Exercicis: L'escala del temps geològic

Ordena de més a menys durada aquestes unitats de l'escala del temps geològic: època, eó, període i era. Posa un exemple real de cadascuna.

Anomena les tres eres de l'eó Fanerozoic, ordena-les de més antiga a més recent i cita un grup d'éssers vius característic de cadascuna.

Situa en l'era i, si pots, en el període corresponent cadascun d'aquests esdeveniments: l'extinció dels dinosaures no aviaris, l'aparició del gènere Homo i l'«explosió cambriana» dels animals.

L'escala del temps geològic té intervals de durada molt desigual, a diferència de les hores d'un rellotge. Explica per què els seus límits es col·loquen en esdeveniments (extincions, canvis en les faunes) i no en intervals iguals de temps.

Anomena els quatre eons de la història de la Terra, ordena'ls del més antic al més recent i indica en quin vivim i des de quan, aproximadament.

Quin esdeveniment marca l'inici de l'eó Fanerozoic i del període Cambrià? Explica què va ser l'«explosió cambriana» i quin canvi representa en el registre fòssil.

Situa el període Cretaci responent a les qüestions següents:

1. a) A quina era geològica pertany?
2. b) Entre quines edats aproximades (en milions d'anys) s'estén?
3. c) Quin esdeveniment el va tancar?

Ordena de més antic a més recent aquestes fites i expressa la seva edat en milions d'anys: formació de la Terra, aparició de l'Homo sapiens, explosió cambriana, extinció dels dinosaures i origen de la vida.

L'eó Fanerozoic va començar fa $541$ milions d'anys i la Terra es va formar fa uns $4\,600$ milions d'anys. Calcula quin percentatge de la història de la Terra ocupa el Fanerozoic i explica per què els eons anteriors (el «Precambrià») es coneixen molt pitjor.

Explica per què els límits entre les eres de l'escala del temps geològic coincideixen amb extincions massives, i posa com a exemple el límit entre el Mesozoic i el Cenozoic, indicant què el va provocar.

L'esquema resumeix els grans intervals del temps geològic (eons i eres) amb les seves edats límit. Anomena l'interval assenyalat amb «?», indica entre quines edats s'estén i cita un esdeveniment biològic important que va tenir lloc durant aquest.

L'extinció del final del Permià va ser la més gran de la història: van desaparèixer els trilobits i la immensa majoria de les espècies marines. Explica quina era va tancar, quins grups es van beneficiar del buit ecològic posterior i quina relació té aquesta crisi amb l'inici de l'era dels dinosaures.

El Mesozoic s'estén des de fa $252$ milions d'anys fins fa $66$ milions d'anys. Calcula la seva durada i quin percentatge del Fanerozoic ($541$ milions d'anys) representa, arrodonint el resultat.

Els límits oficials de l'escala es fixen en perfils concrets anomenats estratotips o «claus d'or» (GSSP). Explica què és un clau d'or, per què cal acordar un lloc físic per a cada límit i quines característiques ha de reunir aquest perfil.

Alguns científics proposen reconèixer una nova època: l'Antropocè. Explica quins senyals geològics la marcarien (radionuclids de les bombes, plàstics, cendres de carbó, canvi en les faunes) i per què altres geòlegs es resisteixen a formalitzar-la.

Si assignem $1$ any a cada $100$ milions d'anys, la Terra tindria $46$ anys. Calcula a quina «edat» d'aquest planeta-persona apareixen els dinosaures (fa $230$ milions d'anys) i l'Homo sapiens (fa $0{,}3$ milions d'anys), i comenta el que l'analogia revela.

Imagina que es comprimeix la història de la Terra ($4\,600$ Ma) en un calendari d'un any natural que finalitza a la mitjanit del 31 de desembre.

