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Tiempo geológico


Relojes geológicos: Cuando se desea expresar la sucesión y la duración de un acontecimiento se emplea un patrón de medición, mediante el uso de determinados aparatos, más o menos precisos, que pueden indicar la relación del hecho ocurrido y la duración del acontecimiento que se desea medir. Las mediciones del tiempo han variado conforme progresa la tecnología. La civilización ha utilizado medidas prácticas referidas al tiempo sidéreo, el cual está relacionado con la rotación de la tierra, con respecto a una estrella fija; al tiempo solar, que se refiere al tiempo transcurrido entre dos culminaciones superiores del Sol (mediodía verdadero) o el tiempo civil que parte de media noche a la siguiente media noche.


Los primeros aparatos utilizados por la humanidad para la medición del tiempo fueron los relojes. Primero los relojes solares, luego las clepsidras que eran los relojes de arena o agua, todos instrumentos muy inexactos. Posteriormente se utilizaron los relojes de péndulo que gozaban de mayor precisión, hasta que se construyeron los cronómetros. Estos últimos, permiten cronometrar los acontecimientos en sus diversas variedades: relojes con taquímetro para medir velocidades móviles que cubren distancias conocidas, el telémetro que permite estimar la distancia de un suceso visible o audible. Con este tipo de cronómetros se obtiene una precisión de 1/5 segundos. Finalmente se construyeron los relojes de cuarzo piezoeléctrico de una gran exactitud en la medición del tiempo, tal como el que existe en el Observatorio de Cagigal. Los relojes atómicos son la última palabra en precisión, y se basan en los fenómenos de la resonancia atómica o molecular, especialmente la del cesio, cuyo retraso en miles de años es apenas de décimas de segundo.

La medición del tiempo es de gran interés, cuando se trata de medir los acontecimientos no sólo del presente sino del pasado y del futuro. Es importante predecir cualquier acontecimiento medible del futuro y también saber lo que ocurrió en el pasado si se refiere a la historia de la Tierra. Sin embargo, no han sido los relojes en sus múltiples variedades los que han permitido medir la antigüedad de la Tierra , sino una serie de técnicas que han concedido crear una escala de tiempo tan amplia, que resulta imposible ser abarcada por una persona en su existencia.

La edad de la Tierra:

Esta es una de las grandes incógnitas científicas, por lo cual ha sido objeto de muchos estudios e investigaciones, encontrando grandes discrepancias de criterio. Se han utilizado métodos variados para tratar de averiguar la edad de la tierra, de las numerosas evidencias se ha llegado a la conclusión, que el planeta Tierra es muy antiguo. Entre los procedimientos empleados para determinar la edad, ya sea relativa o absoluta, algunos se basan en evidencias de orden físico, como es el proceso de sedimentación que originó grandes secuencias estratigráficas de varios metros de espesor, permitiendo calcular la edad relativa aproximada.

Si los estratos de una formación geológica son casi horizontales, se presume que el estrato superior es más reciente que la capa o estrato inferior que le sirve de base a la formación. Se le compara con los sedimentos que actualmente se depositan en el fondo de los mares, en relación con el tiempo empleado para formar determinada área de sedimentación.

Otro procedimiento utilizado es el basado en la evolución de las especies o evidencias de orden biológico, o sea que la edad relativa se puede estimar por el contenido fósil de los estratos de una manera más aproximada. Otros, se han basado en el supuesto enfriamiento que experimentó la Tierra en el transcurso de su evolución, así como también en la salinidad de los océanos. Sus resultados en ambos casos, han sido insuficientes para la determinación de la edad de la Tierra. Sin embargo, por cualquiera de las evidencias empleadas, procesos de sedimentación o la evolución de las especies, no se puede llegar a una cifra real para determinar la edad de la Tierra , ya que la vida sobre ésta apareció mucho después de haberse solidificado, por lo cual cuando se hace referencia a la edad de la Tierra , se hace desde su fase de solidificación.

Los procedimientos modernos, basados en la determinación de la edad absoluta de la Tierra se apoyan en la desintegración atómica que experimentan ciertos elementos radiactivos de algunos minerales de la corteza terrestre. Estos cálculos han proporcionado excelentes resultados en la medición del tiempo geológico, en cuanto a la edad de las rocas se refiere.

Determinación del tiempo geológico mediante el uso de la radioactividad
Los materiales radioactivos tienen periodos de desintegración variables, desde fracciones de segundo hasta miles de años. El método de uranio es el más empleado en la determinación de la edad de las rocas, especialmente de las rocas ígneas, ya que el uranio (U238) se halla ampliamente distribuido en la naturaleza, en pequeñas cantidades, en el mineral llamado Uranita (UO3). El método consiste en la desintegración lenta y espontánea de un isótopo con la emisión de ocho iones de helio de masa cuatro (He4) hasta cambiar los átomos de uranio en su último producto estable de desintegración: el plomo (Pb2O6). Este método, ha permitido fechar las rocas más antiguas de la corteza terrestre, como ocurre con algunas de África y el Canadá, con una edad de 3.300 millones de años.

