Meteorización

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Un arco natural producido por la erosión de roca erosionada diferencialmente en Jebel Kharaz (Jordania). Crédito de la foto: Etan J. Tal

La meteorización es la descomposición de rocas, suelo y minerales, así como materiales artificiales a través del contacto con la atmósfera, la biota y las aguas de la Tierra. La meteorización ocurre in situ, más o menos como: “sin movimiento”, y por lo tanto no debe confundirse con la erosión, que involucra el movimiento de rocas y minerales por agentes como agua, hielo, nieve, viento, olas y gravedad y luego ser transportado y depositado en otros lugares.

Existen dos clasificaciones importantes de los procesos de intemperismo: meteorización física y química; cada uno involucra a veces un componente biológico. La intemperie mecánica o física implica la ruptura de rocas y suelos a través del contacto directo con las condiciones atmosféricas, como el calor, el agua, el hielo y la presión. La segunda clasificación, la meteorización química, involucra el efecto directo de los químicos atmosféricos o químicos producidos biológicamente, también conocido como meteorización biológica en la descomposición de rocas, suelos y minerales. Si bien la meteorización física se acentúa en ambientes muy fríos o muy secos, las reacciones químicas son más intensas donde el clima es húmedo y caluroso. Sin embargo, ambos tipos de meteorización ocurren juntos, y cada uno tiende a acelerar al otro. Por ejemplo, La abrasión física (frotar juntas) disminuye el tamaño de las partículas y, por lo tanto, aumenta su área de superficie, haciéndolas más susceptibles a reacciones químicas rápidas. Los diversos agentes actúan en concierto para convertir minerales primarios (feldespatos y micas) en minerales secundarios (arcillas y carbonatos) y liberar elementos nutrientes de las plantas en formas solubles.

Los materiales que quedan después de que la roca se descompone en combinación con material orgánico crea tierra. El contenido mineral del suelo está determinado por el material original; por lo tanto, un suelo derivado de un único tipo de roca a menudo puede ser deficiente en uno o más minerales necesarios para una buena fertilidad, mientras que un suelo erosionado de una mezcla de tipos de roca (como en sedimentos glaciales, eólicos o aluviales) a menudo produce un suelo más fértil. Además, muchas de las formas terrestres y paisajes de la Tierra son el resultado de procesos de meteorización combinados con la erosión y la redeposición.

Hay tres tipos de meteorización.

  1. Desgaste físico
  2. Meteorización química
  3. Meteorización biológica

Desgaste físico

La meteorización física, también conocida como meteorización mecánica, es la clase de procesos que causa la desintegración de las rocas sin cambios químicos. El proceso primario en la meteorización física es la abrasión (el proceso por el cual los clastos y otras partículas se reducen en tamaño). Sin embargo, la meteorización química y física a menudo van de la mano. La meteorización física puede ocurrir debido a la temperatura, presión, escarcha, etc. Por ejemplo, las grietas explotadas por el desgaste físico aumentarán el área de la superficie expuesta a la acción química, lo que amplificará la tasa de desintegración.

La abrasión por agua, hielo y procesos de viento cargados de sedimentos puede tener un tremendo poder de corte, como lo demuestran ampliamente las gargantas, quebradas y valles de todo el mundo. En las áreas glaciares, enormes masas de hielo en movimiento incrustadas con tierra y fragmentos de roca muelen rocas a su paso y arrastran grandes volúmenes de material. Las raíces de las plantas a veces penetran en las rocas y las separan, lo que provoca cierta desintegración; Los animales de madriguera pueden ayudar a desintegrar la roca a través de su acción física. Sin embargo, tales influencias son generalmente de poca importancia en la producción de material parental en comparación con los drásticos efectos físicos del agua, el hielo, el viento y el cambio de temperatura. La meteorización física también se conoce como meteorización mecánica o desagregación.

Estrés termal

La meteorización por estrés térmico (a veces llamada erosión por insolación) es el resultado de la expansión y contracción de la roca, causada por los cambios de temperatura. Por ejemplo, el calentamiento de rocas por la luz del sol o incendios puede causar la expansión de sus minerales constituyentes. Como algunos minerales se expanden más que otros, los cambios de temperatura crean tensiones diferenciales que eventualmente hacen que la roca se rompa. Debido a que la superficie externa de una roca a menudo es más cálida o más fría que las partes internas más protegidas, algunas rocas pueden capear por exfoliación: el desprendimiento de las capas externas. Este proceso puede acelerarse bruscamente si se forma hielo en las grietas de la superficie. Cuando el agua se congela, se expande con una fuerza de alrededor de 1465 Mg / m ^ 2, desintegrando enormes masas rocosas y desalojando granos minerales de fragmentos más pequeños.

La meteorización por estrés térmico comprende dos tipos principales: choque térmico y fatiga térmica. La meteorización por estrés térmico es un mecanismo importante en los desiertos, donde existe un amplio rango de temperatura diurna, caliente en el día y fría en la noche. El calentamiento y enfriamiento repetidos ejercen presión sobre las capas externas de las rocas, lo que puede hacer que sus capas externas se desprendan en capas delgadas. El proceso de peeling también se llama exfoliación. Aunque los cambios de temperatura son el principal impulsor, la humedad puede mejorar la expansión térmica en la roca. También se sabe que los incendios forestales y los incendios de pastizales provocan una erosión importante de rocas y cantos rodados expuestos a lo largo de la superficie del suelo. El intenso calor localizado puede expandir rápidamente una roca.

El calor térmico de los incendios forestales puede causar una erosión importante de rocas y cantos rodados, el calor puede expandir rápidamente una roca y puede ocurrir un choque térmico. La expansión diferencial de un gradiente térmico puede entenderse en términos de tensión o tensión, de manera equivalente. En algún momento, este estrés puede exceder la resistencia del material, causando la formación de una grieta. Si nada impide que esta grieta se propague a través del material, la estructura del objeto fallará.

Meteorización de las heladas

La meteorización de las heladas, la acuñación de las heladas, el acuñamiento en hielo o la crio-fractura es el nombre colectivo de varios procesos en los que el hielo está presente. Estos procesos incluyen la erosión de las heladas, la formación de escarcha y la meteorización congelación-descongelación. La rotura severa de las heladas produce enormes pilas de fragmentos de roca llamados pedregones que pueden estar ubicados al pie de las montañas o a lo largo de las laderas. La meteorización de las heladas es común en las zonas de montaña donde la temperatura está alrededor del punto de congelación del agua. Ciertos suelos susceptibles a las heladas se expanden o se levantan al congelarse como resultado del agua que migra a través de la acción capilar para producir lentes de hielo cerca del frente de congelación. Este mismo fenómeno ocurre dentro de los espacios de poro de las rocas. Las acumulaciones de hielo crecen a medida que atraen agua líquida de los poros circundantes. El crecimiento del cristal de hielo debilita las rocas que, con el tiempo, se rompen.

La acción de intemperie inducida por congelamiento ocurre principalmente en ambientes donde hay mucha humedad, y las temperaturas fluctúan frecuentemente por encima y por debajo del punto de congelación, especialmente en áreas alpinas y periglaciales. Un ejemplo de rocas susceptibles a la acción de las heladas es la tiza, que tiene muchos espacios de poro para el crecimiento de cristales de hielo. Este proceso se puede ver en Dartmoor donde da como resultado la formación de tors. Cuando el agua que ha ingresado a las juntas se congela, el hielo formado tira de las paredes de las juntas y hace que las articulaciones se ensanchen y ensanchen. Cuando el hielo se derrite, el agua puede fluir más adentro de la roca. Los ciclos repetidos de congelación-descongelación debilitan las rocas que, con el tiempo, se fragmentan a lo largo de las juntas en piezas angulares. Los fragmentos rocosos angulares se juntan al pie de la pendiente para formar una pendiente de talud (o pendiente pedregosa). La división de rocas a lo largo de las juntas en bloques se llama desintegración de bloques. Los bloques de rocas desprendidos son de varias formas dependiendo de la estructura de la roca.

las olas del mar

La geografía costera está formada por la meteorización de las acciones de las olas en tiempos geológicos o puede ocurrir de manera más abrupta a través del proceso de meteorización salina.

Liberación de presión

La liberación de presión pudo haber causado las hojas de granito exfoliadas que se muestran en la imagen.

En la liberación de presión, también conocida como descarga, los materiales superpuestos (no necesariamente rocas) se eliminan (por erosión u otros procesos), lo que hace que las rocas subyacentes se expandan y fracturen paralelas a la superficie.

