La datación relativa es la ciencia de determinar el orden relativo de eventos pasados (es decir, la edad de un objeto en comparación con otro), sin determinar necesariamente su edad absoluta (es decir, edad estimada). En geología, se pueden utilizar rocas o depósitos superficiales , fósiles y litologías para correlacionar una columna estratigráfica con otra. Antes del descubrimiento de la datación radiométrica a principios del siglo XX, que proporcionó un medio de datación absoluta , los arqueólogos y geólogos usaban la datación relativa para determinar las edades de los materiales. Aunque la datación relativa solo puede determinar el orden secuencial en el que ocurrió una serie de eventos, no cuándo ocurrieron, sigue siendo una técnica útil. La datación relativa por bioestratigrafía es el método preferido en paleontología y es, en algunos aspectos, más precisa. [1] La Ley de Superposición , que establece que las capas más antiguas serán más profundas en un sitio que las capas más recientes, fue el resultado resumido de la "datación relativa" observada en geología desde el siglo XVII hasta principios del siglo XX.
El orden regular de aparición de fósiles en las capas de roca fue descubierto alrededor de 1800 por William Smith . Mientras excavaba el Canal de Carbón de Somerset en el suroeste de Inglaterra, descubrió que los fósiles siempre estaban en el mismo orden en las capas de roca. Mientras continuaba con su trabajo como topógrafo , encontró los mismos patrones en toda Inglaterra. También descubrió que ciertos animales estaban solo en ciertas capas y que estaban en las mismas capas en toda Inglaterra. Debido a ese descubrimiento, Smith pudo reconocer el orden en que se formaron las rocas. Dieciséis años después de su descubrimiento, publicó un mapa geológico de Inglaterra que mostraba las rocas de diferentes eras geológicas .
Los métodos de datación relativa se desarrollaron cuando la geología surgió como ciencia natural en el siglo XVIII. Los geólogos todavía utilizan los siguientes principios como medio para proporcionar información sobre la historia geológica y la cronología de los eventos geológicos.
El principio del uniformismo establece que los procesos geológicos observados en funcionamiento que modifican la corteza terrestre en la actualidad han funcionado de manera muy similar a lo largo del tiempo geológico. [2] Un principio fundamental de la geología propuesto por el médico y geólogo escocés del siglo XVIII James Hutton es que "el presente es la clave del pasado". En palabras de Hutton: "la historia pasada de nuestro planeta debe explicarse por lo que se puede ver que está sucediendo ahora". [3]
El principio de las relaciones intrusivas se refiere a las intrusiones transversales. En geología, cuando una intrusión ígnea atraviesa una formación de roca sedimentaria , se puede determinar que la intrusión ígnea es más joven que la roca sedimentaria. Existen distintos tipos de intrusiones, entre las que se incluyen los stocks, los lacolitos , los batolitos , los sills y los diques .
El principio de las relaciones de corte transversal se aplica a la formación de fallas y a la edad de las secuencias que atraviesan. Las fallas son más jóvenes que las rocas que cortan; por lo tanto, si se encuentra una falla que penetra algunas formaciones pero no las que están sobre ella, entonces las formaciones que fueron cortadas son más antiguas que la falla, y las que no fueron cortadas deben ser más jóvenes que la falla. Encontrar la capa clave en estas situaciones puede ayudar a determinar si la falla es una falla normal o una falla inversa . [4]
El principio de inclusiones y componentes explica que, en el caso de las rocas sedimentarias, si se encuentran inclusiones (o clastos ) en una formación, estas deben ser más antiguas que la formación que las contiene. Por ejemplo, en las rocas sedimentarias, es habitual que la grava de una formación más antigua se desgarre y se incluya en una capa más nueva. Una situación similar ocurre con las rocas ígneas cuando se encuentran xenolitos . Estos cuerpos extraños son recogidos como flujos de magma o lava y se incorporan, para luego enfriarse, en la matriz. Como resultado, los xenolitos son más antiguos que la roca que los contiene.
