PRINCIPIOS Y TIEMPO

GEOLGICO

EL TIEMPO GEOLGICO

El concepto de tiempo es bsico para la geologa. La mayora de

los procesos geolgicos que forman la superficie de la Tierra y

que estructuran su interior sabemos ahora que operan sobre largos

perodos de tiempo de millones y centenares de millones de aos.

Pero esto no ha sido siempre as. Las

primeras cronologas en el mundo

cristiano se basaban en la Biblia

El mundo fue creado el 25 de Octubre del ao 4.004 a.C., a las 9 am

James Ussher

(1581 1656)

arzobispo irlands

Discurso preliminar sobre un

cuerpo slido contenido en

otro cuerpo slido

Cmo puede estar el diente (slido) de un tiburn dentro

de una roca slida?

PROBLEMA

OBSERVACIN

Qu vemos en esta imagen?

INTERPRETACIN

Cmo pudieron formarse las rocas que vemos?

Nicols Steno (1638-1686)

Florencia, 1669.

Introduccin a una Disertacin sobre un

cuerpo rocoso slido contenido de forma

natural dentro de otro cuerpo rocoso

slido

Steno fue el primero que trat sobre el origen de las rocas y los sedimentos

CMO SE FORMAN LOS SEDIMENTOS?

II. LOS ESTRATOS DE LA TIERRA [I) Los estratos de la tierra se deben a los sedimentos incluidos en un fluido]

Los sedimentos se forman, pues, cuando los contenidos de un fluido caen por su propio peso al fondo, bien porque stos estn contenidos en el fluido o bien porque son secretados gradualmente a partir de las partculas del mismo fluido; y esto tanto en la superficie superior como igualmente en todas las partculas del fluido.

PRINCIPIO DE HORIZONTALIDAD

ORIGINAL

A qu es paralela la superficie superior de los sedimentos?

la superficie superior de los sedimentos es paralela al horizonte o bien se inclina un poco de la horizontal. Tal como sucede en los ros, donde hay costras minerales alternativamente verdes, amarillas y rojizas que se adaptan a la forma del fondo rocoso, mientras que los sedimentos de arena y de arcilla se adaptan a la forma plana; esto hace que para m sea posible diferenciar fcilmente entre costra y sedimentos en los variados estratos de la tierra.

Qu exista bajo un estrato en el momento de su formacin?

En el momento en el que se estaba formando un estrato cualquiera, bajo ste exista ya antes otro cuerpo, que impeda a los materiales que se presentan en forma de polvo descender ms abajo. Por este hecho, en el momento en que se formaba el estrato situado ms abajo, haba bajo l, o bien otro cuerpo slido, o bien, un fluido. Pero si se trataba de un fluido, ste era de naturaleza diferente a la del fluido situado en posicin superior y era ms pesado que el sedimento slido de este fluido superior.

Normalmente otro estrato

PRINCIPIO DE CONTINUIDAD ORIGINAL

Por qu est limitado (lateralmente) un estrato en el momento de su formacin?

En el momento en que se formaba un estrato cualquiera: o bien ste estaba limitado por sus lados por otros cuerpos slidos, o bien el estrato cubra todo el globo de la Tierra. De aqu se sigue que en cualquier lugar de la tierra que se considere, cuando se observan los lados desnudos de los estratos, hay que, o bien buscar la continuacin de estos mismos estratos, o bien encontrar este otro cuerpo slido que ha frenado la materia rocosa de los estratos impidindoles extenderse ms lejos.

PRINCIPIO DE SUPERPOSICIN Cmo era la materia que estaba encima del estrato en el momento de su formacin?

En el momento en que se formaba cualquier estrato, la materia que estaba situada por encima de l era toda ella fluida; debido a este hecho, en el momento en que se formaba el estrato ms bajo no se haba formado an ninguno de los estratos superiores

Qu se puede deducir de los estratos que no son paralelos al horizonte?

