Geología

Geología histórica

El cratón europeo oriental es el núcleo de la proto-placa Báltica y está formada por tres segmentos/regiones crustales: Fenoscandia al noroeste, Volgo-Uralia al este y sármata al sur. Fenoscandia incluye el Escudo Báltico (al que también se refieren como Escudo Fenoscándico) y tiene una corteza proterozoica temprana y arcaico acrecionaria diversificada, mientras que Sarmacia tiene una corteza arcaica más antigua. La región Volgo-Uralia tiene una gruesa cubierta sedimentaria, sin embargo, perforaciones profundas han revelado en su mayor parte corteza arqueana. Hay dos escudos en el cratón europeo oriental: el báltico/fenoscándico y el ucraniano. El escudo ucraniano y el macizo de Vorónezh forma parte de corteza arcaica de 3.2-3.8 Ga en el suroeste y este, y cinturones orogénicosproterozoico tempranos de 2.3-2.1 Ga.

Los montes Urales de Rusia central está en el margen oriental del cratón europeo oriental y marca la colisión orogénica del Paleozoicofinal del cratón europeo oriental con los cratones siberianos. El margen meridional del cratón es donde Sarmacia se entierra debajo de gruesos sedimentos fanerozoicos y orogénesis alpinos. Intervino el cinturón de doblamiento del Donbass paleozoico tardío, también conocido como parte del aulacogeno Prípiat-Dniéper-Donéts, atraviesa Sarmacia, separándola del escudo ucraniano y el macizo de Vorónezh. El límite suroccidental se conoce como la zona de sutura transeuropea y separa el cratón europeo oriental de la orogenia fanerozoica de Europa occidental. El margen noroeste del cratón está cubierto por la orogenia caledoniana de comienzos del Paleozoico.

El tiempo geológico del planeta contempla todo el tiempo transcurrido desde el nacimiento de la Tierra hasta el momento presente. Durante décadas, la determinación de la edad de la Tierra y de los materiales geológicos ha sido uno de los mayores problemas encarados por ciencias como la geología, paleontología, paleogeografía o laantropología. Poco a poco se han ido descubriendo métodos de datación para situar de manera relativa o absoluta el material estudiado -como podían ser estratos, glaciares, vestigios, u otros restos históricos-.

Métodos de datación relativa

Estos recurren a la ordenación en el tiempo de los materiales según su posición en el medio terrestre. Es decir, en un yacimiento se podrán ver como más antiguos los fósiles encontrados más al fondo -en el interior-, y como más recientes los encontrados en la parte superior. Este sería pues un método simplemente deductivo y claramente relativo ya que no se pueden situar los elementos a datar en una escala cronológica.

• La superposición de estratos y su ordenación consecutivamente sería un método de datación relativa teniendo en cuenta de que los más antiguos están debajo de los más recientes. No produce medidas directas de tiempo, pero ha sido muy empleado para la datación de estratos sedimentarios.

Datación cronográfica

La dendrocronología

Este método se basa en el estudio de los anillos anuales de los árboles, aplicable también a los fósiles. Año tras año, los árboles van aumentando el diámetro de su tronco debido al paso del invierno para protegerse del frío y fortalecer su crecimiento (pudiendo ser este proceso más o menos notable), generando con ello nuevos anillos. Así pues, con el estudio del número y grosor de los anillos se deduce el tiempo transcurrido y las condiciones de vida del vegetal. Gracias a yacimientos ininterrumpidos de fósiles se puede abarcar una datación relativa de hasta 11.000 años.

Otros métodos

• Principio de sucesión biotica: los organismos fosiles se sucedieron unos a otros en un orden definido y determinable.

Como dato explicativo, gracias a las partes duras de ciertos animales -por ejemplo conchas- se conseguirán datos cronográficos debido a sus sucesivos recubrimientos. De ahí se dedujo la variación en el número de días que poseía un año en diferentes periodos geológicos. Los tetracorales del Devónico por ejemplo, presentarán 396 anillos -o días-, los del Silúrico 402, los del Cámbrico 424.

• El estudio del polen, puede abarcar cronologías con antigüedades de entre 12.000 y 15.000 años.
• El Principio de horizontalidad original significa que las capas de sedimentos se sitúan en una posición horizontal, esto quiere decir, que si un estrato está plano, no ha sufrido perturbación y mantiene su horinzotalidad original.
• Principio de intersección: la falla o la intrusión es más joven que la roca afectada.
• Las inclusiones proporcionan otro método para datar.En este caso, la masa de rocas adyacentes a la que contiene la inclusión debe haber estado allí primero para proporcionar los fragmentos de roca,es decir, la que contiene la inclusión es la más joven.

Métodos de datación absoluta

Actualmente disponemos de procedimientos cronográficos y cronométricos basados en el estudio en detalle de estratos, cálculos astronómicos y métodos físico-químicos, permitiéndonos determinar la edad absoluta -la edad absoluta de una roca es el tiempo transcurrido desde su formación hasta nuestros días-.

