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Ciencias de la Tierra y del espacio de primaria y secundaria · 1–9 年级
21Sedimentos y fósiles
El Gran Cañón, en Arizona (Estados Unidos), tiene de media de profundidad. Sus paredes están hechas de capas de roca, unas encima de otras, rojas, marrones, grises y de color crema. En la capa más alta, la caliza de Kaibab, los guardas del parque señalan conchas: las conchas de braquiópodos, animales que vivían en el fondo de un mar. Esa roca se formó en el fondo de un océano, y hoy forma el borde del cañón, muy por encima del nivel del mar.
¿Cómo se convierte un montón de arena y barro sueltos en roca sólida? ¿Cómo puede una concha durar tanto tiempo que acaba dentro de un acantilado? ¿Y qué nos dicen las capas y los fósiles sobre cómo eran los lugares hace mucho tiempo?
Lo que ya sabes
Las rocas se rompen lentamente en pedazos en la superficie (meteorización); el agua, el viento y el hielo se llevan los pedazos (erosión) y los depositan donde frenan y se detienen (sedimentación): primero los más pesados, y el barro fino solo donde el agua está casi quieta (Capítulo 10). Una roca sedimentaria se forma en la superficie a partir de granos de arena y de barro, o de conchas, depositados en capas y endurecidos: arenisca, lutita, caliza. El ciclo de las rocas transforma lentamente las rocas de cada familia en las de las otras (Capítulo 15).
21.1 Los sedimentos se depositan en capas
Allí donde el agua, el viento o el hielo sueltan lo que llevaban, se va formando un depósito suelto: grava y arena en el lecho de un río, barro en el fondo de un lago, arena en una playa o en una duna, conchas en el fondo del mar.
Definición 21.1 (Sedimento)
Un sedimento es un material suelto depositado por el agua, el viento o el hielo: grava, arena, barro, o las conchas y los esqueletos de seres vivos. Se acumula en el fondo de los ríos, de los lagos y de los mares, y en tierra firme, donde lo sueltan el viento o el hielo.
Los sedimentos se depositan en un orden determinado. Cuando el agua cargada de barro frena, los granos más grandes y pesados se hunden primero, y los más pequeños y ligeros, al final. Cada vez que el agua cambia — una crecida que trae arena, y después semanas tranquilas en las que solo llega barro fino al fondo —, los granos que se depositan también cambian, y empieza una capa nueva. Poco a poco, el fondo de un lago o de un mar se cubre de un montón de capas, con las más antiguas en la base del montón.
Definición 21.2 (Capa sedimentaria)
Una capa sedimentaria, o estrato (en plural, estratos), es una lámina de sedimento, o de la roca en que se ha convertido, depositada de una sola vez. Tiene una base y un techo, y se distingue de las capas de encima y de debajo por el tamaño de sus granos o por aquello de lo que está hecha.
Los sedimentos se depositan a partir del agua o del aire, así que quedan horizontales, como las páginas de un libro apoyado sobre una mesa. Cuando se encuentran capas inclinadas o plegadas, es que algo las movió después de formarse. La estratificación es la marca más clara de una roca sedimentaria: la has visto en las paredes del Gran Cañón.
En el laboratorio — Capas en un tarro (en clase, con el profesor)
Pon un puñado de grava, dos puñados de arena y unas cucharadas de tierra en un tarro de cristal alto; llénalo de agua, ciérralo bien y agítalo. Déjalo en la mesa y observa durante unos minutos: la grava llega al fondo enseguida, la arena un poco después, y el barro fino mantiene el agua turbia durante horas. Al día siguiente, añade un poco más de tierra y de arena, agita suavemente y deja que se deposite otra vez. ¿Cuántas capas puedes contar? ¿Qué granos hay en la base de cada una?
21.2 Del sedimento a la roca
Una capa no se queda mucho tiempo en lo alto. Otras capas se depositan encima, y después otras, y queda enterrada cada vez más hondo. Bajo el peso de las capas de encima, los granos se aprietan unos contra otros y el agua que había entre ellos es expulsada. El agua que se filtra a través del montón deja minerales entre los granos, un cemento natural que los pega. Con mucho tiempo, a medida que se acumulan más capas y se producen lentos cambios químicos, el sedimento suelto de la base del montón se convierte en roca.
