2° EMS · Biología
Historia de la Tierra y de la vida · El tiempo geológico
Los métodos de datación
Datación relativa: los principios estratigráficos Discordancias y lagunas en el registro Fósiles guía y correlación entre cortes Datación absoluta: la desintegración radiactiva Combinar y calibrar métodos Resumen
El programa de 2.° EMS solo menciona los fósiles como evidencia de la evolución. Acá te contamos cómo se ubican en el tiempo; lo esencial es entender las ideas básicas, sin cálculos.
En un barranco de la costa de Maldonado, una geóloga ve capas de roca apiladas y una grieta que las cruza. Tiene dos preguntas distintas: ¿en qué orden pasó todo? y ¿hace cuántos años pasó? La primera la responde la datación relativa ; la segunda, la datación absoluta . Ninguna basta por sí sola: la historia de la Tierra se reconstruye combinando ambas.
Datación relativa: los principios estratigráficos
¿Cómo saber qué ocurrió antes sin medir ninguna fecha numérica? Basta con aplicar unas pocas reglas lógicas.
La datación relativa establece el orden cronológico de los acontecimientos geológicos (depósito de estratos, deformaciones, erosiones) sin asignarles una edad en años. La datación absoluta , en cambio, da una edad numérica. Ejemplo relativo: «la falla es posterior a los estratos». Ejemplo absoluto: «esta ceniza volcánica tiene 110 millones de años».
El principio de superposición dice que, en una serie de estratos no alterada, cada capa es más moderna que la que tiene debajo. El principio de intersección dice que cualquier estructura que corte a otra (una falla, un dique de roca ígnea) es posterior a lo que corta.
¿Por qué? Los sedimentos se depositan sobre una base que ya existe por gravedad, y una falla o una intrusión de magma solo puede atravesar materiales que ya estaban formados.
Corte con tres capas horizontales (pizarras, conglomerado y areniscas) atravesadas por un dique ígneo inclinado, que al cortarlas todas es más moderno que ellas.
dique ígneo
3º, areniscas
2º, conglomerado
1º, pizarras
el dique corta todo: es lo más reciente
Una serie de estratos horizontales está atravesada por un dique ígneo, y una falla corta todo el conjunto. ¿Cuál es el orden?
Por superposición, los estratos se depositaron de abajo hacia arriba: el de más abajo es el más antiguo.
El dique corta los estratos, así que por intersección es posterior a ellos.
La falla corta tanto los estratos como el dique, así que es posterior a ambos.
Orden de más antiguo a más reciente: estratos (de abajo hacia arriba) → dique → falla.
Siguiente paso (1/5)
Valentina observa un corte y afirma que, como un dique ígneo contiene fragmentos arrancados de los estratos que atraviesa, el dique debe ser más antiguo que esos estratos. ¿Qué error comete?
Ver respuesta El dique corta a los estratos, así que por intersección es posterior. Además, los fragmentos arrancados (inclusiones) prueban que las rocas ya existían cuando el magma ascendió y las rompió.
Discordancias y lagunas en el registro
A veces los estratos no se apilan de forma continua: hubo pausas y erosión. Eso deja una huella que hay que saber leer.
Una discordancia angular es el contacto entre estratos plegados e inclinados, erosionados en su parte superior, y estratos horizontales depositados encima. El hiato (o laguna estratigráfica) es el intervalo de tiempo sin registro: la zona estuvo emergida y erosionándose, o no recibió sedimentos.
Discordancia angular: estratos inclinados inferiores, truncados por una superficie de erosión, cubiertos por estratos horizontales más modernos.
superficie de erosión = hiato (línea gruesa)
estratos horizontales (más modernos)
estratos plegados (más antiguos)
Representa un lapso, a veces de millones de años, sin registro. Si lo ignorás, subestimás la duración real de la historia que muestra el corte.
Fósiles guía y correlación entre cortes
Dos cortes a cientos de kilómetros, sin conexión visible: ¿cómo saber si sus estratos son de la misma edad? Antes, una pregunta previa: ¿qué es un fósil?
★☆☆ Sin empezar
Definí fósil y citá tres tipos distintos de testimonios que pueden quedar fosilizados (restos duros, huellas o icnitas, moldes, coprolitos, inclusiones en ámbar),… Definí fósil y citá tres tipos distintos de testimonios que pueden quedar fosilizados (restos duros, huellas o icnitas, moldes, coprolitos, inclusiones en ámbar), explicando qué información aporta cada tipo.
Resolver
Un fósil guía (o fósil característico) es el de una especie que cumple tres requisitos: vivió poco tiempo (a escala geológica), tuvo amplia distribución geográfica y es abundante y fácil de reconocer . Sirve de marcador temporal: si aparece en dos cortes lejanos, ambos estratos son contemporáneos.
Dos cortes geológicos alejados, A y B, con estratos de distinto grosor. En ambos aparece un estrato con el mismo fósil guía, un amonites, lo que permite correlacionarlos como contemporáneos.
sin conexión física visible
mismo fósil guía (amonites)
estratos de la misma edad
corte A
corte B
Estratos con las mismas asociaciones de fósiles se formaron en la misma época, sin importar la distancia.
¿Por qué? La evolución no se repite: cada especie aparece, se dispersa y se extingue una sola vez, así que su presencia señala un momento único.
Datación absoluta: la desintegración radiactiva
Una muestra con 1.000 átomos radiactivos tiene 500 a los 10 días, 250 a los 20 y 125 a los 30, sin importar la presión ni el calor. Ese ritmo constante es el reloj que permite fechar rocas.
