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Ciencias de la Tierra y del espacio de primaria y secundaria · শ্রেণি 1–9
22Las edades de la Tierra
En junio de 1788, el geólogo escocés James Hutton y dos amigos, el matemático John Playfair y el químico James Hall, visitaron Siccar Point, un promontorio rocoso “lavado hasta quedar desnudo por el mar” en la costa de Escocia. En la base de la roca vieron capas grises puestas de canto, casi verticales. Encima había capas de arenisca roja, suavemente inclinadas. Hutton explicó lo que había ocurrido: las capas grises se habían depositado horizontales en el fondo de un mar, después se habían levantado hasta ponerse de canto, después se habían desgastado, y solo entonces se depositó encima la arena roja. Cada una de estas etapas necesitó un tiempo inmenso. Playfair escribió más tarde: “La mente parecía sentir vértigo al mirar tan lejos en el abismo del tiempo”.
¿Cómo podemos saber qué roca es más antigua que otra, si no lleva ninguna fecha escrita? ¿Qué edad tiene la Tierra? ¿Y cómo puede uno siquiera imaginarse una historia tan larga?
Lo que ya sabes
Los sedimentos se depositan en capas, unas encima de otras, y se endurecen hasta formar roca sedimentaria; los fósiles son los restos o las huellas de seres vivos conservados en una roca (Capítulo 21). Una falla es una rotura de las rocas a lo largo de la cual los dos lados se han desplazado (Capítulo 20). El granito es una roca ígnea: se forma cuando la roca fundida se enfría lentamente, en las profundidades; el esquisto es una roca metamórfica, transformada por el calor y la presión; un conglomerado es una roca sedimentaria hecha de cantos rodados cementados (Capítulo 15).
22.1 ¿Qué fue primero?
Los historiadores pueden ordenar los acontecimientos incluso sin sus fechas. La Primera Guerra Mundial fue antes que la Segunda: sus nombres lo dicen. La televisión todavía no estaba en los hogares cuando los hermanos Wright volaron por primera vez, en 1903, pero mucha gente vio los primeros pasos en la Luna por televisión en 1969: así que primero fue el vuelo, después la televisión en los hogares y después la Luna. Basta con reunir pistas y compararlas para encontrar el orden. Para casi toda la historia de la Tierra no hay ningún registro escrito, y los geólogos trabajan de la misma manera: usan pistas conservadas en las rocas.
Definición 22.1 (Datación relativa y edad absoluta)
La datación relativa ordena las rocas y los acontecimientos, del más antiguo al más reciente, sin decir hace cuántos años ocurrieron: esta roca es más antigua que aquella. Una edad absoluta es una edad dada como un número de años, por ejemplo “ millones de años”.
22.2 Cuatro principios para ordenar las rocas
Cuatro principios sencillos hacen la mayor parte del trabajo de la datación relativa. Están representados abajo, en cuatro acantilados imaginarios. El primero lo enunció Nicolás Steno en 1669; Hutton se basó en él a finales del siglo XVIII.
Definición 22.2 (Principio de superposición)
El principio de superposición: en un montón de capas sedimentarias que no se ha dado la vuelta, cada capa es más reciente que la capa de debajo y más antigua que la de encima. La capa más antigua está abajo, y la más reciente, arriba.
Definición 22.3 (Principio de intersección)
El principio de intersección: una roca o una estructura que corta otras rocas es más reciente que las rocas que corta. Una masa de granito que atraviesa unas capas, una falla que las rompe y una superficie de erosión que las desgasta son todas más recientes que esas capas.
Definición 22.4 (Principio de inclusión)
El principio de inclusión: los trozos de una roca que se encuentran dentro de otra roca son más antiguos que la roca que los contiene. Los cantos de un conglomerado existían antes de que el conglomerado se formara a su alrededor.
Definición 22.5 (Principio de sucesión faunística)
El principio de sucesión faunística: las clases de animales y de plantas que se encuentran como fósiles cambian de las capas más antiguas a las más recientes, siempre en el mismo orden. Las rocas que contienen las mismas clases de fósiles tienen la misma edad, aunque estén muy lejos unas de otras.
