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Historia geológica de la Tierra
Mª PILAR GARCIA MADRUGA
(Huellas de Dinosaurios halladas en México)
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EDAD DE LA TIERRA
Hasta el s. XVIII se suponía que la Tierra tenía aproximadamente 6000 años (interpretación bíblica literal)
En 2010 se publicó el último cálculo sobre la edad de la tierra: 4550(-83) m.a.
4.467.000.000 años
¿Cómo se sabe?
La respuesta está en las rocas
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La unidad del tiempo en geología es el m. a. muydifícil de imaginar para la escala de tiempohumana
Para saber ¿qué ha ocurrido?
Se estudian los procesos geológicos siguiendo elprincipio del Actualismo: analizar los sucesosque ocurren en la actualidad para interpretar loque ha ocurrido en el pasado: un volcán generarocas volcánicas, un glaciar morrenas, los vallesfluviales tienen forma de V y los pliegues seforman por contactos entre placas. Se trata de losmismos procesos que llevan ocurriendo muchotiempo
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UNIFORMISMO O ACTUALISMO
Ya conocemos el origen de la tierra (haceunos 13700 m.a. del Big bang, hace unos4600 m. a. del nacimiento del sol y haceunos 4550 (-83)m. a. del nacimiento de laTierra)
¿Cómo ha evolucionado?
¿Cuál es su historia?
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Para responder necesitamos aplicar distintosmétodos de estudio que tengan en cuenta lasdificultades del estudio geológico: la escalaya que es imposible experimentar con unacordillera y el tiempo es imposible observar elpasado, además el tiempo geológico es muyamplio, m. a.
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El concepto de tiempo geológico fue introducido porHutton en 1770 quien propuso el Principio deUniformismo que dice que las leyes de la naturaleza nocambian con el tiempo
Él interpretaba que las rocas y estructuras que seobservan en un afloramiento eran el resultado dedistintos procesos geológicos que se habían sucedido alo largo de la Historia geológica de la Tierra y no de unúnico acontecimiento catastrófico (Uniformismo vsCatastrofismo)
Charles Lyell también fue un claro defensor deluniformismo frente a Cuvier defensor del catastrofismo
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James Hutton Charles Lyell
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Esto no significa que no ocurranacontecimientos paroxísmicos (de granmagnitud y en muy poco tiempo) sino que losprocesos geológicos pasados y presentes seexplican mediante las leyes físicas, químicasy biológicas que actualmente se aceptancomo válidas
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Para reconstruir el pasado tendremos encuenta las huellas de las rocas y relievesactuales, a partir de las que deduciremos loocurrido, comparando dichas huellas conacontecimientos actuales (Uniformismo oActualismo): el presente es la clave delpasado
Además habrá que tener en cuenta queestas huellas se pueden encontrarsuperpuestas y que pueden estarincompletas
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DATACIÓN
Para saber ¿cuándo ha ocurrido? Y reconstruir la historia de la Tierra
En geología se usan técnicas de Datación:proceso que permite la ordenación de los acontecimientos geológicos en una escala de tiempo o calendario
Hay dos tipos principales de datación DATACIÓN ABSOLUTA
DATACIÓN RELATIVA
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DATACIÓN ABSOLUTA
Permitió establecer la edad de la Tierrautilizando el análisis del proceso dedesintegración de elementos radioactivos. Selleva a cabo analizando la cantidad de isótoposradioactivos que quedan en las rocas, o en losfósiles y comparándola con la cantidad relativaque sabemos que existe entre los distintosisótopos
Un isótopo es un átomo de un elemento quecontiene distinto número de neutrones
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Ciclo de producción de 14C radiactivo en la atmósfera y asimilación por los seres vivos quienes al morir entierran el 14C que decae a 14N con una vida media de 5730 años
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El período de desintegración o vida media de unisótopo es el tiempo que tarda en transformarse la mitadde dicho isótopo (para el carbono 14 es de más de 5500años). Así se pueden utilizar distintos isótopos enfunción de las edades que se quieren medir