Debido a este hecho, todos los estratos deberan estar contenidos entre dos planos paralelos al horizonte. De ello se deduce que los estratos tanto perpendiculares al horizonte como inclinados con respecto a l, en otro tiempo se haban formado y situado paralelos al horizonte.

Principio de horizontalidad original Si no se cumple hay que buscar una causa ulterior que modifique la

posicin de las rocas

Steno invoca dos causas para que los estratos no estn horizontales

El primer modo por el que los estratos cambian de posicin puede deberse a una violenta sacudida ascendente de los estratos

El segundo modo de cambio de posicin de los estratos puede deberse al deslizamiento o hundimiento espontneo de los estratos y al desmoronamiento de los mismos

PRINCIPIO DE LA SUCESIN DE LOS FENMENOS GEOLGICOS

PRINCIPIO DEL ACTUALISMO

El contenido interior de los estratos nos ayuda a interpretar su origen?

3. Si en algn estrato observamos indicios de sal marina, restos de animales marinos, tablas de barcos y sustancias similares a los del fondo del mar, se puede aducir ciertamente que el mar estuvo alguna vez en ese lugar, ya se debiera a diversas causas, como son la de la inundacin de la tierra o la de los vmitos de las montaas. 4. Si en algn estrato encontramos gran abundancia de juncos, semillas, pias, troncos y ramas de rboles y objetos similares, podemos deducir con todo derecho que dichos materiales han sido, llevados all por la inundacin del ro o por el arrastre de un torrente

SOLUCIN

La roca era un sedimento blando cuando se incorpor a lla el fsil

Principio de horizontalidad original

Principio de continuidad original

Principio de superposicin

COROLARIO Si se encuentran en algn estrato fragmentos de otro o partes de animales o de plantas,

ciertamente puede decirse que el estrato no puede ser incluido entre los estratos que fueron

formados por el primer fluido en los tiempos de la creacin.

Principio de los fragmentos incluidos

Los fragmentos

de una roca

incluidos en otra

roca son ms

antiguos que

esta roca

Los fsiles tienen la

edad del estrato en el

que estn incluidos,

pero son posteriores a

la Creacin

Abraham G. Werner (1750-1817)

Profesor en la Escuela de Minas de Freiberg

Gelogo y mineralogista

Primer cientfico que hizo una clasificacin

sistemtica de minerales

Teora Neptunista de la Tierra

El granito es una roca sedimentaria

post-Diluvial

Diluvial

Terciario

PRIMERA DIVISIN ESTRATIGRFICA

Secundario

Transicional

Primario Rocas cristalinas (metamrficas)

Rocas sedimentarias muy duras

Rocas sedimentarias litificadas

Rocas sedimentarias poco o

nada litificadas

Depsitos superficiales (sedimentos)

EL DESCUBRIMIENTO DEL

TIEMPO GEOLGICO

James Hutton

(1726-1797)

Mdico de formacin

Naturalista y granjero

Puede ser considerado el primer

gelogo en el sentido moderno, por su

aproximacin cientfica a la Tierra

A Theory of the Earth teora

plutonista de la Tierra (el calor interno

consolida las rocas, pero tambin las

forma)

El granito es una roca gnea

Difusor de las ideas de Steno

DISCORDANCIAS

Aplica los principios de Steno a esta imagen Cul es la sucesin de

fenmenos geolgicos que aparece representada?

Siccar Point, discordancia estudiada por Hutton

Este punto le hizo pensar a Hutton que el tiempo geolgico era muy grande Por qu?