El principio de superposición solo vale para las capas que no se han dado la vuelta: en unos pocos lugares, la formación de las montañas ha plegado un montón de capas con tanta fuerza que ha quedado del revés. Los geólogos buscan entonces pistas que muestren en qué sentido se formaron las capas — las huellas de pisadas y las rizaduras, por ejemplo, están en la cara superior de una capa. El principio de sucesión faunística funciona porque la vida en la Tierra ha cambiado con el tiempo: la mayoría de los fósiles pertenecen a especies que ya no viven en ninguna parte. Por qué cambió la vida se cuenta en los libros de biología.
Historia — William Smith, el constructor de canales
Entre 1785 y 1800, mientras Hutton trabajaba en Escocia, William Smith, un ingeniero inglés que construía canales, recogió las conchas fósiles de las calizas y lutitas que excavaba. Descubrió que cada capa tenía sus propios fósiles, distintos de los de las capas de encima y de debajo. Usando esos fósiles como marcadores, podía reconocer la misma capa allí donde apareciera, y dibujó algunos de los primeros mapas geológicos de grandes regiones.
22.3 Huecos en el registro
En Siccar Point, las capas grises y la arenisca roja no se formaron una detrás de otra. Entre ambas, las capas grises se inclinaron y se levantaron, y después se desgastaron durante muchísimo tiempo, y no se conservó ninguna capa de esa época. La superficie que separa los dos conjuntos de rocas es un hueco en el registro.
Definición 22.6 (Discordancia)
Una discordancia es una superficie de erosión entre dos conjuntos de rocas formados en épocas muy distintas: las rocas más antiguas se desgastaron antes de que las más recientes se depositaran encima. Señala un largo tiempo del que no se ha conservado ninguna capa.
22.4 Leer la historia de una región
Un corte geológico muestra las rocas tal como aparecerían en un corte vertical hecho en el suelo. Los cuatro principios lo convierten en una historia.
Método 22.7 (Ordenar los acontecimientos de un corte geológico)
- Busca las rocas más antiguas: las que todo lo demás corta, o las que están en la base del montón.
- Busca cada roca o estructura que corta a otras (un granito, una falla, una superficie de erosión): es más reciente que todo lo que corta.
- Lee las capas de abajo arriba (superposición) y busca las discordancias, donde falta tiempo.
- Las capas se depositan horizontales: si están inclinadas o plegadas, el plegamiento llegó después.
- Escribe los acontecimientos en orden, del más antiguo al más reciente, con la pista de cada uno.
Ejemplo 22.8 (La historia de las Colinas de Varden)
Apliquemos el método al corte E–F.
- El granito corta el esquisto, que está bajo todas las capas: es la roca más antigua.
- El granito corta el esquisto (intersección), así que es más reciente. No corta ninguna de las capas de encima: es más antiguo que la arenisca.
- El granito se enfrió en las profundidades, y sin embargo la base de la arenisca, que descansa sobre el esquisto, llega hasta el techo del granito: las rocas que los cubrían se desgastaron antes de que llegara la arena. La base de la arenisca es una discordancia.
- La arenisca, la caliza, la lutita y la creta se depositaron en ese orden (superposición).
- Las capas se depositaron horizontales, pero ahora están plegadas, arqueadas hacia arriba sobre el granito y dobladas hacia abajo más al este: el plegamiento llegó después de la creta.
- La falla rompe todas las capas plegadas: es más reciente que el plegamiento.
- La superficie actual del suelo lo corta todo, y la arena de río descansa encima: la erosión y los ríos son los acontecimientos más recientes.
La historia, empezando por lo más antiguo: el esquisto; el granito; la erosión; las cuatro capas; el plegamiento; la falla; la erosión actual y la arena de río.
La datación relativa da el orden de los acontecimientos, pero no sus fechas ni cuánto duró cada uno: el método dice que la falla es más reciente que la creta, no cuántos años más.
22.5 Eras y periodos
La sucesión faunística permite a los geólogos relacionar capas de todo el mundo. Reuniendo sus observaciones, dividieron la historia de la Tierra en intervalos de tiempo, del mismo modo que los historiadores hablan de siglos y de reinados.
Definición 22.9 (Era y periodo geológico)
Una era es un intervalo largo de la historia de la Tierra, definido por el tipo general de vida que existía en esa época: el Paleozoico, el Mesozoico y el Cenozoico. Cada era se divide en intervalos más cortos, los periodos geológicos, como el Jurásico o el Cretácico.
