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14.1: Datación relativa - Geociencias


Citas relativas es el proceso de determinar si una roca o un evento geológico es más antiguo o más joven que otro, sin conocer sus edades específicas, es decir, cuántos años atrás se formó el objeto. Los principios del tiempo relativo son simples, incluso obvios ahora, pero no fueron generalmente aceptados por los estudiosos hasta la revolución científica de los siglos XVII y XVIII [3]. James Hutton (ver Capítulo 1) se dio cuenta de que los procesos geológicos son lentos y sus ideas sobre el uniformismo (es decir, "el presente es la clave del pasado") proporcionaron una base para interpretar las rocas de la Tierra utilizando principios científicos.

Principios de las citas relativas

Estratigrafía es el estudio de rocas sedimentarias estratificadas. Esta sección discute los principios del tiempo relativo usados ​​en toda la geología, pero son especialmente útiles en estratigrafía.

Principio de superposición: En una secuencia de estratos sedimentarios o capas de roca que de otra manera no serían perturbadas, las capas del fondo son las más antiguas y las capas superiores son más jóvenes.

Principio de horizontalidad original: Las capas de rocas depositadas desde arriba, como los sedimentos y los flujos de lava, se colocan originalmente horizontalmente. La excepción a este principio está en los márgenes de las cuencas, donde los estratos pueden inclinarse ligeramente hacia abajo en la cuenca.

Principio de continuidad lateral: Dentro de la cuenca depositacional, los estratos son continuos en todas las direcciones hasta que se adelgazan en el borde de esa cuenca. Por supuesto, todos los estratos terminan eventualmente, ya sea golpeando una barrera geográfica, como una cresta, o cuando el proceso de depósito se extiende demasiado lejos de su fuente, ya sea una fuente de sedimentos o un volcán. Los estratos que son cortados por un cañón luego permanecen continuos a ambos lados del cañón.

Principio de relaciones transversales: Los eventos de deformación como pliegues, fallas e intrusiones ígneas que atraviesan las rocas son más jóvenes que las rocas que atraviesan.

Principio de yonclusiones: Cuando una formación rocosa contiene pedazos o inclusiones de otra roca, la roca incluida es más antigua que la roca anfitriona.

Principio de sucesión fósil: la evolución ha producido una sucesión de fósiles únicos que se correlacionan con las unidades de la escala de tiempo geológico. Los conjuntos de fósiles contenidos en estratos son exclusivos de la época en que vivieron y se pueden utilizar para correlacionar rocas de la misma edad en una amplia distribución geográfica. Los ensamblajes de fósiles se refieren a grupos de varios fósiles únicos que ocurren juntos.

Ejemplo del Gran Cañón

El Gran Cañón de Arizona ilustra los principios estratigráficos. La foto muestra capas de roca una encima de otra en orden, desde la más antigua en la parte inferior hasta la más joven en la parte superior, según el principio de superposición. La capa blanca predominante justo debajo del borde del cañón es la arenisca de Coconino. Esta capa es lateralmente continua, aunque el cañón intermedio separa sus afloramientos. Las capas de roca exhiben el principio de continuidad lateral, ya que se encuentran a ambos lados del Gran Cañón que ha sido tallado por el río Colorado.

El diagrama llamado "Tres conjuntos de rocas del Gran Cañón" muestra una sección transversal de las rocas expuestas en las paredes del Gran Cañón, que ilustra el principio de relaciones transversales, superposición y horizontalidad original. En las partes más bajas del Gran Cañón se encuentran las formaciones sedimentarias más antiguas, con rocas ígneas y metamórficas en el fondo. El principio de relaciones transversales muestra la secuencia de estos eventos. El esquisto metamórfico (# 16) es la formación rocosa más antigua y la intrusión de granito transversal (# 17) es más joven. Como se ve en la figura, las otras capas en las paredes del Gran Cañón están numeradas en orden inverso, siendo la # 15 la más antigua y la # 1 la más joven [4]. Esto ilustra el principio de superposición. La región del Gran Cañón se encuentra en la meseta de Colorado, que se caracteriza por estratos horizontales o casi horizontales, que siguen el principio de horizontalidad original. Estos estratos rocosos apenas se han alterado de su deposición original, excepto por un amplio levantamiento regional.

La foto del Gran Cañón aquí muestra estratos que originalmente se depositaron en una capa plana sobre rocas ígneas y metamórficas más antiguas del "basamento", según el principio de horizontalidad original. Debido a que la formación de las rocas del basamento y la deposición de los estratos suprayacentes no es continua sino que se rompe por eventos de metamorfismo, intrusión y erosión, el contacto entre los estratos y el basamento más antiguo se denomina un inconformidad. Una discordancia representa un período durante el cual no se produjo la deposición o la erosión eliminó la roca que se había depositado, por lo que no hay rocas que representen eventos de la historia de la Tierra durante ese lapso de tiempo en ese lugar. Las inconformidades aparecen en secciones transversales y columnas estratigráficas como líneas onduladas entre formaciones. Las inconformidades se analizan en la siguiente sección.