7 Deformacin serie amarilla; 8 Erosin

1 Sedimentacin (serie azul) horizontal, como sedimentos blandos

2 Enterramiento y transformacin en rocas sedimentarias duras (serie azul);

3 Deformacin serie azul; 4 Erosin (lnea roja)

5 Sedimentacin (serie amarilla) horizontal, como sedimentos blandos

6 Enterramiento y transformacin en rocas sedimentarias duras (amarilla);

MS PRINCIPIOS (I)

Principio de la sucesin de fenmenos geolgicos

los cuerpos de rocas o procesos que cortan a otros son ms

modernos que los cortados

La Serie amarilla es ms

moderna que la serie azul

porque los estratos de esta son

cortados (erosionados) por los

de aquella

Hutton aplic y desarroll algunos principios slo esbozados por Steno

MS PRINCIPIOS (II)

Principio/s del uniformitarismo = uniformismo + actualismo

los procesos que han tenido lugar a lo largo de la historia de la

tierra han sido uniformes (# uniformismo) y semejantes a los

actuales (@ actualismo)

La velocidad de sedimentacin es

constante a lo largo del tiempo (#).

Como esta velocidad es actualmente

muy baja (@), el tiempo que tard

en sedimentarse cada una de estas

series de rocas es muy largo

No hay vestigios de un comienzo, ni perspectivas de un final

Georges Cuvier (1769-1832)

Zologo y paleontlogo francs

Experto en vertebrados

Estudi restos de vertebrados de los

estratos secundarios y terciarios de la

Cuenca de Pars

Demostr la existencia de extinciones

faunsticas

Teora Catastrofista (en oposicin al

Uniformitarismo huttoniano) Discurso

sobre las revoluciones de la superficie

del globo

EXTINCIONES

Azoico (sin fsiles)

Invertebrados fsiles,

no hay vertebrados

Reptiles y peces extintos

Mamferos extraos

Mamferos modernos Cuvier demostr la

existencia de varias

pocas nicas en la

historia de la Tierra antes

de la aparicin de la

humanidad

post-Diluvial

Diluvial

Terciario

Secundario

Transicional

Primario

Cada Estrato tena

su propia fauna

Problema 1.- Cmo se puede determinar el orden en el

cual se forman los estratos de rocas ?

En un punto, los estratos se

pueden ordenar usando el

Principio de Superposicin de

Steno

El ms antiguo

antiguo

intermedio

moderno

El ms moderno

tiem

po

Gran Bretaa (Devonshire)

Dentro de una regin, los estratos se pueden correlacionar

mediante su litologa (caractersticas fsicas) para definir un Sistema

Geolgico

Midlands Gran Bretaa (Devonshire)

Gran Bretaa Europa

?

?

Problema 2.- Cmo puedo correlacionar Sistemas de diferentes

regiones si los estratos no se pueden correlacionar basndose en

sus caractersticas fsicas?

Ingeniero Civil

Primer investigador en emplear el

concepto de fsil gua.

Logr identificar y cartografiar

estratos individuales en zonas

geogrficas muy extensas.

La secuencia de fsiles apareca

siempre en el mismo orden.

Primer mapa geolgico (Mapa

geolgico de Inglaterra y Gales,

1815) William Smith

(1769-1839)

PRINCIPIO DE SUCESIN BITICA

Las rocas formadas durante un tiempo geolgico determinado podan identificarse por su contenido fsil caracterstico.

Existe una secuencia definida de especies fsiles que han aparecido y desaparecido a lo largo del tiempo (evolucin y extincin)

Gran Bretaa Europa

Los fsiles son la clave para la correlacin regional de los Sistemas geolgicos

El Sistema Cretcico

se pudo correlacionar

a travs del Canal de

la Mancha basndose

en su litologa y

fsiles

Primario

Secundario

Transicional

Terciario

Diluvial

post-Diluvial

Parisian gypsum beds London clay

alluvium

Sicilian strata

English chalk

Oolites

Lias

New Red Sandstone Muschelkalk - Trias

Magnesian Limestone

Coal Measures

Mountain Limestone

Old Red Sandstone Devonshire strata

Wenlock Limestone

Welsh Greywackes

Parisian chalk

Jura Mt. strata

Perm strata

hacia 1790 hacia 1870

gravels

Crystalline (metamorphic) strata

Islas Britnicas Europa

E

S

T

R

T

I

G

R

A

F

A

Escala Moderna

Cuaternario

Terciario

Cretcico

Jursico

Trisico

Prmico

Carbonfero

Devnico

Silrico

Ordovcico

Cmbrico

Precmbrico

Jursico

Cretcico

Los Sistemas fueron originalmente definidos por su litologa y contenido fsil, lo que permita su correlacin

