Probablemente no exista ningún concepto geológico con mayor capacidad es - tructurante ni cuya construcción suponga un cambio más revolucionario que éste:
Las rocas pueden ser consideradas archivos históricos que contienen información sobre
las condiciones en que se originaron y las alteraciones posteriores que han experimen- tado. (Sequeiros y Pedrinoci, 1992)
Construir este concepto implica un cambio radical en la forma de ver las rocas, que pasan de ser objetos inmutables, carentes de pasado e incluso intempo - rales, a transformarse en materiales cargados de historia, en los cuales la Tierra ha grabado su pasado. Al mismo tiempo, esta noción de roca ayuda a modificar la idea que poseen sobre la geología, que pasa a ser un conjunto estructurado de teo - rías y procedimientos que permiten descifrar el lenguaje con el que la Tierra y la vida han grabado su historia en las rocas.
Dado que se han reseñado las principales dificultades del aprendizaje de una geología básica, nos centraremos en el desarrollo de las ideas clave relacionadas con el origen de las rocas sedimentarias y, especialmente, en los criterios de organiza - ción y metodológicos, sugiriendo algunos ejemplos de actividades.
Ideas eje que se trabajan
. Todas las rocas situadas en la superficie terrestre se alteran como conse - cuencia de la intervención del agua, el aire y los seres vivos. Es el proceso denominado meteorización.
. Los materiales meteorizados y transportados se depositan, generalmente en
lugares más bajos, formando los sedimentos.
. Junto a esos materiales también se depositan restos de organismos.
. Los sedimentos pueden cohesionarse dando lugar a la formación de r ocas sedimentarias. El proceso por el que un sedimento se transforma en roca se - dimentaria se denomina diagénesis.
. Los restos de seres vivos que había en los sedimentos pueden preservarse transformándose en fósiles.
. Los fósiles ayudan a conocer la vida del pasado así como el momento y las características del lugar en que se originaron las rocas.
. Las rocas sedimentarias contienen información acerca del lugar, el momen - to y las condiciones en que se formaron.
. Las rocas sedimentarias generalmente se presentan estratificadas. El princi- pio de superposición ayuda a ordenar temporalmente los estratos. . Existe una diversidad de rocas sedimentarias que podemos diferenciar por
su textura, composición y origen.
Criterios de organización y metodológicos: ejemplos de actividades
El tratamiento de las ideas eje que acaban de reseñarse debe tener dos objeti - vos centrales: contribuir al desarrollo de una perspectiva dinámica de la Tierra y construir la noción de roca como archivo. En este empeño conviene tene r en cuenta los criterios que se exponen a continuación.
No deben abordarse simultáneamente los procesos de formación de los diferentes tipos de rocas
Los procesos implicados en la formación de las rocas sedimentarias no en cie- rran la misma dificultad de comprensión que los de las rocas ígneas y los de las rocas metamórficas. Estos últimos ocurren, generalmente, a grandes profundidades y en unas condiciones de presión y temperatura demasiado alejadas de las que caracteri - zan la superficie terrestre. No parece, en consecuencia, justificado el tratamiento conjunto que habitualmente se les da.
Una secuencia de tratamiento adaptada a unas dificultades de comprensión tan diversas sería: sedimentarias detríticas, sedimentarias no detríticas, volcánicas, plutó- nicas y metamórficas.
Conviene trabajar las rocas en relación con los procesos en virtud de los cuales se generan
Si se pretende que los estudiantes vayan sustituyendo su habitual perspectiva estática por otras progresivamente más dinámicas, el tratamiento debe estar centra - do en los procesos geológicos (en este caso meteorización, erosión, transporte, sedi - mentación y diagénesis), de manera que los sedimentos y las rocas sedimentarias sean productos resultantes de su intervención y, por ende, huellas que nos permiten inferir lo ocurrido. A modo de ejemplo, apuntamos una actividad para trabajar la meteoriza - ción y otra para el transporte.
¿Por qué envejece la catedral?
