Tema 2.- Estratigrafía y tiempo geológico: El tiempo como variable geológica: Edades relativas: Superposición. Ordenación temporal con fósiles. Escala relativa del tiempo geológico.- Edades absolutas: Intento de dataciones. Edades radiométricas: Fundamentos y métodos más utilizados y limitaciones.Calibrado de la escala del tiempo geológico.
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La Estratigrafía tiene entre otros objetivos, datar en el tiempo todos los fenómenos y procesos identificables en el registro estratigráfico y ordenarlos en una escala. La ordenación relativa de procesos y resultados, de más antiguos a más modernos, proporciona una escala de edades relativas. La “Cronoestratigrafía”, es la parte de la Estratigrafía que busca la ordenación relativa de los materiales del registro estratigráfico. Si lo que conocemos es un intervalo de tiempo, con magnitud (años o múltiplos de años),desde que sucedió un proceso hasta la actualidad, habremos obtenido una “edad absoluta”. La introducción de edades absolutas en el registro estratigráfico, es el objetivo de la “Geocronometría”.
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En el registro estratigráfico quedan reflejados desde procesos de muy corta duración, pero de gran intensidad hasta procesos “normales” de larga duración. Al utilizar en la escala del tiempo geológico como unidad básica el millon de años, a los procesos que duran horas, dias, años o miles de años, se les llama “instantáneos
EDADES RELATIVAS : LAS EDADES RELATIVAS se establecen, fundamentalmente, aplicando los principios generales de la Estratigrafía y ordenando los resultados de los procesos (materiales) en una escala cronoestratigráfica. EL PRINCIPIO DE SUPERPOSICIÓN DE ESTRATOS permite la ordenación relativa de estratos o conjuntos de estratos de más antiguos a más modernos. Su limitación está en la interpretación de los materiales deformados. EL PRINCIPIO DE LA SUCESIÓN FAUNÍSTICA o de la CORRELACIÓN permite establecer la ordenación relativa, mediante fósiles. A partir de la distribución de las especies, se pueden delimitar unidades bioestratigráficas unidades bioestratigráficas , que representan intervalos de tiempo sucesivos y reconocibles en otras series estratigráficas. Supone reconocer la ISOCRONÍA DE LA APARICIÓN DE UNA ESPECIE CARACTERÍSTICA A NIVEL MUNDIAL. Cuando se establece UNA SERIE ESTRATIGRÁFICA LOCAL y se representa gráficamente, la ordenación resultante resultante es de tiempo relativo, ya que no se tienen magnitudes de valoración del tiempo.
Aplicación de criterios de edades relativas en un corte estratigráfico (VERA,1994). J.A.Agueda Villar-2004 1
EDADES ABSOLUTAS : La EDAD ABSOLUTA de una roca es la medida del tiempo transcurrido desde su formación hasta nuestros dias. Como las medidas se expresan en millones de años no se utilizan puntos de referencia para iniciar la cuenta. Para medidas de cientos o miles de años, se recurre a una fecha de referencia, el año 1950, indicándose con las siglas b.p. ( before present ) que la cifra dada se cuenta desde esta fecha hacia atrás.
1.- MÉTODOS RADIOMÉTRICOS: Los elementos químicos se presentan bajo formas diferentes, todas ellas con el mismo número de protones, pero con variación en el de neutrones. Además de la forma mayoritaria de aparición, pueden aparecer como: formas estables o isótopos estables (sin cambio a lo largo del tiempo) o como isótopos radioactivos , que son inestables ( cambios continuos desde su formación ) y son los que interesan para los métodos radiométricos. Así, en el caso del carbono la forma mayoritaria es el C-12, un isótopo estable es el C-13 y un isótopo radioactivo el C-14. a).-FUNDAMENTOS DE LAS TÉCNICAS RADIOMÉTRICAS: La utilización de isótopos radiactivos para la datación de materiales geológicos se basa en aceptar que su desintegración comienza en el momento de formación de la roca (en rocas igneas coincide con la solidificación; en rocas sedimentarias el momento se toma desde que el elemento deja de estar en contacto con la atmósfera o hidrosfera). La desintegración del isótopo radioactivo se considera irreversible y sigue una ecuación exponencial : -dn / dt = λ n. La intensidad de desaparición de núcleos originales en el tiempo ( dN/dt ) es proporcional al número de núcleos presentes en la reacción ( λ N ), siendo λ la constante de proporcionalidad o de desintegración. De la ecuación anterior : dN / N = - λ dt, que integrada de cero a t, queda: N = N0 e siendo N0 el número de átomos radioactivos que habia en el tiempo cero o inicial.