1. a) Calcula en quina data i hora aproximades situaries tres fites fonamentals: el Gran Esdeveniment d'Oxidació (~$2\,400$ Ma), l'aparició dels primers fòssils macroscòpics amb closca o esquelet en l'explosió cambriana (~$541$ Ma) i l'origen del gènere Homo (~$2,5$ Ma). Mostra els càlculs proporcionals realitzats.
2. b) Un documental divulgatiu afirma: «La història de la Terra és fonamentalment la història dels animals i les plantes terrestres, que han poblat el planeta des dels seus orígens, culminant amb l'arribada de l'ésser humà». A partir dels resultats temporals obtinguts en l'apartat anterior, rebat punt per punt aquesta afirmació i argumenta per què l'escala geològica desqualifica qualsevol lectura antropocèntrica o zoolocèntrica del temps terrestre.

Un equip de geologia analitza dues columnes estratigràfiques contínues de 150 metres de potència: la Columna A correspon al període Juràssic ($201$-$145$ Ma) i la Columna B pertany a una conca sedimentària de l'Arqueà ($3\,200$-$3\,000$ Ma).

1. a) Justifica per què a la Columna A és viable establir una cronologia d'alta resolució subdividint els estrats en biozones de tot just centenars de milers d'anys, mentre que a la Columna B aquest mètode resulta completament inaplicable. Quines condicions biològiques i tafonòmiques exclusives del Fanerozoic ho expliquen?
2. b) Dissenya una estratègia geocronològica per datar i correlacionar els estrats de la Columna B. Especifica quins mètodes isotòpics o geoquímics empraries i quins obstacles derivats del cicle litològic (metamorfisme, diagènesi, tectònica) hauràs de preveure a causa de l'antiguitat dels materials.
3. c) Rebat la conclusió següent d'un alumne: «Com que l'Arqueà va durar més del triple de temps que tot el Fanerozoic, el seu registre estratigràfic hauria de ser molt més ampli i fàcil de desxifrar que el del Juràssic».

S'estima que la taxa d'extinció de fons al llarg del Fanerozoic va ser de 0,1 a 1 extincions per milió d'espècies a l'any (E/MSY). Durant la gran crisi del final del Permià (~$252$ Ma), es va extingir prop del $95\ \%$ de les espècies marines en un interval d'uns $60\,000$ anys. En l'actualitat, les estimacions situen la taxa d'extinció provocada per l'acció antròpica entre 100 i $1\,000$ E/MSY.

1. a) A partir d'aquestes dades, compara la taxa mitjana d'extinció al Permià enfront de la taxa actual. Explica per què la crisi contemporània es qualifica com a potencial «sisena extinció» malgrat que el nombre absolut d'espècies desaparegudes documentades per la UICN en els últims segles sigui molt inferior al de les cinc grans extincions geològiques.
2. b) Analitza els biaixos tafonòmics del registre fòssil marí que compliquen la comparació directa entre les corbes històriques de diversitat (com la de Sepkoski) i els censos moderns de biodiversitat terrestre.
3. c) Prediu quines biofàcies i litofàcies característiques trobaria un paleontòleg d'aquí a 50 milions d'anys en els sediments corresponents a la nostra època si continua el ritme actual de transformació antròpica.

En un sondeig estratigràfic continu a través del límit entre dos períodes geològics on va tenir lloc una gran extinció massiva, s'han registrat les anomalies geoquímiques i sedimentàries següents:

1. Una excursió negativa abrupta i global del $\delta^{13}\text{C}$ de més de $-5\ ‰$.

2. Un descens brusc del $\delta^{18}\text{O}$ en carbonats que delata un escalfament tèrmic de la columna d'aigua oceànica d'entre $8\ \text{°C}$ i $10\ \text{°C}$.

3. Un horitzó euxínic generalitzat (esquists negres amb framboides de pirita i enriquiment en vanadi i urani).

4. Absència total d'anomalies d'iridi, esfèrules d'impacte o quars de xoc a l'argila del trànsit.

1. a) Dedueix a quina de les dues extincions més estudiades (final del Permià o final del Cretaci) corresponen aquestes dades, justificant la teva elecció i refutant l'altra mitjançant dos arguments recolzats en les evidències descrites.
2. b) Reconstrueix la cadena causa-efecte biogeoquímica que vincula el vulcanisme dels trapps continentals amb la caiguda del $\delta^{13}\text{C}$, l'efecte d'hivernacle global, la desestabilització d'hidrats de metà i l'anòxia marina profunda.
3. c) A partir del mecanisme causal reconstruït, avalua críticament per què aquest esdeveniment del passat geològic representa un model d'advertència molt més estret i anàleg a l'actual crisi climàtica antropogènica que l'esdeveniment del límit Cretaci-Paleogen.

