La historia de nuestro planeta

A partir de una presentación descargada de Internet, realizada por alumnos del IES Isabel Martínez Buendía de Pedro Muñoz (Ciudad Real), eso sí ligeramente actualizada (aunque se ha deslizado un "pequeño" error en la diapositiva 17, donde dice “En 1976”, debería decir “En 1796-1798”; es decir, un montón de años menos), se pueden ver los principales contenidos del tema de Geología histórica que estamos desarrollando:

Y otra presentación descargada de Internet sobre geocronología

¿Cómo se divide el tiempo geológico?

Ya en el siglo XVIII los naturalistas de la época habían organizado divisiones del terreno (primarios, secundarios y terciarios) que, aunque esencialmente litológicas, solían tener un cierto sentido temporal. En las primeras décadas del s. XIX, los naturalistas europeos comenzaron a aplicar los principios definidos por Steno a las series sedimentarias, organizando sucesiones locales de rocas que pronto se intentaron correlacionar a la escala de continente.

Las divisiones básicas se IIamaron eras y se dividían en sistemas y series. Los criterios para el establecimiento de divisiones fueron tectónicos (presencia de discordancias o disconformidades), sedimentológicos (cambio en el régimen de depósito) y paleontológicos (relevo importante de faunas fósiles).

El gigantesco trabajo de los estratígrafos del s. XIX resultó en una proliferación de escalas que en general sólo tenían un valor regional. Aunque pronto se decretó la meta de conseguir una escala universal, hacia el final del siglo comenzó a abundar la evidencia de que no había ningún acontecimiento geológico que sucediese en todo el mundo al mismo tiempo.

De esta forma fueron creciendo en paralelo dos escalas de la historia de la Tierra: una estratigráfica, para las rocas y su fauna asociada, y otra cronológica, para el paso de un tiempo que no se sabía cómo medir. Las unidades cronoestratigráficas (u.c.) se refieren a los estratos que se han depositado durante un tiempo determinado, por lo que son unidades materiales (estratos), mientras que las unidades geocronológicas (u.g.) son divisiones puramente temporales, intangibles (tiempo), aunque estén relacionadas con las primeras. La equivalencia entre las divisiones estratigráficas y las cronológicas es la siguiente:

Divisiones Cronoestratigráficas	Divisiones Geocronológicas
Eontema	Eón
Eratema	Era
Sistema	Período
Serie	Época
Piso	Edad
Cronozona	Zona

Si muchas de estas divisiones no son universales, ¿cómo se ha podido llegar a una escala cronoestratigráfica única? La respuesta es que la moderna escala de tiempos geológicos es una suma generalizada de acontecimientos geológicos planetarios (los menos), continentales (algunos) y regionales (la mayoría).

La política de la Unión Internacional de Sociedades Geológicas (IUGS) es la de establecer los llamados Estratotipos Globales de Límites, como concreciones materiales del paso de unas unidades estratigráficas a otras. Sin duda los límites son reales sólo en determinados puntos de la Tierra, en el resto, sólo son una fecha que no coincide con ningún acontecimiento geológico específico. (ver la escala cronoestratigráfica de 2016 o su versión en español de 2015).

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De este modo, la historia geológica de la Tierra se ha dividido en distintas unidades. Normalmente el uso de unas u otras dependerá del tipo de investigación y los objetivos a alcanzar. Lo más normal es usar las unidades geocronológicas, para las grandes divisiones, que ordenadas de mayor a menor son: eones, eras, períodos, épocas, y las estratigráficas para las divisiones de menor rango, que de mayor a menor son: series, pisos, zonas.

• El eón es la unidad geocronológica de mayor intervalo en la escala de tiempo geológico. Se distinguen tres o cuatro eones, ya que el primero es un tanto "informal": Hadense o Hádico (desde el origen de la Tierra hasta hace 4.000 Ma.); Arcaico, abarca desde hace unos 4.000 Ma. hasta 2.500 Ma.; Proterozoico, desde 2.500 Ma. hasta 540 Ma. y Fanerozoico, que se extiende desde hace 540 Ma. hasta la actualidad. Eontema es la unidad superior cronoestratigráfica, aunque no se suele utilizar, pues debido a su magnitud no es útil como división de estratos.

