L’escala dels temps geològics

Mesura quantitativa del temps geològic establerta per Williams i comparació amb la que s’obtindria d’aplicar la mateixa unitat de temps amb les dades actuals de la geocronometria. Williams buscà una unitat de mesura derivant-la de l’escala ordenada de les edats geològiques obtinguda amb l’estudi paleontològic i estratigràfic i l’anomenà geòcron. D’ací establí la mesura quantitativa dels sistemes i les sèries del Fanerozoic.

Dades elaborades per l’autor

En geologia, la dimensió temps és d’una importància cabdal, perquè el fruit de la investigació geològica és sobretot el coneixement de l’evolució de la Terra al llarg dels temps geològics, uns temps que, com s’ha demostrat modernament, són extraordinàriament llargs. Hom fa servir la dimensió temps de diverses maneres. Si prenem el temps com a pura dimensió física, no es distingeix de l’ús que hom fa en qualsevol altra ciència quan es tracta de la durada, o la velocitat, dels processos. En tot cas, podem desvincular la dimensió temps del moment històric en què els processos tenen lloc. Cal advertir, però, que molts d’aquests processos demanen un temps molt llarg i, així, la geologia i l’astronomia han fet sortir l’home de la immediatesa temporal en què vivia per abocar-lo a horitzons més vastos, on el temps és avaluat en milions d’anys.

El temps també compta, en geologia, com a etapa d’un procés que es va repetint; així, molts dels processos geològics, com hem vist, segueixen unes pautes cícliques, a l’estil dels éssers vius. D’ordinari, però, quan parlem de temps en geologia, ens referim al temps històric o datació, és a dir, a la situació d’un esdeveniment geològic en el continu temporal del passat. Evidentment, aquest temps no és repetible, al contrari de les etapes dels processos geològics, i no és intercanviable com pot ser-ho el temps estrictament considerat com una dimensió o un paràmetre físic.

La geocronometria

Evolució de la datació geocronomètrica dels límits entre els sistemes del Fanerozoic i les sèries del Terciari, segons dades de W.B. Harland i altres.

Distrimapas, original de l’autor.

Pràcticament, però, fins al primer terç d’aquest segle no hi havia cap datació absoluta fiable, perquè no es disposava de cap mètode adequat per a aconseguir-la. El descobriment de la radioactivitat natural, l’any 1896, per Becquerel va obrir la porta al càlcul de les edats geològiques. La geocronometria, que s’ocupa de la mesura quantitativa del temps geològic és, doncs, una ciència molt moderna. Abans, però, al llarg del segle XIX i, fins i tot, al final del segle XVIII, l’home ja havia intuït l’ordre de magnitud del temps geològic, sobretot a partir de la concepció uniformitarista dels processos geològics. Així, doncs, la primera idea del temps geològic que l’home aconseguí captar fou la de l’edat relativa de les roques estratificades.

La mesura quantitativa del temps geològic no s’ha aconseguit d’una manera generalitzada fins a l’aplicació de tècniques de física nuclear, encara que hi ha d’altres tècniques, com les que es fonamenten en l’estudi de les alteracions de l’estructura cristal·lina o en d’altres fenòmens. Per a mesurar quantitativament el temps cal establir prèviament una unitat de temps mesurable que és l’any, o el seu múltiple, el milió d’anys. Aquesta unitat no existí fins al descobriment de la radioactivitat natural.

A títol il·lustratiu i de simple curiositat podem esmentar l’intent del geòleg anglès Williams de buscar una unitat de mesura tot derivant-la de l’escala ordenada de les edats geològiques obtinguda de l’estudi paleontològic i estratigràfic. Així considerà com a unitat de temps geològic la durada de l’Eocè, i l’anomenà geocron. Basant-se en l’anàlisi ponderada de la gruixària dels sediments i en d’altres criteris, establí la mesura quantitativa dels sistemes i sèries del Fanerozoic.