Cada clase de sedimento da su propia roca.
| sedimento | la roca en que se convierte |
|---|---|
| grava y cantos rodados | conglomerado |
| arena | arenisca |
| barro | fangolita, o lutita cuando se parte en láminas finas |
| conchas y esqueletos | caliza |
| restos de plantas enterrados en una ciénaga | carbón |
La mayoría de las rocas que se ven en la superficie de la Tierra son sedimentarias. El montón de capas que forman es el libro de historia del lugar: cada capa es una página, y las páginas más antiguas están abajo.
21.3 Cómo se forma un fósil
Definición 21.3 (Fósil)
Un fósil es el resto, o la huella, de un ser vivo de hace mucho tiempo conservado en una roca. Algunos fósiles son las partes duras del cuerpo — una concha, un hueso, un diente, madera — convertidas en piedra. Otros solo conservan una forma: un molde es la impresión hueca que queda en la roca donde una concha o un hueso se ha disuelto; un contramolde es la copia que se forma cuando un molde se rellena de nueva materia mineral o de sedimento. Un icnofósil es una señal de lo que hizo un animal — una huella de pisada, una madriguera, un rastro — y no una parte de su cuerpo.
Un fósil empieza su vida como un animal o una planta muerta en el fondo de un mar o de un lago. Si se queda al descubierto, las bacterias lo descomponen y el agua disuelve poco a poco lo que queda. Solo tiene una oportunidad si queda enterrado deprisa, bajo un sedimento que se deposita encima y lo aísla. Después, mientras el sedimento se convierte en roca, el agua que se filtra por las capas trae minerales que rellenan cada agujerito de la concha o del hueso: se convierte en piedra. Mucho tiempo después, las capas de encima pueden desgastarse, y el fósil aparece en la superficie.
La mayoría de los seres vivos no dejan ningún fósil. Los cuerpos blandos se pudren antes de que puedan quedar enterrados; incluso las conchas y los huesos se rompen o se disuelven si se quedan mucho tiempo al descubierto. El mejor lugar para convertirse en fósil es el fondo de un mar o de un lago tranquilo, donde el barro fino se deposita sobre los restos y los protege. Por eso los fósiles que se encuentran en las rocas son sobre todo conchas, y las conchas diminutas y los restos de plantas y animales microscópicos; los dinosaurios, los fósiles más famosos, solo son una parte muy pequeña de ellos.


A veces la propia concha no dura. Enterrada en la arena, el agua que se filtra entre los granos la disuelve poco a poco, y solo queda un hueco con la forma de la concha impresa en sus paredes: un molde. Si más tarde se depositan minerales en el hueco y lo rellenan, forman una copia de la concha: un contramolde.
Los animales también dejan fósiles de lo que hicieron. Un animal que camina sobre el barro blando y mojado de la orilla de un río o de una costa deja huellas. La mayoría se las lleva la ola o la crecida siguiente. Pero si la arena las cubre antes de que se borren, la huella se rellena, más tarde la arena se convierte en arenisca, y cuando la roca se parte por esa capa, aparecen la huella y, en la otra cara, su contramolde.
La biología usa los fósiles para seguir la larga historia de los seres vivos. En este libro, los fósiles son pistas de otra clase: nos dicen cómo era el lugar cuando el animal vivía allí.
21.4 Capas y fósiles, un registro del pasado
Cada capa guarda las marcas del lugar donde se depositó. Los arrecifes de coral crecen hoy en mares cálidos, transparentes y poco profundos; las rizaduras se forman sobre la arena en aguas poco profundas, en la orilla de un lago, de un río o de un mar; el carbón se formó a partir de las plantas de antiguos bosques y marismas; los braquiópodos, los crinoideos y los trilobites solo vivían en el mar. Cuando se encuentran las mismas pistas en una capa antigua, es probable que el lugar fuera así cuando se formó la capa.
| pista en la capa | el lugar cuando se formó la capa |
|---|---|
| corales | un mar cálido, poco profundo y transparente |
| conchas de animales marinos (braquiópodos, crinoideos, trilobites) | un mar |
| rizaduras en la superficie de una capa | aguas poco profundas, en la orilla de un lago, de un río o de un mar |
| huellas de pisadas | barro o arena blandos y mojados, a menudo en una costa o en la orilla de un río |
| carbón | un bosque pantanoso o una marisma |
| hojas y alas de libélula | tierra firme, con plantas |
Método 21.4 (Leer una capa)
- Mira los granos: los granos gruesos se depositan donde el agua se mueve deprisa, y el barro fino solo donde está tranquila.