La vida media de un isótopo radiactivo es el tiempo que tarda en desintegrarse la mitad de los átomos de una muestra, sea cual sea la cantidad inicial. Es fija para cada isótopo y no cambia con la temperatura, la presión ni las reacciones químicas.
Curva exponencial decreciente del isótopo radiactivo: tras una vida media queda el 50 % y tras dos vidas medias el 25 %.
tiempo
% isótopo
100
50
1 vida media
25
2 vidas medias
La idea de uso es sencilla: como cada vida media reduce a la mitad el isótopo, la fracción que queda en una muestra indica cuántas vidas medias han pasado desde que el «reloj» se puso en marcha. Muchas vidas medias transcurridas significan una muestra muy antigua.
Es solo para usar la idea, sin cálculos de edades. La vida media del $\text{C-14}$ es de unos $5.730$ años. Si un hueso conserva $1/8$ del $\text{C-14}$ que tenía al morir el animal, notamos que $1/8 = (1/2)^3$: pasaron 3 vidas medias , es decir, $100\,\% \to 50\,\% \to 25\,\% \to 12{,}5\,\%$. Con $1/2$ pasó 1 vida media, con $1/4$ pasaron 2, con $1/8$ pasaron 3, y así sucesivamente.
Tu turno, en el cuaderno: una muestra de madera conserva $1/4$ del $\text{C-14}$ inicial. ¿Cuántas vidas medias pasaron? Son 2 vidas medias.
Tras unas 10 vidas medias (unos $57.000$ años) queda tan poco $\text{C-14}$ que ya no se mide bien. Datar un dinosaurio con radiocarbono es imposible. Para rocas de millones de años se usan isótopos de vida media muy larga, como el potasio-40 ($1.250$ millones de años) o el uranio-235, presentes en minerales de rocas ígneas .
Un grano de mica en una arenisca indica cuándo cristalizó en su roca de origen, no cuándo se depositó el sedimento. El reloj K-Ar se pone a cero cuando el magma se enfría y el mineral cristaliza. Las rocas sedimentarias se acotan datando niveles volcánicos (cenizas, coladas) o diques por encima y por debajo. Por ejemplo, si una ceniza inferior tiene 115 Ma y la superior 110 Ma, el estrato intermedio tiene entre 110 y 115 Ma.
El $\text{C-14}$ solo es fiable en materia que cerró el sistema al morir el organismo. Una costra de carbonato que se formó después, por agua que precipita carbonato con carbono más reciente, da una edad que no corresponde a la muerte del animal. Conviene datar material original, como el colágeno del interior del hueso.
Camila debe datar una viga de madera de una casa colonial de Colonia del Sacramento y una colada de lava de hace 70 millones de años. ¿Qué método corresponde a cada muestra?
Ver respuesta La madera es materia orgánica reciente y entra en el límite de unos 50.000 años: carbono-14. La lava es roca ígnea y muy antigua: potasio-40, por su larga vida media.
Combinar y calibrar métodos
La dendrocronología cuenta los anillos de crecimiento de los árboles: cada anillo es un año y su grosor refleja el clima. Las varvas son láminas anuales de sedimento en lagos (verano e invierno). El paleomagnetismo usa que las rocas ígneas «congelan» la dirección del campo magnético al enfriarse; sus inversiones, como la de Brunhes-Matuyama (hace $0{,}78$ millones de años), sirven de marcadores globales.
La proporción de $\text{C-14}$ en la atmósfera no ha sido constante. La dendrocronología da series de madera de edad conocida año por año, donde se mide el $\text{C-14}$ real. Al compararlas se construye una curva de calibración que corrige la edad «aparente» del radiocarbono. ¿Por qué la edad radiocarbónica no coincide exactamente con la edad real en años calendario?
Ver respuesta Porque la concentración de $\text{C-14}$ atmosférico ha variado con la actividad solar y el campo magnético terrestre, así que hace falta calibrar con series de madera de edad conocida.
Para un caso combinado, imaginá tres columnas correlacionadas con un mismo amonites. Una ceniza de 115 Ma por debajo y otra de 110 Ma por arriba acotan al estrato fosilífero entre esas edades. Un dique de 112 Ma que lo corta, pero no afecta a los estratos superiores, indica que el estrato es más antiguo que 112 Ma. Juntos: entre 115 y 112 Ma. En cambio, datar el cemento calcáreo no da la edad del depósito, pues el cemento se forma después, al circular fluidos por la roca.
Volvé al principio: el orden de los hechos lo dan la superposición, la intersección y las discordancias; los años, la desintegración radiactiva. Juntos reconstruyen la historia del barranco de Maldonado. Lo mismo vale para la evolución humana: las huellas de Laetoli se fecharon por las cenizas volcánicas que las cubren, y los restos recientes, como entierros o el arte rupestre de Chamangá (Flores), se ubican en el tiempo con carbono-14.
Resumen
La datación relativa ordena acontecimientos (superposición, intersección, discordancias) sin dar años; la absoluta da edades numéricas.
Una discordancia angular señala plegamiento, erosión y nueva sedimentación; el hiato es el tiempo sin registro.
Un buen fósil guía vivió poco, tuvo amplia distribución y es abundante; permite correlacionar cortes lejanos.
Un fósil es un resto o huella de un ser vivo del pasado (restos duros, icnitas, moldes, coprolitos, ámbar).
La vida media es constante: la fracción que queda indica cuántas vidas medias pasaron. El $\text{C-14}$ sirve hasta unos $50.000$ años; las rocas antiguas requieren $\text{K-40}$ y similares en rocas ígneas.
Las rocas sedimentarias se acotan datando cenizas o diques; dendrocronología, varvas y paleomagnetismo calibran y complementan.
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