Cronología geológica: historia y evolución de la escala de tiempo de la Tierra

Cronología geológica: descubre la historia y evolución de la escala temporal de la Tierra, del Hadeano al Cuaternario; eras, periodos, eventos clave y registros fósiles esenciales.

Este artículo describe la historia de la escala de tiempo geológico. Los principios fueron establecidos por primera vez por Nicolaus Steno a finales del siglo XVII. Steno sostenía que las capas de rocas (o estratos) se depositan en sucesión, y que cada una representa una "porción" de tiempo.

Steno formuló el principio de superposición. Según este principio, cualquier estrato es probablemente más antiguo que los que están por encima y más joven que los que están por debajo. Este principio es sencillo, pero aplicarlo a las rocas reales es complicado por su historia. Durante el siglo XVIII los geólogos se dieron cuenta de ello:

1. Las secuencias de estratos fueron a menudo erosionadas, distorsionadas, inclinadas o incluso invertidas después de la deposición;
2. Los estratos depositados al mismo tiempo en distintas zonas pueden tener aspectos totalmente diferentes;
3. Los estratos de cualquier zona representan sólo una parte de la larga historia de la Tierra.

Los primeros intentos serios de formular una escala temporal de geología histórica que pudiera aplicarse en cualquier lugar de la Tierra tuvieron lugar a finales del siglo XVIII. El más influyente de esos primeros intentos fue el dirigido por Abraham Werner y otros. Dividieron las rocas de la corteza terrestre en cuatro tipos: Primarias, Secundarias, Terciarias y Cuaternarias. Cada tipo de roca, según la teoría, se formó durante un periodo de la historia de la Tierra. Se podía hablar de un "periodo terciario" así como de "rocas terciarias". De hecho, "Terciario" (ahora Paleoceno-Plioceno) y "Cuaternario" (ahora Pleistoceno-Holoceno) siguieron utilizándose como nombres de períodos geológicos hasta bien entrado el siglo XXI.

Werner tenía la idea de que todas las rocas se habían precipitado de una única y enorme inundación. Es la llamada teoría neptunista. Un cambio importante en el pensamiento se produjo cuando James Hutton leyó su Teoría de la Tierra; o, una Investigación de las Leyes Observables en la Composición, Disolución y Restauración de la Tierra sobre el Globo ante la Real Sociedad de Edimburgo en marzo y abril de 1785. James Hutton en esas lecturas se convirtió en "el fundador de la geología moderna". Hutton sugirió que el interior de la Tierra estaba caliente y que este calor era el motor que impulsaba la creación de nuevas rocas. La tierra era erosionada por el aire y el agua y se depositaba en forma de capas en el mar; el calor consolidaba entonces el sedimento en piedra y lo elevaba en nuevas tierras. Esta teoría se denominó plutonista en contraposición a la teoría de las inundaciones.

La identificación de los estratos por los fósiles que contienen fue iniciada por William Smith, Georges Cuvier y otros a principios del siglo XIX. Los geólogos podían dividir la historia de la Tierra con mayor precisión. Si dos estratos (por muy distantes que estuvieran en el espacio o por su diferente composición) contenían los mismos fósiles, había muchas posibilidades de que se hubieran depositado al mismo tiempo. Los estudios detallados realizados entre 1820 y 1850 sobre los estratos y los fósiles de Europa dieron lugar a la secuencia de periodos geológicos que aún se utiliza hoy en día. Cuvier pensaba que muchas de las características geológicas de la Tierra podían explicarse por acontecimientos catastróficos que habían causado la extinción de muchas especies de animales. A lo largo de su carrera, Cuvier llegó a creer que no había habido una sola catástrofe, sino varias, que dieron lugar a una sucesión de faunas diferentes.

Los geólogos británicos fueron más activos en el siglo XIX. El "Cámbrico" (nombre romano de Gales) y el "Ordovícico" y el "Silúrico", llamados así por las antiguas tribus galesas, eran períodos definidos por las rocas galesas. El "Devónico" se denominó así por el condado inglés de Devon, y el nombre "Carbonífero" fue simplemente una adaptación de "las Medidas de Carbón", el antiguo término de los geólogos británicos para el mismo conjunto de estratos. El "Pérmico" recibió el nombre de Perm (Rusia) porque fue definido a partir de los estratos de esa región por el geólogo escocés Roderick Murchison. Los geólogos británicos también fueron responsables de la agrupación de los periodos en eras y de la subdivisión de los periodos Terciario y Cuaternario en épocas. En general, los periodos recibían el nombre de lugares donde las rocas eran fáciles de ver.

Los geólogos y paleontólogos basaron la tabla geológica en las posiciones relativas de los distintos estratos y fósiles. Estimaron las escalas de tiempo basándose en el estudio de las tasas de diversos procesos. Estimaron la meteorización, la erosión, la sedimentación y el tiempo que tardaba el sedimento en convertirse en roca dura. El descubrimiento de la radiactividad en 1896 y sus aplicaciones geológicas mediante la datación radiométrica tuvieron lugar en la primera mitad del siglo XX. Hizo posible la datación absoluta de las rocas y el descubrimiento de la edad de la Tierra.

