Principios de geologia

1. La Geología: principios y métodos
La Geología es la ciencia que estudia la composición, la estructura y los procesos
que tienen lugar en la Tierra y otros planetas. Para ello, además de utilizar principios y
métodos propios, se utilizan recursos característicos de las otras ciencias. Este tipo de
estudios no sólo se realizan para conocer las características actuales del planeta, sino
también para conocer los procesos que tuvieron lugar en el pasado geológico. Por tanto,
la Geología es una ciencia histórica que investiga el origen y evolución de la Tierra.
La Geología está estructurada en varias disciplinas diferentes. Algunas reciben su
nombre en función de la ciencia de la cual derivan sus técnicas, por ejemplo, el estudio
de la estructura profunda de la Tierra mediante el análisis de sus propiedades físicas es
el campo de la Geofísica, o el estudio de la composición química de la Tierra y de sus
rocas es el campo de la Geoquímica. Otras ramas de la geología toman su nombre en
base a su objeto de estudio, por ejemplo, el estudio de los sedimentos, de su
acumulación y de las rocas sedimentarias es el campo de la Sedimentología. Al estudio
de la vida antigua por medio del análisis de los fósiles se le da el nombre de
Paleontología, disciplina muy relacionada con la Biología.
Los estudios geológicos se pueden agrupar y clasificar de la siguiente forma:
- Cristalografía y Mineralogía (estudio la composición de la Tierra a nivel de la
materia cristalina y de los minerales).
- Petrología (estudio de la composición, formación y evolución de las rocas).
- Geología Estructural y Tectónica (que estudian la dinámica del interior
terrestre, por ejemplo, los movimientos convectivos en el manto, el movimiento de las
placas tectónica, y las deformaciones de la corteza terrestre (p. ej. la formación de
montañas).
- Geomorfología (estudio de la formación y evolución del relieve terrestre).
- Hidrogeología (estudio del agua subterránea).
- Sedimentología y Estratigrafía (estudio del origen y evolución de los
sedimentos y, del acontecer histórico a través del registro litológico).
- Paleontología (estudio por medio de los fósiles contenidos en las rocas del
acontecer histórico, la evolución y la paleoecología).
- Planetología (estudio de la Tierra en el contexto del Sistema Solar y las
características "geológicas" de los planetas).
- Geofísica (estudia las propiedades físicas de la Tierra).
- Geoquímica (estudio de las propiedades químicas de la Tierra).
- Geología Aplicada (aplicación de los conocimientos geológicos en temas muy
diversos, como son entre otros, la búsqueda de recursos naturales, los riesgos
geológicos, los problemas de ingeniería civil y el medio ambiente físico).

2. 1. Particularidades de la Geología
La geología es una ciencia histórica que presenta una serie de peculiaridades que
definen y caracterizan el método científico usado por los científicos cuando trabajan en
este campo. Veamos cuales son estas particularidades, y sus consecuencias.
En primer lugar, cuando se analizan los procesos y fenómenos geológicos en
términos físicos, se deben tener en cuenta los valores extremos que pueden alcanzar las
magnitudes de las variables físicas en los procesos geológicos. Por ejemplo, la presión
puede variar entre 1 atm, presión a la que se produce el proceso de erosión de una
montaña, hasta 1x106
atm, presión a la que se deforman los materiales del núcleo
terrestre. De igual modo las temperaturas a las que tienen lugar los procesos geológicos
oscilan también entre valores extremos, de ±15ºC para los procesos superficiales o
varios miles de grados para los procesos que tienen lugar en el interior de la Tierra. El
parámetro físico que muestra una mayor diferencia con respecto a las magnitudes
usuales es el tiempo, en geología la unidad de medida del tiempo es un millón de años
(1 Ma). La mayoría de los procesos que tienen lugar en la Tierra son extremadamente
lentos, desarrollándose en intervalos de varias decenas de millones de años. Por
ejemplo, una montaña se eleva a una velocidad de 7 mm/año, en un intervalo de unos
pocos millones de años. No obstante, existen también numerosos procesos geológicos
que se producen en un corto intervalo de tiempo. Por ejemplo, un terremoto, que dura
varios segundos, o una inundación, que suele durar varios días. Estos procesos situados
en la escala temporal de la Tierra, 4500 x 106
años (edad de la Tierra), pueden
considerarse instantáneos. La larga duración de muchos procesos geológicos junto con
el valor extremo que alcanzan las variables físicas en muchos casos, conlleva que no se
puedan reproducir en el laboratorio. No obstante, con las técnicas de modelización
matemática y facilidades de calculo actuales, comienza a ser posible modelizar y
simular mediante ordenador estos procesos.
