| CAPÍTULO XIII ETAPAS DE LA HISTORIA DE LA TIERRA QUE CONDUCEN A LAS ERAS CONOCIDAS | Página de portada | CAPÍTULO XV LA ERA PROTEROZOICA |
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Los bosquejos de las primeras etapas de la historia terrestre presentados en el último capítulo son meramente inferenciales, pero ofrecen una introducción útil al estudio de la parte de la historia terrestre registrada en las rocas. Las figuras 337-339 representan secciones radiales esquemáticas que ilustran las diferentes concepciones de la constitución del interior terrestre. El siguiente resumen aclarará las figuras:
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Según la concepción de la historia de la Tierra basada en la hipótesis laplaciana o gaseofundida, debería haber rocas ígneas o metaígneas presedimentarias en todos los puntos por debajo de las rocas sedimentarias predominantes de la superficie (Fig. 342). El plano de demarcación entre estos dos tipos de roca debería, por regla general, ser nítido.
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Según la modificación sugerida de la hipótesis gaseosa fundida (p. 430), la distinción anterior no sería válida, ya que entre la corteza original y las rocas sedimentarias superiores, debería existir una zona compuesta por una mezcla de rocas ígneas y sedimentarias, o sus equivalentes metamórficos (Fig. 338). Esta zona intermedia podría no estar claramente diferenciada ni de la corteza original inferior ni del grupo sedimentario superior.
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Según la teoría planetesimal, (1) el núcleo terrestre (Fig. 339) está compuesto de materia nebular o planetesimal. Tras la agregación, la materia planetesimal probablemente se recristalizó bajo la influencia del calor y la presión propios de la agregación, siendo la roca resultante esencialmente ígnea. Fuera del núcleo central debería existir (2) una zona densa compuesta principalmente de materia planetesimal, pero en parte por rocas ígneas erupcionadas desde abajo y en parte por rocas sedimentarias. Se supone que la materia planetesimal predomina en la parte inferior y principal de esta zona. Se supone que la roca ígnea, tanto eruptiva como irruptiva, tiene una distribución algo irregular, mientras que la roca sedimentaria aumenta en importancia en la parte superior, pero permanece como un componente secundario. Esta zona registra el crecimiento de la Tierra desde el inicio de los procesos volcánicos y atmosféricos hasta el final del período de notable crecimiento por acreción. El núcleo central y esta gruesa zona que lo rodea representan el Eón Formativo (p. 435). (3) Se supone que la siguiente zona, relativamente delgada, está compuesta principalmente por rocas ígneas extrusivas, con cantidades menores de sedimento y materia recogida del espacio. Esta zona representa el Eón Extrusivo (p. 435). (4) En el exterior se encuentra la zona superficial, donde predominan las rocas sedimentarias, aunque asociadas con no pocas rocas de origen ígneo. Se supone que las dos primeras zonas fuera del núcleo son universales, mientras que la más externa no cubre completamente el globo.
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Fig. 337. — Sector esquemático de la Tierra que ilustra su estructura según la hipótesis laplaciana. La mayor parte de la Tierra está compuesta por la roca ígnea original. Las rocas sedimentarias, junto con algunas rocas extrusivas, forman solo una fina capa, representada en negro en el diagrama, fuera del gran interior ígneo. La roca ígnea original se representa apareciendo en la superficie en algunos lugares (At). Esto, según una perspectiva, podría representar la roca arcaica. Fig. 338. — Sector esquemático de la Tierra que ilustra su composición según la versión modificada de la hipótesis laplaciana. Al igual que en la figura anterior, la mayor parte de la Tierra está compuesta por la roca ígnea original. Fuera de esta masa ígnea original, existe, según esta hipótesis, una zona de material extrusivo, con quizás algo de roca sedimentaria entremezclada. Esto se representa como la zona 2 en el diagrama. El material de esta zona se representa aflorando a la superficie en dos puntos (At). Fuera de esta zona, existe una tercera zona compuesta principalmente por rocas sedimentarias, pero subordinadamente por rocas extrusivas. Según una interpretación, el material de la segunda zona podría constituir la roca arcaica. Fig. 339. — Diagrama que representa la estructura de la Tierra según la hipótesis planetesimal. El material de las zonas 1 y 2 se indica en el diagrama. La zona 3 de esta figura corresponde a la zona 2 de la Fig. 338, y la zona 4 de esta figura corresponde a la zona 3 de la Fig. 338.