Definición 22.10 (Escala de tiempo geológico)
La escala de tiempo geológico es la lista ordenada de las divisiones de la historia de la Tierra — los largos intervalos de su historia primitiva, las eras y los periodos geológicos —, con la edad, en años, del comienzo de cada una. Una tabla internacional da a cada división su nombre, su edad y su color.
Las tres eras son recientes comparadas con toda la historia. El Paleozoico empezó hace millones de años, cuando los fósiles de animales con concha se volvieron frecuentes; el Mesozoico duró desde hace hasta hace millones de años; el Cenozoico, la era en que vivimos, empezó hace millones de años. Antes del Paleozoico se extienden tres largos intervalos, el Hádico, el Arcaico y el Proterozoico: cubren alrededor del 88 % de la historia de la Tierra, y sin embargo sus fósiles son raros. Los dinosaurios vivieron en el Mesozoico: dominaron durante más de millones de años, y al final del Cretácico habían desaparecido todos.
Las Colinas de Varden encajan en esta escala. Su arenisca es del Triásico; su caliza y su lutita, del Jurásico; su creta, del Cretácico: las tres pertenecen al Mesozoico. En el corte E–F están dibujadas con versiones pálidas de los colores de la tabla.
22.6 La historia de la Tierra en un año
Los números en miles de millones de años son difíciles de imaginar. Imagina, en cambio, toda la historia de la Tierra comprimida en un solo año. La Tierra se forma el 1 de enero a medianoche; hoy son las doce en punto de la noche del 31 de diciembre. La Tierra tiene unos millones de años, así que un día de este año representa , unos millones de años.
Las rocas más antiguas halladas hasta ahora llegan el 11 de febrero; los fósiles más antiguos conocidos, el 25 de marzo. Durante la mayor parte del año no hay animales con concha, y los fósiles son raros. Los animales con concha solo se vuelven frecuentes el 18 de noviembre. Los dinosaurios, tras más de millones de años de dominio, han desaparecido el 26 de diciembre, cinco días antes de que acabe el año. Nuestra propia especie llega en la última hora del 31 de diciembre: el problema de este capítulo averigua cuándo.
En el laboratorio — Una cinta del tiempo
En el interior, desenrolla de cinta de papel o de rollo de caja registradora en el suelo de un pasillo: a por cada millón de años, cabe en ella toda la historia de la Tierra. Marca el comienzo del Paleozoico a del final, y el final de los dinosaurios a del final. Después intenta marcar toda la historia humana: nuestra especie, con unos años, ocupa los últimos , menos que el grosor del trazo del lápiz.
22.7 Edades en años
La datación relativa no puede decir hace cuántos años se formó una roca. Las edades absolutas se hicieron posibles con el descubrimiento de la radiactividad. Algunos minerales contienen átomos radiactivos, que se transforman lentamente en otros átomos a un ritmo constante, el mismo en todo tiempo y lugar; medir cuántos se han transformado da la edad del mineral en años. Cómo funciona la radiactividad se cuenta en los libros de física, y cómo la usan los geólogos es el tema de un volumen posterior.
Estas medidas dieron a la Tierra su edad: unos mil millones de años, conocida con un margen del 1 %. Las rocas más antiguas halladas hasta ahora, en el noroeste de Canadá, tienen mil millones de años; unos cristales diminutos hallados en Australia son aún más antiguos, de hasta unos mil millones de años. La propia escala de tiempo une las dos clases de datación: una roca que se puede medir en años, hallada junto a capas datadas por sus fósiles, da una edad al comienzo o al final de un periodo geológico.
22.8 Ejercicios
Ejercicio 22.1 ★
Une cada nombre con su significado: superposición; intersección; inclusión; sucesión faunística; discordancia. (a) Una superficie de erosión entre rocas de edades muy distintas. (b) Los cantos de una roca son más antiguos que la roca. (c) La capa de abajo de un montón intacto es la más antigua. (d) Las rocas con las mismas clases de fósiles tienen la misma edad. (e) Una falla es más reciente que las capas que rompe.
Solución
Solución de Ejercicio 22.1.
(a) discordancia; (b) inclusión; (c) superposición; (d) sucesión faunística; (e) intersección.
