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PRINCIPIOS Y TIEMPO
GEOLGICO
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EL TIEMPO GEOLGICO
El concepto de tiempo es bsico para la geologa. La mayora de
los procesos geolgicos que forman la superficie de la Tierra y
que estructuran su interior sabemos ahora que operan sobre largos
perodos de tiempo de millones y centenares de millones de aos.
Pero esto no ha sido siempre as. Las
primeras cronologas en el mundo
cristiano se basaban en la Biblia
El mundo fue creado el 25 de Octubre del ao 4.004 a.C., a las 9 am
James Ussher
(1581 1656)
arzobispo irlands
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Discurso preliminar sobre un
cuerpo slido contenido en
otro cuerpo slido
Cmo puede estar el diente (slido) de un tiburn dentro
de una roca slida?
PROBLEMA
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OBSERVACIN
Qu vemos en esta imagen?
INTERPRETACIN
Cmo pudieron formarse las rocas que vemos?
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Nicols Steno (1638-1686)
Florencia, 1669.
Introduccin a una Disertacin sobre un
cuerpo rocoso slido contenido de forma
natural dentro de otro cuerpo rocoso
slido
Steno fue el primero que trat sobre el origen de las rocas y los sedimentos
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CMO SE FORMAN LOS SEDIMENTOS?
II. LOS ESTRATOS DE LA TIERRA [I) Los estratos de la tierra se deben a los sedimentos incluidos en un fluido]
Los sedimentos se forman, pues, cuando los contenidos de un fluido caen por su propio peso al fondo, bien porque stos estn contenidos en el fluido o bien porque son secretados gradualmente a partir de las partculas del mismo fluido; y esto tanto en la superficie superior como igualmente en todas las partculas del fluido.
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PRINCIPIO DE HORIZONTALIDAD
ORIGINAL
A qu es paralela la superficie superior de los sedimentos?
la superficie superior de los sedimentos es paralela al horizonte o bien se inclina un poco de la horizontal. Tal como sucede en los ros, donde hay costras minerales alternativamente verdes, amarillas y rojizas que se adaptan a la forma del fondo rocoso, mientras que los sedimentos de arena y de arcilla se adaptan a la forma plana; esto hace que para m sea posible diferenciar fcilmente entre costra y sedimentos en los variados estratos de la tierra.
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Qu exista bajo un estrato en el momento de su formacin?
En el momento en el que se estaba formando un estrato cualquiera, bajo ste exista ya antes otro cuerpo, que impeda a los materiales que se presentan en forma de polvo descender ms abajo. Por este hecho, en el momento en que se formaba el estrato situado ms abajo, haba bajo l, o bien otro cuerpo slido, o bien, un fluido. Pero si se trataba de un fluido, ste era de naturaleza diferente a la del fluido situado en posicin superior y era ms pesado que el sedimento slido de este fluido superior.
Normalmente otro estrato
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PRINCIPIO DE CONTINUIDAD ORIGINAL
Por qu est limitado (lateralmente) un estrato en el momento de su formacin?
En el momento en que se formaba un estrato cualquiera: o bien ste estaba limitado por sus lados por otros cuerpos slidos, o bien el estrato cubra todo el globo de la Tierra. De aqu se sigue que en cualquier lugar de la tierra que se considere, cuando se observan los lados desnudos de los estratos, hay que, o bien buscar la continuacin de estos mismos estratos, o bien encontrar este otro cuerpo slido que ha frenado la materia rocosa de los estratos impidindoles extenderse ms lejos.
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PRINCIPIO DE SUPERPOSICIN Cmo era la materia que estaba encima del estrato en el momento de su formacin?
En el momento en que se formaba cualquier estrato, la materia que estaba situada por encima de l era toda ella fluida; debido a este hecho, en el momento en que se formaba el estrato ms bajo no se haba formado an ninguno de los estratos superiores
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Qu se puede deducir de los estratos que no son paralelos al horizonte?
