Estratigrafía

La estratigrafía es una rama de la geología que se ocupa del estudio de las capas de roca ( estratos ) y su estratificación. ^{[ 1 ]} Se utiliza principalmente en el estudio de rocas sedimentarias y volcánicas estratificadas . La estratigrafía tiene tres subcampos relacionados: la litoestratigrafía (estratigrafía litológica), la bioestratigrafía (estratigrafía biológica) y la cronoestratigrafía (estratigrafía por edad).

Varios principios y leyes entran en juego al utilizar la estratigrafía, tales como el Principio de horizontalidad original , la Ley de superposición , las relaciones de corte transversal , el Principio de inclusiones y el Principio de sucesión faunística . ^{[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]}

El sacerdote católico Nicolás Steno estableció las bases teóricas de la estratigrafía al introducir la ley de superposición , el principio de horizontalidad original y el principio de continuidad lateral en una obra de 1669 sobre la fosilización de restos orgánicos en capas de sedimento. En 1759, el geólogo italiano Giovanni Arduino propuso la división de la corteza terrestre en cuatro órdenes generales y sucesivos: Primario, Secundario, Terciario y Cuaternario, una clasificación considerada como el punto de partida de la estratigrafía moderna. ^{[ 4 ] [ 5 ]}

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", ^{[ 6 ]} Smith reconoció la importancia de los estratos o capas de roca y la relevancia de los marcadores fósiles para correlacionar 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.

La variación en las unidades rocosas, que se manifiesta más claramente como estratificación visible, se debe a contrastes físicos en el tipo de roca ( litología ). Esta variación puede ocurrir verticalmente como estratificación (capas) 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 las capas de roca y qué implican estas geometrías sobre su ambiente de deposición original. El concepto básico en estratigrafía, llamado ley de superposición , establece que 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 las unidades litológicas. Las proporciones de isótopos de carbono y oxígeno varían con el tiempo, y los investigadores pueden utilizarlas para identificar cambios sutiles ocurridos en el paleoambiente. Esto ha dado lugar al campo especializado de la estratigrafía isotópica.

La ciclostratigrafía documenta los cambios, a menudo cíclicos, en las proporciones relativas de los minerales (en particular los carbonatos ), el tamaño del grano, el espesor de las capas de sedimento ( varvas ) y la diversidad fósil a lo largo del tiempo, relacionados con cambios estacionales o a largo plazo en los paleoclimas .

La bioestratigrafía o estratigrafía paleontológica se basa en la evidencia fósil presente en las capas de roca. Se considera que los estratos de diversas ubicaciones que contienen la misma fauna y flora fósil son correlacionables en el tiempo. La estratigrafía biológica se fundamentó en el principio de sucesión faunística de William Smith, que precedió a la evolución biológica y constituyó una de las primeras y más sólidas evidencias de la misma. Proporciona pruebas contundentes 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 temporal se mantuvo como una escala relativa hasta el desarrollo de la datación radiométrica , que se basó en un marco temporal 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 a partir de inferencias derivadas de patrones estratigráficos mundiales. La estratigrafía también se utiliza comúnmente para delimitar la naturaleza y la extensión de las rocas reservorio, sellos y trampas de hidrocarburos en la geología petrolera .

La cronoestratigrafía es la rama de la estratigrafía que se ocupa de ordenar las unidades rocosas en una secuencia temporal relativa, de modo que se pueda deducir una secuencia de eventos que dieron origen a la formación de las rocas. El objetivo último de la cronoestratigrafía es datar la secuencia de deposición de todas las rocas dentro de una región geológica y, posteriormente, en todas las regiones, y, por extensión, proporcionar un registro geológico completo de la Tierra.

Una brecha o estrato faltante en el registro geológico de un área se llama hiato estratigráfico. Esto puede ser el resultado de una interrupción en la deposición de sedimentos. Alternativamente, la brecha puede deberse a la remoción por erosión, en cuyo caso puede llamarse vacío estratigráfico. ^{[ 7 ] [ 8 ]} Se llama hiato porque la deposición estuvo detenida durante un período de tiempo. ^{[ 9 ]} Una brecha física puede representar tanto un período de no deposición como un período de erosión. ^{[ 8 ]} Una falla geológica puede causar la aparición de un hiato. ^{[ 10 ]}

Magnetoestratigrafía

La magnetoestratigrafía es una técnica cronoestratigráfica utilizada para datar secuencias sedimentarias y volcánicas. El método consiste en recolectar muestras orientadas a intervalos medidos a lo largo de una sección. Estas muestras se analizan para determinar su magnetismo remanente detrítico (MRD), es decir, la polaridad del campo magnético terrestre en el momento de la deposición del estrato. En el caso de las rocas sedimentarias, esto es posible porque, al caer a través de la columna de agua, los minerales magnéticos de grano muy fino (<  17 μm ) actúan como pequeñas brújulas , orientándose con el campo magnético terrestre . Al quedar enterradas, esta orientación se conserva. En el caso de las rocas volcánicas, los minerales magnéticos, que se forman en la lava fundida, se orientan con el campo magnético ambiental y quedan fijados en su lugar tras la cristalización de la lava. 

En el campo se recolectan muestras paleomagnéticas orientadas; las litologías preferidas son las lutitas , limolitas y areniscas de grano muy fino, ya que sus granos magnéticos son más pequeños y tienen mayor probabilidad de orientarse con el campo magnético ambiental durante la sedimentación. Si el campo magnético antiguo estuviera orientado de forma similar al campo actual (el Polo Norte Magnético cerca del Polo Norte Rotacional ), los estratos conservarían una polaridad normal. Si los datos indican que el Polo Norte Magnético estaba cerca del Polo Sur Rotacional , los estratos presentarían una polaridad invertida.

Los resultados de cada muestra se analizan eliminando la magnetización remanente natural (NRM) para revelar la magnetización remanente profunda (DRM). Tras el análisis estadístico, los resultados se utilizan para generar una columna magnetoestratigráfica local que posteriormente se compara con la Escala de Tiempo de Polaridad Magnética Global.

Esta técnica se utiliza para datar secuencias que generalmente carecen de fósiles o rocas ígneas intercaladas. La naturaleza continua del muestreo la convierte también en una técnica eficaz para estimar las tasas de acumulación de sedimentos.

• Christopherson, RW, 2008. Geosistemas: Una introducción a la geografía física , 7.ª ed., Nueva York: Pearson Prentice-Hall. ISBN 978-0-13-600598-8.
• Montenari, M., 2016. Estratigrafía y escalas temporales , 1.ª ed., Ámsterdam: Academic Press (Elsevier). ISBN 978-0-12-811549-7.

• Subcomisión de Información Estratigráfica de la ICS
• Sitio web de estratigrafía secuencial de la Universidad de Carolina del Sur
• Comisión Internacional de Estratigrafía
• Laboratorio de Estratigrafía de la Universidad de Georgia (EE. UU.)
• Stratigraphy.net: Un proveedor de datos estratigráficos.
• Agenames.org Un índice global de términos estratigráficos