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1. PROCESOS GEOLÓGICOS INTERNOS: LA TECTÓNICA DE PLACAS

La geosfera, o capa sólida de la Tierra, desde el punto de vista de su composición química se estructura en tres capas concéntricas: corteza, manto y núcleo.

Desde el punto de vista dinámico, la parte externa de la geosfera recibe el nombre de litosfera y se corresponde con la corteza más la parte más superficial del manto.

La litosfera se desplaza sobre la capa subyacente, arrastrada por las corrientes de convección que se generan en el manto debido a las diferencias de temperatura en su seno.

A finales de la década de 1960, fue enunciada la teoría de la tectónica de placas, con el fin de dar una explicación globalizadora de las complejidades estructurales y dinámicas de la geosfera: origen de las cordilleras, deformaciones de las rocas (pliegues y fallas), vulcanismo, sismicidad, desplazamiento de los continentes, expansión del fondo oceánico, magmatismo y metamorfismo (formación de rocas magmáticas y metamórficas, respectivamente).

Esta teoría considera que la litosfera es rígida y se halla fracturada en placas litosféricas, como consecuencia de los esfuerzos mecánicos que actúan sobre ella. Las zonas de contacto entre placas son geológicamente muy activas y se denominan límites o bordes de placas, y en ellos se concentra la mayor actividad geológica del planeta.

Cabe distinguir tres tipos de límites:

Límites convergentes o destructivos (las placas se empujan entre sí).

Límites divergentes o constructivos (las placas se separan).

Límites transformantes o conservativos (las placas friccionan lateralmente entre sí).

Límites convergentes o destructivos

Son bordes en los que las placas se juntan entre sí (convergencia) y una se introduce y se destruye bajo la otra. La convergencia puede darse entre placas oceánicas y/o placas continentales.

Las formas de relieve que se originan en estos límites de placas son cuatro: fosas oceánicas,cordilleras u orógenos pericontinentales, arcos insulares y cordilleras u orógenos intracontinentales.

Fosas oceánicas

-

Son profundas depresiones submarinas, estrechas y alargadas, paralelas al borde de las placas.

Se forman cuando una de las placas que converge es oceánica, se curva y se hunde bajo la otra placa en un proceso denominado subducción.

Se trata de zonas de intensa actividad sísmica debido a la fricción entre placas.

Cordilleras pericontinentales

-

Son cadenas montañosas de origen volcánico asociadas a las zonas de subducción, que se elevan en el límite de la placa continental, paralelas al borde de las placas continental y oceánica.

Al alcanzar zonas profundas en su proceso de subducción, la placa oceánica se funde y genera magmas (rocas fundidas), que ascienden hasta la superficie del continente formando hileras de volcanes.

Un ejemplo lo constituye la cordillera de los Andes, situada en el límite de las placas sudamericana y de Nazca.

Arcos insulares

-

Son cadenas de archipiélagos de origen volcánico que se originan de forma similar a las cordilleras pericontinentales, pero en este caso la subducción se produce entre dos placas oceánicas. Estas islas se elevan en el borde de la placa oceánica que no subduce.

La mayoría se sitúan rodeando el océano Pacífico y forman el cinturón de fuego del Pacífico, donde se concentra la mayor actividad sísmica y volcánica del planeta.

Un ejemplo es la isla de Java, en Indonesia.

Cordilleras intracontinentales

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Se originan cuando convergen dos placas continentales. En este caso tiene lugar un proceso denominado obducción, que consiste en la colisión de dos de estas placas. El resultado es la fracturación, plegamiento y elevación de los materiales atrapados entre ambas, lo que origina una cordillera intracontinental.

Son ejemplos de este tipo de cordilleras los Pirineos, los Alpes y el Himalaya, en la imagen.

Límites divergentes o constructivos

Son bordes en los que las placas se separan una de otra (divergencia) y se crea o construye corteza oceánica.

En estos límites aparece una característica forma de relieve submarino: las dorsales oceánicas, cordilleras submarinas que surgen en zonas donde la litosfera se fragmenta y separa. Presentan una depresión central llamada rift.

A medida que las placas litosféricas situadas a ambos lados de la dorsal se separan, el fondo oceánico se expande y también se alejan los continentes asociados a ellas.

En las dorsales se producen seísmos intermitentes y continuas erupciones volcánicas.

Límites transformantes o conservativos

Son bordes en los que las placas se desplazan lateralmente una con respecto a la otra. Por tanto, no se crea ni se destruye litosfera en ellos, de ahí que también se llamen límites conservativos.