Muchos de los sillares, o bloques de roca, con los que se construyeron los muros de los edificios antiguos parecen deteriorados. Su superficie se ve ennegrecida y con oquedades; al pasar la mano sobre ella, se quedan en nuestros dedos algunos granos de arena.
1. Dibuja un sillar nuevo y otro alterado.
2. ¿Qué aspecto tendrían los sillares de la catedral cuando empezó a construirse? 3. ¿De dónde procede la arena que se ha adherido a nuestros dedos?
4. ¿Qué ha causado la alteración de esas rocas?
5. Los muros del interior de este edificio están construidos con las mismas rocas. ¿Estarán igual de alteradas?
¿Transporte largo o corto?
Los fragmentos que se forman al dividirse una roca son siempre angulosos. A medida que esos fragmentos, o cantos, son transpor- tados por el agua del río van redondeándose gracias al rozamiento con las paredes y con el fondo del cauce.
1. Si los materiales de la figura 1 son del mismo tipo, ¿cuáles de ellos habrán teni- do un transporte más largo?
2. Si no son del mismo tipo, ¿podríamos res- ponder a la pregunta anterior?
I 166
Debe utilizarse habitualmente el actualismo como el método de análisis geológico de mayor potencialidad
Partir del análisis de lo que ocurre en la actualidad para alcanzar algunas con - clusiones acerca de lo ocurrido en el pasado facilita la comprensión de los procesos geológicos y el establecimiento de relaciones causales con las huellas que generan. Por ejemplo:
Rizaduras litorales (modificada de Science ofthe Earth, 11-14)
El oleaje origina en la arena de los fondos poco profundos unas ondulaciones o rizaduras. Algu- nas de esas rizaduras quedan «fosilizadas» en las rocas.
Puedes reconstruir este proceso natural realizando la siguiente experiencia. En el fondo de un acuario pequeño echa arena lavada hasta que tenga un espesor de tres dedos. Extiéndela bien y cúbrela con agua hasta que ocupe la mitad del acuario. Sube y baja lentamente un lado del acuario de manera que se origine en el agua un movimiento de vaivén. Después de realizar este balanceo durante 1 o 2 minutos se habrán formado rizaduras en la arena del fondo.
1. ¿Qué pretende reproducirse con este movimiento de vaivén?
2. ¿Si encuentras rocas con rizaduras de este tipo podrías saber en qué ambiente se formó la roca? ¿Qué principio geológico has utilizado para ello?
Debe hacerse un estudio contextualizado de los fósiles, relacionando su presencia con el momento y el lugar en que se formó la roca
Una parte fundamental del trabajo de un geólogo consiste en descubrir e in - terpretar «huellas» de muy diversos tipos. Procesos geológicos como erosión, sedi - mentación, una erupción volcánica, etc. dejan señales que permiten descubrir lo que ocurrió en el pasado. Los fósiles son también algunas de esas huellas.
Fósiles del futuro
Elige tres ambientes sedimentarios actuales: uno continental, otro de transición y otro mari- no. Señala qué fósiles podrían encontrarse en cada uno de ellos pasados algunos millones de años.
1. ¿Qué tipo de información sobre la época actual podría obtener un investigador del futuro que descubriese estos fósiles?
¿Qué nos dicen las huellas de dinosaurios?
Mucho de lo que conocemos hoy sobre los dinosaurios se ha descubierto a partir del estudio de las huellas que dejaron al desplazarse sobre sedimentos blandos, algunas de las cuales quedaron fosili- zadas al transformarse el sedimento en roca.
Estas huellas se denominan icnitas. Las icnitas permiten conocer:
. La forma y el tamaño de los pies. El número de dedos.
. Si caminaba sobre dos extremidades (bípedo) o sobre cuatro (cuadrúpedo). . La longitud de su zancada.
. La dimensión aproximada del dinosaurio.
. Algunas de sus costumbres: si vivían aislados o en grupos, cómo cazaban, etc.
La figura 2 representa unas ieni- tas que se han encontrado. Ana- lízalas e indica:
1. ¿Son todas las huellas del mismo pie?