La desintegración de U238 forma una familia Uranio-Radio, pasando por catorce etapas que se esquematizan en el cuadro siguiente:

Partícula alfa (a). Tiene una masa (2 iones) igual a la de un átomo de helio y una carga positiva dos veces mayor que la carga negativa de las partículas beta (b). Cuando se desintegra el Uranio 238, emite y pierde una partícula a de su núcleo, puesto que la partícula a tiene una masa de 4, el elemento que transmuta es el Uranio X1, de masa 234. Cuando se desintegra un átomo de Radio 226, se producen dos elementos gaseosos: Radón y Helio (partícula a). La partícula a cargada atrae fácilmente hacia ella los electrones para convertirse en un átomo de helio neutro y estable, y a su vez se desintegra. Cuando esto pasa emite otra partícula a y resulta otro elemento inestable. Partícula beta (b). La masa y la carga de las partículas beta son idénticas a las del electrón. Las partículas beta, más ligeras que las a , son desviadas fácilmente. Su rastro es débil y ondulado. Las partículas b producen 1.000 iones, mientras que las partículas a producen 100.000 iones y son rectilíneas.
(Haz clic aquí para observar el cuadro).

Otro método bastante utilizado para determinar la edad de las rocas, es el de Godschmit, o sea a partir del Rubidio Estroncio (Rb/Sr), que proporciona resultados muy aceptables, pasando al isótopo radioactivo de Rubidio (Rb 87), que se desintegra en un período aproximado 6,2 x 10 9 años y origina el Estroncio (Sr 87). Por este método se determinó la edad del Escudo Guayanés, Complejo de Guayana o formación de Imataca en 3.200 millones de años.

La determinación de diferentes edades de rocas, por cualquiera de los métodos radioactivos, llevados a cabo en diversos lugares, y del estudio de los meteoritos, ha llevado a concluir, que la Tierra tiene una edad absoluta de unos 4.500 millones de años.

El carbono 14
Este método, ha sido utilizado para obtener la fecha de algunos elementos orgánicos y así, extrapolar este conocimiento a la edad de la Tierra. El método está basado en la medida del elemento radiactivo carbono 14, que se encuentra en todos los tejidos vivos. Como resultado de la radiación que pasa a través de la atmósfera superior de la tierra, los átomos ordinarios de nitrógeno se transforman en carbono 14 radiactivo. Algunos de estos átomos radiactivos son entonces, incorporados en las moléculas de dióxido de carbono las cuales, son a su vez absorbidas por las plantas en el proceso de fotosíntesis. Los animales consumen material vegetal o carne cuyo origen también está vinculado en alguna forma con las plantas. Cada organismo en sí, ya sea planta o animal, contiene una cierta cantidad de carbono 14 radiactivo.

Cuando un organismo muere, la absorción de carbono 14 cesa y el elemento radiactivo comienza el proceso de decadencia de regreso a nitrógeno. Al medir la cantidad de carbono radiactivo en una muestra se puede determinar la fecha de su muerte. Cuanto más carbono 14 esté presente, menor será la edad y cuanto menos tenga, más antiguo será el espécimen. Al igual que los otros métodos de fechado radiométrico, el método Carbono 14 depende de varias hipótesis. Primero, para que este método de fechado funcione, la cantidad de carbono radiactivo en la atmósfera de la tierra debe haber sido constante. Esto significaría que la tasa de formación de carbono radiactivo habría tenido que ser igual a la tasa de decadencia en la época en que vivió el espécimen. Segundo, hay que suponer que la medida de decadencia era en el pasado la misma de hoy. Tercero, ninguna contaminación de carbono radiactivo podía ocurrir desde la muerte del espécimen.

Estratificación
La estratigrafía ha sido una de las formas de estudiar el pasado, esta ciencia estudia los estratos que se forman debido a la sedimentación. La estratificación puede ser:


Paralela:
Cuando las diversas capas se mantienen más o menos paralelas en todas su extensión.
Cruzada: Cuando las capas presentan una estratificación inclinada y se cruzan. Los estratos cuando se depositan son horizontales o casi horizontales. Esto se conoce en estratigrafía como Principio de la horizontalidad original. Sin embargo, los estratos pueden deformarse debido a causas internas. Cuando los estratos conservan su horizontalidad original, es posible determinar la edad relativa de una formación geológica.

Las observaciones topográficas y la observación de fósiles al sur de Inglaterra, permitieron formular la Ley de superposición de los Estratos que dice lo siguiente: “En una formación sedimentaria, el estrato o capa superior es el más reciente, siendo la más antigua la que le sirve de base a la formación”. Sin embargo, no siempre la mayoría de los estratos ofrecen continuidad estratigráfica, ya que pueden faltar una o varias capas sucesivas, esto puede deberse a la sedimentación nula o irregular o debido a efectos de la erosión, originando una discontinuidad estratigráfica o discordancia.
Discordancias:
Las discordancias son interrupciones temporales de una secuencia estratigráfica, debidas a una interrupción del depósito durante un intervalo considerable de tiempo. El intervalo de tiempo en que ocurre una discordancia se denomina Hiato. Estas discordancias se han clasificado en: angular, litológica, erosional y estratigráfica.

Discordancia angular: Cuando las formaciones sedimentarias descansan sobre las formaciones inclinadas o plegadas, o sea, entre las rocas más antiguas y las más recientes:
En este tipo de discordancia, los estratos verticales o plegados, son los más antiguos, puesto que fueron deformados, y los estratos horizontales son los más recientes, por haberse depositado sobre los estratos verticales o plegados.
Discordancia litológica:
Se presentan cuando las formaciones sedimentarias descansan sobre las rocas ígneas o metamórficas, o sea que las rocas sedimentarias son discordantes con las rocas no estratificadas.
Discordancia erosional:
Cuando los estratos de dos formaciones son paralelos, presentando en el plano de separación una superficie irregular, o sea una antigua erosional.
Discordancia estratigráfica:
Cuando en varias capas o estratos paralelos, las superficies de contacto son separadas por simples planos de estratificación.

 
 

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