Cronografía de varvas

Es un método estratigráfico que permite establecer medidas de años absolutas. Se basa en el estudio de lagos glaciares, dando medidas absolutas al seguir activos o relativas al haber desaparecido con el tiempo, quedando la huella de su presencia en forma de depósitos sedimentarios. Se estudia la deposición de arcillas y depósitos limosos, dispuestos en estratos. Estos vienen a ser más claros cuando están compuestos por limos y arenas (depositados en verano), y más oscuros y arcillosos, con presencia de residuos orgánicos (depositados en invierno). El conjunto de un estrato de verano y otro de invierno constituye una varva. El número total facilita pues un valor de tiempo total absoluto o relativo. Este procedimiento abarca datos cronométricos de hasta 25.000 años, limitándose a regiones donde se hayan producido dichos estratos (presencia de lagos glaciares).

Dataciones astronómicas

Están basadas en oscilaciones prolongadas de la radiación solar, motivadas por variaciones periódicas de la inclinación del eje de rotación de la Tierra, de la excentricidad de su órbita y del equinoccio. Estas variaciones deben haber alterado las condiciones climáticas del planeta y por tanto se verán reflejadas cronológicamente en el medio, aunque los resultados obtenidos son ambiguos.

Dataciones físico-químicas

Estos son los que aportan los datos más antiguos destacando los métodos de datación radiométrica. Se basan en determinar en las rocas las trazas de elementos radiactivos que contienen. Los elementos químicos se pueden encontrar en la naturaleza bajo distintas formas, todas ellas con el mismo número de protones pero se diferencian en el número de neutrones. La forma más usual es la que conocemos del elemento químico en cuestión, que suele ser más del 95 % del total del elemento presente en la naturaleza. Las otras formas son isótopos estables e isótopos radiactivos. Por ejemplo, el carbono conoce su forma elemental ¹²C, un isótopo estable¹³C y un isótopo radiactivo ¹⁴C. Las técnicas radiométricas se fundamentan en que un isótopo radiactivo va reduciendo su radiactividad de forma constante a partir del momento de la formación de la roca. El segundo supuesto es que los isótopos radiactivos se desintegran irreversiblemente siguiendo una ecuación exponencial:

dP/dt = -xP (siendo P la cantidad de elementos iniciales durante el tiempo t, x el índice de proporcionalidad propio de cada elemento)

Esta relación implica que la velocidad de desintegración del elemento no es constante. Los periodos de pérdida de radiactividad varían de un isótopo a otro, pero para un mismo elemento tienen valores característicos. Gracias a esto se puede definir el periodo de semidesintegración (vida mitad) como el tiempo necesario para que un elemento reduzca su abundancia radiactiva a la mitad. Este tiempo pudiendo ir desde varios segundos hasta 10.000 millones de años. Gracias a estos productos de semidesintegración se puede determinar la edad absoluta de las rocas que contienen los elementos en cuestión. Los diferentes elementos usados en las dataciones físico-químicas son estos:

• El conocido carbono 14, que abarca un espacio máximo de tiempo de 70 000 años.
• El método del plomo, sirviéndose de tres series de desintegración, es también muy empleado. Son utilizados los isótopos uranio 238 ²³⁸U, uranio 235 ²³⁵U, ytorio 232 ²³²Th, todos ellos acaban convirtiéndose en plomo, permitiendo determinar cronologías hasta la era Precámbrica (época a la que también llega elmétodo del hielo).
• El método de potasio-argón, usando el potasio radiactivo ⁴⁰K, convirtiéndose en 11% de Ar y 89% de Ca.
• El método del rubidio-estroncio, se basa en la transformación de ⁸⁷Rb en ⁸⁷Sr, emitiendo partículas beta (ß). Estos y otros elementos químicos de la serie de transición se utilizan para cronologías que van desde los 5000 hasta los 120 000 años.

Todos estos métodos descritos arriba no son muy efectivos en rocas sedimentarias ya que se dividen de otras rocas previamente formadas y sometidas a procesos erosivos: sin embargo, ofrecen buenos resultados en las rocas ígneas. Además, las técnicas y aparatos de medida de estos métodos presentan errores en la determinación volviendo complejo el estudio de los materiales geológicos.

• El método huellas de fisión, se emplea para determinar la edad de micas y feldespatos basándose en un simple recuento de las trazas de desintegración espontánea de núcleos atómicos pesados (como ²³⁸U,²³⁵U,²³²U).

Junto a estos procedimientos radiactivos, los métodos de análisis paleomagnéticos permiten el estudio de materiales volcánicos y se basan en determinar la orientación e intensidad del campo magnético de las rocas que depende de la polaridad de la Tierra en el momento de la formación de dichos materiales.

en los niveles arqueológicos y paleontológicos de Orce requiere el esfuerzo enérgico de científicos interesados en métodos de datación cronométrica.

