Locos por la Geología

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Hoy vamos a adentrarnos apenas un poco en una disciplina muy entrelazada con la Geología, la Arqueología, lo que nos permitirá de paso conocer algo del marco regional que nuestra propia disciplina ofrece al hallazgo.

¿De qué hallazgo se trata?

Se trata de la momia de una niña de aproximadamente ocho o nueve años de edad, que fue conocida como «la Reina del Cerro», o también como «La hija del Rey Inga», o la «momia de los Quilmes».

Lo que hoy se conserva está en un estado de acusado deterioro, de resultas de numerosas mudanzas que ocurrieron hasta que fue finalmente considerada como patrimonio del estado, ya que hasta ese momento, y durante prácticamente ocho décadas pasaba de mano en mano como objeto curioso para exhibición o como parte de colecciones privadas.

En breve resumen puede decirse que en algún momento entre 1920 y 1922, un baqueano de nombre Felipe Calpanchay, descubre una tumba precolombina y recurre al minero chileno Juan Fernández Salas, quien aprovechando la experiencia propia de su oficio, utiliza dinamita para acceder al interior del enterramiento, donde encuentran la momia junto con algunos objetos que serían parte del ritual funerario.

La momia permaneció en una finca de Tolombón, hasta su venta, en 1922, a Pedro Mendoza, coleccionista que la trasladó a Cafayate para exhibirla, cobrando entrada a los curiosos.

Pasó luego a pertenecer a Perfecto Bustamante, y a su muerte a Absjorn Pedersen. En 1977, el profesor Amadeo Sirolli publica un trabajo titulado «La Momia de los Quilmes», en donde resume las observaciones que ya había realizado en 1924, en la exhibición del primer propietario, pero no se conoce el paradero de la pieza sino hasta 1985, cuando Asbjorn Pedersen vende la momia a un anticuario, que a su vez la vende al odontólogo Carlos Colombano, en cuyas manos permanece como parte de su museo privado «Chavín de Huántar», ubicado en Martínez.

Llega más tarde a la vidriera de un banco en la calle Florida de la Ciudad de Buenos Aires, donde es identificada como la momia perdida hacia fines de la década del noventa. En el año 2001, la Fundación CEPPA, Centro de Estudios para Políticas Aplicadas, adquiere el cuerpo con los pocos objetos aún conservados y realiza los primeros estudios científicos y trabajos de conservación.

A partir de 2006, la momia del Chuscha vuelve a la provincia de Salta por la donación de Matteo Goretti, y hoy se exhibe en el Museo de Arqueología de Alta Montaña.​

¿Dónde se produjo el descubrimiento?

El hallazgo tuvo lugar en una precumbre del cerro Chuscha a 5.175 msnm, dentro del entorno conocido como Nevado del Cajón.

El Nevado del Chuscha o del Cajón se encuentra ubicado sobre el límite meridional de la Provincia de Salta, con coordenadas 26′ 09′ de latitud Sur y 66° 12′ de longitud Oeste, aproximadamente 25 km. al Sudoeste de la localidad de Cafayate.
Este Nevado forma parte del sistema orográfico de la Cordillera Oriental Andina, específicamente en el extremo septentrional de la Serranía del Cajón y tiene una altitud que supera los 5.000 msnm, lo que lo coloca casi 4.000 m por encima del nivel de base del río Santa María que corre por el Valle del Cajón.

¿Que puede decirse de la Geología regional del Valle del Cajón y el Cerro Chuscha?

El Valle del Cajón queda definido entre las Sierras de Quilmes o El Cajón por el este y un conjunto de elevaciones occidentales que comprenden la Sierra de las Cuevas, los cerros Ciro, Laguna Piedrosa, Ciénaga Redonda y Mollar.

Ya que las Sierras de Quilmes se extienden desde el Campo del Arenal en el sur hasta la latitud de Angastaco en la provincia de Salta por el norte, el entorno geológico es en general compartido por esta provincia y la parte norte de Catamarca y. La mayor altura corresponde al cerro Chuscha, que tiene 5.400 m, un poco por debajo de cuya cumbre se produjo el descubrimiento del que hablamos.