Las rocas ígneas intrusivas (por ejemplo, granito) se forman en las profundidades de la superficie de la Tierra. Están bajo una tremenda presión debido al material de roca superpuesto. Cuando la erosión elimina el material de roca superpuesto, estas rocas intrusivas quedan expuestas y se libera la presión sobre ellas. Las partes externas de las rocas tienden a expandirse. La expansión establece tensiones que causan la formación de fracturas paralelas a la superficie de la roca. Con el tiempo, las láminas de roca se desprenden de las rocas expuestas a lo largo de las fracturas, un proceso conocido como exfoliación. La exfoliación debido a la liberación de presión también se conoce como “laminado”.

La retirada de un glaciar superpuesto también puede conducir a la exfoliación debido a la liberación de presión.

Crecimiento de cristal de sal

La cristalización de la sal, también conocida como haloclastia, causa la desintegración de las rocas cuando las soluciones salinas se filtran en las grietas y las articulaciones de las rocas y se evaporan, dejando cristales de sal detrás. Estos cristales de sal se expanden a medida que se calientan, ejerciendo presión sobre la roca de confinamiento.

La cristalización de sal también puede tener lugar cuando las soluciones descomponen rocas (por ejemplo, piedra caliza y creta) para formar soluciones salinas de sulfato de sodio o carbonato de sodio, cuya humedad se evapora para formar sus respectivos cristales de sal.

Las sales que han demostrado ser más eficaces en la desintegración de las rocas son el sulfato de sodio, el sulfato de magnesio y el cloruro de calcio. Algunas de estas sales pueden expandirse hasta tres veces o incluso más.

Normalmente se asocia con climas áridos donde el calentamiento fuerte provoca una fuerte evaporación y, por lo tanto, la cristalización de la sal. También es común a lo largo de las costas. Un ejemplo de meteorización salina se puede ver en las piedras alveoladas en la pared del mar. Honeycomb es un tipo de tafoni, una clase de estructuras de meteorización de roca cavernosa, que probablemente se desarrolle en gran parte por los procesos de erosión química y física de la sal.

Meteorización química

La meteorización química cambia la composición de las rocas, a menudo transformándolas cuando el agua interactúa con los minerales para crear diversas reacciones químicas. La meteorización química es un proceso gradual y continuo ya que la mineralogía de la roca se ajusta al entorno cercano a la superficie. Los minerales nuevos o secundarios se desarrollan a partir de los minerales originales de la roca. En esto, los procesos de oxidación e hidrólisis son los más importantes. La meteorización química se ve reforzada por agentes geológicos tales como la presencia de agua y oxígeno, así como por agentes biológicos tales como los ácidos producidos por el metabolismo microbiano y de la raíz de la planta.

El proceso de levantamiento de bloques de montaña es importante para exponer nuevos estratos de rocas a la atmósfera y a la humedad, lo que permite que se produzca un importante desgaste químico; se produce una liberación significativa de Ca2 + y otros iones en las aguas superficiales.

Disolución y carbonatación

La lluvia es ácida porque el dióxido de carbono atmosférico se disuelve en el agua de lluvia produciendo ácido carbónico débil. En ambientes no contaminados, el pH de la lluvia es de alrededor de 5.6. La lluvia ácida ocurre cuando gases como el dióxido de azufre y los óxidos de nitrógeno están presentes en la atmósfera. Estos óxidos reaccionan en el agua de lluvia para producir ácidos más fuertes y pueden bajar el pH a 4.5 o incluso 3.0. El dióxido de azufre, SO2, proviene de las erupciones volcánicas o de los combustibles fósiles, puede convertirse en ácido sulfúrico dentro del agua de lluvia, lo que puede causar la meteorización de la solución a las rocas sobre las que cae.

Algunos minerales, debido a su solubilidad natural (ej. Evaporitas), potencial de oxidación (minerales ricos en hierro, como pirita) o inestabilidad relativa a las condiciones superficiales (ver serie de disolución de Goldich) se curarán naturalmente, incluso sin agua ácida.

Uno de los procesos de meteorización de solución más conocidos es la carbonatación, el proceso por el cual el dióxido de carbono atmosférico conduce a la meteorización de la solución. La carbonatación se produce en las rocas que contienen carbonato de calcio, como la piedra caliza y la tiza. Esto ocurre cuando la lluvia se combina con dióxido de carbono o un ácido orgánico para formar un ácido carbónico débil que reacciona con el carbonato de calcio (la piedra caliza) y forma bicarbonato de calcio. Este proceso se acelera con una disminución de la temperatura, no porque las bajas temperaturas generalmente generen reacciones más rápidas, sino porque el agua más fría contiene más dióxido de carbono disuelto. La carbonatación es, por lo tanto, una gran característica de la meteorización glacial.

Las reacciones de la siguiente manera:

CO 2 + H 2 O → H 2 CO 3
dióxido de carbono + agua → ácido carbónico

2 CO 3 + CaCO 3 → Ca (HCO 3 ) 2
ácido carbónico + carbonato de calcio → bicarbonato de calcio

La carbonatación en la superficie de la piedra caliza bien articulada produce un pavimento de piedra caliza diseccionado. Este proceso es más efectivo a lo largo de las articulaciones, ampliándolas y profundizándolas.

Hidratación

La hidratación mineral es una forma de meteorización química que implica la unión rígida de los iones H + y OH- a los átomos y moléculas de un mineral.

Cuando los minerales de roca absorben agua, el aumento del volumen crea tensiones físicas dentro de la roca. Por ejemplo, los óxidos de hierro se convierten en hidróxidos de hierro y la hidratación de anhidrita forma yeso.

Oxidación

Dentro del entorno de meteorización se produce la oxidación química de una variedad de metales. El más comúnmente observado es la oxidación de Fe2 + (hierro) y la combinación con oxígeno y agua para formar hidróxidos Fe3 + y óxidos como goetita, limonita y hematita. Esto le da a las rocas afectadas una coloración marrón rojiza en la superficie que se desmorona fácilmente y debilita la roca. Este proceso es mejor conocido como “oxidación”, aunque es distinto del óxido de hierro metálico. Muchos otros minerales metálicos y minerales se oxidan e hidratan para producir depósitos coloreados, tales como calcopiritas o CuFeS2 que se oxidan a hidróxido de cobre y óxidos de hierro.

Meteorización biológica

Esta imagen muestra la meteorización biológica producida por un árbol cuyas raíces han crecido dentro de una roca.

Varias plantas y animales pueden crear condiciones meteorológicas químicas a través de la liberación de compuestos ácidos, es decir, el efecto del musgo que crece en los techos se clasifica como meteorización. La meteorización mineral también puede ser iniciada y / o acelerada por los microorganismos del suelo. Se cree que los líquenes en las rocas aumentan las tasas de meteorización química. Por ejemplo, un estudio experimental sobre granito de hornblenda en Nueva Jersey, EE. UU., Demostró un aumento de 3x – 4x en la velocidad de erosión bajo superficies cubiertas de liquen en comparación con las superficies de roca desnuda recientemente expuestas.

Las formas más comunes de intemperismo biológico son la liberación de compuestos quelantes (es decir, ácidos orgánicos, sideróforos) y de moléculas acidificantes (es decir, protones, ácidos orgánicos) por las plantas a fin de descomponer el aluminio y los compuestos que contienen hierro en los suelos debajo de ellos. La descomposición de restos de plantas muertas en el suelo puede formar ácidos orgánicos que, cuando se disuelven en agua, provocan la erosión química. La liberación extrema de compuestos quelantes puede afectar fácilmente las rocas y los suelos circundantes, y puede conducir a la podsolización de los suelos.

Los hongos micorrízicos simbióticos asociados con los sistemas de raíces de los árboles pueden liberar nutrientes inorgánicos de minerales como apatita o biotita y transferir estos nutrientes a los árboles, contribuyendo así a la nutrición de los árboles. También se evidenció recientemente que las comunidades bacterianas pueden afectar la estabilidad mineral que conduce a la liberación de nutrientes inorgánicos. Hasta la fecha, se ha informado que una gran variedad de cepas bacterianas o comunidades de diversos géneros colonizan superficies minerales y / o meteorizan minerales, y para algunos de ellos se demostró un efecto de promoción del crecimiento de las plantas. Los mecanismos demostrados o hipotéticos utilizados por las bacterias para el tratamiento de los minerales incluyen varias reacciones de oxidorreducción y disolución, así como la producción de agentes de intemperie, como protones, ácidos orgánicos y moléculas quelantes.

La intemperie y la gente

La meteorización es un proceso natural, pero las actividades humanas pueden acelerarlo. Por ejemplo, ciertos tipos de contaminación del aire aumentan la tasa de exposición a la intemperie. La quema de carbón, gas natural y petróleo libera sustancias químicas como óxido de nitrógeno y dióxido de azufre en la atmósfera. Cuando estos productos químicos se combinan con la luz solar y la humedad, se transforman en ácidos. Luego vuelven a la Tierra como lluvia ácida.

La lluvia ácida cansa rápidamente en piedra caliza, mármol y otros tipos de piedra. Los efectos de la lluvia ácida se pueden ver en las lápidas. Los nombres y otras inscripciones pueden ser imposibles de leer.