2. ¿Cuál es la anchura y la longi- tud de la huella?
3. ¿Cuál es la longitud del paso y cuál la de la zancada?
Conviene trabajar los principios de horizontalidad original y superposición de los estratos
Estos dos principios resultan de fácil construcción para el alumnado de 12 -16 años y tienen una extraordinaria utilidad geológica, de ahí la oportunidad de su tra- tamiento.
¿Se cumple el principio de horizontalidad?
Echamos arena en una botella con agua, la agitamos y la dejamos reposar en posición normal. La arena se depositará horizontalmente.
Volvemos a agitar la botella, pero ahora la dejamos reposar inclinada, de manera que el fondo quede en forma de V.
1. De acuerdo con el principio propuesto por Steno, ¿cómo se depositarán los sedimentos? 2. ¿Qué ocurre en la práctica? ¿Su superficie queda horizontal o con forma de V?
3. Diseña una experiencia de laboratorio para someter a prueba este principio con un fondo y unos materiales diferentes a los anteriores.
Deben manejarse muestras de las rocas más frecuentes y analizarse sus características
Aprender a observar las rocas, analizar sus característic as e identificar las más importantes es una actividad esencial.
¿Qué textura tiene esta roca?
Llamamos textura de una roca al conjunto de características relacionadas con el tamaño, la forma y la disposición de los granos o cristales que la componen. La textura de una roca nos aporta in- formación acerca de su origen. Algunas preguntas que deben responderse al estudiar la textura de una roca son:
. ¿Los granos que forman la roca parecen cristales o fragmentos de otra roca? . ¿Podemos apreciar los granos a simple vista, o son microscópicos?
. ¿Todos los granos tienen un tamaño similar? . ¿Qué forma tienen los granos?
. ¿Los granos presentan alguna alineación preferente, o están distribuidos al azar?
Haz una ficha con cada una de las rocas que se te muestran en la que respondas a todas estas preguntas. I 168 Figura 2. Icnitas
...
.Pas° Zancada i iConviene utilizar modelos analógicos que permitan reproducir de manera simplificada en el laboratorio algunos de los procesos que ocurren en la naturaleza
Reproducir en el laboratorio de manera simplificada procesos naturales permi - te que los estudiantes dispongan de modelos con los que relacionar conceptos más complejos. En cualquier caso, es preciso reflexionar sobre las analogías y las diferen - cias que existen entre el proceso natural y la analogía que se realiza. Construye tu roca (modificada de Álvarez y García de la Torre, 1996)
El proceso por el que se pasa de un sedimento a una roca sedimentaria suele ser muy lento. En el laboratorio podemos reproducirlo más rápidamente. Coge una jeringa gruesa de plástico y córta- le la boquilla, de manera que el orificio de salida quede del mismo diámetro que el de entrada del émbolo. Prepara una mezcla de arena y escayola en polvo e introdúcela en la jeringa, tapando el otro extremo con el dedo pulgar. Añádele agua y comprímela con el émbolo, sin retirar el dedo del otro extremo. Déjala secar unos minutos y sácala presionando con el émbolo.
1. ¿A qué proceso equivale la presión con el émbolo?, ¿y el realizado por el agua y la escayola? 2. ¿Qué nombre darías a la roca que has fabricado?
3. ¿En qué se parece y en qué se diferencia este proceso de la diagénesis natural?
Finalmente, conviene tener en cuenta que la salida al campo proporciona
oportunidades insustituibles para aplicar y construir nociones más complejas y mejor ajustadas a las circunstancias naturales.
Evaluación
Casi todas las actividades de aprendizaje pueden utilizarse como actividades de evaluación. Ofrecemos un ejemplo:
¿Quién se comió al dinosaurio? (modificada de Sequeiros, Pedrinaci y Berjillos, 1996)
En la superficie de unas rocas hemos encontrado unas marcas probablemente dejadas hace 100 millones de años por dinosaurios al desplazarse sobre unos sedimentos blandos, hoy transforma- dos en estas rocas.
