La historia de la Tierra: tiempo geológico, métodos de datación y fósiles

La historia de la Tierra

1. El tiempo geológico

El concepto de tiempo en geología es muy complejo, porque los procesos geológicos, como la formación de cordilleras o la apertura de un océano ocurren de manera muy lenta.

La unidad de tiempo que se emplea en geología es el millón de años (Ma), que se denomina cron.

La edad de la Tierra

De acuerdo con los trabajos del geólogo Arthur Holmes, se estima que la Tierra tiene una edad comprendida entre 4500 y 4600 millones de años.

Las distintas edades de la Tierra propuestas por diferentes autores:

La mayoría de estas hipótesis sobre la edad de la Tierra partían de supuestos incorrectos, como una interpretación literal de la Biblia o la suposición de que la salinización de los océanos fue un proceso continuo, cuando hoy día se sabe que es discontinuo.

Actualismo: el presente es la clave del pasado

La deducción de los fenómenos pasados, que no podemos observar directamente, solo es posible a partir de la observación de los fenómenos actuales, es en el siglo XVII cuando el geólogo James Hutton presenta las ideas del actualismo. El actualismo se puede resumir en la frase > y está muy relacionada con el uniformitarismo o uniformismo.

- Uniformismo (o uniformitarismo). Las leyes que rigen los procesos naturales han permanecido uniformes a lo largo del tiempo. Es una idea de cambios graduales y lentos. 

- Actualismo. Los fenómenos y procesos que están actuando hoy día son los mismos que han actuado durante los tiempos geológicos y producen los mismos efectos. El proceso de erosión que desgasta las montañas actuales es el mismo proceso erosivo que actuó sobre las montañas de tiempos muy antiguos.

El actualismo se enfrentó a las ideas del catastrofismo, que interpretaba los fenómenos geológicos como consecuencia de diferentes catástrofes que habrían ocurrido en la Tierra, como por ejemplo, el diluvio universal. En el siglo XX surge el neocatastrofismo, que teniendo en cuenta el actualismo, defiende el papel de las catástrofes como mecanismo para explicar ciertos acontecimientos geológicos, la extinción de los dinosaurios por el impacto de un asteroide sobre la Tierra.

2. Los métodos de datación

La historia de la Tierra se encuentra escrita en las rocas. En las rocas podemos estudiar los acontecimientos geológicos y las formas de vida del pasado: se denomina datación a la acción de situar en el tiempo geológico los materiales rocosos y los sucesos y acontecimientos objeto de estudio. Existen dos métodos de datación:

- Cronología relativa. Consiste en ordenar las rocas, los fósiles o los acontecimientos geológicos según su antigüedad, sin determinar su edad exacta. Indicamos cuál es más antiguo y cuál es más moderno.

- Cronología absoluta. Permite determinar la edad de una roca, un fósil o un acontecimiento geológico indicando fechas absolutas, generalmente en millones de años.

Cronología relativa: cronoestratigrafía.

La ciencia que estudia el orden de formación de los estratos en una cuenca sedimentaria se denomina estratigrafía.

Principios de la cronoestratigrafía

Principio de superposición de los estratos. Cuando un conjunto de estratos forman una serie estratigráfica, lo más antiguo se localizan en las zonas más profundas, y los más modernos, en las zonas más superficiales. La parte superior de cada estrato se llama techo, la inferior, muro y la superficie de separación cada dos estratos, plano de estratificación. Se denomina potencia al espesor de un estrato.

Principio de horizontalidad inicial. Los estratos de rocas sedimentarias se forman en posición horizontal; posteriormente se pueden plegar o deformar. 

Principio de superposición de procesos. Todo proceso o estructura geológica es más moderno que las rocas o estructuras a las que afecta y más antiguos que las rocas o estructuras a las que no afecta. 

Principio de continuidad. Cada estrato tiene la misma edad en toda su extensión; por tanto, se ha formado al mismo tiempo en toda la cuenca sedimentaria aunque los estratos están erosionados.