Otra peculiaridad geológica es que el razonamiento científico en la mayoría de los
casos sigue un proceso de tipo deductivo. Donde las hipótesis de partida son
confirmadas o rechazadas cuando se confrontan con los datos procedentes de la
observación. De ahí, la gran importancia de la precisión y objetividad con que se deben
realizar las observaciones geológicas, especialmente las realizadas en el campo.
Debido a que los sistemas geológicos se caracterizan por ser únicos en el espacio
e irrepetibles en el tiempo y a que se emplean abundantemente los razonamientos de
tipo deductivo, es prácticamente imposible establecer leyes geológicas en sentido
estricto, como ocurre en las otras ciencias.
2. Metodología de trabajo en Geología
El método general de trabajo geológico de campo, se puede dividir en varias
partes:
1) Al igual que en el resto de las ciencias, la investigación científica en geología
comienza por el planteamiento de una pregunta.
2) Esta pregunta generalmente presupone una posible respuesta o respuestas que
sirven al investigador para establecer una hipótesis de trabajo.

3. 3) Una vez establecido y delimitado el problema, se procederá a una recogida de
datos de campo mediante el levantamiento de cortes y mapas geológicos,
descripción de las rocas, estructuras sedimentarias, estructuras tectónicas y
fósiles, toma de muestras, recogida de datos geofísicos y geoquímicos.
4) Una vez obtenida la base de datos se procede a su análisis en el laboratorio y
gabinete de los datos y muestras recogidos (análisis químicos, petrográficos,
paleontológicos, geofísicos, etc.).
5) Finalmente, todo el proceso analítico dará lugar a una interpretación de los
datos utilizando los principios geológicos enunciados en el apartado anterior,
de manera que se pueda establecer la historia geológica de la zona estudiada o
las condiciones bajo las que se desarrollo el proceso geológico estudiado.
3. Desarrollo histórico de la Geología como ciencia
Desde la más remota antigüedad el hombre ha utilizado conocimientos
geológicos, pues el conocimiento de la superficie y del subsuelo sobre el que habita es
vital para su desarrollo. Por ejemplo, la búsqueda de recursos naturales es hasta la
actualidad una de las actividades principales de la sociedad humana, y existen pruebas
arqueológicas de que esta búsqueda comienza desde que el hombre empieza a usar
herramientas en el Paleolítico.
Pese a esto, la evolución de la geología como ciencia es muy reciente, pues se
desarrolla en los últimos 200 años. Este retraso se debe a múltiples factores, entre ellos,
la necesidad del desarrollo previo de las otras ciencias en las cuales se apoya
(Matemáticas, Física, Biología y Química).
Toda ciencia necesita tener un marco de referencia adecuado. En el caso de la
Geología, el tiempo es quizá la magnitud más crítica, por ello la obtención de una escala
temporal que permita valorar la duración y rapidez de los procesos geológicos fue desde
el primer momento una cuestión vital para los científicos. Para ello, era necesario
establecer la edad de formación de la Tierra, o lo que es lo mismo, su antigüedad. De
hecho, se podría afirmar, que la búsqueda de la edad de la Tierra ha sido uno de los
motores fundamentales para el desarrollo de la Geología como ciencia.