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Conjeturas sobre las rocas accesibles más antiguas. Con estas secciones teóricas en mente, es pertinente indagar cuál podría ser la naturaleza de las formaciones rocosas accesibles más antiguas, según las diversas hipótesis que representan los diagramas. Las excavaciones más profundas realizadas hasta la fecha tienen poco más de una milla de profundidad, y si bien, debido a la deformación y la erosión, se han expuesto rocas que antes se encontraban a mayores profundidades, el espesor máximo de las rocas observables es de tan solo unas pocas millas. Por lo tanto, el conocimiento preciso de las formaciones y estructuras rocosas se limita a dicho espesor.
(1). Según la hipótesis gaseofundida en su forma simple, podríamos esperar alcanzar la corteza original; pues no es racional suponer que la corteza original, la principal fuente de donde se derivaron las rocas sedimentarias, esté cubierta en todas partes tan profundamente por el material derivado que sea inaccesible. (2). Según la forma modificada de la teoría gaseofundida, la roca accesible más antigua debería ser la zona de rocas extrusivas y sedimentarias mezcladas entre la corteza original y las formaciones predominantemente sedimentarias superiores. (3). Según la hipótesis planetesimal, las rocas más antiguas a las que podríamos esperar acceder serían las referidas al Eón Extrusivo (p. 435), durante el cual la roca sedimentaria se mezcló en mayor o menor medida con la volcánica. En [ p. 439 ] esta hipótesis, como en la anterior, no se esperaría una línea de demarcación nítida entre las rocas predominantemente sedimentarias de arriba y las rocas predominantemente no sedimentarias de abajo.
Las rocas más antiguas conocidas. Las formaciones rocosas que ahora se encuentran con mayor exposición en la superficie son sedimentarias y se formaron durante el gran Eón Gradacional (p. 435). Sin embargo, en no pocos lugares se encuentran diversas formaciones predominantemente extrusivas (ígneas o metaígneas), ya sea debajo de las rocas sedimentarias predominantes o proyectándose a través de ellas en relaciones tales que muestran su mayor antigüedad. En muchos casos, estas rocas inferiores y más antiguas sufrieron una metamorfosis profunda, y se encuentran esencialmente en su estado actual, antes de la sedimentación de las capas suprayacentes. Estas formaciones predominantemente ígneas y metaígneas, que anteceden a la serie más antigua conocida de rocas predominantemente sedimentarias, son las formaciones más antiguas conocidas, y la era durante la cual se formaron es la primera de la que existe un registro preciso en las formaciones accesibles de la Tierra.
Este grupo de rocas, el más bajo y antiguo, es muy complejo e incluye coladas de lava, tobas volcánicas, intrusiones ígneas de diversos tipos y rocas sedimentarias, todas ellas más o menos metamorfoseadas y deformadas. No se han encontrado fósiles distintivos en ellas, pero se cree que la presencia local de (1) pizarras carbonosas similares a pizarras más recientes que derivaron su carbono de fuentes orgánicas, y (2) formaciones ocasionales de caliza y sílex que, como clase, suelen ser producto de organismos, implican la existencia de vida y justifican la ubicación de la era en la que se formaron estas rocas en el grupo zoico (p. 435). La era durante la cual, o en la última parte de la cual, se formó este sistema más antiguo de rocas accesibles, es la era Arqueozoica.