L’aplicació de tècniques diverses de geocronologia per desintegració d’isòtops inestables permeté, ja cap als anys vint, d’establir una antiguitat d’uns 500 milions d’anys al Fanerozoic i de més de 2000 milions d’anys a la base del Precambrià. L’agençament d’un utillatge altament sofisticat, al cap de pocs anys, permeté fer uns avenços substancials en la geocronologia amb el mètode de desintegració. Actualment, hom fa servir l’espectròmetre de masses, que té una gran capacitat per a separar i mesurar les partícules atòmiques i moleculars de massa diferent. Hi ha d’altres mètodes geocronomètrics que són vàlids per a la datació de les últimes desenes o centenes de milers d’anys, però no pas per a esdeveniments més antics. Per exemple, el mètode de la hidratació de l’obsidiana o els mètodes basats en les lesions produïdes per radiació, que tractarem més endavant.

A partir dels primers intents de Holmes (1937) de fornir una escala completa d’edats geològiques, els progressos en l’afinament de les constants de desintegració i el nombre progressivament més elevat de mesures han permès de millorar i augmentar, en nombre, el catàleg d’aquestes edats, encara que hi ha alguns desacords importants entre els especialistes de la geocronometria. Hom pot analitzar l’evolució de les escales a partir de Holmes i veure les notables diferències que hi ha, per exemple, entre dues escales generals publicades totes dues l’any 1982. Cal indicar, també, que el límit entre l’Ordovicià i el Cambrià de les primeres mesures era establert per damunt del Tremadocià, d’acord amb la tradició anglesa (no acceptada internacionalment), i que la base del Cambrià té uns problemes estratigràfics que incideixen, encara, en les datacions numèriques.

Els mètodes de desintegració radioactiva

Ben aviat, al principi d’aquest segle, hom veié l’interès que tenia la desintegració radioactiva natural per al càlcul de l’edat de les roques (o minerals) que contenen elements químics amb isòtops inestables. És ben palès que si hom coneixia la velocitat de desintegració i podia calcular la quantitat de núclids pare (o de partida), encara no desintegrats, i la dels núclids filials, producte de la desintegració, seria fàcil calcular l’edat, en anys, d’un mineral o d’una roca.

Sèries de desintegració radioactiva d’isòtops inestables més emprades per a la mesura d’edats geològiques, ordenades per ordre de creixement de temps de vida mitjana.

Dades elaborades per l'autor

Com ja és sabut, per la desintegració radioactiva, un isòtop inestable d’un element canvia el seu nombre de protons o neutrons i queda convertit en un isòtop d’un altre element; en alguns casos, hi ha una modificació de la massa atòmica, i en altres no. El fet que la desintegració afecti només el nucli de l’àtom pare, o núclid patern fa que la seva velocitat sigui independent de qualsevol condició física o química. Hom anomena constant de desintegració λ la proporció de núclids paterns que es desintegren en una unitat de temps tot seguint una llei de probabilitats. Així, si el nombre de núclids pare que es desintegraran per unitat de temps és λ N_o, essent N_o el nombre de núclids pare existents a l’inici del procés, a mesura que progressa la desintegració, N disminuirà, encara que, en teoria, mai no s’arribarà a la desaparició total dels núclids pare. Per això, hom ha calculat el temps que cal perquè N_o passi a ser la meitat del seu valor inicial. Aquest temps de vida mitjana, o semivida, T, és relacionat amb λ per l’expressió: T = 0,693/λ. El temps d’exhauriment radioactiu és exponencial, no lineal. Per consegüent, si la meitat de núclids pare (N_o/2) s’ha desintegrat, per exemple, en una hora, la meitat dels que resten (N_o/4) ho faran en el mateix temps i, així, successivament, la meitat dels que van quedant (N_o/8; N_o/16; N_o/32...). Gràficament, l’expressió es una corba que s’aproxima al zero asimptòticament. L’equació d’aquesta corba és relativament senzilla: N_t = N_oe^-λt, en què N_t significa el nombre de núclids pare existents després d’un temps t i a partir d’un nombre inicial N_o. La lletra e correspon a la constant matemàtica, de valor aproximat 2,718. Fent les transformacions adequades, aquesta equació es transforma en una altra que permet de calcular el temps o l’edat de formació del mineral que acull els elements radioactius:
t = (1/λ) log_e [1 + (N_o – N_t)/(N_t)]
en què el quocient inclòs en el claudàtor és la relació o índex actual entre el nombre de núclids fill (N_o - N_t), és a dir, de núclids resultants, i el de núclids pare (N_t), o núclids encara no desintegrats.