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Sideral: Anillos de los árboles o Decrocronología, Láminas de sedimentos o Varvocronología o mediante Capas de hieloRadiogénicos: Luminiscencia ópticamente estimuladaQuímicos y biológicos: Racemización de aaPor correlación: Paleomagnetismo, Tefrocronología o estudio cenizas volcánicas, Paleontología mediante fósiles guía o mediante Isótopos estables
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DATACIÓN RELATIVA
Establece qué ocurrió antes y qué ocurrió después sindar fechas numéricas
Se realiza mediante el estudio de los estratos y delos fósiles que contienen
La estratigrafía es la parte de la geología que estudialos estratos, es decir el registro sedimentario. Lo primeroque hay que saber es como se forman los estratos:originalmente se disponen de forma horizontal y se vansuperponiendo unos sobre otros de tal forma que el queesté debajo será el más antiguo
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Si los estratos se pliegan pueden aparecer inclinados oincluso verticales
¿Cómo sabemos cuál es más antiguo? Podemosobservar cómo son esos estratos; nos permite saber enqué ambiente se formó y qué procesos geológicosocurrieron antes
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Además de describir las características de los estratos hay que establecer si existe continuidad temporal, analizando la superficie de separación entre ellos
Según esto podemos definir
SECUENCIA ESTRATIGRÁFICA: Sucesión de dos o más estratos separados sólo por planos de estratificación
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SERIE ESTRATIGRÁFICA: Sucesión de dos o más secuencias separadas por una discontinuidad
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DISCONTINUIDAD ESTRATIGRÁFICA: Ausencia de registro en la zona de contacto de dos secuencias de una serie o bien por falta de sedimentación o por erosión
TIPOS:
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Para establecer la datación relativa y la historia geológica de unazona hay que aplicar una serie de principios (no son leyes deaplicación general pero son muy útiles en la mayor parte de loscasos)
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Otros
Continuidad lateral: la edad y el tipo de rocas es igualen todo el estrato
Sucesión de acontecimientos geológicos o derelaciones cruzadas: todo acontecimiento geológico esposterior a las rocas o a cualquier otro proceso afectadopor él
A veces puede ocurrir, si se estudian zonas muy extensasque varíen las características de las rocas dándosecambios laterales de facies: grano, textura, color,estructura sedimentaria (la continuidad lateral no siempreestá garantizada)
FACIES: palabra de origen latino que significa cara oforma, se refiere al aspecto general, composición yestructura de una unidad rocosa
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Si aparecen fósiles podemos averiguar qué tipo defósiles son y establecer cuál es el más antiguo
Los fósiles son restos de un ser vivo o de su actividadbiológica (huellas, excrementos) que han quedadopreservados en las rocas (generalmente sedimentariasya que las metamórficas y magmáticas se forman encondiciones de Pr y T que transforman la materiamineral), petrificados, al quedar sepultados, la materiaorgánica es sustituida por materia mineral: fosilización
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Nos informan a cerca de cómo era la Tierra en elpasado, de cómo era el ambiente de formación de laroca en la que se encuentra (si es un animal marino o setrata de una planta terrestre) y de cuándo se formó dicharoca
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Los fósiles guía son aquellos fósiles típicosde una determinada edad o característicos,se usan para establecer un orden en ladeposición de los estratos. Por ejemplo: Trilobites del Paleozoico
Ammonites del Mesozoico
Nummulites del Cenozoico
Los fósiles de facies son típicos de un ambiente sedimentario determinado. Por ejemplo: Corales de aguas marinas limpias y poco
profundas
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La escala del tiempo geológico o escala geocronológicaEs dual
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La tabla del tiempo geológico aprobada porla Comisión Internacional de Estratigrafía(CIS) es la Tabla CronoestratigráficaInternacional
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La historia de la Tierra se divide en dos grandesperíodos o eones subdivididos a su vez en eras (Laseras a su vez se subdividen en períodos y series)
EON O EONOTEMA ERA O ERATEMA SISTEMA O PERÍODO m.a.