La lluvia ácida también ha dañado muchos edificios y monumentos históricos. Con 71 metros (233 pies) de altura, el Buda gigante Leshan en el Monte Emei en China es la estatua de Buda más grande del mundo. Fue tallado hace 1.300 años y se mantuvo sin daños durante siglos. Pero en los últimos años, la lluvia ácida ha ennegrecido su nariz y ha hecho que parte de su cabello se desmorone y caiga.


Referencia:
Wikipedia: Weathering
National Geographic: Weathering
Museo de Historia Natural de Idaho: ¿Qué es la intemperie?

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¿Cómo se miden los terremotos?

En los años 30, el sismólogo estadounidense Charles Francis Richter (26 de abril de 1900 – 30 de septiembre de 1985), del Instituto Tecnológico de California (Caltech), buscaba dar solución a una cuestión pendiente en el estudio de los terremotos: cómo compararlos entre sí según un método estandarizado. La escala de intensidad de Mercalli, empleada entonces, se regía por los niveles de destrucción observados tras un seísmo; era útil como aproximación grosera, pero subjetiva y de escaso valor científico.

Richter pensó en utilizar los valores de amplitud de los movimientos sísmicos registrados por la pluma del sismógrafo sobre el papel. Para ello se basó en un trabajo de 1928 del japonés Kiyoo Wadati, quien había representado las oscilaciones en relación a la distancia al epicentro (el punto de la superficie directamente encima del foco del terremoto). Inspirándose en la escala de magnitudes empleada por los astrónomos para determinar el brillo aparente de las estrellas desde la Tierra, Richter fijó un valor mínimo de base al que se referirían las máximas amplitudes de cada seísmo, para dar así un valor de magnitud a cada temblor.

Un terremoto medido por un sismómetro. Crédito: DarTar

Un terremoto medido por un sismómetro. Crédito: DarTar

Pero surgió un problema: al relacionar los diferentes valores con el de referencia, la diferencia en las proporciones entre los seísmos fuertes y los débiles era tan abismal que resultaba impracticable situarlos en una misma escala lineal. La ayuda llegó de su colega y mentor en Caltech, Beno Gutenberg, quien propuso convertir la tabla lineal en otra logarítmica de base diez. Para Richter, las escalas logarítmicas eran “un invento del diablo”, pero funcionó: el sistema permitía colocar todos los terremotos en una misma escala, teniendo en cuenta que un aumento de un entero suponía multiplicar por diez la violencia del temblor.

Un estándar con evidentes limitaciones

La escala de Richter y Gutenberg, desarrollada en 1935 y originalmente llamada de Magnitud Local (ML), sirvió durante décadas como el estándar para calificar la potencia de los seísmos. Pero tiene evidentes limitaciones, ya que se basaba en los primitivos sismógrafos de la época. Los diferentes modelos respondían de manera distinta a un mismo temblor y sólo podían registrar movimientos cercanos. Como es lógico, también las oscilaciones de la pluma eran mayores o menores según la proximidad de la estación sismográfica al epicentro.

Charles Richter con sus sismógrafos. Crédito: USGS.com

Charles Richter con sus sismógrafos. Crédito: USGS.com

Para fijar estándares, Richter eligió un modelo determinado de sismógrafo, el Wood-Anderson de torsión, y una distancia concreta al epicentro como referencia, 100 kilómetros. Pero incluso con esto, los seísmos se transmiten de diferente manera en cada terreno.Según expone a OpenMind el sismólogo Mitch Withers, del Center for Earthquake Research and Information (CERI) de la Universidad de Memphis (EEUU), “Charles Richter desarrolló la escala de magnitud local para el sur de California; técnicamente sólo se aplica allí”. Sin embargo, añade Withers, pueden aplicarse conversiones para otras ubicaciones y tipos más modernos de sismómetros.

Con el paso de los años y el desarrollo de nuevas técnicas de medición y computación, los sismólogos comenzaron a buscar un nuevo sistema que pudiera expresar un parámetro físico más objetivo, la energía liberada por el terremoto. Así, en los años 70 se introdujo la escala de Magnitud de Momento (MW), basada en el momento sísmico definido en 1966 por Keiiti Aki, del Instituto Tecnológico de Massachusetts, y que considera la tensión, la deformación y el desplazamiento de las rocas en la falla.

Aunque el momento sísmico no mide directamente la energía, ésta puede estimarse gracias a otros parámetros incluidos en el cálculo. Al igual que en la escala de Richter, un aumento en un dígito de magnitud corresponde a una cantidad de energía liberada que es superior en un factor de diez elevado a 1,5, o unas 32 veces mayor.

La escala de intensidad de Mercalli se regía por los niveles de destrucción observados tras un seísmo. Crédito: UN Photo/Logan Abassi

La escala de intensidad de Mercalli se regía por los niveles de destrucción observados tras un seísmo. Crédito: UN Photo/Logan Abassi

Para evitar una multiplicidad de valores, la escala de magnitudes de momento se elaboró de modo que coincidiera con la de Richter. Pero aunque ninguna de las escalas tiene un límite máximo teórico (aunque sí físico, que se estima en 12), la de Richter se satura a valores elevados, por lo que la equivalencia sólo se aplica a los temblores más leves. “MW es preferible cuando está disponible porque refleja más fielmente la liberación de energía del terremoto y no se satura”, apunta Withers. El sismólogo añade que existen ecuaciones para convertir otras escalas a MW, de modo que se pueda mantener un registro histórico continuo y consistente.

Así pues, ¿la escala de Richter ha sido abandonada? No por completo: el problema con la magnitud de momento es que no siempre se conoce. Según explica a OpenMind el sismólogo José J. Martínez Díaz, de la Universidad Complutense de Madrid (España), “es muy difícil calcular el momento sísmico de los terremotos pequeños”. Para estos casos se emplean las mediciones de los sismógrafos cercanos al epicentro, y por tanto los valores se registran en escalas como la de Richter u otras variaciones.

En la práctica, esto significa que hoy la escala de Richter y otras similares continúan utilizándose sólo para los seísmos más débiles, en torno a un valor máximo de magnitud 4, que son también los más frecuentes. En este rango, señala Withers, “las distintas medidas son estimaciones perfectamente válidas de la magnitud”. Por el contrario, para terremotos grandes y distantes el estándar dominante es la escala MW.

Una escala obsoleta para el mundo científico

Pero dado que las informaciones en los medios de comunicación generalistas únicamente suelen cubrir los temblores más potentes y devastadores, la consecuencia de lo anterior es que en general ninguno de estos seísmos se mide en la escala de Richter. Entidades de vigilancia global como el US Geological Survey miden estos grandes terremotos en Magnitud de Momento MW. Es por ello que Martínez Díaz, al igual que otros sismólogos, opta por calificar la escala de Richter como “obsoleta”. “En el mundo científico no se usa”, añade.

Y pese a todo, en las noticias de los medios es frecuente seguir encontrando referencias a la escala de Richter en casos en que no se aplica. Para evitar caer en este error sin riesgo de incurrir en otros, la recomendación de los expertos es clara: tanto Withers como Martínez Díaz aconsejan a los medios y el público en general no mencionar la escala de Richter, pero tampoco entrar en mayores detalles sobre el sistema de medición utilizado en cada seísmo. “Creo que es mejor decir simplemente magnitud, y dejar que los sismólogos debatan qué medida es preferible”, concluye Withers.

Javier Yanes

La Geología Histórica (primera parte)

Una entrevista exclusiva a la PhD. en Ciencias Geológicas Susana Ester Damborenea. Entre los temas tratados se encuentran: una breve reseña de la Geología Histórica, los materiales: tipos de rocas, la estructura del planeta Tierra, la tectónica de placas, el paleomagnetismo, el tiempo en Geología, la Bioestratigrafía, los métodos de datación, la escala temporal geológica, el Precámbrico, el Fanerozoico: las eras Paleozoica, Mesozoica y Cenozoica, las grandes extinciones y sobre sus trabajos de investigación en la actualidad.
ver la segunda parte
* incluye subtitulado por transcripción facebook google+ youtube vimeo twitter contacta licencias

Introducción

Desde su formación hasta el presente la Tierra ha sufrido continuos cambios, transformaciones que la han llevado de ser un lugar completamente inhóspito al mundo que hoy día conocemos. A pesar de que algunos acontecimientos sucedieron hace miles de millones de años, los científicos han conseguido desvelar la cronología de los eventos más destacados del planeta a través de la Geología Histórica.

Para darnos una explicación más detallada de esta disciplina, Magazine de Ciencia se reúne con la Dra. Susana Ester Damborenea, quien se licenció en Ciencias Geológicas en el año 1973 en la Universidad Nacional de La Plata, Argentina; y se doctoró en la misma institución en el año 1983.