El principio de horizontalidad original establece que la deposición de sedimentos se produce en forma de lechos esencialmente horizontales. La observación de sedimentos marinos y no marinos modernos en una amplia variedad de entornos respalda esta generalización (aunque la estratificación cruzada está inclinada, la orientación general de las unidades con estratificación cruzada es horizontal). [4]
La ley de superposición establece que una capa de roca sedimentaria en una secuencia tectónicamente no perturbada es más joven que la que está debajo de ella y más vieja que la que está encima. Esto se debe a que no es posible que una capa más joven se deslice debajo de una capa depositada previamente. La única perturbación que experimentan las capas es la bioturbación, en la que los animales y/o las plantas mueven cosas en las capas. Sin embargo, este proceso no es suficiente para permitir que las capas cambien sus posiciones. Este principio permite considerar las capas sedimentarias como una forma de línea de tiempo vertical, un registro parcial o completo del tiempo transcurrido desde la deposición de la capa más baja hasta la deposición de la capa más alta. [4]
El principio de sucesión faunística se basa en la aparición de fósiles en rocas sedimentarias. Como los organismos existen en el mismo período de tiempo en todo el mundo, su presencia o (a veces) ausencia puede usarse para proporcionar una edad relativa de las formaciones en las que se encuentran. Basados en los principios establecidos por William Smith casi cien años antes de la publicación de la teoría de la evolución de Charles Darwin , los principios de sucesión se desarrollaron independientemente del pensamiento evolutivo. Sin embargo, el principio se vuelve bastante complejo, dadas las incertidumbres de la fosilización, la localización de los tipos fósiles debido a los cambios laterales en el hábitat ( cambio de facies en los estratos sedimentarios) y que no todos los fósiles pueden encontrarse globalmente al mismo tiempo. [5]
El principio de continuidad lateral establece que las capas de sedimento se extienden inicialmente lateralmente en todas las direcciones; en otras palabras, son lateralmente continuas. Como resultado, se puede suponer que las rocas que en otros aspectos son similares, pero que ahora están separadas por un valle u otra característica erosiva , eran originalmente continuas.
Las capas de sedimentos no se extienden indefinidamente; más bien, los límites se pueden reconocer y están controlados por la cantidad y el tipo de sedimento disponible y el tamaño y la forma de la cuenca sedimentaria . El sedimento continuará siendo transportado a un área y eventualmente se depositará . Sin embargo, la capa de ese material se volverá más delgada a medida que la cantidad de material disminuya a medida que se aleje de la fuente.
A menudo, el material de grano más grueso ya no puede transportarse a una zona porque el medio de transporte no tiene suficiente energía para llevarlo a esa ubicación. En su lugar, las partículas que se sedimentan del medio de transporte serán de grano más fino y habrá una transición lateral del material de grano más grueso al material de grano más fino. La variación lateral del sedimento dentro de un estrato se conoce como facies sedimentaria .
Si se dispone de suficiente material sedimentario , éste se depositará hasta los límites de la cuenca sedimentaria. A menudo, la cuenca sedimentaria se encuentra dentro de rocas muy diferentes a los sedimentos que se están depositando, en las que los límites laterales de la capa sedimentaria estarán marcados por un cambio abrupto del tipo de roca.
Las inclusiones de fusión son pequeñas parcelas o "manchas" de roca fundida que quedan atrapadas dentro de cristales que crecen en los magmas que forman rocas ígneas . En muchos aspectos son análogas a las inclusiones fluidas . Las inclusiones de fusión son generalmente pequeñas: la mayoría tienen menos de 100 micrómetros de diámetro (un micrómetro es una milésima de milímetro, o aproximadamente 0,00004 pulgadas). Sin embargo, pueden proporcionar una gran cantidad de información útil. Mediante el uso de observaciones microscópicas y una variedad de técnicas de microanálisis químico, los geoquímicos y petrólogos ígneos pueden obtener una variedad de información útil de las inclusiones de fusión. Dos de los usos más comunes de las inclusiones de fusión son estudiar las composiciones de magmas presentes en la historia temprana de sistemas de magma específicos. Esto se debe a que las inclusiones pueden actuar como "fósiles": atrapando y preservando estas primeras masas fundidas antes de que sean modificadas por procesos ígneos posteriores. Además, debido a que están atrapadas a altas presiones, muchas inclusiones fundidas también proporcionan información importante sobre el contenido de elementos volátiles (como H 2 O, CO 2 , S y Cl) que impulsan erupciones volcánicas explosivas .
