Geologia: Origen de la Terra, Temps i Fòssils
L'Origen de la Terra
Formació i Evolució Inicial
Es va formar aproximadament fa 4.600 milions d'anys i ha anat evolucionant lentament fins a l'actualitat.
La Terra i tot el Sistema Solar es van formar a partir del gas i la pols còsmica d'una nebulosa situada en un dels braços espirals de la Via Làctia.
Formació dels Planetesimals
La matèria que no formava part de l'estel va continuar girant-hi al voltant, atreta per la gravetat. Quan la temperatura va baixar, es van formar fragments sòlids de la mida de grans de sorra. Aquests fragments van col·lidir i es van unir, formant cossos més grossos anomenats planetesimals.
Origen dels Planetes Interiors i Exteriors
Els planetesimals van col·lidir entre si durant molts milions d'anys i van construir cossos més grossos, fins a donar origen als quatre planetes interiors. L'origen dels planetes exteriors, la composició dels quals és diferent de la de la Terra, és més difícil d'explicar.
Escalfament i Diferenciació en Capes
La Terra va continuar rebent impactes de meteorits i de planetesimals, incrementant la seva massa. A mesura que creixia el planeta, es va començar a escalfar a causa de tres efectes combinats: l'energia alliberada per l'impacte dels meteorits, la contracció gravitatòria i la desintegració radioactiva d'elements com ara l'urani, el tori i el potassi.
Va arribar un moment en què la Terra es va fondre del tot i va començar una diferenciació en capes a l'interior:
- Els elements pesats, com ara el ferro i el níquel, es van enfonsar i van formar un nucli fos que, en part, encara es manté líquid.
- Els materials lleugers, com ara els minerals silicatats, es van disposar a l'exterior i van formar l'escorça i el mantell.
- Els materials gasosos van sortir de l'interior de la Terra, com passa ara a les erupcions volcàniques, i van formar l'atmosfera. L'aparició de la vida va provocar, més tard, un canvi en la composició de l'atmosfera.
El Temps en Geologia
Mesura del Temps Geològic
La mesura del temps en geologia es pren com a unitat el milió d'anys (Ma), ja que en aquest temps els canvis a la superfície terrestre poden esdevenir prou significatius per ser reconeguts pels geòlegs.
Divisió de la Història de la Terra
Els científics han dividit la història de la Terra, des de l'origen fins avui, en grans períodes de temps anomenats eons. Al seu torn, els eons s'han dividit en eres i cada era, en períodes.
La història de la Terra es divideix en tres eons:
- L'eó Arqueà. Va començar fa 4.600 milions d'anys i va acabar fa 2.500. Es caracteritzava per l'absència d'organismes vius complexos.
- L'eó Proterozoic. Va començar fa 2.599 milions d'anys i va acabar fa 570. En aquest període van aparèixer els organismes vius complexos.
- L'eó Fanerozoic. Va començar fa 570 milions d'anys i arriba fins avui dia.
El temps anterior a tots aquests va ser el Precambrià: és el més poc conegut, perquè pràcticament no es conserven restes fòssils ni roques d'aquesta edat.
Mètodes de Cronologia Geològica
La mesura del temps en geologia, anomenada cronologia geològica, es pot fer per mitjà de dos procediments o mètodes diferents:
- Mesurant el temps real transcorregut: datació absoluta.
- Comparant esdeveniments: datació relativa.
Datació Absoluta
Datació absoluta: Per mitjà de la datació absoluta es pot calcular l'edat real de la roca; el mètode més utilitzat és la radiometria.
Els mètodes radiomètrics es basen en l'existència d'elements radioactius en determinats minerals que componen les roques.
Cada isòtop radioactiu té una velocitat de semidesintegració característica que es determina per la seva vida mitjana o període de semidesintegració, temps en el qual la massa inicial de l'isòtop es transforma en la meitat.
Datació Relativa
Datació relativa: La datació relativa es fa comparant diversos esdeveniments i determinant si el fet que s'estudia és més antic, coetani o més recent que l'esdeveniment triat com a referència.
Els Fòssils
Què són els Fòssils?
Són restes mineralitzades d'éssers vius, com també les empremtes o traces de la seva activitat vital damunt el substrat.