En 1990 se desempeña como investigadora becada por la Royal Society of New Zealand, en Nueva Zelanda y en 1991 obtiene su grado de Philosophiae Doctor en la University of Wales, en Gran Bretaña. Desde 1988 es profesora e investigadora en el Museo de Ciencias Naturales de La Plata y participa como Profesora Invitada en 2007 en la Universidad de Valencia, España. Entre 1999 y 2001 fue Presidente de la Asociación Paleontológica Argentina.

Ha sido galardonada con las siguientes distinciones: Premios Florentino Ameghino (1979), Osvaldo Reig (2012) y al Mérito Paleontológico (2015) de la Asociación Paleontológica Argentina. Premio Germán Burmeister (2000), de la Academia Nacional de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales. Premio al Mérito Institucional (2001), de la Asociación Geológica Argentina; y Premio Konex 2013 al Mérito en Ciencia, Tecnología y Ciencias de la Tierra, por la fundación Konex.

En la actualidad es investigadora Principal del CONICET en Ciencias de la Tierra, del Agua y de la Atmósfera, en la especialidad Paleontología y Estratigrafía.

Transcripción de la entrevista

Breve introducción histórica

Al principio hubo grandes controversias como siempre, así dicotómicas entre dos ideas totalmente opuestas. Por ejemplo había un grupo de investigadores, de geólogos, que pensaban que todas las rocas se habían formado en el fondo de los mares, eran los Neptunistas, con el alemán Werner a la cabeza; y por otro lado estaban los ingleses: Hutton, Hall, que pensaban que algunas rocas por lo menos se habían formado por enfriamiento en la superficie de la Tierra, por enfriamiento de rocas volcánicas o de lavas; esos eran los Plutonistas. Era una controversia entre dos escuelas que como sucede mucho a veces en ciencia ninguno de los dos tenía toda la razón y los dos tenían algo de la razón; esa fue la primera gran controversia.

También hubo otra controversia acerca de cómo se había formado la Tierra. Lyell en 1830 más o menos publicó un libro fundamental que se llama “Principios de Geología” que fue donde él propuso que los procesos que están actuando hoy en día en la Tierra, la erosión, la depositación y demás, actuaron también en el pasado en la misma medida. Ese sería un criterio uniformista o uniformitarista se llamó en su momento. Y por otro lado estaban los catastrofistas, los que pensaban que la Tierra se formó por catástrofes sucesivas y que desde la última catástrofe prácticamente no hubo cambios en la Tierra, esa fue la siguiente controversia. Un catastrofista por ejemplo fue Cuvier. Con el tiempo obviamente los uniformistas predominaron.

Y mas o menos por esa misma época en 1800 y poco, un ingeniero inglés que hacia canales, William Smith, se le ocurrió mapear la superficie de Inglaterra de acuerdo a la antigüedad relativa de las capas, e hizo el primer mapa geológico realmente; fue un mapa geológico de Inglaterra hecho por este señor William Smith, donde las distintas unidades corresponden a las distintas capas sucesivas; él vió que estaban caracterizadas por distintos fósiles y descubrió cuáles eran más antiguas y cuáles eran más modernas y las mapeó. Ese fue un avance fundamental.

A fines del siglo XIX, principios del XX, estuvo la gran controversia sobre la edad de la Tierra, eso duró bastantes años. Los geólogos sobre todo uniformistas que pensaban en los procesos más o menos lentos que llevan formar la Tierra y demás, decían que la Tierra tendría que haber tenido millones de años y ahí se desató la controversia: primero con los que leían la Biblia ultraliteralmente que decían que en 4000 años se tendría que haber formado la tierra y los científicos; y ahí se metieron también los físicos. Es famosa la controversia de Kelvin contra Rutherford. Kelvin calculó la edad de la Tierra sobre la base de cuánto hubiera tardado la Tierra en enfriarse y le da una cifra muy pequeña; en su estimación más alejada le daba unos 400 millones de años, o sea hasta ahí llegó y los geólogos decían no, eso no alcanzaba. Después de esa controversia se metió también Rutherford, que era un físico Neozelandés, que él apoyaba a la idea de los geólogos. Definitivamente esa controversia se zanjó cuando apareció la capacidad de fechar radimétricamente las rocas. En la época de Kelvin y Rutherford los geólogos pensaban que por menos la Tierra tendía que tener unos 2.000 millones de años de antigüedad. Hoy en día se sabe que tiene poco más de 4.500 millones de años de antigüedad, gracias a las dataciones.

Y en el siglo XX lo que sucedió con relación a la historia de la Geología Histórica, fue el desarrollo de una teoría unificadora que es la tectónica de placas, esa teoría es muy reciente no tiene ni 100 años y es la que explica o puede explicar prácticamente todos los fenómenos geológicos y también la formación de la tierra.

Los materiales

Los materiales que están en la Tierra son las rocas, minerales y rocas. Las rocas hay muchas maneras de clasificarlas pero la clasificación básica es en sedimentarias, ígneas y metamórficas. Ahí ya hay otra pista de la importancia de la historia, porque las rocas no se clasifican por sus propiedades físicas sino que se clasifican en realidad por la historia que tienen.

Las rocas sedimentarias son aquellas rocas que se han formado en el fondo de de cuencas, en el fondo de un lago, del mar, por partículas separadas como pueden ser el barro, arena, un conglomerado, y se han solidificado después. Las rocas ígneas son las que se han formado por enfriamiento del magma ya sea dentro de la corteza, serían las rocas ígneas intrusivas, o fuera, por enfriamiento del lava, por ejemplo, que son las rocas ígneas extrusivas. Las rocas metamórficas son las que son el producto de transformaciones producidas por grandes presiones o grandes temperaturas sobre cualquiera de los otros grupo de rocas.

Y esto es un ciclo, las rocas sedimentarias pueden estar formadas por clastos producidos por destrucción de cualquiera de los otros dos tipos de rocas y así sucesivamente. Pueden fundirse y pasar al magma y pueden volver a enfriarse y así sucesivamente, eso sería lo básico; pero como se ve en la definición entra la historia.

La estructura del planeta Tierra

Es interesante ver cómo es la Tierra, cómo está compuesta hoy en día, independientemente de la historia previa, qué tenemos hoy? la Tierra está compuesta por tres capas básicas que son: la corteza, el manto y el núcleo. La corteza es muy delgadita, muy delgada, está compuesta por rocas livianas, con alto contenido de sílice, se llaman rocas félsicas y rocas ígneas, sedimentarias y metamórficas pero livianas, más livianas que las que componen el manto. El manto está compuesto también por rocas, el manto también es sólido, está compuesto por rocas con menos contenido de sílice que se llaman rocas máficas o ultramáficas; y dentro de todo eso, en el centro está el núcleo de la Tierra. El núcleo de la Tierra está compuesto por dos capas, curiosamente la capa externa es liquida y fluida, y la capa interna, el núcleo interno, es sólido, y está compuesto básicamente por hierro y algo de níquel tal vez.

Ahora, cómo sabemos esto? porque realmente nosotros sólo tenemos acceso a la parte superior de la corteza no sabemos cómo llegar a esas capas internas, ahí es donde entra la geofísica; y nos ayudan los terremotos o las explosiones que hay sobre la corteza que transmiten ondas, ondas que van, algunas van por la superficie, en un terremoto hay ondas que van sobre la superficie que son las que producen los destrozos, en un terremoto las que producen los tsunamis, etc, y hay ondas que atraviesan la Tierra.

Esas ondas que atraviesan la Tierra son de dos tipos: ondas P y S. Las P son ondas compresivas o longitudinales, las S son ondas transversales o de Shear; y esas ondas S y P son captadas por sismógrafos en todo el mundo; o sea, el terremoto se produce en un punto y las ondas son transmitidas a través de toda la Tierra y llegan a sismógrafos de todo el mundo, las ondas P y S. Las ondas P siempre van más rápido que las ondas S y las ondas S no pueden transmitirse en líquidos; entonces esa combinación de esas dos cosas nos permiten saber dónde están las discontinuidades dentro de la Tierra, o sea perfectamente podemos saber dónde está el núcleo fluído porque las ondas S ahí no cambian, no se reflejan, no se refractan. En cambio en los otros medios sólidos las ondas se reflejan, se refractan, cambian sus velocidades y nos pueden decir dónde están las discontinuidades; o sea el interior de la Tierra se conoce por geofísica básicamente. Una cosa que se hace hoy en día que es muy interesante es la tomografía sísmica. La tomografía sísmica es esto mismo, estudiar cómo se reflejan las ondas en distintas discontinuidades de la Tierra de manera que no solamente podamos saber dónde está la discontinuidad sino que podemos hasta mapearla, podemos hacer un mapa de la superficie del núcleo de la Tierra por ejemplo, o un mapa de una superficie interna de discontinuidad cualquiera, por ejemplo, ahora cuando hablemos de tectónicas de placas, cuando las placas subductan debajo de otra hay una línea de discontinuidad que se puede mapear perfectamente, seguir perfectamente mediante la tomografía sísmica, que es una técnica geofísica muy actual.