FANEROZOICO CENOZOICO CUATERNARIO 2,58-Actualidad
NEÓGENO 23-2,58
PALEÓGENO 66-23
MESOZOICO CRETÁCICO 145-66
JURÁSICO 201-145
TRIÁSICO 252-201
PALEOZOICO PÉRMICO 299-252
CARBONÍFERO 359-299
DEVÓNICO 419-359
SILÚRICO 443,8-419
ORDOVÍCICO 485-443,8
CÁMBRICO 541-485
PROTEROZOICO 2500-541
ARCAICO 4000-2500
HÁDICO 4600-4000
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PRECÁMBRICO (desde hace 4550 (-83) m. a. hasta hace 541 m. a.)
Comprende tres eones HÁDICO ARCAICO Y PROTEROZOICO
Representa el 85% de la historia de la Tierra, pero a pesar de esto esla más desconocida. Las formación rocosa más antigua que se hadatado tiene entre 3000 y 4000 m. a.
(el ejemplar más antiguo es un mineral de circón de 4400 m. a.)
En el Hádico se forma la Tierra y la Luna
También se constituyó la atmósfera primitiva y la hidrosfera
En el Arcaico las condiciones físico-químicas de la superficie delplaneta propiciaron la aparición de los primeros seres vivos
Se formaron varios supercontinentes, como Rodinia hace unos 1100m.a., en el Proterozoico
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EON ERA AÑOS m.a. ACONTECIMIENTOS BIOLÓGICOS
OROGENIAS FÓSILES
HÁDICO
13700 ¿Origen del Universo?
Estromatolitos
4550 Formación de la Tierra por colisión de planetesimalesformados cuando nació nuestra estrella el sol
ARCAICO 4000 Formación en los mares de las primeras moléculas orgánicasOrigen de la vida
PROTEROZOICO 2500 Primeros organismos fotosintéticos que formanel O2 atmosféricoPrimeros organismos pluricelulares marinosAl menos una granextinción dos glaciacionesy varios Pangeas
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ROCAS DE ORTEGAL (las más antiguas de la Península Ibérica, tienen más de 1000 m. a.)
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ESTROMATOLITO CÁMBRICO-ACTUALIDAD
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ESTROMATOLITOS EN MARIVENT (MALLORCA)
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ESTROMATOLITOS BAHÍA DE SHARK EN AUSTRALIA
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RODINIA
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PALEOZOICO (desde hace 541 m. a. hasta hace 252 m. a.)
Esta era que duró unos 300 m.a. nos ha dejado numerosas formaciones de rocassedimentarias y abundante registro fósil que nos han permitido reconstruir su historia
Se fragmenta Rodinia en cuatro continentes (Gondwana, Laurentia, Siberia y Báltica)y se produce la orogenia caledoniana (de cuyas cordilleras quedan restos enNoruega, Las Islas Británicas, Groenlandia y Norteamérica)
Se formó el Pangea y se produjo la orogenia hercínica o varisca (el Macizo Ibéricoque ocupa la mitad occidental de nuestra península es uno de los restos que quedan,también los Urales y los Apalaches)
Una atmósfera similar a la actual y abundantes mares poco profundos propiciaronuna gran explosión de vida marina cuya evolución posterior permitió la colonizacióndel medio terrestre (explosión cámbrica)
En el Carbonífero proliferaron bosques de helechos leñosos cuyos restos originaronmuchos de los actuales yacimientos de carbón
Al final del Paleozoico se produjo la mayor extinción de especies de toda la historiadel planeta (desaparecieron el 90% de todas las especies marinas y el 70% de todaslas especies terrestres), las causas aún se desconocen, quizás debido a grandeserupciones volcánicas en Siberia y China que modificaron la composiciónatmosférica y el clima (a lo largo de todo el período se produjeron dos extincionesmasivas más una al final del Ordovícico y otra al final del Devónico)
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ERA PERIODO AÑOS m.a.