També es consideren fòssils les impressions o els calcs marcats a les roques per organismes de cos tou (per exemple, cucs anèl·lids, calamars, meduses, etc.); les petjades i les empremtes deixades en desplaçar-se; els tubs o galeries construïts com a habitatge; i els bolos alimentaris i els copròlits (excrements).
El Procés de Fossilització
La fossilització consisteix en una sèrie de transformacions químiques en les quals la matèria orgànica es va substituint per matèria inorgànica, cosa que permet que l'estructura i la forma de l'organisme original es conservi exactament.
Utilitat dels Fòssils en Geologia
Els fòssils es fan servir en geologia per determinar l'edat de les roques en les quals estan englobats. Així, es poden ordenar les unitats litològiques segons el seu contingut en fòssils i, per tant, serveixen per mesurar el temps geològic. La ciència que s'ocupa de determinar l'edat de les roques s'anomena geocronologia.
Informació Addicional dels Fòssils
Els fòssils aporten altres informacions:
- Són indicadors paleogeològics. S'utilitzen per determinar quina era la posició que tenien els continents en el passat.
- Serveixen d'indicadors ambientals i climàtics, ja que en un estrat d'una sèrie sedimentària se solen trobar associats diversos gèneres i espècies de fòssils.
- Serveixen d'indicadors del procés evolutiu. Permeten conèixer les espècies extingides i, el que és més important, saber quina fou la successió d'aquestes espècies a través del temps.
Estratigrafia i Principis Geològics
Sedimentació i Estrats
Els sediments produïts per l'erosió són transportats fins a les conques de sedimentació, on es dipositen en capes paral·leles i horitzontals anomenades estrats.
A mesura que els materials es van acumulant, uns damunt d'altres, es va formant una successió d'estrats que constitueixen una sèrie estratigràfica.
La ciència que s'ocupa de l'estudi i la interpretació dels estrats és l'estratigrafia.
Principis de Reconstrucció Geològica
La reconstrucció de la història de la Terra es basa en els principis següents: el principi de la superposició dels estrats, el principi de la superposició d'esdeveniments i el principi de l'actualisme.
Principi de la Superposició dels Estrats
Principi de la superposició dels estrats: El va desenvolupar el científic Nicolaus Steno el segle XVI, després d'haver observat roques sedimentàries de les muntanyes de l'oest d'Itàlia. Proposa que les roques sedimentàries es dipositen en capes o estrats horitzontals superposats i es compleix que els estrats superiors són més recents que els inferiors.
Aquest principi es pot aplicar sempre que les sèries estratigràfiques no estiguin deformades i també en el cas de colades de lava i mantells de cendres volcàniques.
Aquest principi bàsic de l'estratigrafia en porta implícit un altre, el principi de la successió faunística, que determina que els fòssils dels estrats superiors són més moderns que els fòssils dels estrats inferiors.
Principi de la Superposició d'Esdeveniments
Principi de la superposició d'esdeveniments: S'aplica quan les roques han sofert processos tectònics que n'han modificat la posició original, de manera que no s'hi pot aplicar el principi de la superposició dels estrats. Segons aquest principi, un esdeveniment és posterior a les roques que han estat afectades i anterior a les roques que no hi han estat.
Per determinar l'ordre en què s'han produït els processos geològics a les regions on hi ha intrusions ígnies o falles, s'hi apliquen els criteris de tall i encreuament.
Principi de l'Actualisme
Principi de l'actualisme: Enunciat per Charles Lyell, proposa que els processos geològics que s'esdevenen actualment són els mateixos que van tenir lloc en el passat i produeixen els mateixos efectes.
El Mapa Geològic
El mapa geològic és una representació dels materials geològics que s'observen a la superfície terrestre en una regió, de la manera com hi estan disposats i de l'edat que se'ls calcula. Es fa sobre un mapa topogràfic, utilitzant fotografies aèries i imatges de satèl·lits, i un gran nombre d'estudis de camp.
Conté:
- Llegenda: Representa, en ordre cronològic, les roques indicades al mapa i l'edat que se'ls atribueix. A més, indica el tipus de roques i el seu contingut en fòssils.
- Els símbols convencionals: Indiquen la disposició de les roques, la relació entre les diferents formacions rocoses, les estructures geològiques existents i informació addicional pròpia de la regió.
- Els talls geològics: Són representacions en vertical de les unitats i les estructures geològiques d'una regió.
- Les columnes estratigràfiques: Representen les formacions litològiques del mapa.