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| Figura 11.9: Diente de tiburón fósil (izquierda) y dientes de tiburón modernos (derecha). | |
Figura 11.10: Fósil de tiranosaurio rex que se asemeja a un organismo vivo.
Steno tenía otras ideas. Para Steno, el gran parecido entre los fósiles y los organismos modernos era imposible de ignorar. En lugar de invocar fuerzas sobrenaturales para explicar los fósiles, Steno llegó a la conclusión de que los fósiles fueron alguna vez partes de criaturas vivas. A continuación, trató de explicar cómo podían encontrarse conchas marinas fósiles en rocas alejadas de cualquier océano. Como en el Tyrannosaurus rex de la figura 11.10, los fósiles se asemejan a organismos vivos.
Superposición de capas de roca
Steno propuso primero que si una roca contenía fósiles de animales marinos, la roca se había formado a partir de sedimentos que se depositaron en el fondo marino. A continuación, estas rocas se levantaron para convertirse en montañas. Basándose en esas suposiciones, Steno formuló una notable serie de conjeturas que hoy se conocen como Leyes de Steno.
Originalidad de la horizontalidad
Debido a que los sedimentos se depositan bajo el agua, formarán capas planas y horizontales (Figura 11.11). Si una roca sedimentaria se encuentra inclinada, la capa se inclinó después de formarse.
Continuidad lateral
Los sedimentos se depositaron en láminas continuas que abarcaban la masa de agua en la que se depositaron. Cuando un valle atraviesa capas sedimentarias, se puede suponer que las rocas a ambos lados del valle eran originalmente continuas.
Superposición
Las rocas sedimentarias se depositan unas sobre otras. Por lo tanto, las capas más jóvenes se encuentran en la parte superior y las más antiguas en la parte inferior de la secuencia.
Relaciones de corte transversal
Una formación o superficie rocosa que atraviesa otras capas de roca es más joven que las capas de roca que perturba. Por ejemplo, si una intrusión ígnea atraviesa una serie de rocas metamórficas, la intrusión debe ser más joven que las rocas metamórficas que atraviesa (Figura 11.12).
El Gran Cañón proporciona una excelente ilustración de las leyes de Steno. La figura 11.13 muestra las numerosas capas horizontales de roca sedimentaria que componen el cañón. Esto ilustra muy bien el principio de horizontalidad original. Las capas de roca más jóvenes están en la parte superior del cañón, mientras que las más antiguas están en la parte inferior, lo que se describe por la ley de superposición. Las capas rocosas más características, como la caliza Kaibab, pueden coincidir en la amplia extensión del cañón. Sabemos que estas capas de roca estuvieron conectadas en su día, lo que se describe en la regla de la continuidad lateral. Finalmente, el río Colorado atraviesa todas las capas de roca sedimentaria para formar el cañón. Basándonos en el principio de las relaciones transversales, el río debe ser más joven que todas las capas de roca que atraviesa.
Figura 11.13: Gran Cañón, con la caliza Kaibab visible en la parte superior del cañón.
Determinación de las edades relativas de las rocas
La edad relativa de una roca es su edad en comparación con otras rocas. Si se conoce la edad relativa de dos capas de roca, se sabe cuál es más antigua y cuál más joven, pero no se sabe qué edad tienen las capas en años. En algunos casos, es muy difícil determinar la secuencia de acontecimientos que conduce a una determinada formación. Tomemos como ejemplo la figura 11.14:
Figura 11.14: Sección transversal de capas sedimentarias: (A-C) intrusión ígnea, (D) sección transversal, (E) falla.
El principio de las relaciones transversales establece que una falla o intrusión es más joven que las rocas que atraviesa. La falla etiquetada como ‘E’ atraviesa las tres capas de roca sedimentaria (A, B y C) y también atraviesa la intrusión (D). Por lo tanto, la falla debe ser la formación más joven que se ve. La intrusión (D) atraviesa las tres capas de roca sedimentaria, por lo que debe ser más joven que esas capas.
El principio de superposición establece que las unidades de roca sedimentaria más antiguas están en la parte inferior, y las más jóvenes en la superior. En base a esto, la capa C es la más antigua, seguida de la B y la A. Así que la secuencia completa de eventos es la siguiente:
- Se formó la capa C.
- Se formó la capa B.
- Se formó la capa A.
- Cuando las capas A-B-C estaban presentes, se formó la intrusión D.
- La intrusión D cortó las capas A-C.
- Se formó la falla E, desplazando las rocas A a C y la intrusión D.
- Se produjeron fenómenos meteorológicos y de erosión, formando una capa de suelo sobre la capa A.