Sorby (1858) fue el primero en documentar inclusiones microscópicas de material fundido en cristales. El estudio de las inclusiones de material fundido ha sido impulsado más recientemente por el desarrollo de sofisticadas técnicas de análisis químico. Los científicos de la ex Unión Soviética lideraron el estudio de las inclusiones de material fundido en las décadas posteriores a la Segunda Guerra Mundial (Sobolev y Kostyuk, 1975) y desarrollaron métodos para calentar las inclusiones de material fundido bajo un microscopio, de modo que los cambios pudieran observarse directamente.
Aunque son pequeñas, las inclusiones fundidas pueden contener varios componentes diferentes, incluido el vidrio (que representa el magma que se ha enfriado rápidamente), pequeños cristales y una burbuja separada rica en vapor. Se encuentran en la mayoría de los cristales que se encuentran en las rocas ígneas y son comunes en los minerales cuarzo , feldespato , olivino y piroxeno . La formación de inclusiones fundidas parece ser una parte normal de la cristalización de minerales dentro de los magmas, y se pueden encontrar tanto en rocas volcánicas como plutónicas .
La ley de los fragmentos incluidos es un método de datación relativa en geología . Básicamente, esta ley establece que los clastos de una roca son más antiguos que la roca misma. [6] Un ejemplo de esto es un xenolito , que es un fragmento de roca del terreno que cayó en el magma que pasaba como resultado de la deposición . Otro ejemplo es un fósil derivado , que es un fósil que se ha erosionado de un lecho más antiguo y se ha redepositado en uno más joven. [7]
Se trata de una reafirmación del principio original de inclusiones y componentes de Charles Lyell de su obra de varios volúmenes Principles of Geology (Principios de geología) de 1830 a 1833 , que establece que, en el caso de las rocas sedimentarias , si se encuentran inclusiones (o clastos) en una formación , estas deben ser más antiguas que la formación que las contiene. Por ejemplo, en las rocas sedimentarias, es habitual que la grava de una formación más antigua se desgarre y se incluya en una capa más nueva. Una situación similar ocurre con las rocas ígneas cuando se encuentran xenolitos. Estos cuerpos extraños se recogen como flujos de magma o lava y se incorporan más tarde para enfriarse en la matriz . Como resultado, los xenolitos son más antiguos que la roca que los contiene.
La datación relativa se utiliza para determinar el orden de los acontecimientos en los objetos del Sistema Solar distintos de la Tierra; durante décadas, los científicos planetarios la han utilizado para descifrar el desarrollo de los cuerpos del Sistema Solar , en particular en la gran mayoría de los casos para los que no tenemos muestras de la superficie. Se aplican muchos de los mismos principios. Por ejemplo, si se forma un valle dentro de un cráter de impacto , el valle debe ser más joven que el cráter.
Los cráteres son muy útiles para la datación relativa; por regla general, cuanto más joven es la superficie de un planeta, menos cráteres tiene. Si se conocen con suficiente precisión las tasas de formación de cráteres a largo plazo, se pueden aplicar fechas absolutas aproximadas basándose únicamente en los cráteres; sin embargo, las tasas de formación de cráteres fuera del sistema Tierra-Luna son poco conocidas. [8]
Los métodos de datación relativa en arqueología son similares a algunos de los que se aplican en geología. Los principios de la tipología pueden compararse con el enfoque bioestratigráfico en geología.