La estratigrafía es una rama de la geología que se ocupa del estudio de las capas de rocas ( estratos ) y de las estratificaciones (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).
El sacerdote católico Nicolás Steno sentó las bases teóricas 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 sedimentos.
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", [1] 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.
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La variación en las unidades de roca, que se muestra más obviamente como capas visibles, se debe a contrastes físicos en el tipo de roca ( litología ). Esta variación puede ocurrir verticalmente como estratificación (cama), 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 capas de rocas 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 utilizarlas 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 minerales (particularmente carbonatos ), el tamaño de grano, el espesor de las capas de sedimentos ( varvas ) y la diversidad de fósiles con el tiempo, relacionados con cambios estacionales o de más largo plazo en los paleoclimas .
La bioestratigrafía o estratigrafía paleontológica se basa en evidencia fósil en las capas de rocas. Se dice que los estratos de lugares muy extendidos que contienen la misma fauna y flora fósiles son correlacionables en el tiempo. La estratigrafía biológica se basó en el principio de sucesión faunística de William Smith , que fue anterior y fue una de las primeras y más poderosas líneas de evidencia de la evolución biológica . Proporciona pruebas sólidas de la formación ( especiación ) y extinción de especies . La escala de tiempo geológico se desarrolló durante el siglo XIX, basándose en la evidencia de la estratigrafía biológica y la sucesión faunística. Esta escala de tiempo siguió siendo relativa hasta el desarrollo de la datación radiométrica , que se basaba en un sistema de tiempo absoluto, lo que condujo al desarrollo de la cronoestratigrafía.
Un avance importante es la curva de Vail , que intenta definir una curva histórica global del nivel del mar según inferencias de patrones estratigráficos mundiales. La estratigrafía también se usa comúnmente para delinear la naturaleza y extensión de las rocas reservorios, sellos y trampas de la geología del petróleo que contienen hidrocarburos .
La cronoestratigrafía es la rama de la estratigrafía que sitúa una edad absoluta, en lugar de una edad relativa, en los estratos de las rocas . La rama se ocupa de derivar datos geocronológicos para unidades de roca, tanto directa como inferencialmente, 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 ubicar 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.
Un hueco o estrato faltante en el registro geológico de un área se denomina hiato estratigráfico. Esto puede ser el resultado de una interrupción en la deposición de sedimentos. Alternativamente, la brecha puede deberse a la eliminación por erosión, en cuyo caso puede denominarse vacío estratigráfico. [2] [3] Se llama pausa porque la declaración estuvo en suspenso durante un período de tiempo. [4] Una brecha física puede representar tanto un período de no deposición como un período de erosión. [3] Una falla geológica puede provocar la aparición de un hiato. [5]
La magnetoestratigrafía es una técnica cronoestratigráfica utilizada para fechar secuencias sedimentarias y volcánicas. El método funciona recogiendo 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. En el caso de las rocas sedimentarias esto es posible porque, a medida que caen 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, esa orientación se conserva. En el caso de las rocas volcánicas, los minerales magnéticos que se forman en la masa fundida se orientan con el campo magnético ambiental y se fijan en su lugar tras la cristalización de la lava.
Se recolectan muestras de núcleos paleomagnéticos orientados en el campo; Las lutitas , limolitas y 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 antiguo campo magnético estuviera orientado de manera similar al campo actual ( polo norte magnético cerca del polo norte de rotación ), los estratos conservarían una polaridad normal. Si los datos indicaran que el Polo Norte Magnético estaba 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. Tras el 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.