Específicamente el Nevado de Chuscha, es un bloque tectónico de basamento cristalino del Precámbrico superior. En 1976 Baldis et al. consideraron que toda la región ameritaba ser definida como una nueva provincia geológica a la que denominaron «Cumbres Calcha social, por favor, mencionen la fuente porque esta página está registrada con IBSN 04-10-1952-01.

Hoy subo una ficha para coleccionistas, elaborada por la Secretaría de Minería de Córdoba, hace ya algunos años.

Un abrazo y hasta el próximo lunes, con un post científico elaborado por mí, como siempre. Graciela.

Hoy comenzaremos a ver en detalle un tema que les adelanté a modo introductorio hace bastante tiempo atrás.

Se trata del primero de los métodos de datación absoluta del que voy a hablarles, es decir el del Carbono 14.

Para entender esto, deberían ir a leer algunos posts previos, y seguir los links que les iré dejando a lo largo del post.

¿Qué nociones previas acerca del carbono necesitamos?

Ya en un post anterior les he explicado en detalle qué son los isótopos de un elemento, de modo que pasaré directamente a señalarles cuáles son las tres formas isotópicas del carbono.

• El Carbono-12 que tiene 6 protones y 6 neutrones, además de 12 partículas subatómicas en su núcleo.
• El Carbono-13 que tiene 6 protones y 7 neutrones, con 13 partículas subatómicas en el núcleo.
• El Carbono-14 que tiene 6 protones y 8 neutrones, más 14 partículas subatómicas en su núcleo.

Desde la primera observación puede notarse que el nombre de cada isótopo es simplemente el número que resulta de la suma de sus protones y neutrones.

En el caso que nos ocupa, los dos primeros isótopos son estables, no así el tercero, que por ende actúa como radiactivo hasta alcanzar su transformación a un elemento «hijo» que se encuentra en equilibrio y que es el Nitrógeno 14, al cual se llega por la emisión de una partícula beta desde el C14 al que se considera «padre».

¿Dónde y cómo se origina el C¹⁴?

El carbono-14 nace en la atmósfera superior y se forma por el bombardeo de rayos cósmicos, que no son otra cosa que partículas nucleares de alta energía, con ocurrencia habitual en el espacio.

Esas partículas dispersan los núcleos de los átomos gaseosos, liberando neutrones. Cuando los neutrones son absorbidos por los átomos de nitrógeno (N) – elemento gaseoso de número atómico 7 y número de masa 14- cada núcleo libera un protón, con lo cual su número atómico disminuye a 6, con lo que pasa a ser precisamente carbono-14.

Una vez así generado, el C14 forma parte del dióxido de carbono y es absorbido por los vegetales a través de la fotosíntesis, y luego pasa a otros seres vivos a lo largo de la cadena alimentaria. En definitiva, todos los organismos contienen una pequeña cantidad de carbono-14.

Es importante señalar que en el dióxido de Carbono, están también presentes los otros dos isótopos, siendo el mayoritario (más del 98,9%) el C¹². Se ha calculado que existe aproximadamente 1,3 átomos de C¹⁴ por cada 10¹² átomos de C¹² , y se sabe también que esta proporción se ha mantenido aproximadamente constante a lo largo del tiempo geológico

¿Cómo se aplica este conocimiento a la datación absoluta?

Obviamente, para que no me obliguen a repetir cosas que ya pueden ver en otros posts, les recomiendo ir a leerlos antes de entrar en esta explicación.

Aclaremos ahora que como el período de semidesintegración del carbono-14 es de sólo 5.730 años, únicamente puede usarse para datar eventos comparativamente recientes. No puede usarse más allá de los 70.000 años como máximo, y sólo se aplica en restos que fueron organismos en algún momento.

Ahora sí veamos la explicación básica y simplificada de cómo se puede datar por radiocarbono.

En la mayoría de los métodos de datación por isótopos- tal como veremos más adelante detalladamente en otros posts- la edad se obtiene de la proporción entre el isótopo padre y el isótopo hijo. En este caso, en cambio, el isótopo resultante es gaseoso (N) de modo que escapa del material y es imprescindible utilizar otra estrategia.