Inconformidades

Hay tres tipos de disconformidades, inconformidad, disconformidad y disconformidad angular. Una no conformidad ocurre cuando la roca sedimentaria se deposita sobre rocas ígneas y metamórficas como es el caso del contacto entre los estratos y las rocas del basamento en el fondo del Gran Cañón.

Los estratos del Gran Cañón representan transgresiones y regresiones marinas alternas en las que el nivel del mar subió y bajó durante millones de años. Cuando el nivel del mar era alto se formaban estratos marinos. Cuando bajó el nivel del mar, la tierra quedó expuesta a la erosión creando una discordancia. En la sección transversal del Gran Cañón, esta erosión se muestra como líneas onduladas gruesas entre los diversos estratos numerados. Este es un tipo de discordancia llamada disconformidad, donde se produjo la no deposición o la erosión. En otras palabras, las capas de roca que podrían haber estado presentes están ausentes. En cambio, el tiempo que podrían haber sido representados por tales capas está representado por la disconformidad. Las disconformidades son disconformidades que ocurren entre capas paralelas de estratos que indican un período de no deposición o erosión.

Los estratos fanerozoicos en la mayor parte del Gran Cañón son horizontales. Sin embargo, cerca de los estratos horizontales inferiores se superponen a los estratos inclinados. Esto se conoce como la Gran Disconformidad y es un ejemplo de una discordancia angular. Los estratos inferiores se inclinaron por procesos tectónicos que alteraron su horizontalidad original y provocaron la erosión de los estratos. Posteriormente, se depositaron estratos horizontales sobre los estratos inclinados creando una discordancia angular.

Aquí hay tres ilustraciones gráficas de los tres tipos de discordancia.

Disconformidad, donde es una ruptura o ausencia estratigráfica entre estratos en una secuencia paralela de estratos.

Disconformidad, donde los estratos sedimentarios se depositan sobre rocas cristalinas (ígneas o metamórficas).

Disconformidad angular, donde los estratos sedimentarios se depositan en un terreno desarrollado sobre estratos sedimentarios que se han deformado por inclinación, plegamiento y / o fallas. para que ya no sean horizontales.

Aplicación de los principios de las citas relativas

En el diagrama de bloques, la secuencia de eventos geológicos se puede determinar utilizando los principios de datación relativa y las propiedades conocidas de las rocas ígneas, sedimentarias y metamórficas (ver Capítulo 4, Capítulo 5 y Capítulo 6). La secuencia comienza con el gneis metamórfico doblado en la parte inferior. A continuación, el gneis es cortado y desplazado por la falla etiquetada A. Tanto el gneis como la falla A son cortados por la intrusión granítica ígnea llamada batolito B; su contorno irregular sugiere que es una intrusión granítica ígnea emplazada como magma en el gneis. Dado que el batolito B corta tanto el gneis como la falla A, el batolito B es más joven que las otras dos formaciones rocosas. A continuación, el gneis, la falla A y el batolito B se erosionaron formando una inconformidad como se muestra con la línea ondulada. Esta discordancia era en realidad una superficie de paisaje antiguo en la que la roca sedimentaria C fue depositada posteriormente, quizás por una transgresión marina. A continuación, el dique basáltico ígneo D atravesó todas las rocas excepto la roca sedimentaria E. Esto muestra que existe una disconformidad entre las rocas sedimentarias C y E. La parte superior del dique D está a nivel con la parte superior de la capa C, lo que establece que la erosión aplanó el paisaje antes de la deposición de la capa E, creando una disconformidad entre las rocas D y E. La falla F atraviesa todas las rocas más antiguas B, C y E, produciendo un escarpe de falla, que es la cresta baja en el lado superior izquierdo del diagrama. Los eventos finales que afectan esta área son los procesos de erosión actuales que trabajan en la superficie de la tierra, redondeando el borde del escarpe de la falla y produciendo el paisaje moderno en la parte superior del diagrama.

Referencias

3. Whewell, W. Historia de las ciencias inductivas: desde los primeros tiempos hasta la actualidad. (J.W. Parker, 1837).

4. Elston, D. P., Billingsley, G. H. y Young, R. A. Geología del Gran Cañón, norte de Arizona (con guías del río Colorado): Ferry de Lees a Pierce Ferry, Arizona. 115, (Amer Geophysical Union, 1989).