Ejercicio 22.2 ★
Un acantilado muestra cuatro capas horizontales, de abajo arriba: una arenisca roja, una lutita gris, una caliza blanca y una arenisca amarilla. (a) ¿Qué capa es la más antigua? ¿Cuál es la más reciente? (b) ¿Qué principio has usado? (c) ¿Qué tiene que cumplirse en las capas para que la respuesta sea válida?
Solución
Solución de Ejercicio 22.2.
(a) La arenisca roja, abajo, es la más antigua; la arenisca amarilla, arriba, es la más reciente. (b) El principio de superposición. (c) Las capas no se han dado la vuelta desde que se formaron.
Ejercicio 22.3 ★
(a) Ordena las tres eras, empezando por la más antigua: Mesozoico, Cenozoico, Paleozoico. (b) ¿En qué era vivimos? (c) ¿En qué era vivieron los dinosaurios? (d) Con ayuda de la escala de tiempo, di el periodo geológico que viene justo después del Triásico, y el que viene justo antes del Paleógeno.
Solución
Solución de Ejercicio 22.3.
(a) Paleozoico, Mesozoico, Cenozoico. (b) El Cenozoico. (c) El Mesozoico. (d) El Jurásico viene justo después del Triásico; el Cretácico viene justo antes del Paleógeno.
Ejercicio 22.4 ★
¿Verdadero o falso? Corrige las frases falsas. (a) La datación relativa da la edad de una roca en años. (b) Una falla es más reciente que las capas que corta. (c) Los cantos de un conglomerado son más recientes que el conglomerado. (d) Dos capas alejadas que contienen las mismas clases de fósiles tienen la misma edad.
Solución
Solución de Ejercicio 22.4.
(a) Falso: la datación relativa solo ordena las rocas; una edad en años es una edad absoluta. (b) Verdadero. (c) Falso: los cantos son más antiguos que el conglomerado que los contiene (principio de inclusión). (d) Verdadero (principio de sucesión faunística).
Ejercicio 22.5 ★★
En un acantilado, tres capas horizontales (la 1 abajo, después la 2 y la 3) están cortadas por una pared de granito. Una cuarta capa descansa sobre la capa 3 y por encima del techo del granito, sin estar cortada. (a) ¿Es el granito más antiguo o más reciente que la capa 3? Explícalo. (b) ¿Es más antiguo o más reciente que la capa 4? (c) Escribe los cinco acontecimientos en orden, empezando por el más antiguo. (d) El granito se enfrió en las profundidades. ¿Qué le ocurrió al techo del granito antes de que se depositara la capa 4?
Solución
Solución de Ejercicio 22.5.
(a) Más reciente: corta la capa 3, y una roca que corta a otra es más reciente (intersección). (b) Más antiguo: la capa 4 descansa encima sin estar cortada. (c) Capa 1, capa 2, capa 3, el granito, capa 4. (d) La erosión desgastó las rocas que tenía encima hasta que el granito llegó a la superficie; después, la capa 4 se depositó sobre esa superficie de erosión, una discordancia.
Ejercicio 22.6 ★★
Usa los comienzos de las eras: Paleozoico, hace ; Mesozoico, hace ; Cenozoico, hace millones de años. (a) ¿Cuánto duró el Paleozoico? (b) ¿Cuánto duró el Mesozoico? (c) ¿Cuánto ha durado el Cenozoico hasta ahora? (d) ¿Qué era es la más larga? ¿Cuál es la más corta?
Solución
Solución de Ejercicio 22.6.
(a) millones de años. (b) millones de años. (c) 66 millones de años. (d) El Paleozoico es la más larga, y el Cenozoico, la más corta (por ahora).
Ejercicio 22.7 ★★
La Tierra tiene unos millones de años, y el Paleozoico empezó hace millones de años. (a) ¿Cuántos millones de años pasaron antes de que empezara el Paleozoico? (b) ¿Qué porcentaje de la historia de la Tierra es eso? Redondea al número entero más cercano. (c) Explica por qué la mayoría de los fósiles que hallan los geólogos proceden de las tres últimas eras.
Solución
Solución de Ejercicio 22.7.
