Datación geológica relativa, principios y métodos

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  La datación relativa es un proceso de razonamiento deductivo en el cual empleamos las premisas generales de los principios de la geología para comprender una sucesión ordenada de eventos en un corte transversal concreto, ya sea que se encuentra a unas cuadras de tu casa en una cantera o en el Gran Cañón del Colorado. El objetivo como se mencionó antes de ordenar los eventos, en este caso determinar cuáles son las capas más recientes y cuáles son las más viejas, pero sin saber nunca cuánto duraron en términos de años solares. Esto se debe a que es imposible correlacionar el grosor de un estrato con su duración, debido en consecuencia a la erosión del suelo, en algunos yacimientos un estrato puede ser más delgado o estar ausente en comparación con otros. Estos trabajos fueron objeto de la geología el siglo XIX mientras se esperaba por una nueva tecnología que permitiera datar la roca.

Una vez que las capas de roca fueron descritas en órdenes relativos a sus propios yacimientos, los geólogos de la época de Lyell comenzaron a realizar algo más elevado, y es el proceso de “Correlación Geológica”. En la correlación geológica se busca identificar los estratos de varios yacimientos de forma tal que se puedan identificar los estratos repetidos y los estratos diferentes. Este proceso permite reconstruir un MODELO de estratos geológicos más completo.

Figura 26. En la región cercana al Gran Cañón se encuentran montañas y valles, lo cual es evidente, el punto es que todas las capas se encuentran horizontales, lo cual permite correlacionar fácilmente las capas ubicadas a kilómetros de distancia, aun cuando existen discontinuidades debidas a la erosión de la superficie.

La correlación de estratos puede llevarse a cabo por diferentes mecanismos, el más simple es caminar a lo largo de la línea del estrato, pero para correlacionar yacimientos muy alejados se requieren métodos deductivos, todos ellos basados en encontrar “algo” que distingue a un estrato de los demás. Estas particularidades distintivas pueden clasificarse como de origen geológico y de origen biológico.  Las de origen geológico son minerales raros, propios del estrato que lo diferencian de los demás. Las de origen biológico son fósiles relacionados al mismo estrato y a las mismas particularidades geológicas –evidentemente si se emplearan únicamente los fósiles tendríamos un pequeño razonamiento circular y eso sería malicioso.

La mayoría de lo que sabemos a cerca del planeta se basa en la correlación de muchos estudios pequeños en áreas confinadas y muy pequeñas. Cada uno de esos estudios es importante por sí mismo, pero solo adicionan verdadero conocimiento cuando se los correlaciona a través de procesos más generales.

Fósiles y la geología

Como se mencionó anteriormente, los fósiles son particularidades geológicas de origen biológico, y se clasifican como los remanentes de la vida que existió en el planeta antes del registro histórico –por eso se lo llama prehistórico. El estudio científico de los fósiles se denomina paleontología –la verdad sobre el pasado literalmente, aunque se la entiende más como el estudio del pasado o de lo antiguo.

YouTube. Fósiles huellas del pasado.

La paleontología es un campo de estudio interdisciplinar que une la geología con la biología en un intento de entender todos los aspectos de la historia de la vida en la Tierra a través del tiempo geológico.

YouTube. Los fósiles.

Existen muchos tipos de fósiles, los más comunes son fragmentos de dientes, huesos y conchas. Mucho menos comunes, pero inmensamente más influyentes son los restos completos de animales y plantas que no han sido alterados, destruidos o degradados de alguna forma. Aunque por lo general lo que deja remanentes son los huesos o impresiones de la piel, algunos fósiles son de naturaleza orgánica como los restos de mamuts congelados o el colágeno del tuétano de algunos huesos largos de dinosaurios (Asara, Schweitzer, Freimark, Phillips, & Cantley, 2007; Mary H Schweitzer, Wittmeyer, Horner, & Toporski, 2005; Mary Higby Schweitzer et al., 2007)

YouTube. Historia del origen del ámbar.

Figura 27. Los fósiles completos son una rareza geológica, pero son indudablemente inspiradores.

