tal suceso ocurrió hace cinco millones de años, sino que tuvo lugar en el Plioceno inferior)
- No es una datación particular de la geología
- Se utiliza en historia y en nuestra propia vida (también se usa en historia o en nuestra vida: esto ocurrió cuando yo era joven sustituye a “hace 20 años”)
- No tiene menor valor que la absoluta:
- Si bien no da una cifra concreta del tiempo transcurrido desde que tuvo lugar el suceso
- Suele llevar más información implícita
-Las primeras tablas del tiempo geológico datan de finales del siglo XIX, elaboradas principalmente por investigadores de Europa occidental (Gran Bretaña, Francia, Alemania e Italia)
-Eventos o sucesos de referencia Deben ser fácilmente detectables en las rocas. Fundamentalmente, son de dos tipos:
- Eventos físicos y fisicoquímicos:
- Inicialmente, los más utilizados fueron las discordancias estratigráficas
- Se observan con facilidad en el terreno
- Representan un suceso importante en relación con las etapas orogénicas
- Afectan a una región amplia. Hasta la década de los sesenta se discutía si eran sincrónicas a nivel global.
- Hoy sabemos que afectan a nivel de cordillera o cadena de plegamiento
- Para algunas divisiones se han utilizado otros criterios, como la abundancia de una determina litología en un período concreto (Carbonífero, Cretácico, Messiniense)
- Actualmente se utilizan principalmente los cambios paleomagnéticos
- Se necesitan técnicas especiales ---- no son fáciles de detectar en las rocas
- Son sincrónicos a nivel global
- Eventos paleontológicos: Los más comunes son las apariciones y las desapariciones de especies o grupos de organismos. Las grandes radiaciones adaptativas o eventos de diversificación de la biota y las crisis bióticas o extinciones en masa sirvieron para establecer las divisiones mayores del tiempo geológico, mientras que los cambios bióticos menores se utilizaron para establecer subdivisiones
-Unidades de datación relativa
Las secciones tipo Cada piso tiene una sección estratigráfica de referencia en un determinado lugar de la Tierra a la que se denomina estratotipo
-Unidades auxiliares de la datación relativa Para asignar una sucesión de rocas a una unidad cronoestratigráfica concreta (datar las rocas) se suelen usar otras unidades auxiliares, basadas en el tipo de sucesos de referencia:
- Sucesos paleontológicos: unidades bioestratigráficas (zonas o biozonas)
- Cambios paleomagnéticos: unidades magnetoestratigráficas
1.-Unidades bioestratigráficas (zonas o biozonas).
- Son sucesiones de estratos delimitados por criterios paleontológicos (eventos). Generalmente son las unidades más usadas en los estudios geológicos.
- Los eventos bioestratigráficos más empleados son las apariciones y las desapariciones de determinadas especies que constituyen los fósiles-guía.
- Otros: acmé (una zona de acmé es una zona en la que abunda una especie), enrollamiento (las onchas de algunos animales tienen un sentido (hacia las agujas del reloj) y ante un cambio de condiciones se invierte el giro dibujado en la concha), etc
- Se pueden establecer unidades bioestratigráficas para diferentes grupos de organismos.
Características de los fósiles-guía
- Buen potencial de fosilización (con caparazones o esqueletos internos)
- Abundancia
- Fácil reconocimiento
- Amplia distribución paleogeográfica
- Extensión temporal corta (no imprescindible)
En general, las unidades bioestratigráficas no coinciden con las cronoestratigráficas, a no ser que se hayan utilizado los mismos criterios de división. Normalmente, la extensión de una unidad biozona es menos que la de un piso. Las biozonas tampoco tienen por qué coincidir con las unidades litoestratigráficas (caracterizadas por la litología) Fósiles de mayor rendimiento bioestratigráfico
-Para el Paleozoico, los organismos que dan mayor rendimiento bioestratigráfico son los trilobites y también otros grupos como braquiópodos, graptolites (hemicordados) y corales
-En el Mesozoico especialmente para el Jurásico y el Cretácico inferior, un grupo importantísimo son los ammonites, así como los inocerámidos y rudistas (bivalvos) en el Cretácico
En las secuencias estratigráficas se podrán diferenciar tramos sucesivos que presenten polaridad normal o inversa. Características de estas secuencias:
→ Estos intervalos tienen la gran ventaja de que representan isocronas a nivel global y se pueden detectar en rocas formadas en cualquier ambiente → Tienen el gran inconveniente de que sólo se manejan dos sucesos (cambio de polaridad normal a inversa o cambio de inversa a normal) → por sí solas tienen poco valor → Si se combinan con las unidades bioestratigráficas se puede alcanzar entonces una gran precisión geocronológica Actualmente, las unidades magnetoestratigráficas se usan cada vez más para redefinir los límites de las edades
-Síntesis del estudio cronológico de una sección:
2.-La datación absoluta (cronometría):
La datación absoluta trata de medir el tiempo transcurrido desde que ocurrió el suceso que queremos datar hasta el momento actual
-Requisitos 1.- Disponer de un proceso físico que esté ocurriendo en las rocas y que esté regulado por alguna expresión matemática en la que el tiempo intervenga como variable 2.- El proceso se debe iniciar coincidentemente con el suceso que se quiera datar, o al menos que exista alguna especie de marca de ese momento
Se han intentado usar distintos procesos físicos como herramienta de datación absoluta pero no han tenido éxito, algunos son:
- Salinidad del agua del mar (a partir de agua fósil contenidas en las rocas). Se usó para averiguar la edad de la Tierra pero no se pudo.