-λ t
,
Como : N0 / N = e λ t , se puede calcular el tiempo para que la concentración inicial se reduzca a la mitad ( período de semidesintegración o vida media ): ln ( N0 / N ) = λ t, y t1/2 = 1/λ. ln 2/1 = 1/λ . 0,693 . El número de átomos “padres” en el momento de la medida será N y el número de átomos “hijos”, originados por desintegración en el tiempo ( t) será : H = N0 – N , La relación de elementos “hijos” a “padres” será : H / P = (N0 – N) / N = (N0 / N) –1= e λ t-1 La edad aparente de una muestra, será : t = 1/λ ln (1+ H / P) La edad aparente de una muestra será igual a la edad verdadera, si se conoce la constante de desintegración, si la muestra se ha comportado como sistema cerrado y que sea representativa del sistema estudiado b).-PRINCIPALES MÉTODOS RADIOMÉTRICOS:
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Potasio-Argon : De los tres isótopos del potasio (K-39, K-40 y K-41), el 40K es radioactivo y su desintegración produce 40Ca (89%) y 40Ar (11%), al tiempo que emite partículas β. Como el calcio es muy frecuente en la naturaleza, se utiliza el 40Ar. Se utiliza sobre muestra total o minerales de rocas volcánicas (moscovita, biotita, hornblenda y glauconita). Cubre la totalidad del registro geológico. Rubidio-Estroncio : Se aplica sobre minerales de rocas ígneas y metamórficas ( moscovita, biotita, microclina, glauconita) de cualquier edad. En rocas ígneas data la edad de solidificación de la roca; en rocas metamórficas dan la última etapa del metamorfismo. El 87Rb es radioactivo y se descompone dando como elemento “hijo” el 87Sr, emitiendo partículas β. Uranio-Thorio-Plomo : Cubre la totalidad del registro geológico y se aplica, fundamentalmente sobre rocas ígneas, con minerales de circón. Se ha utilizado con éxito para datar muestras procedentes de la Luna. El método comprende diversas ténicas relacionadas con las cadenas de desintegración de : 238U, 235U y 232Th, que tienen como elementos finales : 206Pb, 207Pb y 208Pb respectivamente, emitiendo partículas α. c).-MÉTODOS DE APLICACIÓN EN EL CUATERNARIO : Carbono-14: Se puede aplicar sobre materia orgánica de sedimentos. La limitación del método es que directamente es fiable hasta 35.000 años (válido en Arqueología y en procesos geológicos muy recientes). Para cubrir dataciones de sedimentos del resto del Cuaternario, se han utilizado otros métodos : Thorio-230 / Protactinio-231 y Uranio-234 / Thorio-230 / Radio-226. Estos métodos se han aplicado, con buenos resultados, sobre muestra total de sedimentos marinos profundos; se basa en que los elementos radioactivos proceden del agua del mar y comienzan su desintegración, cuando quedan aislados del agua marina, es decir cuando se depositan.
2.- MÉTODOS DE DATACIÓN BASADOS EN HUELLAS DE FISIÓN: La desintegración espontánea (fisión) de algunos elementos radioactivos ( 238U, 235U y 232 U) producen núcleos “hijos”, cuyo impacto ocasiona en los minerales unas huellas lineales que se han denominado trazas de fisión. El elemento más conocido y de mayor aplicación es el U-238, que aparece en minerales, que contienen este elemento, como: circón, apatito, epidota, granate, etc.; y que quedan afectados por el efecto “bombardeo” que sufren en su interior al fusionarse espontáneamente el 238u en dos núcleos (con masas 96 y 140) que viajan en direcciones opuestas a través de la estructura cristalina, arrancando electrones de atomos próximos. Las trazas lineales ocasionadas son visibles al microscopio, y la datación se logra midiendo la cantidad de huellas de fisión por unidad de superficie y dividiendo por la concentración de uranio del mineral. este método ha suministrado excelentes resultados en rocas volcánicas del mioceno y cuaternario.
OBTENCIÓN DE LA ESCALA DEL TIEMPO GEOLÓGICO: Tomando como punto de partida la escala de tiempo relativo, obtenida a partir de las unidades bio- y cronoestratigráficas, la posibilidad de obtener una escala calibrada del tiempo geológico pasa por la datación de los limites cronoestratigráficos en términos de edad expresada en años o sus múltiplos. La incorporación de edades absolutas a la escala del tiempo relativo se hace mediante los datos proporcionados por coladas volcánicas, antiguos fondos marinos y rocas plutónicas. J.A.Agueda Villar-2004 3
Aportación de datos de edades absolutas a la escala de edades relativas. (VERA,1994).
BIBLIOGRAFÍA: •
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CORRALES,I.; ROSELL, J.; SÁNCHEZ DE LA TORRE, L.; VERA, J.A. y VILAS, L. (1977): Estratigrafía. Editorial Rueda. 718 p. HEDBERG, H.D. (1980): Guia Estratigráfica Internacional : Guia para la clasificación, terminología y procedimientos estratigráficos. Ed.Reverté. Barcelona. VERA, J.A. (1994): Estratigrafía : Principios y métodos. Ed.Rueda. 806 p.
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