- Busca fósiles y marcas (corales, conchas, huellas, rizaduras, restos de plantas, carbón) y usa la tabla de arriba.
- Junta las pistas en una sola imagen del lugar: tierra firme o mar, aguas someras o profundas, agua tranquila o en movimiento.
Ejemplo 21.5 (La parte alta del Gran Cañón)
La caliza de Kaibab, la capa más alta del Gran Cañón, está llena de conchas de braquiópodos y de trozos de tallo de crinoideos, dos animales marinos. Se formó en el fondo de un mar. Hoy esa misma capa está hasta a unos ( pies) sobre el nivel del mar: desde que se formó, toda la región se ha elevado.
Un montón de capas se puede dibujar como una columna: las capas apiladas en el orden en que se formaron, con su espesor a escala y sus pistas anotadas al lado. Abajo está la columna de las Colinas de Varden, la región inventada de los ejercicios de esta serie.
Observación 21.6 (Mira, fotografía y déjalo)
En muchos lugares protegidos está prohibido llevarse un fósil: en el Gran Cañón, por ejemplo, la ley prohíbe desenterrar, mover o llevarse cualquier fósil. Quien encuentra uno lo fotografía o lo dibuja, lo deja donde está para que otros lo vean y los científicos lo estudien, y avisa a un guarda del parque.
Sobre el terreno — Sedimentos que se depositan hoy
En una playa, en la orilla de un lago o de un arroyo, con un adulto, mira la arena bajo el agua poco profunda: el agua en movimiento le da forma de ondulaciones, como las que conserva la arenisca antigua. Deja una huella en la arena mojada junto al borde del agua y observa qué le hacen las olas siguientes. Después de un día de lluvia, mira un charco que se haya secado: una fina película de barro suele cubrir la arena del fondo — los granos más finos, que se depositaron los últimos, cuando el agua estaba quieta. Dibuja lo que veas, y anota dónde y cuándo.
21.5 Ejercicios
Ejercicio 21.1 ★
Une cada palabra con su significado: sedimento; estrato; fósil; molde; contramolde; icnofósil. (a) Un hueco que queda en una roca donde se ha disuelto una concha. (b) Una huella o una madriguera conservada en una roca. (c) Material suelto depositado por el agua, el viento o el hielo. (d) Una copia de piedra que se forma cuando un hueco se rellena de minerales. (e) Una lámina de sedimento depositada de una sola vez. (f) El resto o la huella de un ser vivo de hace mucho tiempo, conservado en una roca.
Ejercicio 21.2 ★
Ordena estas etapas para contar cómo una concha se convierte en un fósil que aparece en la superficie: (a) la erosión desgasta las capas de encima; (b) el animal muere en el fondo del mar; (c) se acumulan capas nuevas y la concha se convierte en piedra; (d) el barro cubre la concha deprisa.
Ejercicio 21.3 ★
Usa la tabla de las pistas. ¿Dónde se formó cada capa? (a) Una caliza llena de corales. (b) Una arenisca cuya superficie muestra rizaduras. (c) Una capa oscura de carbón. (d) Una lutita con huellas de hojas y el ala de una libélula.
Ejercicio 21.4 ★
¿Verdadero o falso? Corrige las falsas. (a) Todo animal que muere se convierte algún día en fósil. (b) Una huella de pisada puede ser un fósil. (c) Cuando el agua cargada de barro frena, el barro fino se deposita primero. (d) Los sedimentos se depositan en capas horizontales.
Ejercicio 21.5 ★★
Usa la columna de las Colinas de Varden. (a) Da el espesor de la arenisca, de la caliza y de la lutita. (b) ¿Cuál es su espesor total? (c) ¿Qué porcentaje de ese total es caliza? Redondea al número entero más cercano. (d) ¿Por qué la columna no da ningún espesor para la creta?
Solución
Solución de Ejercicio 21.5.
(a) Arenisca , caliza , lutita . (b) . (c) : 45 %. (d) La erosión ha desgastado su techo: lo que queda no es la capa entera, y lo que queda cambia de un lugar a otro.