ACONTECIMIENTOS BIOLÓGICOS
OROGENIAS FÓSILES
PA
LEO
ZO
ICO
O P
RIM
AR
IA
CÁMBRICO 541 Primeros invertebrados marinos
Fenestella, Arqueociátidos, Trilobites (de todo el paleozoico)
Didymograptus
Orthoceras
Calceola,
Cupresocrinus
Spiryfer, Goniaties,
Calamites
ORDOVÍCICO 485 Aparición de Algas y CefalópodosPrimeros fósiles de vertebrados (peces) Glaciación
Caledoniana(Silúrico y Devónico)
SILÚRICO 443,8 Primeras plantas y primeros invertebrados terrestres. Dominio de peces primitivos
DEVÓNICO 419 Extensión de vegetales terrestres. Primeros bosques. Peces de agua dulce. Primeros anfibios
CARBONÍFERO 359 Grandes bosques de helechos y pantanos. Dominio de insectos y anfibios. Primeros reptiles. Glaciación
Hercínica(finales
Devónico hasta
mediados Pérmico)PÉRMICO 299 Aparición insectos
modernos. Extinción de peces e invertebrados primitivos. Último Pangea
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CALCEOLA CORAL DEVÓNICO
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FENESTELLA BRIOZOO ORDOVÍCIO-PÉRMICO
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SPIRIFER BRAQUIÓPODO CARBONÍFERO
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NAUTILUS CEFALÓPODO SILÚRICO
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ORTHOCERAS CEFALÓPODO SILÚRICO
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GONIATITES CEFALÓPODO CARBONÍFERO
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TRILOBITES ARTRÓPODO MARINO DEVÓNICO
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TRILOBITES ARTRÓPODO DEVÓNICO
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CRUZIANA HUELLA ORDOVÍCICO
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CUPRESOCRINUS DEVÓNICO
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EQUISETO CARBONÍFERO
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HELECHO CARBONÍFERO
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CALAMITES CARBONÍFERO
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GRAPTOLITO SILÚRICO
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GRAPTOLITO SILÚRICO
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DIDYMOGRAPTUS ORDOVÍCICO
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SEPARACIÓN RODINIA
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OROGENIA CALEDONIANA
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ÚLTIMO PANGEA OROGENIA HERCÍNICA
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MESOZOICO (desde hace 252 m. a. hasta hace 66 m. a.)
Esta era que duró unos 200 m.a. es la que más curiosidad despierta ya que es laera de los dinosaurios. También tenemos abundante registro fósil como parareconstruir su historia
Se fragmentó el último Pangea y la apertura de nuevos continentes suavizó mucholas temperaturas y aumentó la humedad lo cual propició la aparición deecosistemas de tipo tropical en los que habitaron los dinosaurios
Se formaron inmensas cuencas sedimentarias que luego fueron parte de lascadenas montañosas que se formarán en la orogenia alpina del cenozoico
Al final del mesozoico se produjo una gran extinción en masa que hizo desapareceren un corto espacio de tiempo un alto porcentaje de las especies que habitaban laTierra (durante el Mesozoico se produjeron tres extinciones masivas dos en elTriásico y la más importante entre el Cretácico y el Paleógeno). De las causashipotéticas de esta gran extinción destacan dos: o bien una gran erupción emitióuna enorme cantidad de cenizas que provocó un cambio climático o el cambioclimático fue provocado por el impacto de un gran asteroide sobre el planeta
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ERA PERIODO AÑOS m.a.