Para calcular la edad de la Tierra se han realizado, a lo largo de la historia
humana, gran variedad de estimaciones que dieron diferentes resultados. Las primeras
estimaciones numéricas se realizaron en Europa. Así, realizando una interpretación del
Antiguo Testamento, base de la cultura judeo-cristiana imperante en el mundo
occidental, el arzobispo de Armagh en Irlanda, James Usher (1581-1665), calculó en
1654 que la Tierra había sido el año 4004 a.C. Algunos años más tarde, el Vicecanciller
de la Universidad de Cambridge, el Dr. John Lightfoot, otro estudioso de la Biblia,
determinó que la Tierra se formó el día 26 de octubre del año 4004 a.C. a las 9 h. El
hecho de reducir la historia de la Tierra a 6.000 años parecía estar de acuerdo con el
pensamiento ortodoxo cristiano, y tuvo una seria repercusión en el pensamiento
geológico, pues con esa cantidad de tiempo, las estructuras geológicas que se observan
en la superficie de la Tierra no pueden formarse lentamente y deben ser, por
consiguiente, el resultado de eventos catastróficos.
Otros cálculos posteriores, fueron incrementando la edad de la Tierra. Así,
Georges Louis de Buffon (1707-1788), zoologo francés, asumió que la Tierra se formó

4. a partir de una bola de material fundido que se había ido enfriando con el tiempo hasta
su estado actual. Experimentando con bolas llegó a la conclusión de que la edad de la
Tierra era de 96000 años, corregida luego a 75000 años al emplear materiales metálicos
y no metálicos.
Los sucesivos cálculos de la edad de la Tierra, hicieron cambiar lentamente el
marco conceptual creacionista hacia otro catastrofista. Uno de los principales
defensores de esta nueva corriente de pensamiento fue el barón Georges Cuvier (1769-
1832). Cuvier estudio los fósiles de la cuenca de París, y llegó a la conclusión de que
representaban formas de vida extintas. Según su interpretación las diferentes
asociaciones fósiles representaban distintos actos de creación que habian desaparecido
como resultado de violentas catástrofes. Así Cuvier interpretaba el diluvio universal
como una catástrofe universal, lo cual complació a las autoridades eclesiásticas de la
época.
Hay que esperar varios años hasta que James Hutton (1726-1797) mediante la
observación minuciosa del registro rocoso, llega a la conclusión de que las rocas
antiguas se habían formado por los mismos procesos de erosión, sedimentación o
actividad volcánica que se observan hoy día. Como los procesos de erosión y
sedimentación que él observo eran extremadamente lentos, llego a la conclusión de que
la Tierra no podía tener 6.000 años de antigüedad. Hutton nunca trató de poner una
fecha, sólo resaltó la gran antigüedad de la Tierra. Las observaciones de Hutton fueron
la base de la corriente de pensamiento opuesta al catastrofismo de Cuvier, el
uniformitarismo.
Al mismo tiempo que catastrofistas y uniformitaristas trataban de explicar el ritmo
de los procesos geológicos, la polemica se centró también en tratar de explicar el origen
de las diferentes rocas que se observaban en la corteza. Esto dio lugar a dos escuelas
enfrentadas: el Neptunismo y el Plutonismo. Abraham Gottlob Werner (1749-1817),
mineralogista alemán, fue el principal impulsor del Neptunismo: todas las rocas
provenían de la deposición en un océano primordial de aguas turbias, que no era el
resultantes del diluvio universal sino uno muy anterior. En este océano, por decantación
se fueron depositando las diferentes rocas que se observan en la corteza, de a cuerdo al
siguiente esquema:
• rocas primitivas (igneas y metamórficas)
• rocas transicionales (rocas detríticas y de precipitación química con algunos
fósiles)
• rocas secundarias (rocas sedimentarias con abundantes fósiles, calizas, carbones etc
• rocas aluviales (sedimentos no consolidados)
Werner, no sabía explicar el origen de las rocas volcánicas, que según su
planteamiento carecían de importancia en el desarrollo de la corteza, y tampoco sabía
explicar cómo había disminuido el nivel de las aguas, más allá de insinuar que se había
evaporado y perdido en el espacio.