Principio de la sucesión faunística. Los estratos que contienen el mismo conjunto de fósiles tienen la misma edad.

Criterios de polaridad: arriba y abajo 

Cuando las fuerzas internas de la Tierra modifican la posición de los estratos, es necesario recurrir a una serie de criterios para deducir la posición original de un estrato o de un conjunto de estratos.

Debemos observar y analizar una serie de criterios o indicadores de posición, que se localizan en los dos polos de un estrato, el techo y el muro.

Los criterios de polaridad son un conjunto de estructuras sedimentarias que se originaron durante la formación de las rocas sedimentarias o en fases posteriores. Estos criterios nos permiten conocer la posición original de un estrato o de una serie estratigráfica.

Entre los criterios de polaridad utilizados se encuentran las marcas o huellas en el techo de un estrato y la granoselección.

• Las marcas o huellas

Son marcas que han quedado impresas y posteriormente fosilizadas en el techo de un estrato. Las más comunes son las pisadas o huellas de la actividad de los seres vivos (icnitas), las grietas de desecación en el barro, el impacto de las gotas de lluvia y las marcas de corriente.

Las huellas o marcas dejan un hueco en el techo del estrato. Cuando el molde se rellena posteriormente por otros materiales, se forma el contramolde en el muro del estrato superior (saliente).

- Si al estudiar las huellas de un estrato, el molde aparece en la parte superior, hemos encontrado su techo.

- Si al estudiar un estrato encontramos el contramolde de la huella, hemos localizado el muro.

• La granoselección

Es un tipo de estructura de ordenamiento de las partículas o granos del estrato, que consiste en la disminución progresiva del tamaño del grano de la parte inferior o muro a la parte superior o techo del estrato (granoselección).

Al disminuir la capacidad de transporte los granos grandes son los primeros en depositarse, y sucesivamente los de tamaño menor.

Estratos con granoselección. Sirven como guía para conocer la posición inicial de una serie estratigráfica, puesto que los situados por encima del techo serán más modernos y los situados por debajo del muro serán más antiguos.

Cronología absoluta: datación radiométrica

El fenómeno de la radiactividad permitió datar con gran exactitud la edad de las rocas y los eventos geológicos. Se basa en la desintegración de los isótopos de elementos radiactivos naturales.

Los elementos radiactivos se incorporan formando parte de algunos minerales cuando se forman las rocas. El elemento radiactivo inicial o elemento padre, es inestable y al emitir partículas α

(alfa) o β (beta), o radiación γ (gamma), se transforma en el elemento hijo estable. Este proceso de desintegración radiactiva es el fenómeno de la radiactividad. El elemento radiactivo padre se desintegra de forma espontánea a un ritmo o una velocidad constante, que es característica de cada tipo de elemento.

Se denomina período de semidesintegración al tiempo que tarda una cantidad cualquiera de un elemento radiactivo en reducirse a la mitad.

3. Los fósiles

Los fósiles son los restos de los seres vivos animales o vegetales de épocas pasadas de la Tierra, o los vestigios de su actividad biológica como huevos, excrementos, pisadas y rastros.

• Proceso de fosilización

1. Un ser vivo muere y comienza a descomponerse en contacto con el aire o con el agua.

2. Si es enterrado los tejidos blandos se descomponen y solo se conservan las partes duras.

3. La materia orgánica de las partes duras es sustituida por materia mineral, aunque se mantienen las formas originales.

4. Las elevaciones del terreno y la erosión sitúan al fósil cerca de la superficie.

El testimonio del pasado: los fósiles >

Para que un fósil sea considerado como fósil guía tiene que cumplir tres condiciones: ser abundante en los estratos (lo que permitirá localizarlo con cierta facilidad); presentar una amplia dispersión geográfica (es decir, tiene que aparecer en muchos lugares de la Tierra), y corresponder a organismos que vivieron en épocas determinadas y no demasiado extensas.

La escala de los tiempos geológicos