Joseline Tapia
11Departamento de Ingeniería de Minas
Universidad de Antofagasta
Resumen de la presentación
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Introducción
El tiempo geológico
El tiempo geológico relativo y absoluto
La edad de las rocas
Pocas discusiones en geología pueden ocurrir sin referencia al tiempo geológico. Los geólogos interpretan la historia terrestre como una serie de eventos que se han registrado en los diferentes materiales que componen la Tierra.
El tiempo se mide por los cambios. Las rocas son la evidencia de las transformaciones que han ocurrido en la Tierra, y son las que se encuentran encargadas de registrar el tiempo geológico.
La interpretación que se pueda obtener de las rocas como dedignos registros de la historia de la Tierra, se basan en el principio del uniformitarianismo, el que establece que las leyes de la naturaleza no cambian con el tiempo.
El tiempo geológico
James Hutton
En el año 1770, en Edimburgo, James Hutton cambió radicalmente el concepto del tiempo geológico, ya que a diferencia de lo que se pensaba en su época, postulaba que los procesos geológicos eran sucesos muy lentos.
Hutton observó en las líneas de costa de Escocia que cada formación rocosa era el producto de la erosión de otras rocas más antiguas. Una de sus frases más connotadas fue No hay evidencias de un principio, ni prospecto de un nal.
El tiempo geológico
Discordancia angular, punto Siccar, Escocia (conocida como discontinuidad de Hutton)
El tiempo geológico es continuo, a pesar de ello en cada secuencia de rocas se observan discontinuidades
importantes (discordancias), las que revelan interrupciones signi cativas de los procesos formadores de rocas. Algunas de estas interrupciones separan formaciones de rocas de edades muy distintas, además de ser litológica y estructuralmente muy diferentes. Entre ambas formaciones existe una relación de contacto discordante, conocida como discordancia angular.
El tiempo geológico
Discordancia angularLa existencia de una discordancia angular implica aceptar los siguientes eventos geológicos:
I a) formación de rocas (estrati cadas) I b) plegamiento, metamor smo o
intrusión
I c) solevantamiento y erosión, que remueve la cobertura, hasta exponer en la super cie la roca plegada, metamór ca o intrusiva. I d) subsidencia (hundimiento) y
deposición de rocas sedimentarias (mas jóvenes) sobre la super cie erodada.
Resumen de la presentación
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Introducción
El tiempo geológico
El tiempo geológico relativo y absoluto
El tiempo geológico
Maneras de concebir el tiempo en Geología
Tiempo relativo: cuerpo de roca A es más antiguo que el cuerpo de roca B
El tiempo geológico
Maneras de concebir el tiempo en Geología
Tiempo relativo: cuerpo de roca A es más antiguo que el cuerpo de roca B
Tiempo absoluto: cuerpo de roca A se formó hace n años (millones de años)
De nición
Tiempo Relativo ("cronoestratigrá co") - subdivisiones de la geología del planeta Tierra en un orden especí co basado en relaciones de edades relativas de las rocas (comúnmente, la posición estratigrá ca vertical). Estas subdivisiones tienen nombres que pueden ser reconocidos globalmente, usualmente en la base de un fósil guía.
El tiempo geológico relativo
EstratosLos principios más importantes que se aplican para determinar edades relativas son de marcada simplicidad y universalidad
I a) principio de la superposición (rocas mas viejas en la base y rocas más jóvenes en el techo)
I b) principio de relaciones de corte o de contacto entre dos cuerpos de roca (cualquier acontecimiento o estructura es más moderno que aquellos a los que afecta) I c) principio de la inclusión (fragmentos de
rocas incluidos son más antiguos que la roca que los contiene)
Estratos
Los principios más importantes que se aplican para determinar edades relativas son de marcada simplicidad y universalidad
I d) principio de la sucesión faunística (los fósiles se han sucedido unos a otros en un orden determinado y, por lo tanto, un periodo geológico puede reconocerse por su contenido fósil, W. Smith)
I e) principio de la sucesión de desarrollo del paisaje
La edad relativa implica que no se deducen valores cuantitativos o absolutos de tiempo, sólo se deduce que un evento ocurrió más temprano o más tarde que otro.
El tiempo geológico relativo
EstratosLas unidades de rocas se distinguen una de otras por cambios mayores en el tipo de:
I roca
I discordancias
I cambios verticales abruptos en su contenido faunístico La subdivisión original de la columna está basada en la secuencia de las formaciones rocosas en el orden de superposición en que fueron encontradas en Europa.
Estratos
En la escala relativa del tiempo geológico, el tiempo transcurrido se fracciona en intervalos cada vez menores.