Bajo la hipótesis planetesimal, las rocas más antiguas conocidas pueden atribuirse con seguridad a la era Arqueozoica, pues, según esta hipótesis, las rocas de origen orgánico y las que contienen productos orgánicos no solo se mezclaron con todas las series accesibles, sino también con una serie profunda subyacente, ya que se supone que la vida se originó mucho antes de que la Tierra adquiriera su tamaño actual. Las formaciones más antiguas conocidas también podrían ser arqueozoicas bajo la fase modificada de la hipótesis de la tierra fundida que se ha presentado (p. 430); [ p. 440 ] pero bajo la forma más simple de la hipótesis de una tierra fundida, la corteza original no puede llamarse arqueozoica, ya que precedió a la vida. El término Arqueano (Sistema Arqueano, Complejo Arqueano) se aplica a menudo a las formaciones que aquí se refieren a la era Arqueozoica. Este término se aplica al grupo más antiguo de rocas accesibles, cualquiera que sea su origen y ya sean contemporáneas a la vida o anteriores a ella.
Delimitaciones. Se asume que el límite inferior del sistema Arcaico es inaccesible. Su límite superior ha sido fijado de forma diferente por distintos autores. El término Arcaico (muy antiguo) se introdujo originalmente para desplazar los términos más antiguos Azoico (sin vida) y Eozoico (vida del amanecer), cuyos significados etimológicos los hacían ya no apropiados para las rocas a las que se aplicaban. Tal como se definió inicialmente, el Arcaico incluía todas las rocas por debajo del Cámbrico (p. 476); pero el estudio progresivo ha demostrado que existen varios grandes sistemas de rocas sedimentarias o metasedimentarias (con mucha roca ígnea), discordantes entre sí, entre el sistema Cámbrico superior y el sistema Arqueozoico inferior. Los sistemas de rocas precámbricas que son predominantemente sedimentarias deben separarse del complejo predominantemente ígneo o metaígneo inferior, y el término Arcaico se restringe ahora generalmente a este último. El límite superior del Arcaico es, por lo tanto, la base del sistema predominantemente sedimentario más antiguo.
Características generales del Arcaico[1]
Como se entiende ahora, el Arcaico está formado por dos grandes clases de formaciones: a saber, (1) una gran serie de esquistos y (2) una gran serie de granitoides.
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(1) La serie de esquistos está compuesta principalmente por productos metamorfoseados de coladas de lava y tobas volcánicas. Su composición varía considerablemente; pero los tipos predominantes son los esquistos de hornblenda, los esquistos de roca verde, los esquistos de mica, etc. Asociados a las lavas superficiales metamorfoseadas y las formaciones piroclásticas, se encuentran algunas rocas ígneas masivas y estratos ocasionales de conglomerado, arenisca, lutita y caliza metamorfoseados, así como estratos de mineral de hierro, todo lo cual implica la actividad hídrica contemporánea. En algunos lugares, como en Vermilion, Minnesota, el mineral de hierro se encuentra en cantidades explotables.
(2) Entre las características más conspicuas de las rocas del Arcaico, en su estado actual de erosión, se encuentran las grandes masas de granito y gneis que sobresalen de los esquistos. Hasta hace poco, estos granitos y gneis se consideraban comúnmente las rocas más antiguas conocidas y se les denominaba «primitivas» o «fundamentales»; sin embargo, ahora se sabe que muchas de ellas, al menos, son intrusiones en la serie de esquistos y, por lo tanto, más recientes. Los gneis se consideran granitos metamorfoseados.
En la formación tanto de los flujos superficiales como de las intrusiones, las lavas ascendentes debieron ocupar numerosas fisuras o conductos conectados con el interior, dando lugar a numerosos diques y otras intrusiones que atravesaban las partes más antiguas del Arcaico. Cabe recordar también que todas las intrusiones y extrusiones de lava más recientes debieron atravesar el Arcaico, dejando en él diques y otros cuerpos de roca ígnea. Estas intrusiones posteriores, por supuesto, no forman parte estrictamente del sistema Arcaico, pero no siempre son separables, y su presencia aumenta la complejidad del Arcaico en su conjunto.