Los Sistemas estaban

limitados por discordancias, lo

que permiti fijar sus lmites y

el orden de superposicin

ESCALA CRONO

ESTRATIGRFICA

Esta escala es

relativa, s que el

Jursico es ms

moderno que el

Trisico y ms

antiguo que el

Cretcico, pero

no se puede saber

su edad concreta

en m.a.

IV

El Principio de sucesin de los fenmenos geolgicos es una

forma de datar los eventos geolgicos de una forma relativa

Cul es la roca ms antigua?

En el dibujo hay dos discordancias Dnde estn?

DATACIONES ABSOLUTAS

El proceso (fsico o qumico) debe ocurrir

dentro de las rocas (o los minerales)

Debe originar algn tipo de producto que se

pueda medir

El proceso debe ser:

Unidireccional (irreversible)

Operar a una velocidad constante

Requisitos para que un proceso natural sea til

DATACIONES ABSOLUTAS

Los primeros intentos

Salinidad de los ocanos

Enfriamiento de la Tierra (lord Kelvin) creacionistas

Velocidad de sedimentacin (Ch. Darwin) evolucionistas

Registros histricos

Dendrocronologa (anillos de los rboles)

Varvas glaciares

Todos ellos excepto los dos primeros se usan todava

DATACIONES ABSOLUTAS Dataciones radioactivas

Usa istopos radioactivos que son inestables

Se desintegran en nuevos istopos (del mismo o diferente elemento qumico)

Ocurre a velocidad constante (conocida)

VIDA MEDIA

Tiempo que tardan en desintegrarse la 1/2 de los istopos

originales (padres) para formar los nuevos (hijos)

La relacin padre/hijo decrece con el tiempo

DATACIONES RADIOACTIVAS

t = 1/l ln (1 + Nh/N)

a) Calcular la vida media (T) del U238 sabiendo que su

constante l=1,54 10-10. T es el tiempo en que la mitad de

tomos originales radioactivos se han descompuesto en

tomos hijos; esto es Nh = N.

b) Calcular la constante l del Rb87 conociendo su periodo

T = 4,7 1010 aos

c) Se ha analizado un basalto y despus de todas las

correcciones se ha obtenido que contiene 1,2 10-3 mgr de

Sr87 y 8 mgr de Rb87. Conociendo el periodo de

semidesintegracin del Rb87 en Sr87 (ver arriba), calcular su

edad.

Factores que afectan las dataciones

radioactivas

Funciona mejor cuando el mineral es un sistema cerrado

Los istopos padres o hijos no pueden salir del sistema

Las rocas muy jvenes puede que no hayan tenido tiempo

de acumular suficientes istopos hijos que se puedan medir

Hay que elegir un mtodo que encaje con la edad de la roca

Los minerales de las rocas tambin determinan cual puede

ser el mtodo utilizado

Las rocas metamrficas no son siempre sistemas

cerrados

Durante el metamorfismo los fluidos en circulacin

afectan a los minerales

Su datacin proporciona la edad del metamorfismo

Muy til en rocas gneas (edad de cristalizacin)

Cuando el mineral cristaliza los istopos radioactivos se

incorporan al mineral

No contiene istopos hijos en ese momento

La cristalizacin cierra el mineral y pone a 0 el reloj

Las rocas fracturadas o alteradas no son buenas

candidatas

Slo funciona con algunas rocas sedimentarias

ESCALA GEO

CRONOLGICA