El desplazamiento lateral entre las placas se produce a lo largo de una fractura longitudinal, denominada falla transformante. Se genera una enorme fricción, que es la responsable de la intensa sismicidad asociada a este tipo de fallas.

La mayoría de los límites transformantes se localizan en los fondos marinos en forma de fallas transformantes que interrumpen el eje de las dorsales.

Existen también límites transformantes de tipo continental que originan importantes discontinuidades en la superficie del terreno. La falla de San Andrés en California (Estados Unidos), es un ejemplo de este tipo de límite.

Marie Tharp

En julio de 2020 se cumplió el centenario del nacimiento de Marie Tharp, la primera mujer que cartografió el lecho marino del océano Atlántico, en 1957.

En sus mapas se recoge por primera vez la gran dorsal mesoatlántica (que recorre longitudinalmente, de norte a sur, el océano Atlántico en su parte central), surcada por el valle de rift. Este descubrimiento fue crucial en el desarrollo de la teoría de la tectónica de placas.

2. MOVIMIENTO DE LAS PLACAS Y DISTRIBUCIÓN SÍSMICA Y VOLCÁNICA

Existe una relación entre la dinámica litosférica y la distribución de las áreas sísmicas y volcánica en nuestro planeta.

Puntos calientes

Se trata de regiones volcánicas situadas en el interior de las placas tectónicas.

Tienen su origen en el ascenso por convección de columnas de materiales fundidos, los penachos térmicos, procedentes de zonas profundas del manto situadas en el denominado nivel D’’.

Los archipiélagos de Hawái y las islas Canarias son ejemplos de estos procesos.

2.1 CAUSAS DEL MOVIMIENTO DE LAS PLACAS

Las fuerzas que mueven las placas son la gravedad y el calor del interior terrestre.

Gravedad

En los límites divergentes, la dorsal oceánica tiene altura suficiente como para que la litosfera recién formada se desplace hacia los lados por gravedad, separándose de la dorsal. En los límites convergentes, la parte subducida tira del resto de la placa y la arrastra hacia el interior del manto.

Calor del interior terrestre

El calor interno de la Tierra, que procede del calor primordial producido durante su formación y de la desintegración en el manto de elementos radiactivos, genera procesos convectivos en el manto.

Estas corrientes de convección son las responsables del movimiento de las placas. Así, el interior terrestre se puede considerar como una máquina térmica.

2.2 DISTRIBUCIÓN DE TERREMOTOS Y VOLCANES EN LA TIERRA

Los terremotos y volcanes se sitúan en los límites de las placas litosféricas o cerca de ellos. En estos límites se producen los movimientos de choque o separación que los originan.

4. LA DATACIÓN GEOLÓGICA

La datación geológica tiene como finalidad determinar la evolución y la duración de los acontecimientos que han ocurrido en la Tierra desde su formación, hace 4 600 m. a., hasta la actualidad.

Los métodos de datación geológica se basan en la evolución de los procesos geológicos o en el establecimiento de la edad de estos procesos. Los primeros son los métodos de datación relativa y los segundos son los métodos de datación absoluta.

Estrato y serie estratigráfica

Un estrato es una capa de sedimentos procedente de la erosión, que se deposita de forma horizontal en una cuenca sedimentaria.

Una serie estratigráfica es la disposición secuencial de unos estratos sobre otros.

4.1 METÓDOS DE DATACIÓN RELATIVA

Los métodos de datación relativa ordenan los hechos geológicos que han ocurrido en la Tierra en una secuencia, desde el más antiguo al más moderno.

Estos métodos se basan en la estratigrafía, que es la disciplina que se encarga del estudio de los estratos de las rocas sedimentarias: su origen, su disposición espacial, su ordenación temporal y los acontecimientos que han quedado marcados en ellos con el paso del tiempo.

Para establecer el orden cronológico de los hechos que han sucedido en la cubierta sólida del planeta, la estratigrafía se basa en los tres principios que siguen:

Principio de superposición de estratos y de horizontalidad

Los estratos más modernos se sitúan sobre los más antiguos y, en condiciones normales, forman capas horizontales.

Los estratos no horizontales, plegados, rotos o invertidos, sugieren la intervención de procesos geológicos responsables de que este principio parezca no cumplirse. Por eso, es necesario determinar en una serie estratigráfica cuál es el estrato más antiguo y cuál es el más moderno.

Principio de superposición de acontecimientos geológicos

Cualquier proceso geológico es posterior a los estratos a los que afecta.

Cuando ocurre un accidente o acontecimiento geológico (un plegamiento, una falla o la erosión), este siempre sucede después de la formación de los materiales a los que atañe, y antes de la aparición o del depósito de los materiales a los que no afecta.