Hutton, por otra parte, fue también el líder del movimiento plutonista. Gracias a
sus minuciosas observaciones, él estaba convencido de que las rocas actuales eran restos
de rocas anteriores que habían sido erosionadas, transportadas y sedimentadas por los
ríos y finalmente depositadas. Según su razonamiento, conforme el sedimento se

5. enterraba, era afectado por el incremento de presión y calor transformándolo en roca, en
incluso llegándola a fundir en el interior de la Tierra. Finalmente, los procesos
orogénicos trasladaban las rocas hasta la superficie donde, donde eran atacadas por los
agentes meteóricos, poniendo en marcha un nuevo ciclo.
Todas estas ideas fueron perfeccionadas y desarrolladas por naturalistas
posteriores. Así, Charles Lyell en 1830, observó que al avanzar en el registro
estratigráfico hacia los estratos más antiguos, las especies fósiles divergían con respecto
a las actuales de una forma progresiva, y que por tanto, estos grandes cambios en la
fauna y flora sólo podían haber ocurrido en un gran lapso de tiempo, germen de lo que
se ha venido a conocer como gradualismo. Todas sus observaciones dieron lugar el
Principles of Geology (1830-1833) basada en los principios uniformitaristas, y que es
una obra capital en el nacimiento de la ciencia geológica. Así, Charles Darwin (1809-
1882) acepta los principios de Lyell al formular su teoría del origen de las especies.
Para Hutton y Lyell la Tierra tenia una antigüedad casi infinita, y no quedaban
prácticamente vestigios de su principio. Otros científicos posteriores si creyeron que
debía de existir una fecha precisa para el origen de la Tierra y propusieron varios
métodos para calcular su edad:
De este modo, Lord Kelvin en 1862, calculó la edad de la Tierra basándose, al
igual que Buffon, en la idea de que nuestro planeta estuvo fundido inicialmente y que se
había ido enfriando progresivamente desde su origen. A partir de varios parámetros,
como el gradiente térmico y la conductividad de las rocas, situó el origen de la Tierra en
el intervalo entre los 20 y los 400 Ma antes del presente. Estos resultados no se
correspondían con las hipótesis uniformistas en Geología y evolucionistas en Biología,
que preconizaban una gran antigüedad para la Tierra. Todo ello, dio lugar a importantes
discusiones entre los físicos y los naturalistas. Hoy sabemos que los cálculos de Kelvin
fueron incorrectos debido a que la Tierra no se enfrió en la forma que él supuso, ya que
existe una fuente interna de calor desconocida en aquel momento, la desintegración
radioactiva.
Para confirmar o rechazar estos cálculos iniciales, se realizaron otros basados en:
• Estimar la edad de la Tierra a partir del espesor total de rocas
sedimentarias acumuladas durante toda la historia de la misma, conociendo la
velocidad a la cual se acumularon los estratos.
• Estimaciones basadas en el contenido en sodio de los océanos.
Tras el descubrimiento de la radioactividad en 1896, en 1906 fue posible medir en
un laboratorio la velocidad de transformación de los isótopos radioactivos. Por tanto,
calculando en una muestra de roca la proporción de isótopos iniciales y finales, era
posible hacer una estimación de su edad. Holmes en 1911, publico alguno de los
primeros datos tentativos sobre la edad de minerales que contenían isótopos de Radio y
Uranio, obteniendo una edad máxima de 2.000 Ma.
Con las técnicas actuales sabemos que; las rocas terrestres intactas más antiguas
tienen una edad de 3.960 Ma (gneises de Acasta Canadá. Método U/Pb - SHRIMP). Los
minerales más antiguos datados tienen una edad de 4.200 -4.300 Ma (circones
detríticos, Australia, método U/Pb - SHRIMP). Las muestras de rocas Lunares tienen

6. edades radiométricas de 3700 Ma y 4600 Ma., y algunos meteoritos, llegan a tener
edades radiométricas de 4540±70 Ma.
Por tanto, podemos establecer que los procesos geológicos que clasificamos como
lentos y de larga duración, en el marco temporal establecido (4.500 Ma) tienen una gran
importancia en el desarrollo de las estructuras geológicas mayores (gradualismo). Sin
embargo, los procesos geológicos rápidos y de corta duración, que se pueden considerar
geológicamente instantáneos son también importantes en el desarrollo de muchas
estructuras del registro geológico.