A més de les dificultats econòmiques, pel cost extraordinari de l’utillatge que hom fa servir per a aconseguir la mesura dels valors de N, la geocronometria per desintegració dels isòtops inestables presenta unes dificultats pròpies, tant a causa del material utilitzat com per les dificultats d’interpretació dels resultats assolits. No és escaient, ací, de descriure-les en detall. Cal admetre, però, que el material utilizat, un determinat mineral, ha d’haver-se comportat com un sistema químic tancat des de la seva formació, o inici de la desintegració dels seus isòtops inestables. En cas d’haver-hi pèrdues o contaminacions, els resultats obtinguts serien enganyosos. Cal també, evidentment, que l’espècimen tingui una abundància suficient d’isòtops inestables, cosa que no s’esdevé pas en totes les roques o minerals. D’altra banda, els resultats estranys, o no concordants, han de ser interpretats a la llum de la naturalesa i de la història soferta pel material analitzat, dins el context geològic.

En les sèries de desintegració radioactiva emprades per a la mesura d’edats geològiques, hom pot veure que, llevat de la sèrie carboni-nitrogen, els temps de vida mitjana són d’ordre superior al centenar de milions d’anys. Aquest fet permet que siguin mesurades unes magnituds d’edat de milions d’anys amb un marge d’error que pot arribar, en alguns casos, al 10%. La sèrie carboni-nitrogen, per contra, només pot ser utilitzada per a les datacions molt recents; fins fa poc, l’abast no ultrapassava gaire els 10 000 anys, tot i que avui les noves tècniques permeten atènyer els 100 000 anys. Sigui com vulgui, el seu ús roman restringit a la part alta del Quaternari i és particularment útil per a l’arqueologia i la prehistòria.

Les sèries de l’urani-plom s’apliquen en els minerals uranífers (uraninita, pechblenda), però també en el zircó, per al qual s’han manifestat com el mètode de datació més interessant en roques ígnies i metamòrfiques. El seu gran interès està en el fet que es tracta d’un doble rellotge radioactiu, ja que hi ha dues sèries de desintegració: U-238 - Pb-206 i U-235 - Pb-207. Això permet de comprovar en una mateixa mostra el grau de coincidència dels resultats aconseguits amb els dos mètodes. Quan forneixen edats discordants, sol ser a causa de la pèrdua de plom, que es produeix sovint. Malgrat la contrarietat aparent que produeixen aquests resultats discordants, una anàlisi precisa permet, en molts casos, no sols de conèixer la data de formació de la roca o mineral estudiat, sinó de deduir altres esdeveniments ocorreguts durant la història que han alterat la netedat del procés de desintegració.

La sèrie del potassi-argó (K⁴⁰-Ar⁴⁰) és molt emprada per a datar els basalts i altres roques que no s’adapten bé a la mesura pels mètodes U-Pb i Rb-Sr. D’altra banda, és l’únic mètode que pot ser emprat amb garanties en roques de menys de deu milions d’anys. També té interès perquè es poden datar les glauconites, pràcticament l’únic mineral sedimentari datable radioactivament, fet d’especial importància quan hom disposa de successions sedimentàries importants sense roques ígnies o metamòrfiques fàcilment correlables.

El mètode de la sèrie rubidi-estronci és aplicat en minerals com la moscovita, la biotita, la microclina, els feldspats, en roques metamòrfiques i àdhuc en la glauconita; en els darrers anys, el mètode Rb⁸⁷ - Sr⁸⁷ ha atret un interès especial perquè s’han aconseguit unes millores substancials en el seu tractament.