La Comissió Internacional d'Estratigrafia (ICS) defineix els límits entre unitats de l'Escala del Temps Geològic mitjançant Estratotips de Límit Global (GSSP o «claus d'or»).

Imagina que formes part del comitè que ha de decidir entre dues propostes per marcar el límit basal d'una nova edat geològica:

• Proposta A: Un registre en una estalagmita d'una cova kàrstica que mostra un senyal de $\delta^{18}\text{O}$ sincrònic a escala planetària (abrupta megasequedat global) datada amb altíssima precisió radiomètrica mitjançant sèries d'urani ($^{230}\text{Th}/^{234}\text{U}$) en $4\,200$ anys abans del present.

• Proposta B: Una secció sedimentària marina que conté la desaparició local d'un foraminífer bentònic, amb una datació per correlació bioestratigràfica aproximada de $\pm 1,5$ Ma.

1. a) Justifica quina de les dues propostes reuneix els requisits geològics formals per ser aprovada com a GSSP (resolució, correlació global, isocronia i conservació), explicant les deficiències de la proposta descartada.
2. b) En les últimes dècades, la base del període Cambrià ha estat reajustada des d'uns $570$ Ma fins a fixar-se en $538,8 \pm 0,2$ Ma. Explica quins avenços en les tècniques de datació radiomètrica (p. ex., ID-TIMS en circons volcànics intercalats) i en la icnoestratigrafia (Treptichnus pedum) han permès afinar aquesta data sense modificar l'ordenació relativa prèvia de les capes.
3. c) Rebat l'afirmació d'un detractor de la geologia: «Que l'edat del Cambrià hagi canviat diverses vegades demostra que els mètodes de datació no tenen rigor i que l'Escala del Temps Geològic no és més que una convenció arbitrària».

El març de 2024, la Unió Internacional de Ciències Geològiques (IUGS) va rebutjar per àmplia majoria la proposta de formalitzar l'«Antropocè» com una nova època del període Quaternari amb un GSSP situat el 1952 (marcat pel pic de radioisòtops artificials de les proves termonuclears en els sediments del llac Crawford, Canadà).

1. a) Analitza les objeccions estratigràfiques de pes que van justificar aquesta decisió: per què restringir l'Antropocè als darrers 70 anys ignora la profunda diacronia de l'empremta humana global (inicis de l'agricultura neolítica, desforestació massiva, revolució industrial) i xoca amb el principi estratigràfic d'isocronia aplicable a unitats de rang d'època?
2. b) Compara la preservació potencial en el registre litològic futur (a escala de desenes de milions d'anys) del pols radioactiu de $^{239}\text{Pu}$ i dels anomenats «tecnofòssils» (plàstics, formigó) enfront de marcadors de límits geològics clàssics com les capes d'iridi o les extincions biològiques globals.
3. c) Defensa per què catalogar l'impacte humà com un «esdeveniment geològic complex» (anàleg a la Gran Oxidació o a les crisis d'anòxia oceànica) és una solució metodològicament més sòlida que forçar-ne la definició com a època formal amb un clau d'or puntual.

En debats de divulgació se sol comparar la longevitat dels dinosaures no aviaris (~$160$ Ma) amb la de la nostra espècie (Homo sapiens, ~$0,3$ Ma) per avaluar l'«èxit evolutiu».