Diastrofismo y metamorfismo. La explicación más satisfactoria de la estructura foliada predominante en el Arcaico (Fig. 340) parece ser la que la relaciona con los movimientos de la parte exterior de la Tierra, en el Arqueozoico y épocas posteriores. Las intrusiones de roca ígnea probablemente contribuyeron a la metamorfosis de las rocas al proporcionar calor y generar presión en la zona donde se introdujeron. No solo esto, sino que la transferencia de tanto material desde abajo generó presión lateral, provocando que las partes externas se asentaran para reemplazar la lava transferida hacia arriba. [ p. 442 ] El resultado sería un empuje lateral en las partes externas de la Tierra, que se aliviaría mediante la flexión y el desmoronamiento de las rocas, y por cizallamiento.
Es natural que las rocas hayan experimentado un metamorfismo extraordinario en estas condiciones. Se ha demostrado que rocas ígneas masivas, mediante trituración y cizallamiento, se han transformado en rocas con una estructura foliada o esquistosa, y es en las rocas de esta era especialmente donde se encuentra este tipo de metamorfismo. Actualmente se cree que la mayor parte de los gneises existentes, así como una parte considerable de los esquistos existentes, adquirieron su estructura foliada de esta manera; pero debe entenderse que algunos de los esquistos y quizás algunos de los gneis surgieron de formaciones clásticas mediante otros procesos de transformación. No debe entenderse que el metamorfismo de las rocas arcaicas se completara durante la era arcaica. Todos los procesos de metamorfosis de épocas posteriores las han afectado.
Fig. 340. — Roca metamórfica con foliación claramente visible; orilla del río Ottawa. (Ells.)
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Sería difícil, en efecto, obtener una idea exagerada de la complejidad de la roca que ha llevado a que este sistema se denomine «Complejo Arcaico», «Complejo del Basamento», «Complejo Fundamental», etc. Ninguna otra roca de una era posterior presenta deformaciones tan generales y notables, ni un metamorfismo tan general y profundo. Debido a estas complicaciones, la interpretación de estas rocas resulta difícil, y las perspectivas actuales sobre su clasificación y correlación deben estar sujetas a modificaciones a medida que avance el conocimiento.
¶ Distribución y Desarrollo Local
Distribución general. El Arcaico es el único sistema rocoso accesible que, en teoría, envuelve por completo el globo. Ningún sistema posterior lo hace, pues dondequiera que el Arcaico emerge, no existen formaciones posteriores.
Al hablar de la distribución de una formación, generalmente se hace referencia a su distribución superficial, y al hablar de su distribución superficial, se suele ignorar la roca del manto (deriva glacial, etc.) que la recubre y la oculta, a menos que sea tan gruesa que haga indeterminable la formación subyacente. Por lo tanto, cuando se proporciona la distribución superficial de la formación, no debe entenderse que esta se encuentre literalmente en la superficie en todas partes dentro del área especificada, sino que está expuesta aquí y allá dentro de esa área, y que entre los puntos de exposición es la formación más superficial bajo la roca del manto. En este sentido, se estima que las rocas del Arcaico aparecen en la superficie en aproximadamente una quinta parte del área terrestre; pero dado que grandes áreas en algunos continentes solo se han reconocido geológicamente, esta cifra es solo una estimación aproximada.
En Norteamérica[2], con diferencia, la mayor área de roca Arcaica [ p. 444 ] se encuentra en Canadá (Fig. 341), pero cabe destacar que las formaciones del Proterozoico y épocas posteriores ocupan numerosas pequeñas extensiones dentro del área mostrada en el mapa, aunque el Arcaico se encuentra bajo ellas a poca profundidad. Aproximadamente paralela a la gran área canadiense, al sureste, se encuentra una serie interrumpida de probables extensiones Arcaicas, que se extienden desde Terranova hasta Alabama. De igual manera, al suroeste, existe un cinturón de áreas aisladas que se extiende desde México hasta Alaska. En pocos lugares dentro de estos cinturones se han estudiado las rocas antiguas con gran detalle. Áreas menores de roca Arcaica aparecen en Michigan y Wisconsin, en Minnesota y en la región de Adirondack de Nueva York. En algunas de estas regiones, las rocas arqueozoicas no se han separado cuidadosamente del Proterozoico.