Inconformidades en las capas de roca
Steno descubrió las reglas para determinar la edad relativa de los lechos rocosos, pero no tenía un buen conocimiento de cuánto tiempo tardarían en formarse estas formaciones rocosas. En aquella época, la mayoría de los europeos creían que la Tierra tenía unos 6.000 años de antigüedad, una cifra que se basaba en el tiempo estimado para los acontecimientos descritos en la Biblia. Uno de los primeros en cuestionar esta escala temporal fue un geólogo escocés llamado James Hutton (1726-1797). A menudo descrito como el fundador de la geología moderna, Hutton formuló una filosofía llamada uniformitarianismo: El presente es la clave del pasado. Según el uniformitarismo, los mismos procesos que vemos hoy en día a nuestro alrededor operaron también en el pasado. Por ejemplo, si la erosión y la deposición ocurren lentamente ahora, es probable que siempre hayan ocurrido lentamente.
Hutton descubrió lugares donde los lechos de roca sedimentaria yacen sobre una superficie erosionada. Una formación de este tipo se denomina inconformidad, o una brecha en las capas de roca, donde algunas rocas fueron erosionadas. Hutton reconstruyó la secuencia de acontecimientos que condujeron a esta formación. Por ejemplo, consideremos la famosa inconformidad de Siccar Point, en la costa de Escocia (Figura 11.15).
Figura 11.15: La inconformidad de Hutton en la costa de Escocia.
Basándose en la figura 15, se pueden inferir al menos nueve acontecimientos geológicos:
- Una serie de lechos sedimentarios se deposita en un fondo oceánico.
- Los sedimentos se endurecen hasta convertirse en roca sedimentaria.
- Las rocas sedimentarias se elevan e inclinan, quedando expuestas sobre la superficie del océano.
- Los lechos inclinados son erosionados por la lluvia, el hielo y el viento para formar una superficie irregular.
- Un mar cubre las capas de roca sedimentaria erosionadas.
- Se depositan nuevas capas sedimentarias.
- Las nuevas capas se endurecen hasta convertirse en roca sedimentaria.
- Estas capas se inclinan.
- Se produce un levantamiento, exponiendo las nuevas rocas sedimentarias por encima de la superficie del océano.
- En el siglo XV, un agricultor encuentra una roca que se parece exactamente a un bivalvo. ¿Qué concluyó probablemente el agricultor sobre cómo llegó allí el fósil?
- ¿Cuál de las Leyes de Steno se ilustra en cada una de las siguientes imágenes de la Figura 11.18?
- ¿Cuál es la secuencia de unidades de roca en la Figura 11.19, de la más antigua a la más joven?
- ¿Qué tipo de formación geológica se muestra en el afloramiento de la Figura 11.20, y qué secuencia de eventos representa?
- Los tres afloramientos de la Figura 11.21 están muy separados. Basándote en lo que ves, ¿qué fósil es un fósil índice, y por qué?
- En la época de Nicholas Steno, ¿por qué la mayoría de la gente no creía que los fósiles eran restos de organismos antiguos?
- ¿Cómo explicaba Steno la presencia de fósiles marinos en las altas montañas?
- ¿Cuál era la importancia de las inconformidades para James Hutton?
- ¿Cómo se puede determinar la edad relativa de dos capas de roca que están muy separadas?
Hutton se dio cuenta de que era necesario un enorme período de tiempo para dar cuenta de los repetidos episodios de deposición, formación de rocas, levantamiento y erosión que llevaron a la formación de una discordancia, como la de Siccar Point. Hutton se dio cuenta de que la edad de la Tierra no debía medirse en miles de años, sino en millones de años.
Combinación de capas de rocas
La superposición y el corte transversal son útiles cuando las rocas se tocan entre sí, pero son inútiles cuando las rocas están separadas por kilómetros o incluso por continentes. Hay tres tipos de pistas que ayudan a los geólogos a emparejar las capas de roca a través de grandes distancias. La primera es el hecho de que algunas formaciones rocosas sedimentarias se extienden a lo largo de grandes distancias, reconociéndose en grandes regiones. Por ejemplo, la formación Pierre Shale puede reconocerse a lo largo de las Grandes Llanuras, desde Nuevo México hasta Dakota del Norte. Los famosos Acantilados Blancos de Dover, en el suroeste de Inglaterra, pueden compararse con acantilados blancos similares en Dinamarca y Alemania.