Los tres deslizamientos de Storegga figuran entre los mayores deslizamientos conocidos. Se produjeron bajo el agua, en el borde de la plataforma continental noruega (Storegga significa en noruego «el gran borde»), en el mar de Noruega, 100 kilómetros al noroeste de la costa Møre, causando un gran tsunami en el océano Atlántico Norte. Este colapso afectó, según estimaciones, a unos 290 km de la plataforma costera, con un volumen total de 3.500 km³ de detritos.¹ Este sería el volumen equivalente a un área del tamaño de Islandia cubierto con una profundidad de 34 m.

Según la datación por radiocarbono del material vegetal recuperado de sedimentos depositados por el tsunami, el último incidente ocurrió alrededor del 6100 a.C.² En Escocia, se han registrado restos del tsunami posterior, gracias al descubrimiento de sedimentos depositados en la cuenca de Montrose y en el fiordo de Forth, hasta 80 km tierra adentro y 4 m por encima de los niveles actuales de la marea normal.

Como parte de las actividades preparatorias del yacimiento de gas natural de Ormen Lange, el incidente ha sido minuciosamente investigado. Una de las conclusiones resultantes de este estudio —hecho público en el año 2004— fue que el deslizamiento se ocasionó por el material acumulado durante la edad de hielo anterior, y que sólo sería posible que se repitiese después de una nueva edad de hielo.¹ Anteriormente, se concluyó que el desarrollo del campo de gas Ormen Lange no aumentaría significativamente el riesgo de desencadenar un nuevo deslizamiento, que desencadenaría un gran tsunami que sería devastador para las zonas costeras en el mar del Norte y el mar de Noruega.

Los números amarillos indican la altura de la ola del tsunami según los sedimentos recientemente estudiados.³

Posible mecanismo

Terremotos, junto con gases (por ejemplo metano) liberados por la descomposición de loshidratos de gas, se consideran los mecanismos probablemente desencadenantes de los deslizamientos. Otra posibilidad es que los sedimentos se volvieron inestables y colapsaron, quizás bajo la influencia de un terremoto o de las corrientes oceánicas.¹

Impacto en las poblaciones humanas

En el momento, o poco antes, del último deslizamiento de Storegga, existía un puente de tierra, conocido por los arqueólogos y geólogos como Doggerland, que unía Gran Bretaña,Dinamarca y los Países Bajos a través de lo que hoy es el sur del mar del Norte. Se cree que esta área poseía un litoral con lagunas, pantanos, marismas y playas, así como que era un territorio rico en caza, aves y pesca poblado por culturas humanas del Mesolítico.^4 5 6 Aunque Doggerland fue sumergida físicamente a través de un aumento gradual en el nivel del mar, se ha sugerido que los litorales de Gran Bretaña y Europa continental —incluidas zonas ahora sumergidas— habrían sido inundados por un tsunami originado por el deslizamiento de Storegga. Este acontecimiento habría tenido un impacto catastrófico sobre la población mesolítica contemporánea y habría separado las culturas de Gran Bretaña y las del continente europeo.

El deslizamiento de tierra, conocido como el Storegga Slide, tuvo lugar frente a las costas de Noruega y generó olas de unos 40 metros de altura. Se han encontrado depósitos del tsunami en el noreste de Inglaterra, Escocia, Groenlandia y Noruega. En términos de tamaño, el tsunami fue similar al observado en el Océano Índico en 2004.

Los científicos han descubierto ahora en qué época del año ocurrió el tsunami, constatando que si hubiera tenido lugar tan sólo unos meses atrás, las poblaciones hubieran estado a salvo de la devastación que causó.

En su estudio, publicado en la revista Geology, Knut Rydgren y Stein Bondevik, del Sogn og Fjordane University College, en Sogndal, Noruega, examinaron muestras de musgo para averiguar cuándo se produjo el evento.

"En aquel tiempo, hace más de 8.000 años, la gente de la Edad de Piedra se moverían hacia las montañas para cazar renos y alces en el verano, y luego al final del otoño muchos de ellos regresaban a la costa a establecerse para el invierno", dijo Rydgren.

"Si hubiera ocurrido en el verano, muchas de estas personas no habrían sido golpeadas por el tsunami. Si sucedió a finales del otoño, cuando regresaron, la mayoría de ellos se habrían visto afectados".

Los depósitos del tsunami de Storegga contienen muestras del musgo Hylocomium splendens. Algunos de ellos conservan su color verde y la clorofila que sugiere que fueron enterrados vivos. El musgo tiene un ciclo de crecimiento en nuevos segmentos que ramifican el crecimiento del año anterior.

"Las mediciones de clorofila intacta indican que los musgos verdes estaban vivos y fueron muertos y enterrados en cuestión de horas por el tsunami golpeando la tierra en lugar de ser depositados de nuevo", dijo el estudio. "El repentino entierro y la posterior deposición de lodo marino impermeable deben haber protegido el material vegetal de la luz y el oxígeno que de otro modo habrían destruido la clorofila".

El análisis del musgo mostró que los segmentos eran más maduros que los que se encuentran generalmente en julio y agosto, con niveles de madurez similares a las que se aparecen a partir de octubre a diciembre.

"Al examinar y comparar los patrones de crecimiento del musgo descubrimos que sucedió a finales de octubre. La población fue diezmada probablemente", dijo Rydgren.