8.3: Datación de rocas usando fósiles
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Los geólogos obtienen una amplia gama de información de los fósiles. Nos ayudan a entender la evolución y la vida en general; proporcionan información crítica para comprender los entornos deposicionales y los cambios en el clima de la Tierra; y, por supuesto, pueden ser utilizados para fechar rocas.
Aunque el reconocimiento de fósiles se remonta a cientos de años, la catalogación sistemática y asignación de edades relativas a diferentes organismos del pasado distante —paleontología— solo se remonta a la primera parte del siglo XIX. Los fósiles indiscutibles más antiguos son de rocas fechadas alrededor de 3.5 Ga, y aunque los fósiles de este viejo son pequeños, normalmente mal conservados y no son útiles para fechar rocas, aún pueden proporcionar información importante sobre las condiciones en ese momento. Los fósiles más antiguos bien entendidos provienen de rocas que datan de alrededor de 600 Ma, y el registro sedimentario a partir de ese momento es rico en restos fósiles que proporcionan un registro detallado de la historia y evolución de la vida en la Tierra. Sin embargo, como sabe cualquiera que haya ido a cazar fósiles, eso no significa que todas las rocas sedimentarias tengan fósiles visibles, o que sean fáciles de encontrar. Los fósiles por sí solos no pueden proporcionarnos edades numéricas de rocas, pero a lo largo del siglo pasado los geólogos han adquirido suficientes fechas isotópicas de rocas asociadas con rocas que contienen fósiles (como diques ígneos que atraviesan capas sedimentarias, o capas volcánicas entre capas sedimentarias) para poder poner límites de tiempo específicos en la mayoría de los fósiles.
En la Figura se proporciona una historia muy selectiva de vida en la Tierra durante los últimos 600 millones de años\(\PageIndex{1}\). Los principales grupos de organismos con los que estamos familiarizados evolucionaron entre el Proterozoico tardío y el Cámbrico (aproximadamente 600 a 520 Ma). Las plantas, que evolucionaron en los océanos como algas verdes, llegaron a tierra durante el Ordovícico (aproximadamente 450 Ma). Los insectos, que evolucionaron a partir de artrópodos marinos, llegaron a tierra durante el Devónico (400 Ma), y los anfibios (es decir, vertebrados) llegaron a tierra unos 50 millones de años después. Al final del Carbonífero, los árboles habían evolucionado de plantas anteriores, y los reptiles habían evolucionado a partir de anfibios. A mediados del Triásico, los dinosaurios y mamíferos habían evolucionado a partir de ramas muy diferentes de los reptiles; las aves evolucionaron a partir de los dinosaurios durante el Jurásico. Las plantas con flores evolucionaron en el Jurásico tardío o Cretácico temprano. Los primeros primates evolucionaron de otros mamíferos en el Paleógeno temprano, y el género Homo evolucionó durante el Neógeno tardío (aproximadamente 2.8 Ma).
Si entendemos la secuencia de evolución en la Tierra, podemos aplicar el conocimiento para determinar las edades relativas de las rocas. Este es el principio de sucesión faunística de William Smith, aunque por supuesto no solo se aplica a la “fauna” (animales); también puede aplicarse a fósiles de plantas y a los de organismos simples.
El fanerozoico ha visto cinco grandes extinciones, como se indica en la Figura\(\PageIndex{1}\). El más significativo de estos fue al final del Pérmico, que vio la extinción de más del 80% de todas las especies y más del 90% de todas las especies marinas. La mayoría de los tipos de organismos conocidos fueron diezmados por este evento, pero sólo unos pocos se extinguieron por completo, entre ellos los trilobites. La segunda extinción más significativa fue en el límite Cretácico-Paleógeno (K-Pg, también conocido como la extinción K-T). En ese momento, alrededor del 75% de las especies marinas desaparecieron. Nuevamente, algunos tipos conocidos de organismos desaparecieron por completo, entre ellos los dinosaurios (pero no las aves) y los pterosaurios. Muchos otros tipos fueron muy diezmados por ese evento pero sobrevivieron, y luego florecieron en el Paleógeno. Se cree que la extinción de K-Pg fue causada por el impacto de un gran cuerpo extraterrestre (de 10 a 15 kilómetros de diámetro), pero generalmente se acepta que las otras cuatro extinciones fanerozoicas tuvieron otras causas, aunque su naturaleza exacta no se entiende claramente.