La Corteza de la Tierra está formada por Corteza Continental que es donde están los continentes, ahí la Corteza es más espesa, tiene entre 30 y 50 km de espesor y está formada por rocas bien livianas, y la Corteza Oceánica, que es más delgada entre 5 y 10 km de espesor, y está formada por rocas un poquito más pesadas, más densas. Pero para ver un poquito la dinámica de la Tierra también nos interesa el concepto de Litosfera, o sea tanto la Corteza Continental como la Corteza Oceánica forman junto con la capita mas superficial del Manto lo que se llama Litosfera ¿y por qué es importante la Litosfera? porque las placas que forman la Tierra, de las cuáles vamos a hablar después, no están formada solo por Corteza, son placas de Litosfera; o sea abarcan la Corteza más la capita mas superior del Manto. Y entre la Litosfera y la aparte por debajo, esa parte se llama Astenosfera, ahí está la discontinuidad sobre la cual las placas se deslizan.

La tectónica de placas

El que lo formuló realmente como un tema y lo estudió en detalle fue un alemán, meteorólogo, Alfred Wegener, en 1915 aproximadamente publicó en alemán un trabajo sustancioso donde hablaba de la deriva de los continentes sobre la base, no solamente de esa coincidencia de contorno de las costas ambos lados del Atlántico, sino que él agregó otras pruebas. Su teoría fundamental era que en algún momento del pasado y él lo ponía más o menos, todavía no hablamos de los periodos, pero lo ponía más o menos en el Carbonífero-Pérmico, él decía que todos los continentes habían estado unidos en un gran continente que él llamó Pangea. Y se basaba primero en la coincidencia de los contornos de las costas pero también tenía evidencias paleoclimáticas, por ejemplo él estudió las glaciaciones de pasado y vió que por ejemplo que había glaciaciones en América del Sur y en África del Sur y por la dirección de los hielos eso encajaba muchísimo mejor si los dos continentes estaban unidos. También usó evidencias paleontológicas: la distribución de organismos en América del Sur y en África, o sea, había organismos que estaban en ambos continentes y los límites coincidían exactamente si uno encajaba los dos continentes, y así varias pruebas. Obviamente su trabajo no fue recibido con mucho entusiasmo porque realmente él no propuso ningún mecanismo para explicar cómo se podía producir semejante cambio en la corteza de la tierra. Él solamente expuso los hechos, dijo que había en el pasado un súper continente que él llamó Pangea y nada más, no explicó cómo. Igual tuvo bastante difusión su trabajo porque fue traducido a distintos idiomas, al inglés al ruso, o sea, se conocía. Pero ahí justamente surgió otra divergencia entre los geólogos, entre los fixistas, que pensaban que los continentes siempre estuvieron en el mismo lugar en que están hoy, y los movilistas, que serían los que apoyaban a Wegener.

Eso quedó más o menos en suspenso, había controversia, pero nadie le prestó demasiada atención a Wegener, hasta que sucedió o se desarrolló la segunda pata de la teoría, que es la expansión de los fondos oceánicos. Wegener solamente tenía datos de los continentes, de la Tierra, él desconocía a pesar de que le hubiera interesado pero no tenía medios de conocer qué pasaba en los fondos oceánicos. Después de la segunda guerra mundial con el desarrollo del sonar y de otras técnicas para mapear los fondos oceánicos, se pudo realmente hacer un mapa de los fondos oceánicos y todo el mundo pensaba que lógicamente las mayores profundidades iban a estar en el centro de los fondos oceánicos, y no. No fue así, oh sorpresa! en el centro por ejemplo del Atlántico, más o menos paralelas a las costas de ambos lados del Atlántico hay una dorsal, una dorsal es una elevación, que en realidad está compuesta por un valle central y dos elevaciones paralelas a lo largo de todo el océano Atlántico y lo mismo pasa en el océano Pacífico.

Ese mapa se complementó inmediatamente después con el estudio de paleomagnetismo. Por esa misma época se estaban desarrollando los estudios del paleomagnetismo del que ya vamos a hablar luego y se vio que había momentos de la historia de la Tierra en que los polos estaban como están en la actualidad y momentos en que los polos se revertieron. Haciendo un estudio del paleomagnetismo de las rocas de los fondos oceánicos perpendicularmente a la dorsal, se vió que las rocas mas cercanas a la dorsal tenían un magnetismo coincidente con el actual, luego había una faja de magnetismo reverso, otro de magnetismo normal; pero además eso era simétrico con relación a las grandes dorsales oceánicas, o sea que ambos lados de la dorsal las bandas de magnetismo normal y reverso eran totalmente simétricas. Y eso permitió pensar que lo que estaba sucediendo era que las rocas que estan en el centro de la dorsal son las más modernas y a medida que nos alejamos de la dorsal tenemos las rocas más antiguas; y nos está dando una idea de que el fondo oceánico se expandió o se abrió, se expandió básicamente y que el magma está surgiendo por el centro de esas dorsales, se solidifica, y se va expandiendo, moviendo, alejándose de las dorsales paulatinamente. Esa es la teoría que propuso Hess: “La expansión de los fondos oceánicos” y luego solamente quedaba juntar la deriva de los continentes y llegar a la teoría de la tectónica de placas.

La teoría de la tectónica de placas basicamente así en pocas palabras y fáciles es: la Litosfera de la Tierra está fragmentada en placas discretas, y que esas placas se mueven relativamente unas con respecto a las otras. Hay lugares, márgenes de las placas, donde se produce o crece la placa por producción de nueva corteza, que sería en las dorsales oceánicas, y hay lugares donde las placas se chocan de distinta manera, pueden chocar y crear cadenas montañosas como por ejemplo el Himalaya, que está formado por un choque de placas, o pueden lo más común chocar y una de las placas meterse debajo de la otra, subductar se llama. Esto también tiene todo un desarrollo reciente, además, un dato más, es que hoy en día se puede realmente medir por láser satelital, por GPS y demás, cuánto se están moviendo las placas hoy en día. Y las placas hoy en día se están moviendo a razón de milímetros o centímetros por año, muy poco pero se están moviendo. Y haciendo una extrapolación de las distancias, se vió que efectivamente se puede ver que se están moviendo a la velocidad adecuada para que en el Carbonífero-Pérmico, todos los continentes hubieran estado unidos en una Pangea; con lo que se reivindicó perfectamente la teoría de Wegener ya con conocimientos y técnicas modernas.

El tiempo en Geología

El tiempo es fundamental para poder realizar una historia de la Tierra; y en la Tierra cómo medimos el tiempo? Hay dos maneras básicas que son lo que llamamos la cronología relativa que es: ver los distintos fenómenos, las distintas cosas que van pasando en su orden relativo, qué fue antes que otra cosa o qué fue simultánea a otra cosa? Y así en realidad esa fue la única cronología que se supo hasta hace 150 años cuando se empezaron a datar las rocas por radimetría; antes de eso no se podía poner una fecha a los acontecimientos, pero si se podía saber qué acontecimiento era anterior a otro, posterior a otro o simultáneo con otro. Ese trabajo de armar esa cronología relativa que es un trabajo de detective realmente llevó dos siglos prácticamente de Geología armarlo con datos de toda la Tierra, es lo que terminó siendo el cuadro geocronológico que usamos los geólogos para referirnos a la antigüedad de las cosas. Cuando decimos Carbonífero nos estamos refiriendo a una parte del tiempo, del pasado, de tiempo relativo. Ahí los fósiles son fundamentales porque los fósiles nos van a apoyar cualquier inferencia que hagamos sobre las antigüedades relativas de las cosas.

Y la otra cronología es lo que llamamos cronología absoluta. La cronología absoluta son modos de datación para poner una fecha concreta al acontecimiento. En realidad el término absoluto no quiere decir que estemos hablando de una cronología exacta, sino que es un término que es para oponerlo a relativo, o sea, es una cronología que nos fecha las cosas, nos da una fecha. Hay distintos métodos de cronología absoluta pero el que más se utiliza, el más utilizado en Geología son todos los métodos basados en el decaimiento radimétrico.

El esquema de tiempo geocronológico que usamos los geólogos es todavía el basado en la cronología relativa. Lo que se hace con la cronología absoluta es tratar de datar los límites entre las distintas unidades de tiempo que nosotros reconocemos y esas dataciones son objeto de mucha revisión porque los métodos de datación radimétrica van mejorándose con el tiempo, se van ajustando, se van proponiendo nuevas técnicas, y entonces esa parte es la que se ajusta, lo que realmente históricamente tiene solidez es la escala de tiempo geológico de la cronología relativa.

