Estratigrafía

La estratigrafía es una rama de la geología que se ocupa del estudio de las capas de rocas (estratos) y las capas (estratificación). Se utiliza principalmente en el estudio de rocas volcánicas sedimentarias y estratificadas. La estratigrafía tiene tres subcampos relacionados: litoestratigrafía (estratigrafía litológica), bioestratigrafía (estratigrafía biológica) y cronoestratigrafía (estratigrafía por edad).

Desarrollo historico

El sacerdote católico Nicholas Steno estableció la base teórica de la estratigrafía cuando introdujo la ley de superposición, el principio de horizontalidad original y el principio de continuidad lateral en un trabajo de 1669 sobre la fosilización de restos orgánicos en capas de sedimento.

La primera aplicación práctica a gran escala de la estratigrafía fue realizada por William Smith en la década de 1790 y principios del siglo XIX. Conocido como el "padre de la geología inglesa", Smith reconoció la importancia de los estratos o capas de rocas y la importancia de los marcadores fósiles para correlacionar los estratos; creó el primer mapa geológico de Inglaterra. Otras aplicaciones influyentes de la estratigrafía a principios del siglo XIX fueron las de Georges Cuvier y Alexandre Brongniart, quienes estudiaron la geología de la región alrededor de París.

Litoestratigrafía

La variación en las unidades de roca, que se muestra más obviamente como capas visibles, se debe a los contrastes físicos en el tipo de roca (litología). Esta variación puede ocurrir verticalmente como estratificación (lecho), o lateralmente, y refleja cambios en los ambientes de deposición (conocidos como cambio de facies). Estas variaciones proporcionan una litoestratigrafía o estratigrafía litológica de la unidad rocosa. Los conceptos clave en estratigrafía implican comprender cómo surgen ciertas relaciones geométricas entre las capas de roca y qué implican estas geometrías sobre su entorno de depósito original. El concepto básico en estratigrafía, llamado ley de superposición, establece: en una secuencia estratigráfica no deformada, los estratos más antiguos se encuentran en la base de la secuencia.

La quimioestratigrafía estudia los cambios en las proporciones relativas de oligoelementos e isótopos dentro y entre unidades litológicas. Las proporciones de isótopos de carbono y oxígeno varían con el tiempo, y los investigadores pueden usarlas para mapear cambios sutiles que ocurrieron en el paleoambiente. Esto ha llevado al campo especializado de la estratigrafía isotópica.

La cicloestratigrafía documenta los cambios a menudo cíclicos en las proporciones relativas de los minerales (particularmente los carbonatos), el tamaño de los granos, el grosor de las capas de sedimentos (varvas) y la diversidad de fósiles con el tiempo, relacionados con cambios estacionales o de largo plazo en los paleoclimas.

Bioestratigrafía

La bioestratigrafía o estratigrafía paleontológica se basa en la evidencia fósil en las capas de roca. Se dice que los estratos de lugares extensos que contienen la misma fauna y flora fósil son correlacionables en el tiempo. La estratigrafía biológica se basó en el principio de sucesión de fauna de William Smith, que es anterior y fue una de las primeras y más poderosas líneas de evidencia de la evolución biológica. Proporciona una fuerte evidencia de la formación (especiación) y extinción de especies. La escala de tiempo geológico se desarrolló durante el siglo XIX, con base en la evidencia de la estratigrafía biológica y la sucesión de la fauna. Esta escala de tiempo siguió siendo una escala relativa hasta el desarrollo de la datación radiométrica, que se basaba en un marco de tiempo absoluto, lo que condujo al desarrollo de la cronoestratigrafía.

Un desarrollo importante es la curva de Vail, que intenta definir una curva histórica global del nivel del mar de acuerdo con las inferencias de patrones estratigráficos mundiales. La estratigrafía también se usa comúnmente para delinear la naturaleza y la extensión de las rocas del yacimiento que contienen hidrocarburos, los sellos y las trampas de la geología del petróleo.

Cronoestratigrafía

La cronoestratigrafía es la rama de la estratigrafía que coloca una edad absoluta, en lugar de una edad relativa en los estratos rocosos. La rama se ocupa de derivar datos geocronológicos para unidades de roca, tanto directamente como por inferencia, de modo que se pueda derivar una secuencia de eventos relativos al tiempo que crearon la formación de rocas. El objetivo final de la cronoestratigrafía es colocar fechas en la secuencia de deposición de todas las rocas dentro de una región geológica y luego en cada región y, por extensión, proporcionar un registro geológico completo de la Tierra.

Una brecha o estratos faltantes en el registro geológico de un área se denomina hiato estratigráfico. Esto puede ser el resultado de una detención en la deposición de sedimentos. Alternativamente, la brecha puede deberse a la remoción por erosión, en cuyo caso puede llamarse vacío estratigráfico. Se llama una pausa porque la deposición estuvo en espera durante un período de tiempo. Una brecha física puede representar tanto un período de no deposición como un período de erosión. Una falla geológica puede provocar la aparición de un hiato.

Magnetoestratigrafía

La magnetoestratigrafía es una técnica cronoestratigráfica utilizada para fechar secuencias sedimentarias y volcánicas. El método funciona recolectando muestras orientadas a intervalos medidos a lo largo de una sección. Las muestras se analizan para determinar su magnetismo remanente detrítico (DRM), es decir, la polaridad del campo magnético de la Tierra en el momento en que se depositó un estrato. Para las rocas sedimentarias esto es posible porque, al caer a través de la columna de agua, los minerales magnéticos de grano muy fino (< 17 μm) se comportan como pequeñas brújulas, orientándose con el campo magnético de la Tierra. Tras el entierro, se conserva esa orientación. Para las rocas volcánicas, los minerales magnéticos, que se forman en el derretimiento, se orientan con el campo magnético ambiental y se fijan en su lugar tras la cristalización de la lava.

Las muestras de núcleos paleomagnéticos orientados se recolectan en el campo; las lutitas, las limolitas y las areniscas de grano muy fino son las litologías preferidas porque los granos magnéticos son más finos y es más probable que se orienten con el campo ambiental durante la deposición. Si el campo magnético antiguo tuviera una orientación similar al campo actual (Polo Magnético Norte cerca del Polo Norte de Rotación), los estratos mantendrían una polaridad normal. Si los datos indican que el Polo Norte Magnético estuviera cerca del Polo Sur de Rotación, los estratos exhibirían polaridad invertida.

Los resultados de las muestras individuales se analizan eliminando la magnetización remanente natural (NRM) para revelar el DRM. Después del análisis estadístico, los resultados se utilizan para generar una columna magnetoestratigráfica local que luego se puede comparar con la escala de tiempo de polaridad magnética global.

Esta técnica se utiliza para fechar secuencias que generalmente carecen de fósiles o rocas ígneas intercaladas. La naturaleza continua del muestreo significa que también es una técnica poderosa para la estimación de las tasas de acumulación de sedimentos.