4. Métodos de datación temporal en Geología.
Como hemos visto anteriormente, el tiempo es en Geología una mágnitud esencial
a la hora de describir los procesos que tienen lugar en nuestro planeta. Esto es debido a
la muy diferente duración de los procesos geológicos. De forma sintética se podría
afirmar que los procesos geológicos pueden ser de dos tipos:
a) Procesos lentos y de larga duración. Por ejemplo, el movimiento entre placas
tectónicas, con velocidades entre 2 y 7 cm al año, y una duración de 100 a 200 Ma.
b) Procesos rápidos y de corta duración. Por ejemplo, un terremoto que origina
desplazamientos en fallas del orden de varios metros en algunos segundos. Impactos
meteoríticos que producen desplazamientos de varios millones de m
3
de roca en unos
pocos segundos. Una inundación, que erosiona y transporta gran cantidad de material en
unos días.
Una de las herramientas clásicas de la Geología, y tal vez uno de sus más famosos
clichés, es que "el presente es la clave para comprender el pasado” (principio del
actualismo). Es decir, que los procesos geológicos que tienen lugar en la Tierra en la
actualidad se pueden utilizar para interpretar los procesos que tuvieron lugar en el
pasado geológico. Por ejemplo, si una caliza se forma en la actualidad en el mar, un
fragmento de caliza del período Jurásico debería haberse originado también en un medio
marino. Además, este análisis de los fenómenos que tuvieron lugar en el pasado puede
servir para predecir procesos que pueden tener lugar en el futuro. Aunque también es
cierto que el principio contrario (i.e., el pasado es la clave para comprender el
presente) también es una ley deductiva muy utilizada en geología.
Éste, y otros principios básicos clásicos que se comentarán a continuación son la
base de la datación relativa de los eventos y fenómenos geológicos. Pues no en vano
uno de los proposititos de la ciencia geológica siempre ha sido establecer las secuencias
temporales en los procesos que han definido y que rigen la dinámica del planeta. Así, la
datación de los procesos y materiales geológicos se realiza fundamentalmente de dos
formas distintas: estas son la datación absoluta y la datación relativa.
4.1 Datación relativa
La datación relativa se basa en los principios básicos de origen deductivo que
sentaran las bases de esta ciencia. Mediante estos principios se consigue ordenar de
manera relativa en el tiempo los procesos y materiales existentes en una región. Estos
principios geológicos son:

7. Principio de uniformidad de los procesos. Los procesos geológicos en el pasado
han ocurrido de igual forma que en la actualidad. Aunque, algunas de sus
características, como duración, velocidad, intensidad, etc., pueden ser distintas.
Principio de superposición de estratos. (Nicholas Steno 1669). en una secuencia
no deformada de rocas sedimentarias la roca más antigua está en el estrato más
profundo y la más joven en el estrato superior. Es decir, los estratos se depositan
inicialmente horizontales, situándose los más antiguos debajo. Aunque, como veremos,
existen numerosas excepciones.
Este principio asume que:
- La deposición de los sedimentos se produce en capas esencialmente
horizontales (principio de la horizontalidad original)
- La deformación no es lo suficientemente intensa para que se haya producido
una inversión de la serie.
El principio de superposición de estratos permite establecer el orden de sucesión
de los estratos en una zona determinada, es decir, determinar la antigüedad relativa de
cada uno de ellos. Para realizar este tipo de determinaciones suele ser necesario conocer
con precisión la estructura de la región. En algunos casos especiales, p.ej. en los estratos
que se forman en los lagos de origen glaciar - varvas glaciares-, esta técnica permite
asignar una fecha numérica más o menos precisa a cada estrato.
Principio de continuidad lateral (Nicholas Steno 1669).Los estratos se
extienden originalmente en todas las direcciones adelgazando hasta alcanzar grosor nulo
o hasta que terminan contra los bordes del área original de deposición.