Análisis estratigráfico

Estratos concordantes

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Los estratos paralelos indican un depósito continuo de materiales.

Disconformidad

-

Aparece una discontinuidad en la disposición paralela de los estratos, que sugiere una erosión previa.

Discordancia angular

-

Unos estratos sufren una alteración antes de la siguiente sedimentación.

Inconformidad

-

Existe una discontinuidad entre estratos sedimentarios y materiales de origen magmático.

Principio de sucesión faunística

Un estrato es tan antiguo como los fósiles que contiene.

Los fósiles son restos de seres vivos —o de su actividad— que se conservaron en los sedimentos y que, tras un proceso de mineralización, se encuentran asociados a las rocas sedimentarias.

Si se conoce la época en la que vivió cada ser vivo fosilizado, es posible establecer la edad del estrato en el que aparece, o si es más antiguo o más moderno que otro estrato que contiene fósiles de otro periodo de tiempo.

Los fósiles y la edad de los estratos

Como establece el principio de sucesión faunística, los fósiles ayudan a determinar la edad de un estrato. Asimismo, informan sobre el ambiente en el que se depositaron las rocas que los contienen. Los fósiles exclusivos o particulares de una época concreta se denominan fósiles guía, ya que permiten establecer con precisión la edad de los estratos en los que se encuentran. Deben reunir las siguientes características:

Abundar en una determinada época.

Tener facilidad de fosilización.

Presentar una amplia distribución geográfica.

Aparecer en un número reducido de estratos.

Ser fáciles de identificar.

El proceso de fosilización

La fosilización consiste en la sustitución de los compuestos orgánicos de un ser vivo por compuestos minerales que hacen posible la conservación de los caracteres

morfológicos o anatómicos de ese ser vivo a lo largo del tiempo.

4.2 METÓDOS DE DATACIÓN ABSOLUTA

Los métodos de datación absoluta tienen como objetivo fijar las fechas en que se produjeron acontecimientos geológicos concretos. El estudio de las varvas glaciares y la dendrocronologíason métodos que consisten en medir fenómenos estacionales o anuales registrados en los sedimentos o en los fósiles. Los métodos radiométricos son los más exactos.

Isótopo

Un isótopo es cada uno de los elementos químicos que poseen el mismo número de protones y distinto número de neutrones.

Estudio de las varvas glaciares

Las varvas glaciares son capas de sedimentos que originan en los lagos glaciares, con una alternancia de capas claras y oscuras. Las capas claras corresponden a arenas y limos depositados en verano, cuando el deshielo aumenta el caudal del agua. Las capas oscuras son depósitos de arcillas con mucha cantidad de materia orgánica; estos depósitos se producen en otoño, invierno y primavera.

Cada par de capas claras y oscuras constituye una varva. El número de varvas permite conocer la edad del lago y del glaciar que las originó. Así, se puede determinar la duración de las distintas glaciaciones que se han sucedido en nuestro planeta.

Dendrocronología

La dendrocronología estudia la edad de los árboles analizando los anillos de crecimiento anual de sus troncos. Las bandas claras corresponden a la primavera y las bandas oscuras, al otoño. Los anillos también informan sobre cambios en el clima, ya que en los años secos los anillos son más estrechos que en los años húmedos. Si se usan árboles vivos muy longevos y maderas bien conservadas, es posible hacer dataciones y estudiar la evolución climática varios miles de años atrás.

Por otro lado, combinando el estudio de árboles jóvenes con el de árboles antiguos que murieron cuando los primeros empezaban a vivir, determinan secuencias continuas.

Métodos radiométricos

Los métodos radiométricos se basan en la desintegración espontánea de isótopos radiactivos inestables, que se convierten en otros elementos más estables. El periodo de semidesintegraciónde un isótopo es el tiempo que tarda en reducir su masa a la mitad, y es característico de cada elemento. Si se mide la cantidad de elemento radiactivo y la cantidad de elemento estable en el que se ha convertido, se puede concretar cuánto tiempo ha transcurrido desde que se formó una roca.

5. LA ESCALA DEL TIEMPO GEOLÓGICO

Para establecer la cronología de los acontecimientos geológicos y biológicos acaecidos en la Tierra desde su origen, hace 4 600 millones de años, se ha creado la tabla cronoestratigráfica. En ella, el tiempo geológico se divide y subdivide en intervalos temporales organizados de forma jerárquica en tres niveles: eón, era y periodo.