(a) millones de años. (b) : alrededor del 88 %. (c) Antes del Paleozoico, los animales con concha todavía no eran frecuentes, y los seres vivos blandos casi nunca se convierten en fósiles; las conchas y los huesos, que fosilizan bien, solo son frecuentes a partir del Paleozoico.
Ejercicio 22.8 ★★
Toda la historia de la Tierra, millones de años, se dibuja a lo largo de una pista de atletismo de : la línea de salida es la formación de la Tierra, y la línea de meta, hoy. (a) ¿Cuántos millones de años representa cada metro? (b) El Paleozoico empezó hace millones de años. ¿A cuántos metros de la meta está? (c) Los dinosaurios habían desaparecido hace millones de años. ¿A qué distancia de la meta? (d) Nuestra especie apareció hace unos años. Da la distancia en centímetros. ¿Podría verla un corredor?
Solución
Solución de Ejercicio 22.8.
(a) millones de años por metro. (b) : a unos de la meta. (c) : a unos . (d) m, es decir, unos , menos de un centímetro: un corredor apenas lo notaría.
Ejercicio 22.9 ★★
En Siccar Point, las capas grises puestas de canto se formaron en el Silúrico; la arenisca roja de encima se formó en el Devónico. (a) Con ayuda de la escala de tiempo, ¿qué periodo fue primero? ¿Concuerda con la superposición? (b) Ordena estos acontecimientos: se deposita la arena roja; las capas grises se depositan horizontales; las capas grises se desgastan; las capas grises se ponen de canto. (c) ¿Por qué la superficie que separa las dos rocas se llama discordancia?
Solución
Solución de Ejercicio 22.9.
(a) El Silúrico fue primero. Sí: la roca más antigua está debajo de la más reciente. (b) Las capas grises se depositan horizontales; se ponen de canto; se desgastan; la arena roja se deposita encima. (c) Es una superficie de erosión entre rocas de edades muy distintas: el largo tiempo durante el cual las capas grises se levantaron y se desgastaron no dejó ninguna capa.
Ejercicio 22.10 ★★
Dos acantilados están a uno de otro. El acantilado A muestra, de abajo arriba: una arenisca con trilobites, una lutita con amonites y una caliza con erizos de mar. El acantilado B muestra, de abajo arriba: una lutita con amonites, una caliza con erizos de mar y una arcilla con hojas. (a) ¿Qué capas de los dos acantilados tienen la misma edad? ¿Qué principio usas? (b) ¿Qué capa es la más antigua de todas? ¿Cuál es la más reciente? (c) Dibuja una sola columna con todas las capas de los dos acantilados, en orden.
Solución
Solución de Ejercicio 22.10.
(a) Las dos lutitas con amonites tienen la misma edad, y también las dos calizas con erizos de mar: mismos fósiles, misma edad (principio de sucesión faunística). (b) La más antigua es la arenisca con trilobites del acantilado A (está debajo de la lutita con amonites, que tiene la misma edad que la capa de abajo del acantilado B). La más reciente es la arcilla con hojas del acantilado B. (c) De abajo arriba: arenisca con trilobites; lutita con amonites; caliza con erizos de mar; arcilla con hojas.
Ejercicio 22.11 ★★★
Un corte geológico muestra: abajo, un esquisto; sobre él, separado por una superficie de erosión ondulada, un conglomerado cuyos cantos son trozos de esquisto; encima, una arenisca y después una caliza, las tres inclinadas; una falla que rompe el esquisto, el conglomerado, la arenisca y la caliza; y arriba del todo, capas horizontales de arcilla que cubren las capas inclinadas y la falla sin estar rotas. (a) ¿Qué es más antiguo, el esquisto o el conglomerado? Da dos pistas. (b) ¿La inclinación ocurrió antes o después de que se depositara la arenisca? (c) ¿La falla es anterior o posterior a la arcilla? (d) Escribe toda la historia en orden, empezando por el acontecimiento más antiguo. (e) ¿Cuántas discordancias hay? ¿Dónde?
Solución
Solución de Ejercicio 22.11.