I Los intervalos mayores se denominan eones (Criptozoico y Fanerozoico); I subdivisiones progresivamente
menores corresponden a las eras (ej. Paleozoico, Mesozoico,
Cenozoico),
I los periodos (e.g. Triásico, Jurásico, Cretácico), I y las épocas.
El tiempo geológico relativo
Relativo: Columna estratigrá caEl tiempo geológico relativo
Escala de tiempo geológicoArzobispo de Usher
Métodos históricos para medir la edad de la Tierra
I Cronología Bíblica: Arzobispo de
Usher (1581-1656), la Tierra fue creada el 22 de octubre del 4004 A.C.
I Acumulación de estratos sedimentarios:
entre 10' y 100' Ma (v = s
t) Siglo XIX
I Contenido de sal en los océanos = 100
Ma Siglo XIX
I Calculo del enfriamiento de la Tierra =
100 Ma Siglo XIX
El tiempo geológico absoluto
De niciónTiempo Absoluto ("cronométrico") - Designa una edad especí ca de tiempo en unidades cuanti cables, que usualmente son millones de años (Ma).
Estas edades se obtienen comúnmente a través de dataciones
radiométricas en tipos de roca apropiados que se basan en la radioactividad natural de las rocas.
Métodos
I Métodos radiométricos I Otros
Resumen de la presentación
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Introducción
El tiempo geológico
El tiempo geológico relativo y absoluto
Isótopos
La edad absoluta de una amplia variedad de rocas, fósiles, y artefactos humanos se puede determinar a través de variados
procedimientos de laboratorio. La decisión del método a utilizar va a depender de la composición del material y la edad aproximada que se cree que éste tiene. Se basan en el proceso de desintegración radioactiva que caracteriza a algunos isótopos inestables.
El tiempo geológico absoluto
IsótoposLas propiedades de un determinado elemento están delimitadas por el número de protones en el núcleo de cada átomo, lo que resulta una característica distintiva para ese elemento.
Sin embargo, el número de neutrones puede variar, esto trae como consecuencia que el átomo de un determinado elemento puede no ser exactamente igual. Posee las mismas propiedades del elemento pero su masa atómica es diferente => isótopo. Algunos isótopos son radioactivos, lo que produce un cambio en el número de protones, transformando al átomo en un elemento diferente, con distintas propiedades
Isótopos
La radioactividad es una reacción nuclear espontánea, caracterizada por la emisión de una radiación que cambia el número de protones y neutrones en el núcleo y el átomo se transforma en un elemento diferente, que puede ser estable.
Las dataciones radiométricas se basan en el decaimiento radioactivo de un isótopo inestable.
Un elemento puede tener muchos isótopos diferentes, cada uno con diferente número de neutrones e igual número de protones, pero no todos son radioactivos.
El tiempo geológico absoluto
IsótoposEl átomo que se desintegra es el padre radioactivo ( isótopo padre) y el producto es el hijo radiogénico ( isótopo hijo).
Cada isótopo se desintegra a una tasa determinada, que se conoce como constante de desintegración. Esta constante no es afectada por procesos físicos y químicos conocidos (se ha intentado modi carla, pero sin éxito).
Isótopos
El tiempo necesario para la desintegración de la mitad de los átomos padres se conoce como vida media.
En una vida media la mitad de los átomos originales decae.
El tiempo geológico absoluto
IsótoposEl tiempo de formación de un cristal, que contiene un elemento radioactivo, se puede calcular a partir de la velocidad con que el elemento en particular decae. En una reacción de decaimiento simple, la cantidad de isótopo padre se puede comparar con la cantidad del isótopo hijo.
Muchos isótopos decaen rápidamente, perdiendo su radioactividad en sólo algunos días o años, pero otros decaen muy lentamente y pueden usarse como relojes geológicos.
Absoluto:14C
Por ejemplo, la técnica de14C es a menudo el método que eligen los cientí cos
para datar artefactos orgánicos como madera, turba, huesos, y dientes que tengan
menos de 40.000 años. El14C es un isótopo que existe en la atmósfera de la Tierra
en concentraciones relativamente constantes con respecto a otros isótopos de C.
Cuando los tejidos de los compuestos orgánicos mueren, el 14C comienza a decaer
lentamente. El 14C tiene una vida media de 5,730 años, lo que signi ca que cada
5,730 años cerca del 50 % de este isótopo decae a su isótopo hijo, el12C. Luego
de otros 5,730 años sólo permanece el 25 % del 14C original, y así sucesivamente.
Luego de 40.000 años no queda el14C su ciente como para medirlo
adecuadamente, por lo tanto, datar algún material orgánico de más edad requiere el uso de uno o más de los métodos existentes y apropiados.