Una segunda pista podría ser la presencia de un lecho clave, o una capa de roca especialmente distintiva que pueda reconocerse en una zona amplia. Los flujos de ceniza volcánica suelen ser útiles como lechos clave porque están muy extendidos y son fáciles de identificar. Probablemente, el ejemplo más famoso de lecho clave es una capa de arcilla que se encuentra en el límite entre el Período Cretácico y el Período Terciario, la época en que se extinguieron los dinosaurios (Figura 11.16). Esta fina capa de sedimento, de sólo unos centímetros de espesor, contiene una alta concentración del elemento iridio. El iridio es raro en la Tierra, pero común en los asteroides. En 1980, un equipo de científicos dirigido por Luis Álvarez y su hijo Walter propuso que un enorme asteroide impactó contra la Tierra hace unos 66 millones de años, provocando incendios forestales, lluvia ácida y un cambio climático que acabó con los dinosaurios.
Figura 11.17: Escala de tiempo geológico.
Un tercer tipo de pista que ayuda a los científicos a comparar diferentes capas de roca son los fósiles índice. Recordemos que los fósiles índice son los restos de organismos que estaban muy extendidos pero que sólo existieron durante un periodo de tiempo relativamente corto. Si dos unidades de roca contienen el mismo tipo de fósil índice, su edad es probablemente muy similar.
A medida que los científicos recogían fósiles de todo el mundo, reconocieron que las rocas de diferentes edades contienen tipos distintivos de fósiles. Este patrón condujo a la creación de la escala de tiempo geológico y ayudó a inspirar la teoría de la evolución de Darwin (Figura 11.17).
Cada era, período y época de la escala de tiempo geológico se define por los fósiles que aparecieron en ese momento. Por ejemplo, las rocas del Paleozoico suelen contener fósiles de trilobites, braquiópodos y crinoideos. La presencia de huesos de dinosaurio indica que una roca es de la era Mesozoica, y el tipo concreto de dinosaurio permitirá identificar la roca como Triásica, Jurásica o Cretácica. La Era Cenozoica también se conoce como la Edad de los Mamíferos, y el Período Cuaternario representa la época en que los primeros seres humanos se extendieron por la Tierra.
Resumen de la lección
Nicholas Steno formuló por primera vez los principios que permiten a los científicos determinar las edades relativas de las rocas en el siglo XVII. Steno afirmó que las rocas sedimentarias se forman en capas continuas y horizontales, con capas más jóvenes sobre capas más antiguas. Un siglo después, James Hutton descubrió la ley de las relaciones transversales: una falla o intrusión ígnea es más joven que las rocas que atraviesa. Hutton también fue el primero en darse cuenta de las enormes cantidades de tiempo que se necesitarían para crear una inconformidad, un lugar en el que las rocas sedimentarias se encuentran por encima de una superficie erosionada.
Otros métodos entran en juego cuando se comparan capas de roca que están separadas por una gran distancia. Muchas formaciones de roca sedimentaria son grandes y pueden reconocerse en toda una región. Las capas rocosas distintivas, llamadas lechos clave, también son útiles para correlacionar las unidades rocosas. Los fósiles, especialmente los fósiles índice, son la forma más útil de comparar diferentes capas de roca. Los cambios de los fósiles a lo largo del tiempo condujeron al desarrollo de la escala de tiempo geológico.
Preguntas de repaso
Figura 11.18: Ilustración de las leyes de Steno.
Figura 11.19: Secuencia de unidades de roca.
Figura 11.20: Afloramiento.
Figura 11.21: Fósiles.
Relaciones transversales
Uno de los principios de Steno que establece que una intrusión o falla es más joven que las rocas que atraviesa. escala de tiempo geológico Una división de la historia de la Tierra en bloques de tiempo distinguidos por eventos geológicos y evolutivos. lecho clave Una capa de roca distintiva y extendida que se formó en un solo momento. continuidad lateral Uno de los principios de Steno que establece que una capa de roca sedimentaria se extiende lateralmente tan amplia como la cuenca en la que se forma. horizontalidad original Uno de los principios de Steno que establece que las capas sedimentarias eran horizontales o planas en el momento en que se depositaron. edad relativa Edad de un objeto en comparación con la edad de otros objetos. superposición Uno de los principios de Steno que establece que en una secuencia de capas de roca sedimentaria, la capa más antigua está en la parte inferior y la más joven en la superior. inconformidad Un límite entre rocas de edades muy diferentes. Las discordancias suelen estar marcadas por una superficie de erosión. uniformitarianismo La idea de que los procesos geológicos que dan forma a la tierra hoy en día han actuado básicamente de la misma manera a lo largo de la historia de la Tierra.
Puntos a tener en cuenta
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