La sèrie del samari-neodimi és d’aplicació molt recent. El seu ús és possible en roques bàsiques i ultrabàsiques, cosa que el diferencia dels altres mètodes. D’altra banda, l’enorme temps de vida mitjana el fa particularment apte per a l’estudi de roques molt antigues, com les de l’Arqueà i del Proterozoic inferior.

El mètode de les traces de fissió

Contingut d’urani en set minerals i en un sòlid amorf. Els vidres artificials, acolorits en afegir-hi òxid d’urani, són els materials més rics en urani: van de 0,1 al 8%. La data de fabricació pot ser calculada amb una precisió de tres anys. Per altra banda, els dos cristalls d’olivina i de quars, poden encloure urani en proporcions molt febles: a la ratlla de 0,1 parts per mil milions. Per aquesta raó és molt aventurada la determinació de l’edat d’aquestes provetes que cristal·litzaren potser fa més de tres mil milions d’anys.

Distrimapas, original de l’autor

Molts minerals contenen petites quantitats d’urani U-238, U-235 i de tori Th-232. L’urani, com és sabut, presenta isòtops que es desintegren espontàniament tot emetent partícules α i seguint una cadena de desintegració que acaba amb un isòtop del plom. Alhora, però, presenta el fenomen de la fissió espontània; és a dir, el nucli de l’urani es divideix espontàniament en dues parts aproximadament iguals que es repel·leixen amb un alliberament de quantitats enormes d’energia. En alguns sòlids, com els minerals i els vidres no conductors, els fragments produïts per la fissió, com si fossin uns projectils, gasten llur energia pertorbant l’organització cristal·lina i trenquen els enllaços atòmics per allà on passen. Cada fragment deixa una traça visible, mitjançant el microscopi electrònic, en una superfície polida. Per fer-la més visible, hom ataca la superfície polida amb un mordent, amb la qual cosa s’engrandeixen les traces i es fan visibles al microscopi òptic, i hom en fa el recompte. La densitat de les traces per centímetre quadrat és proporcional a l’edat del mineral i al contingut en U-238. Com que hom coneix la taxa de fissió espontània de l’urani-238 (1 fissió per cada 2 000 000 de desintegracions), es fa necessari de conèixer la concentració d’U-238 dins el mineral. Per a trobar aquest paràmetre, propi de cada mineral, hom mesura la concentració de l’urani-235. Aquest isòtop es troba en una proporció constant respecte a l’altre: U-235 / U-238 = 5/1000. D’acord amb aquesta hipòtesi, hom procedeix a l’operació següent: introducció de la mostra que hom vol datar en un reactor nuclear per induir a la fissió de l’U-235 amb un bombardeig de neutrons lents. Aquesta exposició afegeix unes noves traces de fissió espontànies i hom en fa un nou recompte. Amb els dos resultats, el càlcul de la proporció d’U-238 s’obté immediatament i, amb això, l’edat de la mostra de mineral.

Aquest mètode és una bona alternativa al mètode de desintegració en aquells casos que, per les característiques dels minerals, és més fàcil de detectar empremtes de fissió que no pas mesurar les proporcions de núclids. Ja que els resultats coincideixen, s’ha convertit en un mètode de rutina en geocronometria, amb els petits avantatges i desavantatges que es produeixen pel fet de tractar-se de mètodes diferents, tant en la seva base com en les tècniques d’aplicació.