Es por eso que se recurre a la proporción entre los dos elementos que están presentes en la materia orgánica original, es decir C ¹² y C ¹⁴.

Durante todo el tiempo en que un organismo permanece con vida, la proporción entre ambos isótopos permanece constante, ya que el 14 que se pierde por transformación a N se va renovando, ya sea por procesos de fotosíntesis desde la atmósfera, o por alimentación en el caso de organismos superiores que consumen la vegetación.

No obstante, cuando se produce la muerte del organismo, sea una planta o un animal, cesa esa renovación y el C ¹⁴ va disminuyendo gradualmente por su desintegración en N ¹⁴ que ocurre como ya dijimos al emitir partículas beta. Comparando las proporciones de las dos formas de carbono en una muestra a datar con una muestra testigo similar pero reciente, pueden realizarse aproximaciones de edad.

Siendo la vida media del C ¹⁴ de 5.730 años, una muestra problema que contenga el 50% del radiocarbono presente en una muestra actual, tendrá una edad de 5.730 años precisamente. Si su contenido es del 25%, habrán transcurrido dos vidas medias, es decir que la edad será de 11.740 años; para un 12,5% la edad resultante es de 17.190 años, y así sucesivamente. Con esa información se construyeron curvas en las que luego puede ingresarse la cantidad medida y buscar en la coordenada correspondiente, la edad estimada.

Por supuesto a medida que transcurre el tiempo, la cantidad de C ¹⁴ se hará cada vez más exigua, hasta no resultar medible, de allí el límite de utilización establecido en alrededor de 70.000 años como ya les dije.

¿Qué dificultades implica este método?

Lo primero que conviene señalar es que el relato del fundamento teórico puede dar la falsa sensación de que esa teoría tiene una aplicación práctica igualmente sencilla, pero ése no es el caso, ya que el procedimiento real es bastante complejo y conlleva un cierto margen de error.

Para comenzar, el método sólo puede usarse para datar los materiales orgánicos como madera, carbón vegetal, huesos y hasta carne, en casos de hallazgos de cuerpos momificados o congelados, o tejidos y fibras de algodón.

Por otra parte, la medición misma requiere muchas maniobras de precisión – desde la obtención de la muestra, su preparación, la estimación de su peso, etc.,etc.- en las que se pueden ir introduciendo errores que se suman entre sí.

Todo ello hace que sea parte del protocolo la aplicación de verificaciones cruzadas, ya sea por dendrocronología, fósiles obtenidos en el estrato que contiene a la muestra a datar, criterios estratigráficos, o hasta la doble datación en distintos laboratorios.

¿Cuales son las limitaciones?

Ya las hemos señalado un par de veces, pero repitamos que hay un límite máximo para la antigüedad de la muestra a medir, y para el tipo de material que puede investigarse.

Pero también hay que agregar que en acontecimientos muy recientes tampoco puede utilizarse porque el margen de error del método podría exceder la edad misma que se está midiendo en casos de eventos que han ocurrido muy poco tiempo atrás. Por eso su uso forense es muy limitado para escenas de escasa antigüedad.

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Un abrazo y hasta el miércoles. Graciela. P.S.: La imagen que ilustra el post es de este sitio.

Hace apenas un par de días se cumplieron 18 años de un descubrimiento importante, lo que servirá de excusa para salirnos un poco de lo estrictamente geológico, aunque viene al caso, porque a los geólogos nos interesa el contexto del planeta que nos desvela.

¿De qué efeméride hablamos?

El 9 de marzo de 2006, la sonda Casini descubre evidencias de la presencia de agua en estado líquido en Enceladus, uno de los satélites de Saturno.

La sonda Cassini es el resultado de un proyecto conjunto en el que participan la NASA, la Agencia Espacial Europea (ESA) y la italiana (ASI), y se encontraba orbitando Saturno desde 2004.

¿Qué sabemos de Enceladus?

Enceladus, a veces castellanizado como Encélado es por orden de tamaños decrecientes, el sexto satélite de Saturno, con un diámetro muy poco superior a los 500 km.