Debido a este hecho, todos los estratos deberan estar contenidos entre dos planos paralelos al horizonte. De ello se deduce que los estratos tanto perpendiculares al horizonte como inclinados con respecto a l, en otro tiempo se haban formado y situado paralelos al horizonte.
Principio de horizontalidad original Si no se cumple hay que buscar una causa ulterior que modifique la
posicin de las rocas
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Steno invoca dos causas para que los estratos no estn horizontales
El primer modo por el que los estratos cambian de posicin puede deberse a una violenta sacudida ascendente de los estratos
El segundo modo de cambio de posicin de los estratos puede deberse al deslizamiento o hundimiento espontneo de los estratos y al desmoronamiento de los mismos
PRINCIPIO DE LA SUCESIN DE LOS FENMENOS GEOLGICOS
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PRINCIPIO DEL ACTUALISMO
El contenido interior de los estratos nos ayuda a interpretar su origen?
3. Si en algn estrato observamos indicios de sal marina, restos de animales marinos, tablas de barcos y sustancias similares a los del fondo del mar, se puede aducir ciertamente que el mar estuvo alguna vez en ese lugar, ya se debiera a diversas causas, como son la de la inundacin de la tierra o la de los vmitos de las montaas. 4. Si en algn estrato encontramos gran abundancia de juncos, semillas, pias, troncos y ramas de rboles y objetos similares, podemos deducir con todo derecho que dichos materiales han sido, llevados all por la inundacin del ro o por el arrastre de un torrente
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SOLUCIN
La roca era un sedimento blando cuando se incorpor a lla el fsil
Principio de horizontalidad original
Principio de continuidad original
Principio de superposicin
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COROLARIO Si se encuentran en algn estrato fragmentos de otro o partes de animales o de plantas,
ciertamente puede decirse que el estrato no puede ser incluido entre los estratos que fueron
formados por el primer fluido en los tiempos de la creacin.
Principio de los fragmentos incluidos
Los fragmentos
de una roca
incluidos en otra
roca son ms
antiguos que
esta roca
Los fsiles tienen la
edad del estrato en el
que estn incluidos,
pero son posteriores a
la Creacin
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Abraham G. Werner (1750-1817)
Profesor en la Escuela de Minas de Freiberg
Gelogo y mineralogista
Primer cientfico que hizo una clasificacin
sistemtica de minerales
Teora Neptunista de la Tierra
El granito es una roca sedimentaria
post-Diluvial
Diluvial
Terciario
PRIMERA DIVISIN ESTRATIGRFICA
Secundario
Transicional
Primario Rocas cristalinas (metamrficas)
Rocas sedimentarias muy duras
Rocas sedimentarias litificadas
Rocas sedimentarias poco o
nada litificadas
Depsitos superficiales (sedimentos)
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EL DESCUBRIMIENTO DEL
TIEMPO GEOLGICO
James Hutton
(1726-1797)
Mdico de formacin
Naturalista y granjero
Puede ser considerado el primer
gelogo en el sentido moderno, por su
aproximacin cientfica a la Tierra
A Theory of the Earth teora
plutonista de la Tierra (el calor interno
consolida las rocas, pero tambin las
forma)
El granito es una roca gnea
Difusor de las ideas de Steno
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DISCORDANCIAS
Aplica los principios de Steno a esta imagen Cul es la sucesin de
fenmenos geolgicos que aparece representada?
Siccar Point, discordancia estudiada por Hutton
Este punto le hizo pensar a Hutton que el tiempo geolgico era muy grande Por qu?
