La datación relativa es la ciencia que determina 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, la 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 utilizaban la datación relativa para determinar las edades de los materiales. Aunque la datación relativa sólo 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, en algunos aspectos, es 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' tal como se observa en geología desde el siglo XVII hasta principios del siglo XX.
El orden regular de aparición de los fósiles en las capas de rocas fue descubierto alrededor de 1800 por William Smith . Mientras excavaba el Canal del 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 se encontraban sólo en determinadas capas y que se encontraban en las mismas capas en toda Inglaterra. Gracias 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 muestra las rocas de diferentes épocas geológicas .
Los métodos de datación relativa se desarrollaron cuando la geología surgió por primera vez como ciencia natural en el siglo XVIII. Los geólogos todavía utilizan los siguientes principios hoy en día como un medio para proporcionar información sobre la historia geológica y el momento de los eventos geológicos.
El principio de 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 globo 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. Hay varios tipos diferentes de intrusiones, incluidos cepo, lacolitos , batolitos , umbrales y diques .
El principio de las relaciones transversales se refiere a la formación de fallas y a la antigüedad de las secuencias que atraviesan. Las fallas son más jóvenes que las rocas que cortan; en consecuencia, si se encuentra una falla que penetra algunas formaciones pero no las que están encima de ella, entonces las formaciones que se cortaron son más antiguas que la falla, y las que no se cortaron deben ser más jóvenes que la falla. Encontrar el lecho clave en estas situaciones puede ayudar a determinar si la falla es una falla normal o una falla de empuje . [4]
El principio de inclusiones y componentes explica que, en las rocas sedimentarias, si se encuentran inclusiones (o clastos ) en una formación, entonces las inclusiones deben ser más antiguas que la formación que las contiene. Por ejemplo, en las rocas sedimentarias, es común que la grava de una formación más antigua se rompa 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 como lechos esencialmente horizontales. La observación de sedimentos marinos y no marinos modernos en una amplia variedad de entornos respalda esta generalización (aunque el lecho cruzado es inclinado, la orientación general de las unidades de lecho cruzado 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 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 previamente depositada. La única perturbación que experimentan las capas es la bioturbación, en la que los animales y/o plantas mueven cosas en las capas. sin embargo, este proceso no es suficiente para permitir que las capas cambien de posición. Este principio permite ver 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 del lecho más alto. [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 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 evolucionista. Sin embargo, el principio se vuelve bastante complejo, dadas las incertidumbres de la fosilización, la localización de los tipos de fósiles debido a cambios laterales en el hábitat ( cambios de facies en los estratos sedimentarios) y el hecho de que no todos los fósiles pueden encontrarse globalmente al mismo tiempo. [5]
El principio de continuidad lateral establece que las capas de sedimento inicialmente se extienden lateralmente en todas direcciones; en otras palabras, son lateralmente continuos. Como resultado, se puede suponer que las rocas que por lo demás son similares, pero que ahora están separadas por un valle u otra característica erosiva , son originalmente continuas.
Las capas de sedimento no se extienden indefinidamente; más bien, los límites pueden reconocerse y controlarse por la cantidad y el tipo de sedimento disponible y el tamaño y forma de la cuenca sedimentaria . Los sedimentos seguirán siendo transportados a un área y eventualmente serán depositados . Sin embargo, la capa de ese material se volverá más delgada a medida que la cantidad de material disminuya alejándose de la fuente.
A menudo, el material de grano más grueso ya no se puede transportar a un área determinada porque el medio de transporte no tiene suficiente energía para llevarlo a ese lugar. En su lugar, las partículas que se depositan en el medio de transporte serán de grano más fino y habrá una transición lateral del material de grano más grueso al 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. Muchas veces, 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 brusco de tipo de roca.
Las inclusiones fundidas 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 análogos a las inclusiones fluidas . Las inclusiones fundidas son generalmente pequeñas: la mayoría tienen menos de 100 micrómetros de ancho (un micrómetro es una milésima de milímetro, o aproximadamente 0,00004 pulgadas). Sin embargo, pueden proporcionar abundante información útil. Utilizando observaciones microscópicas y una variedad de técnicas de microanálisis químico, los geoquímicos y petrólogos ígneos pueden obtener una variedad de información útil a partir de inclusiones fundidas. Dos de los usos más comunes de las inclusiones fundidas son estudiar las composiciones de magmas presentes en las primeras etapas de la historia de sistemas de magma específicos. Esto se debe a que las inclusiones pueden actuar como "fósiles", atrapando y preservando estos primeros derretimientos antes de que sean modificados 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 provocan erupciones volcánicas explosivas .
Sorby (1858) fue el primero en documentar inclusiones microscópicas de fusión en cristales. El estudio de las inclusiones fundidas se ha visto impulsado más recientemente por el desarrollo de técnicas sofisticadas de análisis químico. Científicos de la antigua Unión Soviética lideraron el estudio de las inclusiones fundidas en las décadas posteriores a la Segunda Guerra Mundial (Sobolev y Kostyuk, 1975) y desarrollaron métodos para calentar las inclusiones fundidas bajo un microscopio, de modo que los cambios pudieran observarse directamente.
Aunque son pequeñas, las inclusiones fundidas pueden contener varios componentes diferentes, incluido vidrio (que representa magma que ha sido apagado mediante enfriamiento rápido), 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 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 propia roca. [6] Un ejemplo de esto es un xenolito , que es un fragmento de roca rural que cayó en el magma que pasaba como resultado de una detención . Otro ejemplo es un fósil derivado , que es un fósil que ha sido erosionado de un lecho más antiguo y redepositado en uno más joven. [7]
Esta es una reformulación del principio original de inclusiones y componentes de Charles Lyell de sus Principios de geología de varios volúmenes de 1830 a 1833 , que establece que, en el caso de las rocas sedimentarias , si se encuentran inclusiones (o clastos) en una formación , entonces las inclusiones debe ser más antiguo que la formación que los contiene. Por ejemplo, en las rocas sedimentarias, es común que la grava de una formación más antigua se rompa 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 posteriormente se incorporan 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 eventos en objetos del Sistema Solar distintos de la Tierra; Durante décadas, los científicos planetarios lo han utilizado para descifrar el desarrollo de los cuerpos del Sistema Solar , particularmente en la gran mayoría de los casos de los que no tenemos muestras de 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 una superficie planetaria, menos cráteres tiene. Si se conocen con suficiente precisión las tasas de formación de cráteres a largo plazo, se pueden aplicar fechas absolutas crudas basadas 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 aplicados en geología. Los principios de la tipología se pueden comparar con el enfoque bioestratigráfico en geología.