Se lo conoce desde un tiempo relativamente reciente, ya que fue descubierto el 28 de agosto de 1789 por William Herschel, al aplicar la ley de Titius Bode de la que ya hemos hablado.

La temperatura media de su superficie ronda los -190°C, por lo cual está cubierto por una capa de hielo reciente que refleja casi toda la luz solar incidente, lo que mantiene las condiciones de frío extremo.

Se han observado en él toda una variedad de paisajes de diferentes edades, topografías y seguramente orígenes.

¿Hubo indicios previos a este descubrimiento?

Ya en los años 80 las sondas Voyager pasaron muy cerca del satélite, despertando interés por la presencia de rasgos relacionables con una dinámica hídrica.

Entre 2004 y 2005, la sonda Cassini comenzó una serie de aproximaciones que revelaron nuevos detalles, tales como la presencia de criovolcanes próximos al polo sur del satélite.

En marzo del 2006 pudo establecerse que existen geoformas similares a géiseres, que arrojan emisiones de vapor de agua, algunas otras sustancias volátiles, y también material sólido compuesto en parte por cristales de cloruro de sodio y partículas de hielo.

Ese hielo es en parte responsable de los anillos que circundan a Saturno, pues cuando las emisiones son muy violentas, las partículas heladas escapan a mayor distancia del centro del campo gravitacional, y permanecen orbitando en el espacio exterior del planeta.

¿Cómo se prueba la existencia de agua en Enceladus?

Al aproximarse la sonda Cassini a Saturno, se estableció que el sistema del planeta y sus lunas contiene una gran cantidad de átomos de oxígeno libre. En un primer momento el fenómeno resultó desconcertante, hasta que se descubrió que Enceladus emite gran cantidad de moléculas de agua que se disocian luego en oxígeno e hidrógeno.

Pero lo más interesante es la presencia de iones negativos de agua en el satélite, es decir de átomos con más electrones que protones.

Esos iones sólo se han descubierto hasta ahora en la Tierra,  en Titán, (el satélite más grande de Saturno), en algunos cometas, y en Enceladus. En la Tierra se atribuye la existencia de estos iones negativos a los violentos movimientos del agua en los océanos. Por extensión se asume que debajo de la superficie de Enceladus podría existir un océano que constituiría una capa entre el hielo de la superficie y el núcleo rocoso, cuyo espesor se calcula en unos diez kilómetros.​

¿Qué se puede agregar?

Si bien esto también sucede en otros satélites, en este caso, dado el tamaño del cuerpo, las capas de agua líquida podrían estar a unas pocas decenas de metros bajo la superficie.

En abril de 2017 la NASA confirmó también la existencia de géiseres y fumarolas que expulsan vapor de agua acompañado de elementos químicos que harían factible la posibilidad de vida microbiana.

Si se analiza la confluencia de agua líquida en abundancia, una fuente de energía, y la presencia de moléculas complejas que incluyen átomos carbono en largas cadenas, la existencia o generación de alguna forma de vida es una posibilidad que se está teniendo en cuenta. 

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Retomo el hilo de ese tema fundamental que constituye el actual paradigma de la Ciencia Geológica, y que les he venido explicando de a pasitos para no aturdirlos ni alejarlos del blog.

En el último avance les conté que hay diferentes tipos de contactos entre las numerosas placas que segmentan la superficie planetaria.

Hoy empezaré a contarles en detalle lo que ocurre en esos contactos, que ya les adelanté que son los núcleos más activos del planeta. Hoy veremos los contactos divergentes, asumiendo que ya han visto todos los temas anteriores, por lo cual hay algunas cosas que no voy a repetir, sino que me limitaré a dejarles el link para que repasen los conceptos ya presentados.

Este tema de hoy les dará respuestas para algunas de las preguntas que algunas vez dijimos que este nuevo paradigma ayudaba a resolver, especialmente en lo que se refiere a la constitución de los fondos oceánicos.

¿Qué se entiende por contactos divergentes?

Comencemos por decir que la palabra divergente deriva del latín, idioma en que di signfica aparte y vergere
quiere decir moverse.