La Bioestratigrafía

Para poder obtener la escala geocronológica relativa que es la que usamos los geólogos actualmente, sobre todo para la parte del fanerozoico, ya vamos a ver después que es la última parte de la escala, nos basamos en los fósiles. Los fósiles son restos de organismos que vivieron en el pasado y fueron sujetos como mencioné a la evolución que es un fenómeno irreversible, se produjo una vez con un sentido y podemos seguirla paso a paso y son ideales para hacer dataciones relativas. ¿Cómo funciona el método? Los fósiles están encerrados en rocas ¿cualquier fósil nos sirve para esto, para establecer una escala de tiempo relativo? No, no nos sirve cualquier fósil; nos sirven aquellos que tuvieron una tasa de evolución relativamente rápida, que cambiaron las especies en tiempos cortos. Las tasas de evolución son intrínsecas de cada organismo. Hay organismos que tienen tasas de evolución muy lentas que podemos encontrarlos por millones y millones de años exactamente iguales con las mismas características indistinguibles, por lo tanto como paleontólogos pensamos que son lo mismo, y hay otros que no, que cambian con el tiempo relativamente rápido; eso por un lado.

Por otro lado qué otra característica tendrían que tener estos fósiles para que nos sirvan, para establecer una escala? Tienen que tener alguna distribución geográfica grande. Si yo tengo un grupo de fósiles que tiene una tasa evolutiva muy rápida pero está limitada nada más que a una cuenca pequeña, en realidad no me sirve para hacer lo que pretendemos hacer que es una escala geocronológica internacional mundial, global; entonces no son todos los fósiles los que nos sirven, nos sirven algunos fósiles. En general esto se ha hecho mucho más con fósiles de ambientes marinos ¿por qué? porque los ambientes marinos tienen una distribución global o pueden tener los organismos una distribución global y además son muchísimo más abundantes que los fósiles de ambientes continentales; a veces también se usan fósiles de ambientes continentales, pero en general la escala está basada en fósiles de ambientes marinos, y en general en invertebrados, o sea fósiles del tipo de los moluscos, del tipo de los artrópodos, distintos grupos.

Estos grupos justamente los que reunían esas condiciones han variado también con el tiempo, por ejemplo si yo quiero hacer dataciones del principio de la historia de la vida de la parte más vieja del Fanerozoico, ahí son útiles por ejemplo los Trilobites. Los Trilobites son unos artrópodos, es un grupo extinguido, no tenemos Trilobites en la actualidad, no sabemos bien cómo vivían y cómo eran, pero sí los tenemos en las rocas, podemos reconstruir mucho de su vida y también podemos reconstruir su sucesión, cómo se sucedieron en el tiempo. En otros momentos, por ejemplo en el Mesozoico, los que reúnen esas condiciones son los Ammonites. Los Ammonites son moluscos cefalópodos del grupo del Nautilus o de los Calamares que tienen una conchilla y que también tenían una tasa de evolución sumamente rápida. También es un grupo extinguido, no los podemos usar. Y así en cada momento usamos algún grupo en particular.

Y cómo se va construyendo la escala? primero, tenemos las observaciones locales, o sea en una cuenca determinada vemos cómo se suceden los distintos fósiles de un grupo determinado en un intervalo de tiempo determinado; después comparamos esas escalas locales con las de otras regiones cercanas para establecer correlaciones a ver si realmente lo que yo veo en mi cuenca es general o es simplemente algún fenómeno local. La Bioestratigrafía se nutre de muchas observaciones, cuanto más observaciones en distintos puntos de la Tierra, mejor. Es más sólida la Bioestratigrafía, no se puede hacer Bioestratigrafía en una localidad, o sea decir: este fósil está arriba del otro, entonces yo digo esta es la zona tal o cual, no, porque eso puede ser un artefacto de esa localidad; pueden ser dos fósiles que yo los veo sucesivos, pero que en realidad coexistieron, solamente se preservaron, tenemos que acordarnos que la preservación de los fósiles en la Tierra es una infinitésima parte de la cantidad de organismos que realmente vivieron. Entonces tenemos muchas limitaciones, tenemos que conseguir organismos que cumplan con esas condiciones que además se hayan preservado; entonces la única manera de contrarrestar todo eso es hacer muchísimas observaciones en todo el mundo. Y vamos desde las observaciones locales a las regionales y a las globales.

Entonces todo eso se fue construyendo a lo largo del tiempo. Desde la época de William Smith, de 1800 hasta ahora, unos 200 años no mucho mas. Y se ha visto que los fósiles nos ayudan realmente a establecer, correlacionar en el tiempo, ahí sí cuando decimos correlacionar estamos estableciendo la equivalencia en el tiempo, de cosas que pueden estar tan lejos como acá y en Europa; podemos realmente establecer que un depósito del Jurásico de acá fue depositado aproximadamente, obviamente siempre hay un margen de error no es un método exacto, fue depositado aproximadamente al mismo tiempo que en Europa se estaba depositando un deposito que tenía el mismo fósil o un fósil que puede llegar a correlacionarse. Es un trabajo realmente de detectives, o sea es un trabajo donde hay que poner en una historia coherente una infinidad de observaciones; o sea hay muchísima información y hay que encontrarle cuál es la narrativa de esa información.

Incluso la bioestratigrafía se empezó a desarrollar antes de la formulación de la teoría de la evolución. Darwin, que dicho sea de paso, Darwin era un geólogo, la persona que formuló la teoría básica de la Biología era un geólogo y realmente ser geólogo le ayudó a ver a los organismos como entes que transcurrieron en el tiempo. Antes que Darwin formulara la teoría de la evolución ya los geólogos trabajaban con Bioestratigrafía porque habían visto que los fósiles se sucedían en el tiempo de determina manera, un determinado orden en distintos lugares del mundo.

Y uno de los que más contribuyo a eso fue d’Orbigny, un científico francés que también viajo por todo el mundo, más o menos contemporáneo, un poquito anterior a Darwin, y reunió información de todo el mundo, y entonces él tuvo la capacidad de darse cuenta que realmente los fósiles contenidos en la rocas nos pueden ayudar a datar las rocas. Y él desarrolló lo que se llama el concepto de Zona o Biozona, nuevamente una palabra del lenguaje normal que se usa en Geología; cuando nosotros hablamos de Zona en Geología o Biozona mas correctamente, nos referimos a un conjunto de estratos que contienen un determinado conjunto de fósiles. Sin entrar en principio con el concepto de tiempo, lo que pasa es que esas Biozonas, si nosotros le agregamos el concepto de tiempo y decimos: son las rocas que contienen un determinado grupo de fósiles y que se depositaron simultáneamente, esas Biozonas pasan a ser Cronozonas; esas Cronozonas se pueden reconocer en distintos lugares del mundo y son las base del cuadro geocronológico que conocemos. Se reúnen varias Cronozonas en Pisos, esos varios Pisos se reúnen en Series, esas varias Series se reúnen en Sistemas, hay como una jerarquización siempre basadas en la Bioestratigrafía. Por eso no es de extrañar que cuando nosotros vemos el cuadro geocronológico que utilizamos los geólogos todos los días, y ya vamos a hablar después de las extinciones, las extinciones siempre coinciden con límites de ese cuadro; pero es que es al revés, o sea el cuadro se construyó sobre la base de la evolución y las extinciones eran lógicamente periodos de discontinuidad que se eligieron para establecer las divisiones entre las distintas categorías de ese tiempo geológico relativo.

Los métodos de datación absoluta

En realidad los métodos fundamentales para datar en geología son los métodos radimétricos, que se basan en el decaimiento radiactivo. Hay muchos elementos que tienen isótopos, con el tiempo se transforman uno en otro, tienen distintas vidas medias, y nosotros podemos conocer ese ritmo de transformación de un isótopo en otro, y en algunos casos, y ahí está el porque no podemos usar cualquier isótopo, en algunos casos podemos saber cuál era la composición inicial, o sea, antes de que pongamos en marcha el reloj.

Los métodos de datación radiativa son muchos, se han elaborado a través del tiempo varios de ellos, Potasio-Argón fue de los primeros, Argón-Argón, Rubidio-Estroncio. Hay distintos y siempre se hablan de pares de isótopos que son, hay un isótopo padre que con el tiempo en una roca se va transformando en ciertas cantidades en un isótopo hijo, así a grandes rasgos. Todos estos métodos se basan en saber que cuando una roca se forma cuál es la cantidad relativa de los isótopos que hay.

El Potasio-Argón por ejemplo es sencillamente, en muchas rocas que tienen Potasio, el Potasio tiene sus isótopos 40 básicamente el 39, pero se sabe que esos minerales contienen solamente Potasio, pero con el tiempo el Potasio 40 y el Potasio 39 pueden derivar en Argón. El Argón es un gas, nunca forma parte del mineral original, entonces ahí sabemos cuál es el punto de partida: el punto de partida es cero Argón. Hay toda una formulación matemática en la cual entran en juego varias cosas, pero cuando medimos el contenido de Argón de la muestra de roca que queremos datar podemos calcular su antigüedad en relación a la cantidad relativa de Argón que tiene con relación al Potasio.