Tabla cronoestratigráfica internacional

La Comisión Internacional de Estratigrafía se creó en 1974, como organismo dependiente de la Unión Internacional de Ciencias Geológicas, con el fin de centralizar y unificar a nivel global los conocimientos y avances de la estratigrafía, geología y geocronología.

Dentro de sus objetivos estaba la elaboración de una tabla cronoestratigráfica internacional en la que se estandarizaran las divisiones temporales, su datación y los colores usados para su representación.

La primera publicación formal de esta tabla fue en el 2013 y periódicamente aparecen nuevas actualizaciones.

Fósiles guía del Fanerozoico

Trilobites

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Trilobites, artrópodos marinos extintos, fósiles guía del Paleozoico.

Amonites

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Amonites, moluscos cefalópodos marinos extintos, fósiles guía del Mesozoico.

Nummulites

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Nummulites, foraminíferos marinos extintos, fósiles guía del Cenozoico.

6. ACONTECIMIENTOS EN LA HISTORIA DE LA TIERRA

Arcaico (4 600-2 500 m. a.)

Acontecimientos geológicos

Durante los primeros millones de años, la masa fundida que era la Tierra se enfrió lentamente hasta formar una corteza sólida. Hace unos 3 700 m. a. existía una capa externa rígida, la litosfera, dividida en placas dinámicas. La intensa actividad volcánica originó una atmósfera rica en vapor de agua, nitrógeno y dióxido de carbono. Cuando la temperatura del planeta descendió lo suficiente, el vapor de agua se condensó y precipitó formando la hidrosfera. En ese momento comenzó la acción geológica externa; este hecho se confirma con la existencia de rocas sedimentarias de 3 700 m. a.

Acontecimientos biológicos

Aparecieron las primeras células procariotas, como demuestran los fósiles de bacterias que se han hallado en Australia, de 3 400 m. a. de antigüedad. También existen evidencias de la actividad de cianobacterias de hace más de 3 000 m. a. en forma de estromatolitos, que son unas estructuras de carbonato de calcio en láminas y columnas, similares a los depósitos que originan las cianobacterias actuales.

Proterozoico (2 500-570 m. a.)

Acontecimientos geológicos

La litosfera estaba totalmente consolidada. Hay evidencias de la tectónica de placas en cadenas montañosas de esa edad. A lo largo de este eón se formaron sucesivos supercontinentes, como Kenorlandia, Columbia y Rodinia. También se produjo la primera gran glaciación de la que se tienen noticias.

Acontecimientos biológicos

Surgieron los primeros organismos eucariotas —de los que existen fósiles con 1 400 m. a. de antigüedad— y los primeros organismos heterótrofos pluricelulares. Algunos de ellos se conocen como fauna de Ediacara, denominación que se debe al nombre de la ciudad australiana donde se encontró un yacimiento con fósiles que recuerdan a invertebrados con aspecto de gusanos, cnidarios y artrópodos, junto a otros sin relación aparente con los organismos actuales.

Paleozoico (570-250 m. a.)

Acontecimientos geológicos

Rodinia se fragmentó y dio lugar a varios continentes distintos de los actuales, que se movían y chocaron, provocando las orogenias caledoniana y herciniana. Las cadenas montañosas de Escandinavia y Escocia se formaron en la primera orogenia, y los Apalaches americanos, en la segunda. A finales de esta era, los continentes chocaron de nuevo, dando lugar a otro supercontinente, Pangea. Aunque el clima era cálido, entre el Carbonífero y el Pérmico hubo una gran glaciación, y en este último periodo se volvió muy seco.

Acontecimientos biológicos

Cámbrico

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Continuó el desarrollo de los invertebrados que aparecieron en la era anterior y proliferaron los animales con dos conchas, como los braquiópodos.

Devónico

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Se diversificaron los peces con mandíbulas del periodo precedente, si bien coexistieron con sus antecesores, los peces sin mandíbulas. Se inició la colonización animal de tierra firme, protagonizada por los insectos y los anfibios, que convivieron con los helechos.

Ordovícico

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Se diversificaron los invertebrados: aparecieron esponjas, equinodermos, anélidos, moluscos y crustáceos. Surgieron también los primeros vertebrados, que eran peces sin mandíbulas conocidos como ostracodermos, de pequeño tamaño y con el cuerpo cubierto de placas hexagonales. Al final del periodo se produjo una de las cinco extinciones masivas que han acaecido a lo largo de la historia.

Carbonífero

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El clima húmedo y cálido hizo posible una gran proliferación de helechos y gimnospermas, cuya acumulación originó grandes depósitos de carbón. Aparecieron los insectos alados y los reptiles, que se multiplicaron durante el siguiente periodo.