Esto tal vez les permita recordar que ya se los he presentado, (sólo nominalmente) en un post anterior, de modo que deberían saber que se trata de «contactos de construcción» o también podemos llamarlos de expansión, o tensionales. Ahora vamos a explicar por qué son así considerados.

Se conocen como contactos de construcción o constructivos porque en ellos se genera nueva corteza o litósfera oceánica (según diversas interpretaciones); se denominan también centros o contactos de expansión o expansivos, porque la expansión del fondo oceánico que ya les he explicado antes, se produce en estas zonas.

Finalmente el nombre de contactos extensionales procede del hecho de que los vectores de movimiento implican precisamente extensiones o tracciones, apuntando a direcciones opuestas entre sí. Es decir que las placas involucradas se separan alejándose una de otra. En efecto, el estudio del primer movimiento de los terremotos que tienen lugar en este tipo de contactos ha confirmado que se trata dominantemente de esfuerzos tensionales.

¿En qué situaciones ocurren los contactos divergentes?

Pese a que el gran ejemplo de la divergencia de placas tiene lugar a lo largo de las dorsales oceánicas, y a que esto ha conducido a suponer que sólo allí ocurre este fenómeno, también pueden desarrollarse contactos divergentes entre las placas en el interior de un continente, lo cual da lugar a la fragmentación continental que tan bien reconoció Alfred Wegener.

Empecemos por reconocer que cualquier movimiento de tal magnitud debe obedecer a una causa, y hoy se considera que el motor de estos desplazamientos es la convección térmica profunda. En post futuros veremos que hay ciertas discrepancias en cuanto a la profundidad de esos núcleos convectivos, su configuración y hasta su origen último, pero por ahora nos alcanza con recordar lo que ya anotamos en el post que les he linkeado unos renglones más arriba. Es decir que las fuerzas tensionales responden a los sitios en que las propias corrientes convecticas se alejan entre sí.

Ahora, teniendo ya la fuerza impulsora, veamos qué pasa en las dos diversas situaciones planteadas.

¿Qué procesos ocurren en contactos divergentes oceánicos?

Ya sabemos que las corrientes convectivas adyacentes, pero con movimientos opuestos crean fuerzas tensionales que empujan primero hacia arriba el fondo oceánico, y luego lo estiran y adelgazan hasta fragmentarlo, y desplazar a las placas sobreyacentes, alejándolas del eje de ruptura. Esto genera el espacio para que por él ascienda desde el manto situado por debajo, la roca fundida que conocemos como magma y posteriormente lava.

El magma se enfría gradualmente para dar lugar a rocas ígneas que constituyen nuevos segmentos de fondo oceánico, en el proceso que ya les he linkeado arriba y que conocemos como expansión del fondo oceánico, que genera nuevos terrenos, con una elevación central conocida como dorsal.

Esa dorsal es resultante de las altas temperaturas del material que asciende en estado fundido, lo que lo hace menos denso, y por ende se sobreeleva respecto al terreno circundante, desde el cual sobresale como una cordillera submarina, marcada a veces en la superficie por cadenas de islas que no son sino las cimas de los picos sumergidos y que a veces se conocen como guyots.

La expansión ocurre con velocidades que varían entre 2 y más de 15 cm anuales. La dorsal Centroatlántica es lenta, mientras que algunas porciones de la dorsal del Pacífico oriental son las que se mueven con las mayores velocidades.

En una primera lectura esas velocidades pueden parecer exiguas, pero alcanzan para que a lo largo de 180 millones de años (correspondientes a las edades más antiguas medidas en los fondos oceánicos hasta el presente) se hayan formado todas las cuencas actuales.

¿Qué procesos ocurren en contactos divergentes en el interior de los continentes?

Según el estado actual del conocimiento, los contactos divergentes que tienen lugar en zonas continentales proceden de manera bastante similar a lo ya descripto para las dorsales oceánicas, y originan la fragmentación continental que normalmente empieza con la formación de una depresión alargada denominada rift.