Cómo funciona la datación por carbono-14

Probablemente haya visto o leído noticias sobre fascinantes artefactos antiguos. En una excavación arqueológica, se desenterra una pieza de herramienta de madera y el arqueólogo descubre que tiene 5.000 años de antigüedad. Una momia infantil se encuentra en lo alto de los Andes y el arqueólogo dice que el niño vivió hace más de 2.000 años. ¿Cómo saben los científicos la antigüedad de un objeto o restos humanos? ¿Qué métodos utilizan y cómo funcionan? En este artículo, examinaremos los métodos mediante los cuales los científicos utilizan la radiactividad para determinar la edad de los objetos, sobre todo datación por carbono-14.

La datación por carbono 14 es una forma de determinar la edad de ciertos artefactos arqueológicos de origen biológico hasta alrededor de 50.000 años. Se utiliza para fechar cosas como huesos, telas, madera y fibras vegetales que fueron creadas en un pasado relativamente reciente por las actividades humanas.

Rayos cósmicos entran en la atmósfera de la tierra en grandes cantidades todos los días. Por ejemplo, cada persona recibe alrededor de medio millón de rayos cósmicos cada hora. No es raro que un rayo cósmico choque con un átomo en la atmósfera, creando un rayo cósmico secundario en forma de neutrón energético, y que estos neutrones energéticos choquen con átomos de nitrógeno. Cuando el neutrón choca, un átomo de nitrógeno 14 (siete protones, siete neutrones) se convierte en un átomo de carbono 14 (seis protones, ocho neutrones) y un átomo de hidrógeno (un protón, cero neutrones). El carbono 14 es radiactivo, con una vida media de aproximadamente 5.700 años.

Para obtener más información sobre los rayos cósmicos y la vida media, así como el proceso de desintegración radiactiva, consulte Cómo funciona la radiación nuclear.

Carbono-14 en los seres vivos

Los átomos de carbono 14 que crean los rayos cósmicos se combinan con el oxígeno para formar dióxido de carbono, que las plantas absorben naturalmente e incorporan a las fibras vegetales mediante la fotosíntesis. Los animales y las personas comen plantas y también absorben carbono-14. La proporción de carbono normal (carbono-12) a carbono-14 en el aire y en todos los seres vivos en un momento dado es casi constante. Quizás uno de cada billón de átomos de carbono sea carbono-14. Los átomos de carbono 14 siempre se están desintegrando, pero están siendo reemplazados por nuevos átomos de carbono 14 a un ritmo constante. En este momento, su cuerpo tiene un cierto porcentaje de átomos de carbono-14 y todas las plantas y animales vivos tienen el mismo porcentaje.

Tan pronto como muere un organismo vivo, deja de absorber carbono nuevo. La proporción de carbono-12 a carbono-14 en el momento de la muerte es la misma que la de cualquier otro ser vivo, pero el carbono-14 se descompone y no se reemplaza. El carbono-14 se desintegra con su vida media de 5.700 años, mientras que la cantidad de carbono-12 permanece constante en la muestra. Al observar la proporción de carbono-12 a carbono-14 en la muestra y compararla con la proporción en un organismo vivo, es posible determinar la edad de un ser vivo anteriormente con bastante precisión.

Una fórmula para calcular la antigüedad de una muestra mediante la datación por carbono 14 es:

T = [ln (Nf / No) / (-0,693)] x t1 / 2

t = [ln (NF/NORTEo) / (-0,693)] x t1/2

donde ln es el logaritmo natural, NF/NORTEo es el porcentaje de carbono-14 en la muestra en comparación con la cantidad en tejido vivo, yt1/2 es la vida media del carbono-14 (5.700 años).

Entonces, si tuviera un fósil que tuviera un 10 por ciento de carbono-14 en comparación con una muestra viva, entonces ese fósil sería:

t = [ln (0.10) / (-0.693)] x 5.700 años

t = [(-2.303) / (-0.693)] x 5.700 años

T = 18,940 años

Debido a que la vida media del carbono-14 es de 5.700 años, solo es confiable para fechar objetos de hasta aproximadamente 60.000 años de antigüedad. Sin embargo, el principio de la datación por carbono 14 se aplica también a otros isótopos. El potasio-40 es otro elemento radiactivo que se encuentra naturalmente en su cuerpo y tiene una vida media de 1.3 mil millones de años. Otros radioisótopos útiles para la datación radiactiva incluyen uranio -235 (vida media = 704 millones de años), uranio -238 (vida media = 4,5 mil millones de años), torio-232 (vida media = 14 mil millones de años) y rubidio-87 ( vida media = 49 mil millones de años).

El uso de varios radioisótopos permite la datación de muestras biológicas y geológicas con un alto grado de precisión. Sin embargo, es posible que la datación por radioisótopos no funcione tan bien en el futuro. Todo lo que muera después de la década de 1940, cuando las bombas nucleares, los reactores nucleares y las pruebas nucleares al aire libre comenzaron a cambiar las cosas, será más difícil de fechar con precisión.


Ver el vídeo: DESINTEGRACIÓN RADIACTIVA (Octubre 2021).