Silúrico

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La extinción del periodo anterior hizo posible el desarrollo de moluscos como los nautilus y de artrópodos como los trilobites. Se diversificaron los peces sin mandíbulas y aparecieron los primeros peces con mandíbulas. Asimismo, las primeras plantas terrestres surgieron en este periodo.

Pérmico

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Tuvo lugar la mayor extinción conocida, que hizo desaparecer más del 90 % de las especies existentes. Se extinguieron completamente los trilobites.

Mesozoico (250-65 m. a.)

Acontecimientos geológicos

Se inició la fragmentación de Pangea, que resultó dividido en dos grandes continentes: Gondwana al sur y Laurasia al norte. La separación continental continuó durante toda la era, dando lugar, progresivamente, a los continentes actuales.

El clima siguió siendo cálido, aunque fue cambiando de seco a húmedo a lo largo del Mesozoico.

Acontecimientos biológicos

Triásico

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La gran extinción del Pérmico fue seguida de una gran explosión de vida. En este periodo se desarrollaron plantas vasculares, como helechos y coníferas, y animales vertebrados e invertebrados, como gasterópodos y reptiles. Aparecieron los dinosaurios, que dominaron los ecosistemas terrestres durante toda la era.

Jurásico

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En este periodo se diversificaron los grandes reptiles, como dinosaurios, ictiosaurios y pterosaurios.Aparecieron los primeros mamíferos y un grupo de pequeños dinosaurios emplumados adquirieron la capacidad de volar, dando origen a las aves. Se desarrollaron los moluscos; los amonites son los fósiles más representativos.

Cretácico

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Surgieron las plantas con flores, las angiospermas. También se desarrollaron las primeras serpientes,a partir de unos antecesores parecidos a las lagartijas. Los cefalópodos proliferaron tanto que uno de sus grupos, el de los belemnites, son los fósiles más característicos de este periodo.

El Cretácico terminó con otra de las grandes extinciones de la historia, que acabó con el 75 % de las especies existentes, entre ellas, pterosaurios, ictiosaurios, amonites, belemnites y la mayor parte de los dinosaurios. Aunque la causa de su desaparición aún se discute, la idea más aceptada es que un meteorito chocó en la península de Yucatán, en México. El impacto emitió una gran cantidad de polvo a la atmósfera, lo que dificultó la llegada de la luz solar durante meses y desembocó en un episodio de frío intenso, de modo que se colapsó casi todos los ecosistemas del planeta.

Cenozoico (65 m. a.-actualidad)

Acontecimientos geológicos

Continuó la deriva continental, con el desplazamiento de los continentes hacia las posiciones que ocupan actualmente. Se produjo la orogenia alpina, por la que surgieron los Alpes, el Cáucaso, el Himalaya, el mar Rojo, los Pirineos y las cordilleras Béticas.

El clima siguió siendo cálido hasta hace 40 m. a., cuando la Antártida quedó completamente aislada y comenzó a cubrirse de glaciares; este hecho causó un cambio climático global, con un descenso acusado de las temperaturas en el planeta.

Acontecimientos biológicos

Paleógeno

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La gran extinción de la era anterior dejó nichos ecológicos libres que aprovecharon los grupos supervivientes, lo que facilitó su rápida evolución.

En los mares se diversificaron gasterópodos, bivalvos, equinodermos y corales. Los numulites,pequeños protozoos marinos de caparazón calcáreo, conocieron un gran desarrollo. En las zonas continentales se multiplicaron las angiospermas, las aves y los insectos. Los mamíferos colonizaron muchos nichos ecológicos que habían quedado vacíos tras la extinción de los dinosaurios y aumentaron su talla. Aparecieron los primeros primates y representantes de la mayor parte de los grupos actuales, como los cetáceos, los cánidos y los félidos.

Neógeno

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En este periodo los mamíferos se convirtieron en el grupo dominante de los ecosistemas terrestres y alcanzaron grandes tallas, de manera parecida a lo que ocurrió con los dinosaurios en el Mesozoico. Aparecieron los demás grupos que habitan actualmente el planeta, y algunos de ellos se diversificaron bastante, como los anuros, los ofidios, los paseriformes y los roedores. A finales del Neógeno —hace unos 7 m. a.— surgieron los primeros homínidos.

Cuaternario

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La fauna y la flora eran muy similares a las actuales, con cambios debidos a las glaciaciones y a la actividad humana. Los homínidos evolucionaron hasta desembocar en la especie actual: el Homo sapiens.