(a) El esquisto. Está debajo del conglomerado (superposición), y los cantos del conglomerado son trozos de esquisto (inclusión); además, la superficie de erosión corta el esquisto. (b) Después: la arenisca se depositó horizontal, así que se inclinó más tarde. (c) Anterior: la arcilla cubre la falla sin estar rota. (d) Se forma el esquisto; se desgasta (superficie ondulada); se depositan el conglomerado, la arenisca y la caliza, en ese orden; las capas se inclinan y la falla las rompe — el corte por sí solo no dice cuál de las dos cosas fue primero —; las capas inclinadas y la falla se desgastan hasta quedar planas; la arcilla se deposita encima. (e) Dos: la superficie ondulada entre el esquisto y el conglomerado, y la superficie entre las capas inclinadas y la arcilla horizontal.
Ejercicio 22.12 ★★★
Usa el año de la Tierra ( millones de años en 365 días). (a) ¿Qué día se ha cumplido la mitad de la historia de la Tierra? Da la fecha y la hora. (b) ¿Qué edad, en millones de años, tiene una roca formada en esa fecha? (c) Un año tiene segundos. Una persona vive 80 años. ¿Cuántos segundos del año de la Tierra dura esa vida? Usa y redondea a un decimal.
Solución
Solución de Ejercicio 22.12.
(a) La mitad de 365 días son 182.5 días. De enero a junio hay días, así que la mitad de la historia se cumple 1.5 días después de empezar julio: el 2 de julio a mediodía. (b) millones de años. (c) : unos 0.6 segundos.
22.9 Problema: el año de la Tierra
Problema 22.1
Problema de fin de semana — la historia de la Tierra se comprime en un año del calendario, sus grandes acontecimientos se colocan en sus fechas y se busca a nuestra especie en los últimos minutos del 31 de diciembre
La Tierra tiene unos millones de años. Toda su historia se comprime en un año de 365 días, desde el 1 de enero a medianoche hasta el 31 de diciembre a medianoche, que representa el día de hoy.
Parte I — Cambiar la escala del tiempo.
- Escribe mil millones de años en millones de años.
- ¿Cuántos millones de años representa un día del año de la Tierra? Redondea a un decimal.
- ¿Cuántos años representa una hora? Redondea al millar de años más cercano.
- Un año tiene minutos. ¿Cuántos años representa un minuto? Redondea a la centena de años más cercana.
Parte II — Colocar los acontecimientos.
- Las rocas más antiguas halladas hasta ahora tienen millones de años. ¿Cuántos millones de años después de que se formara la Tierra se formaron? ¿Cuántos días del año de la Tierra son, aproximadamente? Da la fecha.
- Los fósiles más antiguos conocidos tienen unos millones de años. Halla su fecha de la misma manera.
- Los dinosaurios habían desaparecido hace millones de años. ¿Cuántos días antes del final del año es eso? Da la fecha.
- El Paleozoico empezó hace millones de años. ¿Qué porcentaje del año queda después de que empiece? ¿En qué mes empieza?
Parte III — Los últimos minutos.
- Con ayuda de la pregunta 4, ¿cuántos minutos representan años? Redondea a un decimal.
- Supón que la escritura se inventó hace unos años. ¿Cuántos segundos antes de la medianoche del 31 de diciembre aparece?
- Nuestra especie, Homo sapiens, apareció hace unos años. ¿Cuántos minutos antes de medianoche es eso? Redondea al minuto más cercano.
- ¿A qué hora del 31 de diciembre aparece nuestra especie?
Solución
Solución de Problema 22.1.
1. millones de años.
2. millones de años.
3. años (con el valor redondeado de millones, ).
4. : unos años.
5. millones de años después de que se formara la Tierra; días. Enero tiene 31 días, así que 41 días han pasado al comenzar el 11 de febrero.
6. millones de años; días (83.6 con el valor sin redondear, ). Enero y febrero suman 59 días: estamos entre 24.6 y 24.9 días después de empezar marzo, el 25 de marzo.
7. días antes del final del año, es decir, días después del 1 de enero. Los once primeros meses suman 334 días: 25.7 días después de empezar diciembre, el 26 de diciembre.
8. : queda el 11.9 % del año, es decir, días. días después del 1 de enero: empieza en noviembre (el 18 de noviembre).
9. minutos.
10. minutos, y : unos 35 segundos antes de medianoche.
11. : unos 35 minutos antes de medianoche.
12. 35 minutos antes de la medianoche del 31 de diciembre: nuestra especie aparece hacia las 23:25, en la última hora del año.