Figura 3. Icnitas
Las marcas parecidas a pisadas de aves se interpretan como huellas de dinosaurios carnívoros de mar-
cha bípeda. Las marcas más redondeadas y grandes serían huellas de las patas posteriores de dino - saurios herbívoros cuadrúpedos, y las más pequeñas serían producidas por las patas anteriores. Las pisadas poco marcadas y próximas indicarán marcha pausada, mientras que huellas más
separadas y
marcadas significarán carrera.
1. Analiza las huellas que aparecen en el la figura 3 y señala con un trazo el itinerario seguido por cada dinosaurio.
2. ¿Cuántos herbívoros y cuántos carnívoros han dejado sus huellas? 3. ¿Por qué corren unos y otros?
4. Reconstruye la secuencia de acontecimientos y determina ¿quién se comió al dinosaurio?
El descubrimiento de la edad de la Tierra
El concepto de tiempo geológico es, sin duda, uno de los más relevantes y de los que presentan mayores dificultades de construcción. Como se ha indicado, se trata de un concepto complejo (integrado por otros más simples: cambio geológico,
facies, sucesión causal y cronología), que no parece adquirirse de una sola vez ni si-
guiendo una secuencia lineal sino gracias a avances parciales que van relacionándo - se e integrándose.
El largo proceso por el que se descubre la edad de la Tierra es un contenido especialmente adecuado para su tratamiento en el bachillerato y proporciona oca - siones inmejorables para contribuir a la construcción de este concepto.
Ideas eje que se trabajan
. Buena parte de la historia de la Tierra ha quedado registrada en las rocas. El análisis de las rocas nos permite reconstruir esa historia.
. Los fósiles, además de evidenciar la existencia en el pasado de formas de
vida diferentes a las actuales, constituyen una fuente de información insus - tituible para reconstruir el pasado de la Tierra.
. Los principios de horizontalidad original, superposición y continuidad late - ral ayudan a ordenar una serie estratigráfica.
. La Tierra tiene un pasado extraordinariamente extenso.
. La existencia de procesos lentos, graduales y continuos permite disponer de «relojes geológicos».
. Las rocas contienen información sobre su antigüedad, a partir de la cual puede conocerse la extraordinaria edad de la Tierra.
Criterios de organización y metodológicos: algunos ejemplos El tratamiento de estas ideas debe tener dos objetivos centrales: . Favorecer la construcción del concepto de tiempo geológico.
. Mostrar que es posible reconstruir la historia de la Tierra a partir de las informaciones registradas en las rocas.
En este empeño conviene tener en cuenta los criterios que se exponen a conti - nuación.
Es necesario ejercitar a los estudiantes en la utilización de los principios básicos de la cronología relativa
Se ha indicado que la geología introduce hoy diversas matizaciones y limitaciones a estos principios. A pesar de ello, la enorme potencialidad que han mostrado históricamen - te, junto con su funcionalidad para el tratamiento de situaciones problemáticas, aconse - jan su uso de acuerdo con el enfoque y formulación que realiza la geología clásica.
Reconstruye la historia
En el talud de una carretera se observan los materiales que muestra la figura 4. En los materiales C puede observarse la existencia de granoselección:
1. Ordena de más antiguo a más mo- derno estos materiales.
2. Reconstruye la historia geológica de la zona.
3. Señala los principios geológicos que has utilizado para la reconstruc- ción.
Deben ofrecerse referencias temporales que ayuden a valorar la duración de los procesos y la importancia de sus efectos cuando se consideran grandes periodos de tiempo
Si bien los primeros estudios de cambios geológicos deben tener un enfoque cualitativo, conviene ir ofreciendo referencias temporales que ayuden a valorar la di - mensión del fenómeno analizado y el ritmo al que ocurre.
La erosión se complica
Una montaña de 4.600 metros de altitud está siendo erosionada a un ritmo de 35 cm cada 1.000 años. Si todo continúa igual:
1. ¿Cuántos metros habrán sido erosionados dentro de 3 millones de años?