• Los eones, a su vez, se dividen en eras (u.g.) o eratemas (u.c.), definidas a partir de grandes discordancias que señalan el inicio de distintos ciclos orogénicos. Así, el Fanerozoico lo integran tres eras geológicas que son: Paleozoica, desde 540 a 250 Ma; Mesozoica, desde 250 a 65 Ma.; Cenozoica, desde 65 Ma. hasta la actualidad.

• Las eras del Fanerozoico, a su vez, se dividen en períodos (u.g.) o sistemas (u.c). Están basados en estratos que afloran en diversos países europeos y en EE.UU., donde se desarrolló el trabajo estratigráfico de clasificación. Los nombres se refieren a su origen geográfico y, en algún caso, a características específicas de los estratos, como la litología. En castellano, se utiliza la terminación –ico para los sistemas (Jurásico, Ordovícico, Cretácico, etc.). Por otro lado, el sistema anteriormente llamado Terciario engloba a los sistemas Paleógeno y Neógeno de la escala actual.

• Las series desde un punto de vista estratigráfico, se traducen como inferior, medio y superior, aunque desde un punto de vista meramente cronológico (épocas) sería preferible traducir como inicial, medio y final.

• El piso es la unidad fundamental en cronoestratigrafía. Consiste en un conjunto de rocas estratificadas que se han formado durante un intervalo de tiempo determinado. Ha de estar muy bien definido, por lo que es imprescindible que esté referido a una sección tipo. No obstante, el problema principal estriba en la determinación de sus límites, por lo que se tiende a definir los estratotipos de los límites del piso. En la terminología en castellano se suele utilizar la terminación -ense para los pisos (Cenomaniense, Turonense, etc.). Normalmente se denomina con el nombre geográfico donde está establecido el estratotipo. La unidad geocronológica correspondientes es la edad y su denominación es la misma que la del piso equivalente.

• La cronozona son los estratos depositados durante el tiempo de existencia de un taxón determinado, aunque no esté presente de forma física. La denominación de esta unidad se realiza añadiendo a la palabra cronozona, el nombre de la especie que lo caracteriza. La unidad geocronológica correspondiente, la zona, se denomina de la misma forma.

Los métodos de datación absoluta

Os interesaría leer este artículo para una mejor comprensión de los métodos absolutos de datación de los sucesos acaecidos en nuestro planeta:

Este método cronológico consiste en fijar fechas lo más exactas posibles para los momentos en que se produjeron determinados acontecimientos geológicos. Los métodos cronológicos absolutos más usados son:

1. Los ritmos biológicos, como por ejemplo los anillos de crecimiento de los árboles: dendrocronología. Cada anillo está compuesto por una parte clara y otra oscura, y cuyo grosor depende del clima durante el periodo de crecimiento. Contando los anillos de un tronco vivo a partir de su corteza se llega a conocer su edad con bastante precisión. Los anillos internos (más antiguos) de un árbol sirven para datar anillos exteriores de otros árboles más viejos. Encadenando las dataciones, se ha llegado a obtener una secuencia continua de más de 7.000 años. Además de proporcionar un calendario, los anillos de los árboles son indicadores climáticos, ya que permiten registrar las variaciones de pluviosidad.

Otros fenómenos periódicos (biológicos y geológicos) que permiten realizar dataciones absolutas son los anillos de crecimiento en corales y el análisis de varvas glaciares: pares de estratos producidos anualmente, sobre todo en lagos de frente glaciar, que constan de un estrato claro (arenoso o limoso) producido en primavera y otro oscuro (arcilloso) en invierno.

Varvas glaciares. Fuente: prehistoria.foroactivo.net

  2. Métodos radiométricos, que se basan en la desintegración de elementos radiactivos inestables en las rocas, y su transformación en otros elementos estables. Dicha transformación se produce por la emisión de rayos alfa  (núcleos de He), rayos beta (electrones) o rayos gamma (radiación electromagnética). Esta transformación es constante e independiente de otras variables físico-químicas de la Naturaleza.