- Enfriamiento de la Tierra (Lord Kelvin, para la edad de la Tierra calculó 70 Ma)
- Recuento de láminas en depósitos glaciares (varvas)
- Velocidad de sedimentación marina en cuencas oceánicas. Se puede utilizar para intervalos muy cortos en depósitos pelágicos, para estimar la edad de los niveles situados entre dos acontecimientos datados previamente
- Las técnicas basadas en la radiometría son las que ofrecen mejores resultados con mucha diferencia Técnicas radiométricas más comunes: → Estas técnicas se basan en el proceso de la radiactividad natural producido por determinados isótopos de algunos elementos químicos cuyos núcleos son inestables → La inestabilidad se traduce en que el núcleo de ese átomo emite o a capta alguna partícula radiactiva, transformándose en un átomo de otro elemento diferente. Tipos de técnicas radiométricas: 1.- Emisión de una partícula β (electrón) por un neutrón del núcleo del isótopo inestable , por tanto el neutrón se convierte en un protón. Lo que implica que: La masa atómica no varía, pero el nº atómico aumenta en una unidad (ya que tiene un protón más) → se transforma en el siguiente elemento de la tabla periódica 2.- Captura de un electrón por un protón, que se convierte entonces en un neutrón → tampoco varía la masa atómica, pero el isótopo transformado tiene un protón menos → se convierte en un átomo del elemento anterior de la tabla periódica 3.- Emisión de partículas α , constituidas por dos protones y dos neutrones. → La emisión de una partícula α conlleva la pérdida de cuatro unidades de masa atómica y de dos en el nº atómico → El isótopo se transforma en un átomo del elemento que ocupa dos posiciones anteriores en la tabla periódica.
-Isótopos inestables usados en la datación radiométrica:
Ejemplo: Método 40K → 40Ar →Con éste método se pueden datar todo tipo de rocas → el potasio está presente en muchos de los minerales más comunes, como micas y feldespatos, tanto de origen ígneo, metamórfico como sedimentario Cuando un mineral o roca contiene potasio, éste se encuentra en forma de tres isótopos distintos: 39K, 40K y 41K → Casi la totalidad del potasio es 39K, pero el 40K es el único radiactivo → El 40K representa sólo el 0,0119% del potasio total → En el proceso de transformación, el 40K toma dos vías diferentes:
1.- Mediante la emisión de una partícula β de un neutrón, el átomo 40K pasa a 40Ca → por esta vía se desintegra el 89% del 40K → es indistinguible del 40Ca preexistente por eso esta vía es inservible
2.- Con la captura de un electrón por un protón se transforma el 11% restante en 40Ar 3.-Carbono catorce (14C): método útil en Paleoantropología y Prehistoria reciente 14C → se origina en la atmósfera a partir del nitrógeno atmosférico (14N) sometido al bombardeo de los rayos cósmicos procedentes de los vientos solares → radiación cósmica que transporta neutrones de alta energía.
Un neutrón impacta en un núcleo de nitrógeno → queda atrapados en él, al tiempo que sale del núcleo un protón → la masa atómica no
varía, el número atómico desciende en una unidad → se transforma en 14C → pasa al CO2 atmosférico y lo toman las plantas
Si la proporción 14C /12C → muy baja, al ser la cantidad de carbono altísima, se puede detectar bien
Las plantas lo asimilan en la proporción 14C /12C que se encuentra en la atmósfera y los animales que las consumen también lo asimilan. Por tanto:
→Mientras el ser está vivo, la relación no varía ya que el C sigue en el interior del ser → el reloj radiométrico se pone en funcionamiento al morir el organismo → Transformación → el 14C emite una partícula β de un neutrón y el isótopo vuelve a ser 14N →al ser gaseoso sale del resto vegetal → los cálculos se establecen a partir de la relación 12C/14C
Características generales: →Período de semidesintegración del 14C → 5.730 años, aunque en restos vegetales se puede detectar 14C de hasta ~70.000 años de antigüedad pero las dataciones superiores a 30.000 años conllevan errores altos → sólo se pueden datar sucesos muy recientes → el método se utiliza con fines históricos, arqueológicos o del Cuaternario reciente → Una variante de la técnica sería: La datación por aceleración, que usa un bombardeo de alta energía para estimar la cantidad de 14C por espectroscopía. Esta técnica precisa menos cantidad de material y abre la posibilidad de estimar fechas más antiguas (de hasta 75 ka)
-Método de los trazos o huellas de fisión nuclear: Cuando se emiten partículas α (2 protones y 2 neutrones), su trayectoria apartan de su posición a los átomos que encuentran a su paso, dejando marcas en la red cristalina del mineral (arañazos). Estos arañazos se pueden resaltar atacando el mineral con un ácido y se observan al microscopio. → lo que se mide no es la cantidad de isótopo transformado sino los efectos que produce en el mineral Método más usado: Desintegración del 238U, un isótopo que emite con mayor intensidad la radiación α. La datación de esto se obtiene al relacionar la densidad de huellas con la concentración de uranio en el mineral. Problema: Un evento térmico (metamorfismo) provoca un aumento de la vibración de las partículas atómicas → puede hacer que se vuelvan a colocar en su posición → Data el evento metamórfico