1. a) Identifica i desarticula l'error conceptual i taxonòmic de comparar la durada d'un clade complet de rang superior (Dinosauria, amb centenars de gèneres i llinatges successius) amb la longevitat d'una sola espècie biològica. Compara l'edat actual d'Homo sapiens amb la longevitat mitjana d'una espècie de mamífer en el registre fòssil cenozoic (~$1$ a $2$ Ma) i valora si la nostra espècie ha assolit o no la seva esperança evolutiva esperable.
2. b) Explica dos mecanismes macroevolutius (plasticitat adaptativa, diversificació tròfica i redundància ecològica) que van permetre als dinosaures recuperar-se i radiar després de l'extinció massiva del Triàsic-Juràssic, i compara'ls amb la vulnerabilitat intrínseca d'una biosfera actual ultrahomogenitzada que depèn d'una única espècie dominant.
3. c) Dissenya dues hipòtesis evolutives raonades sobre el destí estratigràfic de la humanitat en els pròxims 5 milions d'anys: una que contempli la cladogènesi/especiació i una altra que contempli l'extinció biològica terminal sense descendència, detallant en cada cas les pressions de selecció i condicions d'aïllament que la farien possible.

El registre estratigràfic postextinció massiva mostra que, després del col·lapse del final del Permià, la biosfera va trigar entre 5 i 10 milions d'anys a recuperar els nivells basals de riquesa taxonòmica i complexitat estructural. Durant el Triàsic inferior s'observa l'«efecte Lilliput» generalitzat, la proliferació massiva de «tàxons de desastre» com el sinàpsid Lystrosaurus i un prolongat «buit escullós» de diversos milions d'anys sense bioconstruccions de corall.

1. a) Raona ecològicament per què la recuperació de la diversitat no té lloc de manera explosiva immediata malgrat quedar buits milers de nínxols ecològics, detallant el paper de la degradació dels cicles biogeoquímics i la ruptura de xarxes tròfiques multinivell.
2. b) Explica les adaptacions fisiològiques i d'estratègia ecològica (estrategs de la r vs K, generalistes vs especialistes) que converteixen organismes com Lystrosaurus en els dominants d'un planeta en crisi i provoquen la reducció temporal de la mida dels individus (efecte Lilliput).
3. c) Si l'actual extinció antropogènica col·lapsés els esculls coral·lins i les selves tropicals, estima quantes generacions humanes ($1\ \text{generació} \approx 25\ \text{anys}$) es requeririen perquè la biosfera regeneri estructures ecològiques de complexitat equivalent a partir d'una escala de recuperació de 5 milions d'anys. Extreu una conclusió sobre per què considerar les decisions de conservació sota la perspectiva del temps geològic anul·la la viabilitat de la gestió a curt termini.

Repte del tema. Quina història expliquen les roques sota els teus peus? Converteix-te en divulgador de l'Instituto Geológico y Minero de España (IGME) i reconstrueix la memòria geològica del teu entorn.

1. Obtenció de dades reals: Accedeix al visor cartogràfic continu GEODE de l'IGME. Localitza el teu municipi (o el Parc Natural més proper) i identifica dues formacions rocoses adjacents, anotant la seva litologia i la seva edat cronoestratigràfica (era, període o època).

2. Escala temporal i càlcul: Situa ambdues formacions a l'escala del temps geològic. Calcula quina fracció percentual de la història terrestre ($4\,560\text{ Ma}$) representa la roca més antiga ($t$ en $\text{Ma}$), aplicant $\% = (t / 4\,560) \times 100$ amb un arrodoniment d'almenys un decimal (per exemple, $12,5\,\%$).

3. Proposta raonada: Redacta un informe breu on argumentis quins principis estratigràfics de datació relativa (superposició, tall o fòssils guia) permetrien ordenar els successos geològics locals, i selecciona un mètode de datació absoluta radiomètrica (com ara $^{40}\text{K}/^{40}\text{Ar}$ o $\text{U-Pb}$) justificant la seva idoneïtat segons la litologia i l'antiguitat estimada.

Es valorarà:

• Rigor en extreure i interpretar les dades litològiques i temporals des del visor GEODE de l'IGME.

• Correcció i precisió matemàtica en la contextualització de les edats sobre l'escala temporal.

• Justificació coherent dels mètodes de datació relativa i absoluta proposats segons el context geològic.