La Comisión Internacional de Estratigrafía está trabajando para definir con exactitud cuándo empiezan y terminan los periodos geológicos y dónde están los mejores ejemplos. Se denominan Secciones y Puntos de Estratotipo de Límite Global (GSSP).

Principios básicos de la estratigrafía

• Superposición: las capas más profundas suelen ser más antiguas que las superiores (principio de Steno).
• Horizontabilidad original: los sedimentos se depositan inicialmente en capas horizontales; las inclinaciones posteriores indican movimientos tectónicos.
• Continuidad lateral: una capa puede extenderse lateralmente hasta encontrarse interrumpida por erosión o cambios ambientales.
• Relaciones de corte: toda estructura que corta a otra es más joven que la que corta (ej. fallas o intrusiones ígneas).
• Sucesión faunística: los fósiles aparecen y desaparecen en un orden determinado; esta observación permite correlaciones entre áreas distantes.

Datación: relativa y absoluta

La datación relativa se basa en la posición estratigráfica y en la identificación de fósiles guía para correlacionar capas. La datación absoluta proporciona edades en años mediante métodos radiométricos (por ejemplo, U-Pb en circón, Ar-Ar, K-Ar, y radiocarbono para tiempos recientes). Cada método tiene su rango de aplicación y sus limitaciones; por ejemplo, el carbono-14 es útil hasta ~50 000 años, mientras que U-Pb se aplica a edades de millones a miles de millones de años.

Jerarquía de la escala de tiempo geológico

La escala de tiempo se organiza en unidades jerárquicas: eones, eras, periodos, épocas y edades. Ejemplos principales:

• Eones: Hadeano (~4.54–4.0 Ga), Arqueano, Proterozoico y Fanerozoico (desde ~541 Ma hasta la actualidad).
• Eras del Fanerozoico: Paleozoico, Mesozoico y Cenozoico.
• Períodos notables: Cámbrico (~541 Ma), Devónico, Carbonífero, Pérmico, Triásico, Jurásico, Cretácico (final del Mesozoico ~66 Ma), Paleógeno, Neógeno y Cuaternario.

Eventos clave en la historia de la Tierra (selección)

• Formación de la Tierra: aprox. 4.54 Ga (4 540 Ma).
• Presencia temprana de agua líquida y aparición de la vida microbiana: se encuentran evidencias desde hace más de 3.5 Ga.
• Gran Oxidación (Great Oxidation Event): ~2.4–2.3 Ga, aumento sostenido del oxígeno atmosférico por fotosíntesis bacteriana.
• Eventos criogénicos (posible "Tierra bola de nieve"): p. ej. el Criogeniano (~720–635 Ma).
• Biota de Ediacara: organismos multicelulares blandos hacia el final del Proterozoico (~635–541 Ma).
• Explosión del Cámbrico: rápida diversificación de formas corporales complejas alrededor de ~541 Ma.
• Grandes extinciones: Permiano-Triásico (~252 Ma, la mayor), Cretácico–Paleógeno (~66 Ma, extinción de los dinosaurios no avianos), además de otras en Ordovícico, Devónico y Triásico.
• Radiación de los mamíferos y evolución de los primates en el Cenozoico; aparición de Homo sapiens en el Pleistoceno tardío (centenares de miles de años atrás).

Factores que controlan el registro geológico

El registro de rocas y fósiles está afectado por procesos como la sedimentación, la erosión, la diagénesis y la tectónica de placas. El movimiento de los continentes (teoría de la tectónica de placas) modifica distribuciones ambientales y biogeográficas, lo que condiciona la preservación de fósiles y la correlación entre regiones.

Normativa y precisión: la International Commission on Stratigraphy

La Comisión Internacional de Estratigrafía (ICS) coordina la definición global de límites stratigráficos y de las unidades de la escala de tiempo. Los límites, cuando es posible, se establecen mediante GSSP (Secciones y Puntos de Estratotipo de Límite Global) que seleccionan ubicaciones específicas con características estratigráficas, paleontológicas y geocronológicas bien definidas.

Aplicaciones y relevancia

La escala de tiempo geológico es fundamental para comprender la evolución de la vida, la historia climática de la Tierra, la formación de recursos naturales (combustibles fósiles, minerales), y para estudiar riesgos geológicos (sismicidad, vulcanismo). También es una herramienta esencial en la investigación paleontológica, la estratigrafía sedimentaria y la geología regional.

Perspectivas actuales

La geocronología y la estratigrafía continúan avanzando gracias a mejores técnicas analíticas, modelos de datación y a la integración de datos sedimentológicos, paleontológicos y geoquímicos. Las definiciones de algunos límites continúan refinándose y, en ocasiones, se debate la inclusión de nuevas divisiones (por ejemplo, criterios para el Antropoceno en el Cuaternario).

Para profundizar en las bases históricas y en los nombres de períodos y regiones citadas, consulte los vínculos y referencias incorporadas en el texto anterior.