El tiempo geológico absoluto
Absoluto:14CDecaimiento radioactivoAbsoluto: Absoluto:14C
Las dataciones con14C serían poco apropiadas para datar rocas intrusivas, ya que
las edades de este tipo de rocas son mayores que las que puede datar este
isótopo, además el14C no es un componente esencial de este tipo de rocas.
Sin embargo, las rocas intrusivas tipo granito pueden contener trazas de elementos como U, Rb, o K, y usar uno o más de estos isótopos sería más apropiado y entregaría mejores resultados.
El tiempo geológico absoluto
Absoluto: Técnicas de datación (escala logarítmica)
ISÓTOPOS RADIOACTIVOS COMÚNMENTE USADOS EN DATACIONES ABSOLUTAS
328U 206Pb 4.5 billones 235U 207Pb 704 millones 232Th 208Pb 14.0 billones 87Rb 87Sr 48.8 billones 40K 40Ar 1.25 billones 14C 12C 5,730 años 3H 3He 12.3 años
Algunas ecuaciones fundamentales
dP
dt
= −λ ·
P(t)
P(t) = P
0·
e
−λtF = F
0+
F
rF
r=
P(e
−λt−
1)
Donde: λ= constante de desintegración P= isótopo padre medidoFr= isótopo radiogénico hijo medido
El tiempo geológico absoluto
Absoluto: Técnicas de datación (escala logarítmica)
Algunas de las técnicas para determinar edades absolutas de rocas se muestran en este grá co (de un artículo y grá co de National Geographic Magazine,
Resumen de la presentación
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Escala de tiempo geológico
Breve reseña
Tipos
Reseña
Revisiones a la escala de tiempo relativo se han llevado a cabo desde los 1700s. Desde los años 30 (siglo pasado) la escala geológica de tiempo se ha ido re nando continuamente, sin embargo, la magnitud de los cambios con cada revisión se ha vuelto más pequeña.
El tiempo geológico
ReseñaAdicionalmente, como cualquier buena cuanti cación cientí ca, cada límite datado tiene una incerteza asociada a él, expresada como ± X millones de años. Estos errores o incertezas no pueden ser incluidas en el diagrama por motivos prácticos, pero puede encontrarse en algunos textos, junto con una descripción detallada de la historia de escalas de tiempo propuestas previamente y la
terminología, metodología y los datos asociados en la construcción de esta escala de tiempo geológico.
Reseña: límite K/T
Debido al re namiento continuo, ninguno de los valores señalados en este diagrama puede considerarse como de nitivo, a pesar que algunos no han cambiado signi cativamente en un largo periodo de tiempo y están muy bien constreñidos.
E.g., el límite Cretácico/Terciario (K/T) se ha establecido en 65±1 Ma por décadas, y se ha testeado innumerables veces, con todas las edades alrededor del mundo entre 64 y 66 Ma.
El tiempo geológico
Límite K/T en la costa del País Vasco; Límite K/T en la sección de Woodside Creek, Nueva Zelanda
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Escala de tiempo geológico
Breve reseña
Tipos
Escala de tiempo geológico
Tipos: EstándarUsando los principios de las edades relativas, se determinaron secuencias cronológicas de rocas de diferentes regiones del mundo.
Luego las secuencias de las diferentes partes del mundo se han
correlacionado entre ellas, básicamente usando el principio del contenido faunístico, hasta establecer una escala geológica estándar, que sirve como calendario para la historia de la Tierra. Inicialmente se reconocieron las columnas en Europa, donde están bien expuestas, y después se han
correlacionado con otras de todo el mundo.
Magnética Escala de tiempo magnética, basada en las sucesivas inversiones del campo magnético.