Como ya se dijo, no es casualidad que las grandes extinciones coincidan todas con límites de periodos geológicos e incluso eras. Los geólogos han colocado la mayoría de las divisiones de la escala de tiempo geológico en puntos del registro fósil donde hay cambios importantes en el tipo de organismos observados, y la mayoría de estos corresponden con extinciones menores o mayores.
Si podemos identificar un fósil a nivel de especie, o al menos al nivel de género, y conocemos el período de tiempo en que vivió el organismo, podemos asignar un rango de tiempo a la roca. Ese rango podría ser de varios millones de años porque algunos organismos sobrevivieron durante mucho tiempo. Si la roca que estamos estudiando tiene varios tipos de fósiles en ella, y podemos asignar intervalos de tiempo a varios de ellos, podríamos reducir considerablemente el rango de tiempo para la edad de la roca. Un ejemplo de esto se da en la Figura\(\PageIndex{2}\).
Algunos organismos sobrevivieron durante mucho tiempo, y no son particularmente útiles para fechar rocas. Los tiburones, por ejemplo, han existido por más de 400 millones de años, y el gran tiburón blanco ha sobrevivido durante 16 millones de años, hasta el momento. Los organismos que vivieron por períodos de tiempo relativamente cortos son particularmente útiles para fechar rocas, especialmente si se distribuyeron en una amplia área geográfica y por lo tanto pueden ser utilizados para comparar rocas de diferentes regiones. Estos se conocen como fósiles índice. No hay límite específico sobre cuán corto debe ser el lapso de tiempo para calificar como fósil índice. Algunos vivieron millones de años, y otros por mucho menos de un millón de años.
Algunos grupos bien estudiados de organismos califican como fósiles de biozona porque, aunque los géneros y familias vivieron durante mucho tiempo, cada especie vivió por un tiempo relativamente corto y puede distinguirse fácilmente de otras en función de características específicas. Por ejemplo, las amonitas tienen una característica distintiva conocida como la línea de sutura, donde las capas internas de la cubierta que separan las cámaras individuales (tabiques) se encuentran con la pared exterior de la cubierta, como se muestra en la Figura\(\PageIndex{3}\). Estas líneas de sutura son suficientemente variables para identificar especies que pueden ser utilizadas para estimar las edades relativas o absolutas de las rocas en las que se encuentran.
Los foraminíferos (pequeños organismos marinos con cáscara de carbonato que se originaron durante el Triásico y que aún existen en la actualidad) también son fósiles de biozona útiles. Como se muestra en la Figura\(\PageIndex{4}\), numerosos foraminíferos diferentes vivieron durante el Cretácico. Algunos duraron más de 10 millones de años, pero otros menos de 1 millón de años. Si los foraminíferos en una roca pueden ser identificados a nivel de especie, podemos tener una buena idea de su edad.
La figura\(\PageIndex{5}\) muestra los rangos de edad de algunas almejas inoceramídicas del Cretácico tardío del género Mytiloides:
- M. hattiru, 93.4 a 92.6 Ma
- M. kossmati, 93.3 a 92.5 Ma
- M. columbiarus, 93.2 a 92.5 Ma
- M. subhercynius, 92.7 a 91.9 Ma
- M. labiatus, 92.9 a 92.6 Ma
Utilizando el método de horquillado descrito anteriormente, determinar el posible rango de edad de la roca en la que se encontraron estos cinco organismos.
¿Cómo cambiaría eso si M. subhercynius no estuviera presente en estas rocas?
Consulte el Apéndice 3 para el Ejercicio 8.2 respuestas.
Descripciones de las imágenes
Atribuciones de medios
- Figuras 8.3.1, 8.3.2, 8.3.3, 8.3.4 (derecha): © Steven Earle. CC POR.
- Figura\(\PageIndex{4}\) (izquierda): © Steven Earle. CC POR. Con base en datos de R. Scott, 2014, “Una base de datos cronoestratigráfica del Cretácico: construcción y aplicaciones”, Carnets de Géologie, Vol. 14.
- Figura\(\PageIndex{5}\): © Steven Earle. CC POR. Basado en datos obtenidos de Inoceramidae Euramerican de Baja Turonia: Una visión morfológica, taxonómica y bioestratigráfica.