Fósiles pétreos

Descontando los restos orgánicos que son muy raros, la mayoría de los fósiles se los puede clasificar como petrofósiles, es decir literalmente roca, una roca que ha calcado las formas –incluso a nivel microscópico –de los tejidos vivos reemplazándolos poco a poco. La formación de un petrofosil depende por lo tanto de la posibilidad de petrificación, y para eso se requiere de un molde.

Figura 28. Este fósil de Microraptor spp., muestra detalles finos de sus plumas.

Estos moldes provienen de la mezcla de sedimento con agua que rápidamente cubren al animal después de su muerte. Es muy común que la descomposición destruya los órganos blandos y, en consecuencia, el molde solo petrifica el hueso y demás partes duras, aunque en ocasiones los sedimentos del molde permiten la retención de detalles más finos como plumas y pelo. A parte de la petrificación, existe otro tipo de fosilización petrificante llamada carbonización, en este caso el molde es sometido a enormes presiones que sacan todos los gases metabólicamente importantes, incluyendo el vapor de agua. Sin bacterias que degraden los tejidos blandos al morirse asfixiadas y desecadas, este molde puede calcar los detalles blandos.

Figura 29. Algunos tipos de fósiles: (A) Madera petrificada del bosque fósil de Arizona; (B) Trilobite inmerso en su molde; (C) Abeja fósil carbonizada; (D) Relieve de peces antiguos; (E) Una araña preservada en ambar; (F) Coprolito.

Los sedimentos entre menor cantidad de oxígeno tengan, más tienden a carbonizar sus fósiles. Algunos fósiles carbonizados pueden perder su molde original, pero estos pueden dejar detrás impresiones en bajorrelieve con grandes y muy finos detalles. Los insectos y demás artrópodos son particularmente frágiles a la carbonización, ya que al aplastarlos se pierden sus detalles, de demás fosilizan mal en procesos de petrificación comunes al poseer muy pocas partes realmente duras, esto es verdad especialmente para los artrópodos terrestres como los insectos, arácnidos y centípedos, los crustáceos poseen conchas mucho más duras que si fosilizan fácilmente. En consecuencia, los fósiles de artrópodos son relativamente raros en tierra, especialmente los más pequeños y frágiles.

Un tipo de fósil que preserva los delicados detalles de los insectos y arácnidos en tres dimensiones es el baño de Ámbar. La resina que exudan algunos árboles es capaz de atrapar a nos insectos, con el tiempo la resina pierde el agua y se solidifica, transformándose paulatinamente en ámbar. Adicionalmente existen otros tipos de fósiles menos conocidos: las huellas, excavaciones “madrigueras de larvas y otros animales pequeños”, Coprolitos “literalmente excremento petrificado”, gastrolitos “piedras digestivas empleadas por aves, dinosaurios y algunos reptiles para digerir el alimento vegetal”. YouTube. Proceso de fosilización.

Condiciones de fosilización.

Solo una pequeña fracción de los seres vivos que alguna vez existieron ha sido preservada como fósiles. Normalmente los remanentes orgánicos de un animal o planta son el alimento de depredadores o carroñeros que no dejan ni los huesos.

Figura 30. El fósil más impresionante encontrado en Colombia es sin duda el Cronosaurio kronosaurus boyacensis "no es un dinosaurio" se trata de un reptil marino perteneciente al linaje de los pliosaurios: Modelo artístico (A), tamaño comparativo con un humano (B) y espécimen de Villa de Leiva en Colombia "se ve algo aplastado" (YouTube).

Básicamente para que un ser vivo se fosilice debe cumplir una serie de requisitos:

1- La probabilidad de fosilización aumenta conforme a la cantidad de individuos de una especie, entre más exitosa y numerosa haya sido la especie, habrá más fósiles de dicha especie, en consecuencia, especies de poblaciones muy pequeñas no tendrán tantos fósiles preservados. Esto contribuye a que poblaciones pequeñas de evolución rápida dejen pocos especímenes fosilizados en comparación con especies de poblaciones numerosas y de evolución más lenta.