Ejercicio 21.6 ★★
Una alumna agita un tarro de agua con grava, arena y barro, y deja que se deposite. (a) Dibuja el tarro al día siguiente y rotula las capas. (b) ¿Por qué el agua sigue turbia al cabo de una hora? (c) Vuelve a añadir arena y barro y deja que se deposite. ¿Qué ve ahora en el fondo? (d) ¿Qué capa del tarro se formó primero?
Solución
Solución de Ejercicio 21.6.
(a) De abajo arriba: grava, después arena y, encima, barro, bajo el agua transparente. (b) Los granos diminutos de barro se hunden muy despacio: siguen cayendo al cabo de una hora. (c) Una segunda serie de capas encima de la primera: otra vez arena y luego barro. (d) La grava, en el fondo del todo.
Ejercicio 21.7 ★★
¿Cuál de estos restos tiene más posibilidades de convertirse en fósil, y cuál menos? Explícalo. (a) Una medusa arrastrada hasta una costa rocosa. (b) Una concha de caracol enterrada en el barro de un lago tranquilo. (c) Un hueso que lleva años en una llanura seca. (d) Una concha de almeja cubierta de arena durante una crecida de un río.
Solución
Solución de Ejercicio 21.7.
Más posibilidades: (b), una concha dura, enterrada deprisa bajo barro fino en agua tranquila. Después, (d): la concha es dura y queda enterrada, pero una crecida también puede moverla y romperla. Menos posibilidades: (a), un cuerpo blando sin partes duras, sobre rocas donde no se deposita ningún barro que lo cubra. (c) no está mucho mejor: el hueso se queda al descubierto y se descompone y se desgasta.
Ejercicio 21.8 ★★
Una concha queda enterrada en una arena que se convierte en arenisca. El agua que se filtra a través de la roca disuelve la concha por completo. (a) ¿Qué queda en la roca? (b) Más tarde, unos minerales rellenan ese hueco. ¿Qué se forma? (c) ¿Sigue estando allí la propia concha? (d) ¿Por qué se encuentran moldes y contramoldes más a menudo en la arenisca que en la lutita? (Piensa en lo fácilmente que pasa el agua entre los granos.)
Solución
Solución de Ejercicio 21.8.
(a) Un hueco con la forma de la concha impresa en sus paredes: un molde. (b) Un contramolde, una copia de piedra de la concha. (c) No: la concha se ha disuelto; el contramolde está hecho de minerales nuevos. (d) El agua pasa fácilmente entre los granos gruesos de la arena, así que puede llegar a la concha y disolverla; en el barro fino pasa con mucha más dificultad.
Ejercicio 21.9 ★★
El Gran Cañón tiene de media de profundidad. (a) Escribe esta profundidad en metros. (b) Supón que las paredes del cañón estuvieran hechas de capas de de espesor cada una: ¿cuántas capas cabrían desde el borde hasta el fondo? (c) ¿Qué porcentaje de la profundidad es una capa de ?
Solución
Solución de Ejercicio 21.9.
(a) . (b) capas. (c) : 10 %.
Ejercicio 21.10 ★★
En una arenisca se encuentran huellas de dinosaurios. (a) ¿Caminaban los dinosaurios sobre roca dura? Explícalo. (b) ¿Por qué desaparecen la mayoría de las huellas que se dejan en una orilla embarrada? (c) ¿Qué tuvo que ocurrir poco después de que pasaran los dinosaurios para que se conservaran las huellas? (d) ¿Es una huella un fósil corporal o un icnofósil?
Solución
Solución de Ejercicio 21.10.
(a) No: un pie solo deja huella en un suelo blando, en arena mojada o en barro; el suelo se convirtió en roca más tarde. (b) La ola o la crecida siguiente las borra. (c) Un sedimento nuevo tuvo que cubrirlas y rellenarlas deprisa, antes de que se borraran. (d) Un icnofósil: muestra lo que hizo el animal, no una parte de su cuerpo.
Ejercicio 21.11 ★★★
En un lago, cada crecida deja una capa de arena de unos de espesor, y las semanas tranquilas que la siguen, una capa de barro de unos (datos de ejercicio). (a) ¿Qué espesor tiene, en milímetros, un par de capas? (b) Un testigo extraído del fondo del lago mide de largo y solo está formado por pares como esos. ¿Cuántas crecidas registra? (c) Cerca de la desembocadura del río, las capas de arena son más gruesas, y lejos, más finas. Explica por qué. (d) ¿Por qué hay más barro que arena lejos de la desembocadura?