Principio de sucesión faunística. La flora y fauna fósil aparecen en el registro
geológico con un orden determinado. Pudiendo reconocerse cada periodo geológico por
sus fósiles característicos. El contenido en fósiles de los estratos permite determinar su
edad relativa, con un error más o menos grande. Los fósiles comenzaron a utilizarse
como herramientas cronológicas a finales del siglo XVIII, es decir, mucho antes del
nacimiento de las teorías evolucionistas. Por tanto, los primeros paleontólogos los
interpretaron como entidades biológicas inmutables, surgidos en creaciones divinas
sucesivas, y extinguidos en grandes catástrofes (creacionismo). Este principio fue
establecido por William Smith (1769-1839), a comienzos del siglo XIX, al estudiar las
asociaciones faunísticas de las rocas del sur de Inglaterra. Smith utilizó los fósiles para
identificar y clasificar determinados estratos, llegando varios años después mediante la
ampliación de esta idea a clasificar los terrenos según su contenido en fósiles,
elaborando así los primeros mapas geológicos y estableciendo de este modo el orden
relativo de los estratos. Sobre esta hipótesis, de que las formaciones geológicas que se
suceden en el tiempo tienen diferentes asociaciones de fósiles (sucesión biótica) que son
progresivamente convergentes, nace el Principio de Sucesión Faunística y la cronología
bioestratigráfica. Así, para determinar la edad relativa de las rocas (con un error de
varias decenas de Ma) se usan las asociaciones de fósiles o los fósiles guía (especie fósil
delimitada estrechamente en el tiempo y con una gran dispersión geográfica). Estos
últimos, son útiles no sólo como indicadores cronológicos, sino también, como
elementos de correlación.

8. Principio de las relaciones de corte (tectónicas o magmáticas). El estudio de las
relaciones de corte entre diversas estructuras (p. ej. fracturas, diques, diaclasa, etc.)
permite determinar el orden en que se han generado y por consiguiente, ordenar los
procesos magmáticos y/o tectónicos que se han producido en una región. Este principio
establece que las intrusiones ígneas, las fallas y los pliegues son más jóvenes que las
rocas a las que afectan.
Principio de las relaciones de inclusión. Permite establecer el orden relativo en
los casos donde unos materiales engloban a otros, puesto que un fragmento de roca
incluido o incorporado en otro es más antiguo que la roca huésped.
Principio de desarrollo del paisaje. Generalmente, los paisajes con mayor
relieve topográfico son más jóvenes que los de menor relieve. Así, la determinación de
la intensidad del relieve que existe en una región permite inferir en cierta medida la
antigüedad relativa del mismo. La edad de algunas superficies recientes, en ciertos tipos
de climas, se pueden datar de una forma precisa analizando el grado de recubrimiento
por líquenes de esa superficie (liquenometrías).
Densidad de craterización. Este método se aplica básicamente a la superficie de
los planetas, y permite establecer su antigüedad en términos relativos en función del
numero de cráteres que tienen su superficie. No obstante en su aplicación hay que
realizar numerosas correcciones en función del tipo de atmósfera del planeta, los
procesos litosféricos, etc.
Sin embargo, a la hora de aplicar estos principios hay que tener en cuenta que
aunque el tiempo geológico es continuo, el registro geológico es discontinuo. Las
discontinuidades que se observas en el registro geológico reciben el nombre de
inconformidades. Una Inconformidad se define por tanto como un vacío o laguna
sedimentaria en una secuencia de rocas; las inconformidades puede ser de alguno de los
siguientes tipos:
- Inconformidad angular (disconformidad angular)
- Disconformidad: inconformidad entre capas concordantes
- No conformidad: discordancia sobre un macizo no estratificado (v.gr. plutón).
4.2. Datación absoluta o radiométrica
En la naturaleza existen una serie de procesos que se producen a un ritmo fijo.
Estos procesos permiten establecer, si se conoce el ritmo de la transformación y se
puede medir la cantidad de producto final, determinar la edad absoluta del material
geológico. Así, se pueden establecer edades absolutas entre 0 y 4500 Ma.