2- La fosilización ocurre en ambientes acuosos, donde los sedimentos pueden enterrar rápidamente los restos impidiendo su degradación por la cadena alimenticia. El agua es lo que permite la formación del molde que adquiere los detalles del organismo, en consecuencia, la mayoría de los fósiles preservados se encuentran en ambientes rivereños o en el océano, lo cual deja muchos ambientes ecológicos fuera del alcance de la investigación como los desiertos.

3- La probabilidad de fosilización aumenta en la medida que el organismo tuviera partes duras, las partes blandas son degradadas a mayor velocidad, por lo que solo una fracción muy pequeña de los fósiles puede preservar animales como medusas o gusanos, esto contribuye a la supuesta ausencia de formas fósiles en estratos muy antiguos.

Fósiles y datación relativa

La existencia de los fósiles ha sido conocida desde la época de la Grecia clásica, pero no fue hasta el siglo XVIII cuando su importancia como instrumentos de la geología comenzó a hacer evidente.

Figura 31. Los fósiles deben ser asociados a un determinado estrato para poder ser empleados como parte de un índice, lo cual implica que la determinación del estrato se realiza por otros métodos -generalmente microminerológicos -y luego se emplean los fósiles asociados solo para acelerar la identificación. Después del desarrollo de la datación absoluto, la identificación cualitativa de los estratos fue cambiada por la determinación por decaimiento de isotopos.

Aunque raras, las localidades con estratos geológicos completos y ordenados ofrecían fósiles organizados en un patrón ordenado, repetitivo y predecible. El primero en darse cuenta de esto fue el ingeniero inglés William Smith (1769-1839) cuando trabajaba en la construcción de canales. Basados en las observaciones de Smith, muchos geólogos concordaron en el principio de Sucesión de Fósiles:

“Los organismos fósiles se suceden unos a otros en un orden definido y determinado, y por lo tanto cualquier periodo de tiempo puede ser reconocido por sus fósiles característicos.”

Este principio debe ser analizado con pinzas, esto se debe a que algunos tipos de fósiles, como los mamíferos han habitado la Tierra en diferentes eras geológicas, mientras que otros como los dinosaurios no aviares están restringidos. En cualquier caso, este principio es el fundamento para denominar a algunos estratos geológicos como Edades de X, donde X puede ser peces (Devónico), dinosaurios (Terciario), hielo (glaciaciones) entre otros.

Antes de la datación absoluta, las edades fueron clasificadas cualitativamente mediante una nomenclatura muy compleja. Existen cuatro divisiones generales denominadas primario, secundario, terciario y cuaternario, y a su vez cada una de estas edades tiene subdivisiones. Por ejemplo, el terciario se divide en triásico, jurásico y cretáceo. Del mismo modo estas divisiones pueden ser subdivididas en estratos dependiendo de la profundidad. Por ejemplo, el jurásico de divide en jurásico profundo, jurásico medio y jurásico superficial. Más aun, cada una de estas subdivisiones puede ser dividida aún más, por ejemplo, el jurásico medio se divide en Calloviano, Bathoniano, Bajociano y Aaleniano. La última subdivisión toma como referencia la localidad o yacimiento concreto, por ejemplo, el Aaleniano toma su nombre de Aelen una localidad a 70 Km de la ciudad de Stuttgart en Alemania.

El conocimiento de los seres vivos del presente puede ayudar a contextualizar el estrato del cual proceden, por ejemplo, los corales crecen de ciertas formas dependiendo de la temperatura del agua. Así por ejemplo los corales de Florida son típicos de ese tipo de temperatura, si se encuentran fósiles de coral con un crecimiento semejante se puede afirmar que el ambiente debía tener similitudes con la florida moderna.

Este razonamiento tiene implicaciones geológicas, por ejemplo, los montes Himalayas, algunas de las montañas más altas del mundo están tachonadas de fósiles marinos, lo cual implica que esas montañas estuvieron en alguna ocasión bajo la superficie del océano. La aparición de fósiles marinos no es uniforme en todas las montañas, lo que implica que algunos territorios nunca fueron océanos.

Sin embargo, el problema de fondo a principios del siglo XX seguía siendo el mismo, aunque se podía ordenar los estratos –aun en yacimientos muy complejos –no se sabía cuánto habían durado.