Se conoce como período de semidesintegración o vida media (t1/2) al tiempo que tarda en reducirse a la mitad, por desintegración, el elemento radiactivo que existía originariamente en la roca. Por tanto, si podemos medir la cantidad del elemento o elementos estables formados a partir del anterior, podemos calcular el tiempo transcurrido desde que se formó la roca y comenzó el proceso.

Método Potasio 40-Argón 40. Fuente: geovirtual.cl

El principal problema de este método es que lógicamente sólo se puede utilizar en rocas con isótopos radiactivos, los cuales se forman en su mayoría en rocas ígneas, siendo muy escasos en rocas sedimentarias. Además, estos métodos requieren instrumentos especiales, en general muy sofisticados, para medir cantidades muy pequeñas de átomos radiactivos.

Para que un elemento radiogénico sea utilizable en datación hacen falta tres condiciones:

a) Que se trate de un elemento relativamente común.

b) Que su vida media no sea demasiado grande ni demasiado pequeña respecto al intervalo de tiempo que queremos medir. Por regla general, el alcance máximo de un método es de 10 veces la vida media del elemento padre.

c) Que el elemento hijo se pueda distinguir de las eventuales cantidades del mismo isótopo ya presente en el mineral desde su formación. Idealmente, el mineral no debería contener elemento hijo al formarse, pero esto sólo sucede para el argón, que es muy móvil. Por ello hay que encontrar la forma de conocer cuántos de estos isótopos existían antes de iniciarse la acumulación radiactiva. 
Es decir, debe de conocerse la llamada relación isotópica primordial (RIP), o sea, la abundancia primitiva de cada isótopo en la nebulosa solar, aún sin alterar por procesos radiactivos. No se han podido determinar edades radiogénicas hasta conocer la RIP para todos los elementos hijos, que han podido medirse en minerales muy antiguos total o casi totalmente desprovistos de elementos padres: en el caso del uranio se emplean sideritos o galenas muy antiguas.

Veamos en forma de tabla los principales métodos radiométricos:

Elemento padre	Elemento hijo	Vida media	Observaciones
Samario 147	Neodimio 143	106.000 Ma	El mejor método en rocas metamórficas muy antiguas
Rubidio 87	Estroncio 87	47.000 Ma	Se utiliza en cualquier tipo de roca
Uranio 238	Plomo 206	4.510 Ma	El método más preciso
Potasio 40	Argón 40	1.300 Ma	El método más común
Uranio 235	Plomo 207	713 Ma	Igual que el U238/Pb206
Berilio 10	Boro 10	1,5 Ma	Muy útil en rocas sedimentarias
Torio 230	Radio 226	75.000 años	Útiles en sedimentos marinos de menos de un millón de años
Protactinio 231	Actinio 227	34.300 años	Ídem que el anterior
Carbono 14	Nitrógeno 14	5.730 años	Útil en materiales de origen biológico
Argón 39	Potasio 39	269 años	Para agua o hielo de menos de mil años
Tritio	Helio 3	12,43 años	Para agua o hielo muy recientes

Finalmente, es importante conocer la "historia" del mineral a emplear, ya que pueden existir ganancias de elementos radiactivos después de la cristalización (por ejemplo por metasomatismo), o bien pérdidas de elementos hijos por procesos metamórficos, por lo que para mayor seguridad se emplean conjuntamente determinaciones sobre varios minerales, y sobre distintos elementos radiactivos.