Henri Bequerel (1852-1908) descubrió la radioactividad natural en 1896, y
gracias a ello Lord Rutherford (1871-1937) definió la estructura del átomo, e insinuó
que la desintegración radioactiva podría usarse para hacer dataciones absolutas de los
eventos geológicos. Los principios en los que se basan la datación absoluta son:
- Los isótopos radioactivos son inestables

9. - Sus núcleos se desintegran espontáneamente transformándose en átomos
diferentes.
- En este proceso se libera energía
- Cada sustancia radioactiva se desintegra a un ritmo constante y propio que en
algunos casos es muy lento.
Los procesos de desintegración radiactiva reúnen estas características y en ellos
están basados los principales métodos de datación absoluta de los materiales geológicos.
La radioactividad es una propiedad de los núcleos atómicos y es independiente del
estado químico o físico, por tanto, no es afectada por la temperatura, presión, gravedad,
etc. La probabilidad de que se produzca la desintegración radioactiva depende
solamente de las características de los núcleos atómicos, siendo especifica de cada
isótopo radioactivo.
Así, el número de átomos (n) de un elemento que se desintegran en un período de
tiempo especifico es directamente proporcional al numero de átomos radioactivos
iniciales (N).
n/N es cte a lo largo del tiempo y dicha constante se denomina constante de
desintegración y se suele representar por la letra λ ( n/N = λ ).
La cantidad original (N) se reduce exponencialmente con el tiempo. Por tanto, la
ley de la desintegración radioactiva indica que el número de átomos que se desintegran
por unidad de tiempo (-dn/dt) es proporcional al numero total de átomos radioactivos
(N) iniciales.
Entonces -dn/dt=λN
donde λ es la constante de desintegración, que como hemos visto representa la
fracción de átomos padre que se desintegra por unidad de tiempo y tiene un valor
característico para cada isótopo radioactivo.
La desintegración nuclear se produce en la naturaleza bien mediante la emisión de
una partícula α (es decir un núcleo de Helio, 4
He), o bien mediante la emisión de una
partícula β (un electrón nuclear, e-)
Así por ejemplo:
14
C → 14
N + β
87
Rb → 87
Sr + β
pero,
238
U →206
Pb + 8α
232
Th →208
Pb + 6α
A veces el proceso de desintegración radiactiva no es único, y presenta diferentes
vías reactivas. Este es el caso del potasio 40, que presenta dos vías diferentes, de
acuerdo a las siguientes ecuaciones:

10. 40
K + e → 40
Ar, para el 11% de los átomos (e es un electrón
orbital, capturado por el núcleo)
40
K → 40
Ca + β, para el 89% restante de los átomos
El ritmo al que se produce la desintegración radiactiva está representado por la
vida media (tiempo requerido para que una población de isótopos radioactivo se reduzca
a la mitad). La vida media de los isótopos más usuales es:
87
Rb - 87
Sr 48.000 Ma;
40
K - 40
Ar 1.300 Ma
238
U - 206
Pb 4.500 Ma
14
C - 14
N 5730 años
Por tanto, para datar materiales muy antiguos se deben buscar isótopos de vida
media grande, y viceversa.
Una forma de la ecuación para calcular la edad radiométrica es:
Donde:
No es el número original de átomos radiactivos en la muestra de mineral padre,
N es el número de átomos radiactivos que quedan en la muestras después del
lapso de tiempo que deseamos conocer,
λ es la constante de desintegración del elemento en cuestión,
y es el número de unidades de tiempo transcurridas.
En su forma logarítmica la ecuación anterior queda expresada de la siguiente
manera:
log(1-λ) es constante, puesto que λ lo es. Por lo tanto, N/No es directamente
proporcional a y, es decir al tiempo que el elemento radiactivo ha estado
desintegrándose.
Si hacemos que la unidad de tiempo para calcular λ sea el periodo de semivida T,
entonces λ=0.5, por definición.
Por lo tanto, log(1-λ) = log(1-0,5) = log0,5 = -0,3.
Sustituyendo en la ecuación logarítmica obtenemos:
N
NO
= (1− λ)
y
log
N
No
= y log 1 − λ( )[ ]
log
N
No
= −0,3y

11. Donde y es el número de semividas que han transcurrido desde que se formó el
mineral analizado. Por tanto, la edad de la roca se determina midiendo N y No, y
resolviendo la ecuación para y.