El mètode dels coralls fòssils

Aquest és un mètode d’aplicació puntual basat en el registre fòssil. Els coralls fòssils presenten unes estries de creixement diürn i uns anells de creixement anual. Un recompte permet, doncs, de conèixer el nombre de dies que tenia l’any a l’època en què aquest corall vivia. Sabem, en efecte, que hi ha un decreixement d’aquest nombre de dies a causa de la fricció mareal, perquè s’alenteix la velocitat de rotació de la Terra. La longitud del dia augmenta vint segons cada milió d’anys, mentre que la longitud de l’any no varia; per això, hem passat d’uns anys amb 421 dies, fa 570 milions d’anys, a l’any d’aproximadament 365 dies actual. Si es raona a la inversa, les marques enregistrades en els coralls ens permeten d’estimar el nombre de milions d’anys que ens separen del moment de llur formació. Això suposa un registre fòssil molt ben conservat i excepcional, però els comptatges fets fins ara en els coralls del Paleozoic han permès una comprovació elegant de les datacions aconseguides pels mètodes radiocronomètrics.

El mètode de la hidratació de l’obsidiana

L’any 1960, Friedman i Smith descriviren el mètode d’hidratació de l’obsidiana, un vidre volcànic riolític que absorbeix l’aigua de l’atmosfera i forma una capa hidratada, el gruix de la qual depèn del temps. L’anàlisi microscòpica d’una secció permet de calcular els valors temporals que s’estenen de desenes a centenes de milers d’anys.

Els mètodes basats en les lesions produïdes per radiació

Dins l’estil del mètode de les empremtes de fissió hi ha els mètodes que usen les lesions produïdes per la radiació de núclids pesants per a mesurar l’edat de formació de roques naturals o artificials (per exemple, la ceràmica o el vidre).

La dècada dels anys setanta ha vist la descoberta i el desenvolupament de dos mètodes d’un gran interès per a l’arqueologia i per a l’estudi de terrenys recents. Un és l’anomenada termoluminiscència, que es basa en un escalfament, per exemple, d’uns fragments de ceràmica fins a uns 500°C. En aquesta temperatura l’energia emmagatzemada es difon en forma de llum visible. L’emmagatzematge de l’energia, associada a les radiacions emeses pels núclids pesants inestables, es produeix en forma d’electrons atrapats dins la xarxa cristal·lina. Aquest mètode es pot usar en un material com l’argila cuita i, per tant, fins ara el seu ús abastava els darrers mil·lennis.

Un segon mètode, anomenat de la ressonància de spin electrònic («electron spin resonance»), treballa sobre els defectes produïts per la radiació esmentada en la xarxa cristal·lina de les calcites, especialment en les estalactites i les estalagmites o en dipòsits semblants. El mètode permet d’observar aquests defectes mesurant l’absorció de microones en un camp magnètic intens. Tant el fonament físic com l’utillatge emprat és relativament complex, però l’aplicació correcta pot ser relativament fàcil i el mètode és complementari de l’anterior, ja que la gamma de mesures possibles va des d’un miler d’anys fins a prop d’un milió. Més modernament hom ha aconseguit de fer servir aquest mètode en materials biològics, com els ossos d’animals i les closques de mol·luscs.

El mètode de racemització

És un mètode geoquímic aplicable a les datacions del Quaternari. Es basa en el fet que les proteïnes, en morir l’organisme, deslliuren per hidròlisi els aminoàcids que les formaven. Aquests aminoàcids són tots òpticament actius i es presenten, dominantment, en la forma levògira; és a dir, desvien la llum polaritzada cap a l’esquerra. En transcórrer el temps, la mostra tendeix cap a una mescla òpticament inactiva i, per tant, hi ha una «racemització» (el nom prové de l’àcid racèmic). Si hom coneix la velocitat d’aquesta racemització, d’algun dels aminoàcids continguts en el fòssil, se’n pot calcular l’edat mesurant aquesta rotació. Així, la vida mitjana de l’àcid aspàrtic és de 5700 anys, a 20°C de temperatura; i la de la isoleucina és de 100 000 anys. El mètode presenta alguns inconvenients que en restringeixen l’ús. En primer lloc, exigeix que el procés s’hagi produït en un ambient de temperatura constant. Això en limita l’aplicació a les cavernes i a d’altres microambients isoterms. En segon lloc, cal excloure tots els casos en què hi hagi pogut haver una contaminació de la mostra durant el procés de racemització.