Principios de datación relativa y ejemplos prácticos

Y continuamos con los métodos de datación relativa que ordenan los acontecimientos geológicos sin conocer el momento exacto en que se producen, basándose en los siguientes principios:

• Principio del Actualismo y del uniformismo.
• Principio de superposición de los estratos.
  El principio de superposición se complementa con otros dos: principio de la horizontalidad inicial y el principio de la continuidad lateral de los estratos, según los cuales los estratos se depositan horizontalmente y tienen la misma edad en todos sus puntos. Los principios enunciados anteriormente tienen ciertas excepciones:
  
  1. En las series formadas en zonas de subducción el apilamiento se produce en la base y no en el techo de la serie, pero ello es debido a la fuerte deformación, aunque ésta ocurre a la vez que el depósito sedimentario.
  2.  El principio de horizontalidad no se cumple en los bordes de cuenca sedimentaria con pendientes acusadas, como por ejemplo los taludes continentales.
  3.  El principio de continuidad lateral no tiene en cuenta el hecho de que con frecuencia el medio sedimentario en el que se está formando un depósito se desplaza lateralmente, como en las transgresiones marinas o en la progradación de los deltas. Por ello, muchas superficies sincrónicas cortan diferentes unidades sedimentarias.
• Principio de superposición de sucesos o de acontecimientos: Un proceso tectónico siempre es posterior a los estratos y rocas afectadas, y anterior a los estratos y rocas no afectadas.
  
• Principio de la sucesión faunística.

¡Para que practiquéis el portugués!

Y para practicar los principales principios, especialmente los estratigráficos, que regulan la datación relativa y la reconstrucción de la historia geológica os recomiendo que visitéis la web del Proyecto Biosfera.

Leyenda del corte:

1. Pizarras.
2. Calizas.
3. Conglomerados y areniscas.
4. Margas yesíferas.

También tenéis que interpretar el corte geológico que se adjunta y dar una explicación a los posibles acontecimientos geológicos que han ocurrido.

Y otro ejemplo muy completo:

Fuente: http://portillobg4.blogspot.com.es/2013/09/la-historia-de-la-tierra.html

Las discontinuidades estratigráficas

La cronología relativa consiste en ordenar los distintos acontecimientos geológicos desde el más antiguo al más moderno; es decir, el establecimiento de una ordenación de dichos sucesos de acuerdo con el "antes" y el "después". Este objetivo tan simple en teoría, tropezó con muchas dificultades pues estos sucesos no se presentan juntos y superpuestos de más antiguos a más modernos en el mismo lugar.

Se ha comprobado que sólo un 50 % como máximo del tiempo geológico está representado en forma de secuencias estratigráficas. A las interrupciones numerosas del registro sedimentario se les llamó diastemas.
Actualmente, se llaman discontinuidades estratigráficas a las "cicatrices" producidas por una interrupción de la sedimentación durante un periodo de tiempo en que la región considerada se somete además, en algunos casos, a procesos erosivos, para después al reanudarse la sedimentación, ésta ocurre sobre la superficie erosiva. Al lapso de tiempo transcurrido sin sedimentación se le llama hiato, y si transcurrió bajo condiciones erosivas se le conoce como laguna estratigráfica.

Se puede considerar varios tipos de discontinuidades:

Hiato o paraconformidad

Disconformidad

Es una discontinuidad en la que, pese a la superficie de erosión entre dos formaciones, se mantiene el paralelismo entre los distintos grupos de estratos, lo que evidencia la ausencia de fenómenos de plegamiento durante la laguna estratigráfica. El reconocimiento de disconformidades es sencillo, pues suelen estar marcadas por paleorrelieves, como paleosuelos, costras ferruginosas, niveles fosilíferos, etc.

Discordancia angular

Es una discontinuidad en la que durante la laguna estratigráfica se ha producido la deformación de los estratos y su erosión (simultánea o posterior), por lo que no existirá paralelismo entre esta formación y los estratos superiores, dándose muchas veces cierto ángulo entre ambos conjuntos, de ahí el nombre de discordancia angular.

Inconformidad

Es una disconformidad localizada entre una roca que carezca de estratificación, como por ejemplo un plutón granítico, y los estratos que la cubren.

Y un ejemplo de varias de ellas en un corte geológico del Gran Cañón del Colorado:

Se pueden ver, de abajo hacia arriba; una inconformidad, una discordancia angular, una disconformidad y un hiato o paraconformidad.