El trabajo detallado ha abarcado solo una pequeña parte de esta gran extensión de roca arcaica. Las inmediaciones del Lago Superior en Canadá, Michigan, Wisconsin y Minnesota, la zona al norte del Lago Hurón y la región de Ottawa en Ontario son las zonas donde el sistema es más conocido.
Resumen. A modo de resumen, cabe decir que el sistema Arcaico se compone, en algunos lugares, de rocas principalmente masivas (intrusiones ígneas); en otros, de rocas principalmente gneísicas (principalmente metaígneas); y, en otros, de rocas (principalmente metaígneas y subordinadamente metasedimentarias) con una estructura esquistosa predominante. Además, las rocas de cada uno de estos tipos estructurales presentan una amplia gama de composición, desde ácidas hasta básicas. Las rocas de todas estas clases suelen estar estrechamente asociadas, y cualquiera puede predominar sobre las demás. En algunos lugares, las rocas de los diversos tipos estructurales se integran entre sí de forma tan completa que no dejan ninguna línea de separación, mientras que en otros su definición es nítida. Así, la roca masiva a veces aparece en diques bien definidos en los gneises y esquistos, mientras que los esquistos se presentan frecuentemente en láminas similares a diques en rocas más masivas. Además, las relaciones entre estos diversos tipos de roca se han complicado enormemente debido a la distorsión a la que han estado sujetos. La estructura y las relaciones de los diversos tipos de roca en el sistema indican que la intrincada estructura y composición del complejo Arqueano se alcanzó (1) mediante intrusiones sucesivas, grandes y pequeñas, de rocas de diferente composición química en (2) rocas aún más antiguas que originalmente eran (a) principalmente ígneas extrusivas y de composición química variable, pero (6) sedimentarias subordinadas; y (3) mediante sucesivos movimientos dinámicos que resultaron en diversos grados de metamorfismo y deformación de las diversas partes.
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Fig. 341. — Las áreas blancas al norte de México representan afloramientos del Arcaico; las áreas blancas al sur de Estados Unidos representan desconocimiento; las áreas negras representan afloramientos del Proterozoico, mientras que las áreas rayadas representan el Arcaico o el Proterozoico, bajo formaciones posteriores. El sombreado claro en los límites del terreno representa el área de la plataforma continental cubierta por agua de mar, o lo que es lo mismo, el área del mar epicontinental de este continente.
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Aunque las variaciones en las rocas del sistema Arcaico son grandes, existe, sin embargo, cierta homogeneidad en la heterogeneidad del conjunto. Ninguna parte considerable del sistema difiere mucho de otra, y no se ha establecido una relación definida y ordenada entre las diferentes partes en un área considerable. No parece haber una sucesión trazable de estratos ni una secuencia estratigráfica definida, como la que se puede observar en grandes series de rocas metasedimentarias, por muy plegadas y metamorfoseadas que estén.
El Arcaico en otros países. Las características y relaciones generales del Arcaico en Norteamérica parecen replicarse en otros continentes. Se conocen en todos los continentes sistemas rocosos correspondientes, compuestos principalmente por rocas metaígneas, pero subordinadamente por rocas metasedimentarias inextricablemente ligadas a ellas. Por lo tanto, las características y relaciones generales del Arcaico, tal como se desarrolló en Norteamérica, parecen ser esencialmente mundiales.
Relación del Arcaico con la teoría del origen de la Tierra. Con los hechos esenciales relativos a la constitución y estructura del sistema en mente, conviene indagar en qué hipótesis sobre el origen de la Tierra se ajustan mejor. La constitución del sistema deja claro que no representa la corteza terrestre original ni su extensión descendente. Sin embargo, no se puede afirmar que ninguna parte de lo que ahora se clasifica como Arcaico sea atribuible a la corteza original; es decir, no se puede afirmar que ninguna parte de la roca ígnea o metaígnea del Arcaico sea atribuible a un período azoico o prezoico, por muy sólida que parezca la evidencia en contra de tal referencia. Por otro lado, todos los hechos conocidos actualmente sobre el Arcaico se ajustan a la hipótesis planetesimal o a la forma modificada de la hipótesis gaseosa fundida. Sin embargo, no se puede afirmar que establezcan ninguna de las dos, ni que excluyan otras hipótesis sobre el origen de la Tierra.