2. Si las 3/4 partes de la altura perdida por erosión es recuperada por reajustes isostáticos, ¿qué altitud tendrá esta montaña dentro de 3 millones de años?
3. ¿Qué variables pueden hacer que se modifique la tasa de erosión indicada?
Antes de ofrecer respuestas cronológicas precisas sobre la edad de la Tierra
es conveniente formular el problema y reflexionar acerca de la posibilidad de disponer de métodos que ofrezcan respuestas.
Muchos de los cálculos de la edad de la Tierra realizados a lo largo del siglo xix poseen gran potencialidad didáctica. Uno de los más interesantes y polémicos se debe a Darwin quien, frente a la mayoría de los naturalistas de la época, sostu - vo que era posible investigar la edad mínima de la Tierra (véase Sequeiros, Pedri - naci y Berjillos, 1996).
Otro cálculo interesante desde la perspectiva didáctica fue el realizado por John Phillips en 1860. Consideró que si se determinaba la tasa de sedimentación constan - te, conocer la potencia total de los estratos formados debería ofrecer un método di - recto para calcular la edad de la Tierra. De esta forma, partiendo de datos obtenidos en la cuenca del Ganges, calculó que se habrían necesitado unos 96 millones de años para la formación de todos estos materiales.
Edad de la Tierra y sedimentación
Algunos años después de que Darwin publicase su cálculo de 300 millones de años como edad mí- nima de la Tierra, John Phillips pensó que si los agentes geológicos habían transportado sedimen- tos al mar a un ritmo uniforme desde que se formó la Tierra, podría calcularse la edad del planeta. Bastaría para ello con medir la tasa de sedimentación y calcular la potencia total de los estratos formados. A partir de sus investigaciones determinó que cada 100 años se depositaría 2,4 cm de sedimentos y que la potencia total de los materiales depositados a lo largo de la historia de la Tie - rra era de 23.040 metros.
1. ¿Qué edad de la Tierra se concluye de estos cálculos? 2. ¿Cuál es su marco teórico? ¿Y su hipótesis de trabajo? 3. ¿Cuál es su diseño de la investigación?
4. ¿Crees que Phillips está midiendo la edad de la Tierra?
5. ¿Qué objeciones se le puede poner hoy al procedimiento utilizado por Phillips?
Debe realizarse la representación espacial de largos periodos de tiempo, dado que esto ayuda a que los alumnos construyan una representación mental de ese tiempo
La barrera imaginativa para representarse mentalmente cifras de las dimensio - nes de las manejadas en los procesos geológicos, aconseja dedicar cierta atención a las cuestiones cronológicas. Existe un amplio consenso en destacar el interés que tiene la realización de actividades en las que los estudiantes representan espacial - mente escalas temporales.
La medida del millón
Darwin en El origen de las especies nos hace la siguiente propuesta:
«Pocos de nosotros, sin embargo, sabemos lo que realmente significa un millón. Mr. Croll pone el siguiente ejemplo: tómese una estrecha tira de papel de 83 pies y cuatro pulgadas de largo, ex- tiéndase a lo largo de la pared de una gran sala y señálese luego en un extremo una décima de pulgada. Esta décima de pulgada representará un siglo y la tira entera un millón de años.»
1. ¿A cuánto equivalen 83 pies y cuatro pulgadas?, ¿y una décima de pulgada? 2. ¿Cómo podrías realizar la experiencia que propone Mr Croll?
Deben realizarse actividades sencillas que utilicen los procedimientos utilizados en la actualidad para hacer dotaciones absolutas
Los cálculos de la edad de la Tierra son un excelente ejemplo de la dependencia que las mediciones, y los procedimientos de investigación en general, tienen con res - pecto a las teorías que los sustentan. Así, puede mostrarse desde la ausencia de cálcu -
los (para aquellos, como Hutton, que poseen una perspectiva cíclica) pasando por otros basados en el estudio de la Biblia, hasta los cálculos actuales basados en la radiometría.