Escala de tiempo geológico
Tipos: Escala de tiempo geológico, escala del 2012
PHANEROZOIC and PRECAMBRIAN CHRONOSTRATIGRAPHY Ediacaran Cryogenian Tonian Stenian Ectasian Calymmian Statherian Orosirian Rhyacian Siderian Neo-proterozoic Neoarchean Mesoarchean Paleoarchean Meso-proterozoic Paleo-proterozoic Archean Proterozoic P r e c a m b r i a n 635 850 1000 1200 1400 1600 1800 2050 2300 2500 2800 3200 3600 4000 ~4560 EonothemEon Erathem/Era Age Ma System/Period 541 Eoarchean Hadean (informal) Upper “Ionian” Calabrian Selandian Tortonian Serravallian Langhian Burdigalian Aquitanian Ypresian Chattian Rupelian Priabonian Danian Thanetian Bartonian Lutetian Campanian Santonian Turonian Coniacian Albian Aptian Berriasian Barremian Valanginian Hauterivian Maastrichtian Cenomanian Piacenzian Messinian Zanclean Gelasian P h a n e r o z o i c C e n o z o i c M e s o z o i c 1.806 0.126 0.781 2.588 5.333 7.246 11.63 13.82 15.97 20.44 72.1 ±0.2 66.0 ±0.05 83.6 ±0.2 86.3 ±0.5 89.8 ±0.3 93.9 ±0.2 41.2 ±0.5 37.8 ±0.5 33.9 28.1 23.03 47.8 ±0.2 56.0 59.2 61.6 100.5 ±0.4 113.0 ±0.4 126.3 ±0.4 130.8 ±0.5 133.9 ±0.6 139.4 ±0.7 145.0 ±0.8 Cretaceous Paleogene Neogene 3.600 Oligocene Eocene Paleocene Pliocene Pleistocene Upper Lower 0.0118 Quaternary Holocene Miocene Upper Upper Middle Lower Jurassic 152.1 ±0.9 157.3±1.0 163.5 ±1.1 166.1 ±1.2 168.3 ±1.3 170.3 ±1.4 174.1 ±1.0 182.7 ±0.7 190.8 ±1.0 199.3 ±0.3 201.3 ±0.2 ~ 209.5 ~ 228.4 237.0±1.0 Tithonian Kimmeridgian Oxfordian Callovian Bajocian Bathonian Aalenian Toarcian Pliensbachian Sinemurian Hettangian Rhaetian Norian Carnian Ladinian Eonothem
EonErathemEraSystemPeriodSeries/EpochStage/Age Age
P h a n e r o z o i c
Eonothem
Eon
ErathemEraSystemPeriodSeries/EpochStage/Age Age
Famennian Givetian Eifelian Lochkovian Pragian Frasnian Emsian Ludfordian Gorstian Homerian Sheinwoodian Telychian Aeronian Rhuddanian Pridoli Ludlow Wenlock Llandovery Upper Middle Lower Devonian 410.8 ±2.8 419.2 ±3.2 427.4 ±0.5 433.4 ±0.8 372.2 ±1.6 382.7 ±1.6 387.7 ±0.8 393.3 ±1.2 407.6 ±2.6 443.8 ±1.5 438.5 ±1.1 440.8 ±1.2 423.0 ±2.3 425.6 ±0.9 430.5 ±0.7 Tremadocian Darriwilian Hirnantian Paibian Upper Middle Lower Series 3 Stage 3 Stage 2 Fortunian Stage 5 Drumian Guzhangian Jiangshanian Stage 10 Floian Dapingian Sandbian Katian Stage 4 Series 2 Terreneuvian Furongian Cambrian Ordovician ~ 500.5 ~ 504.5 ~ 509 ~ 514 ~ 521 ~ 529 458.4 ±0.9 470.0 ±1.4 485.4 ±1.9 ~ 489.5 ~ 494 ~ 497 541.0 ±1.0 453.0 ±0.7 445.2 ±1.4 467.3 ±1.1 477.7 ±1.4 Silurian 252.2 ±0.5 Lopingian Guadalupian Cisuralian Upper Upper Middle Middle Lower Lower P a l e o z o i c Carboniferous Permian 323.2 ±0.4 259.8 ±0.4 254.2 ±0.3 265.1 ±0.4 268.8 ±0.5 272.3 ±0.5 279.3 ±0.6 290.1 ±0.2 295.5 ±0.4 298.9 ±0.2 303.7 ±0.1 307.0 ±0.2 315.2 ±0.2 Changhsingian Wuchiapingian Capitanian Wordian Roadian Kungurian Artinskian Sakmarian Asselian Gzhelian Kasimovian Moscovian Bashkirian Serpukhovian Visean Tournaisian Penn-sylvanian Missis- sippian 358.9 ±0.4 346.7 ±0.4 330.9 ±0.3
Units of the international chrono-stratigraphic scale with estimated numerical ages from the GTS2012 age model.
Colors are according to the Commission for the Geological Map of the World. Subdivisions of the Phanerozoic are formally defined by a Global boundary Stratotype Section and Point (GSSP) at each lower boundary. Thick yellow lines between stages on this diagram denote GSSPs approved by the International Commission on Stratigraphy (ICS) and ratified by the International Union of Geological Sciences (IUGS). Precambrian units are formally defined by absolute age (Global Standard Stratigraphic Age — GSSA), with the exception of the Ediacaran System defined by a basal GSSP. Numerical ages assigned to unit boundaries are subject to revision upon formal decision or revision of GSSPs and when enhanced radio-isotopic and cyclostratigraphy studies enable improvements to the age models. Stratigraphic information and details on international and regional geologic units can be found on the websites of the ICS (www.stratigraphy.org) and the Geologic TimeScale Foundation (https://engineering.purdue.edu/stratigraphy). Escala de tiempo basada en las edades radiométricas de las rocas.
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