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7 Deformacin serie amarilla; 8 Erosin
1 Sedimentacin (serie azul) horizontal, como sedimentos blandos
2 Enterramiento y transformacin en rocas sedimentarias duras (serie azul);
3 Deformacin serie azul; 4 Erosin (lnea roja)
5 Sedimentacin (serie amarilla) horizontal, como sedimentos blandos
6 Enterramiento y transformacin en rocas sedimentarias duras (amarilla);
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MS PRINCIPIOS (I)
Principio de la sucesin de fenmenos geolgicos
los cuerpos de rocas o procesos que cortan a otros son ms
modernos que los cortados
La Serie amarilla es ms
moderna que la serie azul
porque los estratos de esta son
cortados (erosionados) por los
de aquella
Hutton aplic y desarroll algunos principios slo esbozados por Steno
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MS PRINCIPIOS (II)
Principio/s del uniformitarismo = uniformismo + actualismo
los procesos que han tenido lugar a lo largo de la historia de la
tierra han sido uniformes (# uniformismo) y semejantes a los
actuales (@ actualismo)
La velocidad de sedimentacin es
constante a lo largo del tiempo (#).
Como esta velocidad es actualmente
muy baja (@), el tiempo que tard
en sedimentarse cada una de estas
series de rocas es muy largo
No hay vestigios de un comienzo, ni perspectivas de un final
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Georges Cuvier (1769-1832)
Zologo y paleontlogo francs
Experto en vertebrados
Estudi restos de vertebrados de los
estratos secundarios y terciarios de la
Cuenca de Pars
Demostr la existencia de extinciones
faunsticas
Teora Catastrofista (en oposicin al
Uniformitarismo huttoniano) Discurso
sobre las revoluciones de la superficie
del globo
EXTINCIONES
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Azoico (sin fsiles)
Invertebrados fsiles,
no hay vertebrados
Reptiles y peces extintos
Mamferos extraos
Mamferos modernos Cuvier demostr la
existencia de varias
pocas nicas en la
historia de la Tierra antes
de la aparicin de la
humanidad
post-Diluvial
Diluvial
Terciario
Secundario
Transicional
Primario
Cada Estrato tena
su propia fauna
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Problema 1.- Cmo se puede determinar el orden en el
cual se forman los estratos de rocas ?
En un punto, los estratos se
pueden ordenar usando el
Principio de Superposicin de
Steno
El ms antiguo
antiguo
intermedio
moderno
El ms moderno
tiem
po
Gran Bretaa (Devonshire)
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Dentro de una regin, los estratos se pueden correlacionar
mediante su litologa (caractersticas fsicas) para definir un Sistema
Geolgico
Midlands Gran Bretaa (Devonshire)
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Gran Bretaa Europa
?
?
Problema 2.- Cmo puedo correlacionar Sistemas de diferentes
regiones si los estratos no se pueden correlacionar basndose en
sus caractersticas fsicas?
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Ingeniero Civil
Primer investigador en emplear el
concepto de fsil gua.
Logr identificar y cartografiar
estratos individuales en zonas
geogrficas muy extensas.
La secuencia de fsiles apareca
siempre en el mismo orden.
Primer mapa geolgico (Mapa
geolgico de Inglaterra y Gales,
1815) William Smith
(1769-1839)
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PRINCIPIO DE SUCESIN BITICA
Las rocas formadas durante un tiempo geolgico determinado podan identificarse por su contenido fsil caracterstico.
Existe una secuencia definida de especies fsiles que han aparecido y desaparecido a lo largo del tiempo (evolucin y extincin)
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Gran Bretaa Europa
Los fsiles son la clave para la correlacin regional de los Sistemas geolgicos
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El Sistema Cretcico
se pudo correlacionar
a travs del Canal de
la Mancha basndose
en su litologa y
fsiles
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Primario
Secundario
Transicional
Terciario
Diluvial
post-Diluvial
Parisian gypsum beds London clay
alluvium
Sicilian strata
English chalk
Oolites
Lias
New Red Sandstone Muschelkalk - Trias
Magnesian Limestone
Coal Measures
Mountain Limestone
Old Red Sandstone Devonshire strata
Wenlock Limestone
Welsh Greywackes
Parisian chalk
Jura Mt. strata
Perm strata
hacia 1790 hacia 1870
gravels
Crystalline (metamorphic) strata
Islas Britnicas Europa
E
S
T
R
T
I
G
R
A
F
A
Escala Moderna
Cuaternario
Terciario
Cretcico
Jursico
Trisico
Prmico
Carbonfero
Devnico
Silrico
Ordovcico
Cmbrico
Precmbrico
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Jursico
Cretcico
Los Sistemas fueron originalmente definidos por su litologa y contenido fsil, lo que permita su correlacin
Los Sistemas estaban
limitados por discordancias, lo
que permiti fijar sus lmites y
el orden de superposicin
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ESCALA CRONO
ESTRATIGRFICA
Esta escala es
relativa, s que el
Jursico es ms
moderno que el
Trisico y ms
antiguo que el
Cretcico, pero
no se puede saber
su edad concreta
en m.a.