Por ejemplo uno de los métodos más utilizados en la actualidad es el Uranio-Plomo, en zircones. Los zircones son silicatos de zirconio y el Uranio muchas veces reemplaza al zirconio, puede remplazar al zirconio en la formación de ese mineral, pero el Plomo no, el Plomo nunca lo reemplaza pero en los zircones que encontramos en la actualidad, en algunos zircones encontramos Plomo, y el Plomo que encontramos en esos zircones nos están ayudando a datar la antigüedad de la roca. Los zircones tienen otras propiedades que son interesantes, por ejemplo son comunes en las rocas ígneas de todo tipo inclusive en las rocas ígneas extrusivas, los basaltos, las tobas, sobre todo la ceniza volcánica, y la ceniza volcánica es muy común que esté intercalada con sedimentos clásticos normales que contienen fósiles, entonces ahí tenemos un elemento ideal para ajustar la escala de tiempo relativo, basado en básicamente en los fósiles; porque tenemos dataciones de algo que está intercalado entre capas que tienen distintos fósiles, por eso se usan mucho los zircones. Los zircones también tienen la particularidad de que son bastante estables.

O sea, que las dataciones radimétricas son las que proveen realmente la fecha para ubicar todas las divisiones de tiempo relativo que tenemos en nuestra escala geocronológica.

ver la segunda parte

El gran cementerio de medusas de España

Eduardo Mayoral

Creyeron que eran marcas de hombres prehistóricos, pero resultó ser uno de los yacimientos de medusas más grandes y raros del mundo: murieron en masa.

Los cuerpos de las medusas quedaron enterrados, según el catedrático de Paleontología de la Universidad de Huelva, Eduardo Mayoral, en una playa y tras un episodio tormentoso, hace más de 500 millones de años.

Fuente: ##//www.juntadeandalucia.es/medioambiente/web/Bloques_Tematicos/Patrimonio_Natural._Uso_Y_Gestion/Espacios_Protegidos/publicaciones_renpa/investigacion_cientifica_s_norte/05_medusas.pdf##Junta de Andalucía##

Fuente: ##//www.juntadeandalucia.es/medioambiente/web/Bloques_Tematicos/Patrimonio_Natural._Uso_Y_Gestion/Espacios_Protegidos/publicaciones_renpa/investigacion_cientifica_s_norte/05_medusas.pdf##Junta de Andalucía##

La explosión de la vidaEl estrato geológico de Constantina (Sevilla) tiene unos 540 millones de años de antigüedad. Corresponde al inicio del Periodo Cámbrico, un momento extraordinario en que se diversificó la vida en la Tierra en poco tiempo. Es la “explosión cámbrica de la vida”.

Aparecieron, sin que haya precedente, casi todos los grandes grupos biológicos actuales. El yacimiento de medusas podría arrojar luz sobre este periodo excepcional.

Los fósiles alcanzan los 550 millones de años de antigüedad. El yacimiento de Constantina, municipio sevillano, ha registrado incluso marcas del oleaje. Se llaman ripples de oscilación. Los ripples y los enormes fósiles de medusas dan cuenta de un mundo desaparecido y fascinante.

La Capilla Sixtina de la Paleontología

La prensa llamó al lugar la Capilla Sixtina de la Paleontología. No es una exageración: en Constatina hay 90 ejemplares de hasta 88 cm de diámetro. Eran medusas enormes. El hallazgo es único en Europa y sólo comparable en el mundo con otros dos situados en China y Estados Unidos.

El interés del yacimiento “radica en el tamaño anómalo de las medusas, el número de ejemplares [una de las mayores concentraciones del mundo] y la singularidad de su morfología”, según el doctor Eduardo Mayoral, catedrático de Paleontología en la Universidad de Huelva.

La Piedra Escrita de Constantina

Las marcas circulares de Constantina se interpretaron como símbolos escritos de los hombres primitivos. Eran los primeros años de los noventa. Los vecinos llamaron al lugar “La Piedra Escrita”. Algunos incluso lo relacionaron con fenómenos paranormales.

Fuente: ##//www.juntadeandalucia.es/medioambiente/web/Bloques_Tematicos/Patrimonio_Natural._Uso_Y_Gestion/Espacios_Protegidos/publicaciones_renpa/investigacion_cientifica_s_norte/05_medusas.pdf##Junta de Andalucía##

En junio de 1990, Eduardo Mayoral y Eladio Liñán visitaron por primera vez el yacimiento. Las marcas se reconocieron como impresiones de organismos blandos, tipo medusoide. Una rareza.

El yacimiento está en Constantina, municipio de Sevilla, a 2 km del Cerro de la Víbora y en una finca privada denominada “El Revuelo”.

Es uno de los lugares más famosos del Geoparque de la Sierra Norte. Es más: el yacimiento fue decisivo para la calificación de Geoparque europeo.

El profesor Eduardo Jesús Mayoral Alfaro lamenta el estado de conservación del yacimiento: “Aunque se hizo una limpieza hace años, la desidia por parte de la Junta ha sido manifiesta y con el paso del tiempo se va degradando poco a poco”, señala Mayoral.

El esfuerzo del académico y otros voluntarios comprometidos ha mejorado las condiciones del lugar. “Existe desde hace varios años un proyecto de limpieza, mejora y accesibilidad al yacimiento para su visita al público en general”.

Se prevé declarar el yacimiento como Monumento Natural. Los estudios del catedrático Eduardo Mayoral comenzaron en 1992. Los fósiles pudieron permanecer más de 500 millones de años, pero quizás no soporten un siglo más desatendido.

Más información | Medusas del Cámbrico inferior de Constantina (.pdf)

James Hutton, el blasfemo que reveló que la verdad sobre la Tierra no estaba en la Biblia y nos dio el tiempo profundo

Torridon, en el noroeste de las Tierras Altas de Escocia, el paisaje más antiguo de Gran Bretaña.

Torridon, en el noroeste de las Tierras Altas de Escocia, es el paisaje más antiguo de Gran Bretaña. GETTY IMAGES

El paisaje de Escocia oculta en las montañas y valles la historia de nuestro planeta. Pero no fue sino hasta la década de 1750 que un hombre pudo leerla. Ensambló pruebas desconcertantes y descubrió las fuerzas que le dan forma a nuestro mundo.

Se llamaba James Hutton. Era divertido, obsceno y un poco rudo. Le encantaba el whisky, las mujeres y debatir nuevas ideas.

Y tuvo una idea revolucionaria que cambió la forma en que pensamos sobre el planeta e incluso la manera en que pensamos acerca de nosotros mismos.

Fue quien nos dio el concepto de tiempo profundo.

Comic de Graeme McNeeDerechos de autor de la imagen GRAEME MCNEE
Comic de Graeme McNeeDerechos de autor de la imagen GRAEME MCNEE

El hombre que inició esta revolución científica creció en la capital de Escocia, Edimburgo.

Cuando era joven James Hutton, las colinas alrededor de su ciudad natal le despertaron la curiosidad acerca de cómo se formó la Tierra.

En 1747, Hutton era un joven graduado de medicina con un interés inusualmente amplio en todo el mundo natural.

Al estudiar sus orígenes descubrió que la autoridad aceptada no venía de la ciencia sino de la teología.

El único texto de geología disponible era la Biblia.

En ese tiempo había ediciones que hasta daban la fecha exacta en la que Dios creó la Tierra y los mares: el sábado 22 de octubre del año 4004 a.C.

Hutton creía en Dios. Pero inusualmente para un hombre de esa época, no estaba comprometido con una interpretación literal de la Biblia. Él creía que Dios había creado un mundo que tenía un sistema de leyes naturales.

Cómic de Graeme McNeeDerechos de autor de la imagen GRAEME MCNEE

Los errores de la juventud

¿Te acuerdas que dijimos que era mujeriego?

Pues curiosamente eso tuvo que ver con el desarrollo de la entonces aún no establecida ciencia de la geología.

Su amante quedó embarazada y se desató un escándalo.

A ella se la llevaron a Londres a dar a luz. A él lo exiliaron de Edimburgo para limitar el daño a la reputación de su familia.

A la edad de 26 años, Hutton se vio obligado a hacer una nueva vida en una pequeña granja familiar en desuso en el sur de Escocia.

Pero en esa granja remota se desencadenaron sus brillantes ideas sobre el planeta.

Lo que el agua se llevó

Arrollo en finca de Hutton
El agua de la lluvia arrastraba tierra hasta los ríos que se la llevaban al mar constantemente. ¿Se iba a gastar el suelo?