El ejemplo paradigmático es el rift del África oriental- aunque veremos más abajo que no es el único- que representa el estadio inicial de la ruptura de un continente. A lo largo de ese valle, las fuerzas tensionales estiran y adelgazan la
corteza continental, tal como en el océano y dan también espacio para que el magma ascienda manifestándose como actividad volcánica, con expresiones como el Kilimanjaro y el Monte Kenia.

¿Cuáles son los resultados en cada uno de esos casos?

Ya dijimos que en el caso de ocurrir la divergencia en una placa oceánica que se fractura, se forma una dorsal, que puede elevarse entre 2 y 3 km por encima del fondo oceánico que se encuentra a ambos lados, y que -contra lo que el término mismo puede sugerir- no se trata de una estructura de escasa extensión lateral, sino que puede comprender entre 1.000 y 4.000 kilómetros de ancho, lo que deja sitio para que en algunos segmentos, y siguiendo el eje longitudinal, aparezca un valle central profundo y afectado por fallas, al que se conoce como rift o valle de rift, en modo semejante a lo que ocurre en las placas continentales divergentes.

De resultas de estos procesos, se genera todo un sistema de dorsales oceánicas interconectadas que se internan en todas las cuencas oceánicas mayores (Atlántica, Pacífica e Índica) formando el rasgo topográfica más largo de toda la superficie terrestre, ya que supera los 70.000 kilómetros en total, y el 20 por ciento de la superficie planetaria.

En cuanto a los rifts continentales, la profundización del fenómeno llega a separar la placa en dos mitades opuestas, entre las cuales se interna un brazo estrecho de mar, conectado con el océano.

Ése habría sido el caso del actual mar Rojo, que habría resultado de un largo proceso, iniciado unos 20 millones de años atrás, cuando la península Arábiga se separó del continente africano.

Hoy se visualiza este fenómeno en el Gran Valle del Rift de África Oriental que ya mencionamos más arriba, y que tiene lugar entre una placa mayor (la Africana) y una pequeña placa o subplaca denominada Somalí. En el futuro, parte del continente podría ser arrancado si el proceso no se detiene, tal como parece haber ocurrido en el Valle del Rhin, que no dio origen a nuevos fondos oceánicos.

Otro sitio donde un Rift inicialmente continental está permitiendo el ingreso del mar es el Golfo de California, donde Baja california se aleja progresivamente del continente.

Más adelante les presentaré un post con modelizaciones de la posible situación de mares y continentes en unos 50 millones de años.

¿Qué características tienen los nuevos materiales así formados?

Ya dijimos antes que la corteza oceánica recién creada está caliente y es menos densa que las rocas formadas antes, que ya están más frías, y aumentan su densidad por la contracción térmica, lo que produce un descenso relativo, y explica la presencia de profundidades oceánicas progresivamente mayores al alejarse de la cresta de la dorsal.
En esas profundidades además, se acumulan los sedimentos procedentes de los continentes circundantes, y de la propia depositación biológica marina. Todo esto va aumentando el espesor de la placa, de tal manera que puede generalizarse que las placas antiguas suelen ser de mayor espesor que las más nuevas.

Con respecto a las características litológicas, al tratarse de materiales originalmente fundidos en los fondos simaicos, las rocas formadas son por lo general del extremo básico, o no muy alejadas de él.

En cuanto a los rifts continentales, cuando llegan al estado en el que se instala un mar incipiente, la expansión del fondo oceánico que allí tiene lugar va generando materiales marinos que se adosan en los bordes continentales en divergencia, ésa es la razón por la cual en los bordes de las placas mayores del presente, siempre se encuentre algo de material relacionable con corteza oceánica, reconocible por su composición litológica.

¿Qué se puede agregar?

Es obvio que en un tema tan complejo, estamos muy lejos de agotar la información de que hoy se dispone, razón por la cual volveremos muchas veces a agregar detalles a lo que aquí vamos viendo. Y también, obviamente, tendremos en algún momento que señalar las objeciones que algunos científicos expresan a detalles no del todo bien comprendidos todavía. Y por supuesto, cuando este post y todos los anteriores tengan algunos años más, es probable que haya que corregir apreciaciones, por la sencilla razón de que la ciencia está siempre en revisión…afortunadamente.

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