IV
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El Principio de sucesin de los fenmenos geolgicos es una
forma de datar los eventos geolgicos de una forma relativa
Cul es la roca ms antigua?
En el dibujo hay dos discordancias Dnde estn?
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DATACIONES ABSOLUTAS
El proceso (fsico o qumico) debe ocurrir
dentro de las rocas (o los minerales)
Debe originar algn tipo de producto que se
pueda medir
El proceso debe ser:
Unidireccional (irreversible)
Operar a una velocidad constante
Requisitos para que un proceso natural sea til
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DATACIONES ABSOLUTAS
Los primeros intentos
Salinidad de los ocanos
Enfriamiento de la Tierra (lord Kelvin) creacionistas
Velocidad de sedimentacin (Ch. Darwin) evolucionistas
Registros histricos
Dendrocronologa (anillos de los rboles)
Varvas glaciares
Todos ellos excepto los dos primeros se usan todava
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DATACIONES ABSOLUTAS Dataciones radioactivas
Usa istopos radioactivos que son inestables
Se desintegran en nuevos istopos (del mismo o diferente elemento qumico)
Ocurre a velocidad constante (conocida)
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VIDA MEDIA
Tiempo que tardan en desintegrarse la 1/2 de los istopos
originales (padres) para formar los nuevos (hijos)
La relacin padre/hijo decrece con el tiempo
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DATACIONES RADIOACTIVAS
t = 1/l ln (1 + Nh/N)
a) Calcular la vida media (T) del U238 sabiendo que su
constante l=1,54 10-10. T es el tiempo en que la mitad de
tomos originales radioactivos se han descompuesto en
tomos hijos; esto es Nh = N.
b) Calcular la constante l del Rb87 conociendo su periodo
T = 4,7 1010 aos
c) Se ha analizado un basalto y despus de todas las
correcciones se ha obtenido que contiene 1,2 10-3 mgr de
Sr87 y 8 mgr de Rb87. Conociendo el periodo de
semidesintegracin del Rb87 en Sr87 (ver arriba), calcular su
edad.
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Factores que afectan las dataciones
radioactivas
Funciona mejor cuando el mineral es un sistema cerrado
Los istopos padres o hijos no pueden salir del sistema
Las rocas muy jvenes puede que no hayan tenido tiempo
de acumular suficientes istopos hijos que se puedan medir
Hay que elegir un mtodo que encaje con la edad de la roca
Los minerales de las rocas tambin determinan cual puede
ser el mtodo utilizado
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Las rocas metamrficas no son siempre sistemas
cerrados
Durante el metamorfismo los fluidos en circulacin
afectan a los minerales
Su datacin proporciona la edad del metamorfismo
Muy til en rocas gneas (edad de cristalizacin)
Cuando el mineral cristaliza los istopos radioactivos se
incorporan al mineral
No contiene istopos hijos en ese momento
La cristalizacin cierra el mineral y pone a 0 el reloj
Las rocas fracturadas o alteradas no son buenas
candidatas
Slo funciona con algunas rocas sedimentarias
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ESCALA GEO
CRONOLGICA