ACONTECIMIENTOS BIOLÓGICOS
OROGENIAS FÓSILES
ME
SO
ZO
ICO
O S
EC
UN
DA
RIA
TRIÁSICO 252 Aparición de los primeros mamíferos y Coníferas. Primeros dinosaurios
Comienzo del proceso de rifting que abrió el Océano Atlántico
Fase previa de la orogenia
Alpina
Ceratites
Rynchonella, Amonites, Belemnites, Dinosaurios
Orbitolina (también del terciario)
Hippurites, Micraster
JURÁSICO 201 Dominio de dinosaurios y de las gimnospermasAparición de aves
CRETÁCICO 145 Extinción de los grandes reptiles. Aparecen las plantas con flores o angiospermas
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ORBITOLINA FORAMINÍFERO CRETÁCICO-MIOCENO
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PLACOSMILIA CORAL CRETÁCICO
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RYNCHONELLA BRAQUIÓPODO JURÁSICO
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PHOLADOMYA PROETI BIVALVO JURÁSICO
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PSEUDOPECTEN BIVALVO JURÁSICO
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HIPPURITES MOLUSCO CRETÁCICO
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AMMONITES CEFALÓPODO JURÁSICO
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HILDOCERAS CEFALÓPODO JURÁSICO
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CERATITES CEFALÓPODO TRIÁSICO
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BELEMNITES CEFALÓPODO JURÁSICO
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MICRASTER CRETÁCICO
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DIPLODOCUS JURÁSICO
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TRICERATOPS CRETÁCICO
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TIRANOSAURUS REX JURÁSICO
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ARCHAEOPTERIX
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TURIASAURIO DE RIODEVA
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CONCAVENATOR “PEPITO”
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HUELLAS DINOSAURIO JURÁSICO AREN HUESCA
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XILÓPALO MADERA FÓSIL CRETÁCICO
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SEPARACIÓN DE LOS ACTUALES CONTINENTES Y COMIENZO DE LA OROGENIA ALPINA
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EXTINCIÓN CRETÁCICA
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CENOZOICO (desde hace 66 m.a. hasta la actualidad)
Esta era es la más corta 66 m.a. aunque es la mejor conocida, debido a sucercanía respecto de la época actual y a la mejor conservación de lasestructuras geológicas y de los abundantísimos fósiles
Durante el terciario se produce la orogenia alpina y se levantan lascordilleras de los Alpes, los Pirineos o las Béticas
El cuaternario se caracteriza por la alternancia de episodios glaciales conépocas interglaciales, el origen de estas glaciaciones no está aun claro secree que puede deberse a variaciones en la órbita terrestre queprovocarían estos cambios climáticos
En el cuaternario apareció la especie humana. Diversas especies delgénero Homo se suceden e incluso conviven en el Cuaternario. Nuestroantepasado más cercano Homo antecessor vivió hace 800.000 años decuyos restos se han encontrado abundantes fósiles en el yaciemiento deAtapuerca (Burgos)
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ERA PERIODO AÑOS(m.a)
ACONTECIMIENTOS BIOLÓGICOS
OROGENIAS FÓSILES
CE
NO
ZO
ICO
(TERCARIO)PALEÓGENO (66-23 m.a.)NEÓGENO
(23-2,58 m.a)
66 Evolución de plantas y mamíferos superioresDiversificación de los primates
Alpina Orbitolina
Nummulites, Turritella, Rana Pueyoi, Quercus, Terebrátula, CarcharodonCUATERNARIO 2,58 Glaciaciones
Aparición del ser humano
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NUMMULITES FORAMINÍFERO PALEOCENO-OLIGOCENO
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TEREBRÁTULA BRAQUIÓPODO MIOCENO-PLIOCENO
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TURRITELLA GASTERÓPODO MIOCENO
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DÍPTERO EN ÁMBAR OLIGOCENO
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DÍPTERO EOCENO
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CARCHARODON DIENTE TIBURÓN BLANCO NEOGENO
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RANA PUEYOI MIOCENO
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MANDÍBULA FÉLIDO MIOCENO
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CONÍFERA MIOCENO
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HOJA HAYA HOLOCENO
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QUERCUS NEOGÉNO
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HOMO ANTECESSOR
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GRAN DOLINA DE ATAPUERCA
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FÓSIL IDA DE 47 m. a. (entre lemur y humano ¿el eslabón perdido?)
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ÚLTIMA “ICE AGE”
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