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La cuestión del origen del Arcaico debe, pues, considerarse todavía abierta.
Opiniones anteriores sobre el Arcaico. Para explicar el sistema Arcaico, se han sugerido diversas hipótesis, la mayoría de las cuales parten de la hipótesis laplaciana. Una de ellas sostiene que las rocas Arcaicas están compuestas íntegramente por sedimentos metamorfoseados; otra, que son rocas ígneas producidas por la fusión de sedimentos; y una tercera, que son rocas ígneas que se introdujeron bajo las rocas sedimentarias más antiguas conocidas tras la deposición de estas últimas. Estas hipótesis tienen interés histórico, pero dado que actualmente no son aceptadas por los geólogos, se omitirá su consideración.[3]
Vida durante la era Arqueozoica. La presencia de material carbonoso, de minerales de hierro estratificados que antaño fueron carbonatos, de sílex y de calizas, implica la presencia de vida durante la era de formación de las rocas Arqueanas. Dado que no se han encontrado fósiles, no se sabe con certeza sobre las características de la vida, y poco, salvo por inferencia, sobre su abundancia.
Duración de la era Arqueozoica. Sobre la duración de la era Arqueozoica no se puede decir nada más allá de la afirmación general de que fue muy extensa, conclusión que es independiente de cualquier concepción particular del origen de la Tierra. Si la hipótesis planetesimal es correcta, no existe un límite inferior fácilmente asignable al sistema Arqueozoico, y la duración de la era Arqueozoica podría superar la de todos los tiempos posteriores.
Clima. Del clima de la época no se sabe nada, excepto que parece haber sido tal que permitió la existencia de vida y las fases ordinarias de sedimentación.
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¶ Notas
Bull. 86, US Geol. Surv., págs. 478-484, y 16th Ann. Rept., US Geol. Surv., Pt. II, págs. 747-756. La interpretación del Arcaico como se expone en estas publicaciones necesita alguna modificación a la luz de los descubrimientos recientes. El carácter sedimentario de partes del sistema se expone en lo siguiente: Mono. XLV, US Geol. Surv., págs. 129, 172-212; 21st Ann. Rept., US Geol. Surv., págs. 317 y 402-404; Mono. XXVIII, US Geol. s.nv., págs. 186-188; Am. Geol., vol. XXVIII, 1901, págs. 14-19; Jour. Geol., vol. X, pág. 71: Renta de la Oficina de Minas de Ontario, 1902, págs. 155-162; Geol. Surv. de Canadá, vol. III, parte I, F, 1887-99; Am. Jour. Sci., vol. 50 (1895), págs. 58-69. Trans. Roy. Soc. Canadá, 1899 y 1901. En las referencias a localidades canadienses, algunas rocas clasificadas como Arcaicas (EE. UU.) se describen bajo el nombre de Huroniano Inferior. ↩︎
La literatura sobre el Arcaico (así como el Algonquiano [Proterozoico]) de América del Norte fue resumida por Van Hise en Bull. 86, US Geol. Surv., en 1892. Esta publicación proporciona una bibliografía completa hasta la fecha. Un resumen posterior (1896) y más breve de los mismos temas por el mismo autor fue publicado, Pt. II, 16th Ann. Rept., US Geol. Surv., pp. 744-843. La literatura precámbrica desde 1892 ha sido resumida de vez en cuando por el mismo autor, y por Leith, en el Jour, of Geol., como sigue: Vol. I, pp. 304 y 532; II, pp. 109 y 444; III, pp. 227 y 709; IV, pp. 362 y 744; VI, págs. 527, 739 y 840; VII, págs. 190, 406, 702 y 790; VIII, pág. 512; IX, págs. 79 y 441; y XII, págs. 63 y 161. ↩︎
Véase la Historia de la Tierra de los autores, Vol. II. ↩︎