Era un lugar sombrío, lluvioso y azotado por el viento que tuvo que convertir en una granja de trabajo rentable. Eso implicaba tener que cavar y limpiar las zanjas de drenaje constantemente.

Por esas zanjas, la lluvia se llevaba el precioso suelo de sus campos río abajo.

Esa incesante erosión de la tierra preocupó seriamente a Hutton pues pensó que si la tierra constantemente era arrastrada, eventualmente no habría nada para cultivar y, en última instancia, la gente moriría de hambre.

Parecía que Dios había hecho un mundo destinado a ser completamente estéril.

Pero eso no tenía sentido: Dios seguro había diseñado un planeta que pudiera reconstruirse.

La pregunta era: ¿cómo?

El gran sistema de la tierra

Hutton observó que las rocas tenían cientos de capas sutilmente distintas.

Rocas con capas
Las rocas expuestas al lado de los ríos tenían capas sutilmente distintas.

Comprendió que eran bandas de sedimentos que el agua había traído y depositado en diferentes momentos, año tras año, y que lentamente se compactaban para hacer la roca.

Recipiente de vidrio con tierra de diferentes colores.
Es como ir poniendo tierra de diferentes colores en un recipiente de vidrio: la tierra que la lluvia llevaba al río, se iba acumulando y compactando poco a poco… muy poco a poco.

Entendió que la creación y la destrucción de la tierra no son acontecimientos repentinos y dramáticos del pasado oscuro y bíblico, sino acciones lentas e imperceptibles que se suceden todo el tiempo.

La tierra era creada a partir de los escombros del pasado.

El ardiente núcleo

A la edad de 41 años, su tiempo en el exilio había terminado.

Regresó a la ciudad de su juventud. Era la época de la Ilustración escocesa. Edimburgo era la capital intelectual del mundo y Hutton la aprovechó al máximo.

Esta atmósfera abierta de convivencia era perfecta para airear su gran idea.

Cómic de Graeme McNeeDerechos de autor de la imagen GRAEME MCNEE
Cómic de Graeme McNeeDerechos de autor de la imagen GRAEME MCNEE

Hutton sabía que no todas las rocas tenían en capas de sedimento, así que debía haber otras maneras en las que se formaban.

Le faltaba un pedazo grande del rompecabezas y lo encontró gracias a otra gran mente de la Ilustración escocesa: su amigo James Watt.

Era un consumado inventor, famoso por hacer que los motores de vapor que impulsaron la Revolución Industrial fueran más eficientes.

Hutton, fascinado por los artefactos a vapor de Watt, empezó a preguntarse si el calor alimentaba el planeta.

Quizás el centro de la Tierra contenía un poderoso motor térmico.

Los científicos en el siglo XVIII habían visto volcanes activos, pero pensaban que eran fenómenos aislados.

Hutton fue la primera persona en imaginar que el centro de la Tierra era una bola ardiente y que los volcanes eran respiraderos de ese horno gigante de las profundidades.

Dibujo del núcleo de la TierraDerechos de autor de la imagen ISTOCK
Image captionLa intuición y la deducción lo llevaron a imaginar algo que no tenía manera de ver… y estaba en lo correcto.

Ese horno tenía el poder de crear nuevas rocas que nacían fundidas.

Hora de la verdad

Hutton había revelado dos maneras fundamentales de crear tierra.

  1. La roca sedimentaria podía formarse cuando el tiempo – lluvia, heladas y viento – erosionaba el suelo. Los ríos llevaban el sedimento a los océanos y éste se comprimía y formaba una nueva roca.
  2. Un núcleo caliente en el centro de la Tierra creaba roca fundida que se enfriaba.

Además, tenía una visión clara de que la Tierra se destruía y se reparaba en un ciclo sin fin.

Era una teoría grande, coherente e impresionante. Sus amigos lo persuadieron de hacerla pública y en 1785 la presentó en la Academia Real de Edimburgo.

James HuttonDerechos de autor de la imagen GETTY IMAGES
Image captionSu teoría cuestionaba todo lo que se creía saber sobre el planeta.

Hutton era muy mal orador, estaba increíblemente nervioso y lo que iba a decir era realmente polémico: sus ideas iban en contra de toda la ortodoxia religiosa de la época.

Le fue terrible. Los caballeros de la Sociedad Real rechazaron su teoría y fue acusado de ser ateo.

No se meta con el granito

Uno de los mayores problemas fue el granito, lo que suena raro. Pero la creencia dominante era que el granito había sido la primera parte de la Tierra que Dios creó.

Granito en paisaje británicoDerechos de autor de la imagen GETTY IMAGES
Image captionMeterse con el granito en esa época era cosa seria.

Nada podría ser más sólido que la primera piedra del Señor.

Pero Hutton afirmaba que esa cosa dura que parecía tan antigua e inmutable era en realidad un gran ejemplo de una roca joven que alguna vez había sido casi líquida.

Estaba desafiando toda la visión bíblica de la creación. Hace 220 años, eso era herejía.

Hutton necesitaba encontrar evidencias.

A la edad de 60 años, cuando debería haber estado en casa con su pipa y sus zapatillas, se fue a buscarla.

Granito inyectado

Hutton eligió explorar Glen Tilt porque dos de los grandes ríos de Escocia se encuentran aquí.

El río Dee corre sobre un lecho rocoso de granito rosa. El río Tay tiene un lecho rocoso de arenisca gris.

Hutton esperaba que ahí, donde los ríos se encontraban, se encontrarían también el granito y la piedra arenisca.

Y así fue: encontró rocas estratificadas grises con granito rosa inyectado.

Granito con roca gris
Estas son las rocas que encontró: se ve claramente cómo el granito rosado se filtró por las grietas de la roca gris. Para que eso pudiera suceder, el granito debía haber estado casi líquido cuando se encontraron.
detalle de granito en roca gris
Si el granito había estado fundido, debía haber una fuente de calor potente en el centro de la Tierra, dedujo Hutton.

Eso demostraba que el granito había estado fundido cuando se encontró con las rocas grises, lo que a su vez era la prueba de que había un motor de calor gigante en acción.

Además, mostraba que la Tierra no había permanecido sin cambios desde la creación, como decía la Biblia.

Con sus observaciones en Escocia, James Hutton había probado gran parte de su teoría de la Tierra como un sistema.

Pero aún no estaba satisfecho: quería saber si la Tierra tenía miles de años, como decía la Biblia, o era mucho, mucho más antigua.

La edad del planeta

En 1788, Hutton se dirigió al punto de Siccar en la costa de Berwickshire.

Lo que lo intrigaba eran los diferentes ángulos de las rocas a lo largo de los acantilados.

Había visto capas verticales a lo largo de parte de la costa pero sabía que más al norte, el ángulo cambiaba completamente y las capas eran horizontales.

Siccar PointDerechos de autor de la imagen DAVE SOUZA
Image captionLas rocas de Siccar Point están en distintos ángulos. Parte de la razón es el movimiento de las placas tectónicas. Hutton no tenía forma de saber eso, pero ello no impidió que entendiera qué estaba viendo.

La curiosidad de Hutton le hizo mirar más de cerca y entendió que estaba viendo el nacimiento y la muerte de mundos enteros.

En las capas horizontales y verticales de la roca, vio ciclos geológicos apilados unos encima de otros.

Cómic de Graeme McNeeDerechos de autor de la imagen GRAEME MCNEE

No sabía exactamente qué causó esa formación pero su brillante intuición le permitió deducir que involucraba procesos graduales que sucedían no en el tiempo bíblico, sino en el tiempo profundo, extendiéndose inmensamente.

Tenía razón. Hoy sabemos que la roca gris que examinó tiene alrededor de 425 millones de años y la roja, unos 345 millones de años. La brecha entre los dos es de 80 millones de años.

Y ese es el legado más importante de Hutton: la apreciación del tiempo profundo, el cronograma de un planeta.

Cómic de Graeme McNeeDerechos de autor de la imagen GRAEME MCNEE

Su frase fue: “No hay vestigio de un principio, ni perspectiva de un fin“.

En otras palabras, una intemporalidad en la que pequeños cambios graduales pueden lograr casi cualquier cosa.

Su reconocimiento del tiempo profundo fue un avance extraordinario, tan significativo como la teoría de la evolución de Darwin o la teoría de la relatividad de Einstein.

James Hutton vio lo que nadie más había visto antes. Fue el primero en captar la verdadera y vasta edad de la Tierra.

Fue ese descubrimiento más que ningún otro lo que permitió reconstruir la compleja historia de la vida de nuestro planeta.

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El cómic sobre el tiempo profundo aparece en este artículo por cortesía de su autor Graeme McNee, (graememcnee.com) y del Festival Internacional de Edimburgo (eif.co.uk). El texto está basado en la serie de la BBC “The men of rock

 

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