Una vez conocido y, multiplicando y . T, se obtienen los años transcurridos desde
que se formó el mineral.
Existe un método radiométrico muy útil en las dataciones de materia orgánica, es
el método del 14
C-14
N , que difiere ligeramente de los anteriores. El 14
C se forma
continuamente en la atmósfera a partir de la interacción entre el N atmosférico y los
neutrones que llegan a la misma
n+14
N →14
C+p+E
Este carbono radioactivo se encuentra en una proporción de 1 a 1012
con respecto
a los isótopo 12
C y 13
C, y se combina con el oxígeno formando CO2, el cual se difunde
rápidamente por la atmósfera, biosfera e hidrosfera. Las plantas y animales utilizan el
CO2 de la atmósfera durante su vida, siendo la proporción 14
C/12
C en sus tejidos la
misma que en la atmósfera. Sin embargo, cuando el organismo muere deja de acumular
14
C y como este se transforma en 14
N (mediante la emisión de una partícula β). La
relación 14
C/12
C comienza a ser menor que en la atmósfera y su medida, o la del nivel de
radioactividad de los isótopos de 14
C que todavía contiene, puede utilizarse para
determinar el tiempo transcurrido desde la muerte del organismo. Este método se suele
usar generalmente sobre, conchas, madera, agua, hielo, huesos, carbón y turba.
Los resultados obtenidos con este tipo de procedimientos presentan muchas veces
el problema de su significado geológico, de forma que sus resultados deben analizarse
con sumo cuidado.
Existen también, otros métodos basados de forma indirecta en la desintegración
radiactiva. En ellos se suele medir su efecto sobre la estructura cristalina, este es el caso,
por ejemplo, del método de las huellas de fisión.
5. La escala cronoestratigráfica
Durante los siglos XVIII, XIX y comienzos del XX, se usaron los procedimientos
de datación relativa (superposición de los estratos, relaciones de corte y de inclusión,
etc.) con el objeto de ordenar y correlacionar los diferentes estratos y terrenos
geológicos. Así, se construyeron los primeros mapas geológicos, y se estableció una
primera agrupación de los estratos y las rocas en: Primario, Secundario, Terciario y
Cuaternario o Diluvial. Cuando se fueron determinando con mas precisión los fósiles
característicos de cada estrato, se definieron otras unidades bioestratigráficas más
precisas, caracterizadas por la existencia de uno o varios fósiles guía, estas unidades
recibieron diversos nombres en función de la zona geográfica donde se definían (p.ej.
Jurásico de la región del Jura en el Sur de Francia, o Cámbrico de la región de Gales -
Cambria en latín-). Cuando estas unidades se correlacionaron a nivel global, se
estableció un primer calendario estratigráfico general, con el cual se podía dividir la
historia de la Tierra en varios periodos. Como ya hemos comentado, los nombres que
reciben los diferentes períodos hacen referencia generalmente a los lugares donde se
estudiaron y definieron inicialmente, mientras que los nombres de los eones, eras y

12. épocas se asignaron en función del tipo de fósiles existentes en las rocas de cada
período (p.ej. Paleozoico = vida antigua o Fanerozoico = vida visible).
Veamos el origen etimológico de algunos de los nombres de los periodos
geológicos:
- Cámbrico: proviene de Cambria nombre latino de Gales
- Ordovícico: de la tribu galesa de los ordovices
- Silúrico: de la tribu de los Silures
- Devónico; de Devonshire
- Carbonífero: por la abundancia de carbón
- Pérmico: provincia rusa de Perm al oeste de los Urales
- Triásico: división en tres capas
- Jurásico: montes del Jura al sur de Francia
- Cretácico: de creta, tiza en latino
La datación absoluta de rocas pertenecientes a cada una de esta divisiones,
especialmente las que definían sus limites, permitió asignar a cada división una edad
numérica precisa y la construcción de una calendario cronoestratigráfico .
Bibliografía
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