Solución
Solución de Ejercicio 21.11.
(a) . (b) pares: el testigo registra 40 crecidas. (c) La arena es pesada: se deposita poco después de que el río entre en el lago, cerca de la desembocadura; solo una pequeña parte llega lejos. (d) Lejos, en el agua ya solo queda barro fino: se deposita allí despacio, cuando el agua está tranquila.
Ejercicio 21.12 ★★★
Los fósiles que se encuentran en las rocas son sobre todo conchas y restos diminutos; los fósiles de animales blandos son raros, y los dinosaurios solo son una parte muy pequeña de todos los fósiles. (a) Explica por qué las conchas son tan frecuentes. (b) Explica por qué los animales blandos son raros. (c) Una científica quiere conocer todos los animales que vivían en un mar antiguo. ¿Pueden los fósiles darle la lista completa? Explícalo.
Solución
Solución de Ejercicio 21.12.
(a) Las conchas son duras: duran lo suficiente para quedar enterradas, y muchos animales con concha vivían en el fondo del mar, donde el barro se deposita sobre ellos. (b) Los cuerpos blandos se pudren antes de quedar enterrados. (c) No: los animales blandos casi nunca dejan fósiles, así que la lista que dan los fósiles está incompleta; muestra sobre todo los animales con concha o con huesos.
21.6 Problema: la columna de las Colinas de Varden
Problema 21.1
Problema de fin de semana — se leen una a una las capas de las Colinas de Varden, sus fósiles dicen dónde se formaron y se calcula el tiempo necesario para acumular la caliza
Usa la columna de las Colinas de Varden de este capítulo. Su arenisca muestra rizaduras y huellas; su caliza contiene corales y conchas; su lutita está hecha de granos muy finos, con amonites; la creta de lo alto se ha desgastado en parte.
Parte I — Leer las capas.
- Enumera las cuatro capas, de la primera que se depositó a la última.
- Da el espesor de la arenisca, de la caliza y de la lutita, y su total.
- ¿Qué porcentaje de ese total es caliza?
- ¿Por qué nadie puede decir qué espesor tenía la creta cuando se formó?
Parte II — Sus fósiles.
- ¿Dónde se formó la arenisca? Da dos pistas.
- ¿Dónde se formó la caliza? Da la pista.
- La lutita está hecha de granos muy finos. ¿Estaba el agua tranquila o en movimiento cuando se depositó? Explícalo.
- Cuenta la historia del lugar en tres frases, de la arenisca a la lutita.
Parte III — Cuánto tiempo llevó.
- Escribe el espesor de la caliza en centímetros.
- Supón que la arenisca se acumuló a razón de cada 20 años. ¿Cuántos años tardaron en formarse sus ?
- Supón que la caliza se acumuló a razón de cada 100 años. ¿Cuántos años tardó en formarse de caliza?
- ¿Cuántos años tardaron en formarse los de caliza? ¿Cuántas veces más que la arenisca es eso?
Solución
Solución de Problema 21.1.
1. Arenisca, caliza, lutita, creta (la primera, en la base de la columna).
2. , y ; en total, .
3. : 45 %.
4. Su techo se ha desgastado: la parte superior de la capa ha desaparecido, y nadie puede medir lo que ya no está.
5. En aguas poco profundas, en la orilla de un lago, de un río o de un mar: las rizaduras se forman sobre la arena en aguas poco profundas, y las huellas se quedan en arena o barro blandos y mojados, a menudo en una costa.
6. En un mar cálido, poco profundo y transparente: los corales.
7. Tranquila: el barro fino solo se deposita donde el agua está casi quieta.
8. Al principio, el lugar era una costa, con aguas poco profundas y arena blanda por la que caminaban animales. Después, el mar lo cubrió: un mar cálido y poco profundo donde crecían corales y se acumulaban conchas. Más tarde, el agua se volvió más tranquila, quizá más profunda, y solo se depositó barro fino, con las conchas de los amonites, animales emparentados con los calamares y los pulpos.
9. cm.
10. cm, y años.
11. cm, y años.
12. : unos 1 800 000 años, casi dos millones de años. Es veces más que la arenisca.