Aquest mètode té un abast de 10 000 a 2 100 000 anys i teòricament cobreix el hiat tan molest deixat pels mètodes radioactius. Ha estat emprat per a la datació dels ossos de la Cova de Muleta (Llucalcari, Mallorca) i de l’home de Talteüll (Rosselló), que té, segons aquest mètode, de 250 a 300 000 anys, o sia que pertany al Paleolític inferior.

EL mètode de les varves

L’estudi geocronològic de les varves fou desenvolupat per DeGeer a Suècia, Suramo a Finlàndia i Antevs a l’Amèrica del Nord. Es basa en les varves glaciolacustres, formades per petits ritmes de sorra fina i lutita, cadascun dels quals representa un cicle anual. No totes tenen la mateixa gruixària. DeGeer proposà de comptar-les en sentit descendent i ferne una datació absoluta.

Cronologia establerta mitjançant el mètode de les varves. A la part superior: exemple de «telecomunicació», segons el mètode dels màxims biennals de De Geer, entre la successió de varves de Suècia, la de Manitoba i Toronto (Canadà) i la d’Argentina. Als efectes de correlació, a les varves de gruix normal, no s’hi marca cap símbol de gruixària i solament hi és comptada. Cada màxim biennal és format per un any d’una varva de gruix gran, seguit per un altre representat per una varva prima. L’any corresponent a un màxim aïllat (màxim biennal) és indicat amb un traç normal al cronograma; cap amunt si és d’un any senar, i cap avall si és d’un any parell. La col·locació dels màxims biennals parells i senars permet de correlar un cronograma amb un altre i així assegurar la cronologia de les sèries de varves encara que estiguin molt allunyades. En el gràfic inferior són expressats els diversos símbols emprats per De Geer (línia grossa, línia fina, creu gruixuda, creu fina, símbol negatiu (−) per als biennals absents, etc.). La corba de punts indica que ha calgut fer un desplaçament de la corba de mesures per acordar-lo amb la corba inferior, cosa que suposa la manca d’una varva i d’un any que no hi havia estat comptat.

Distrimapas, original de De Geer, 1934.

D’una manera sorprenent, assolí de fer les correlacions d’un dipòsit varvat a un altre fins a atènyer una cronologia de 13 500 anys a Escandinàvia. Així, amb aquesta recerca, la cronologia abastava tot l’Holocè i el Tardiglacial. A l’Amèrica del Nord l’abast fou de 36 600 anys. El mètode de correlació, o teleconnexió, proposat per DeGeer, és anomenat mètode dels màxims biennals. La seva corba de les varves, obtinguda posant a les abscisses els anys regularment espaiats i a les ordenades el gruix de cada varva, presenta uns màxims aïllats cadascun dels quals és representat per dos anys successius. L’autor feia les teleconnexions comparant la posició seqüencial dels màxims biennals d’una sèrie pertanyent a una localitat amb la d’una altra, tenint en compte si estaven en posicions senars o parelles, i si feien seqüències de dos, tres, quatre, etc., màxims biennals. És important de recordar que aquest mètode pot ser aplicat a les ritmites lacustres, de la creta, etc.

El mètode de la dendrocronologia

Cronologia basada en els anells de creixement de diversos arbres a base de correlar fustes cada vegada més antigues: A és un arbre, de tala coneguda, B una soca, C, D i E bigues trobades als habitatges d’indis americans, i F una biga prehistòrica. Indicant a les abscisses els anys i a les ordenades les gruixàries dels anells s’obté la corba dendrocronològica, de l’anàlisi de la qual hom pot deduir canvis climatològics del passat recent. La correlació es pot fer amb el marcatge de 2 o 3 anells aïllats molt grossos o molt estrets (a l’esquerra, mètode de Douglas) o bé amb els recobriments parcials de les corbes, les quals han de coincidir en els màxims i els mínims (a la dreta, mètode europeu).

Román Montull.

El mètode de la dendrocronologia es basa en el recompte dels anells de creixement dels arbres. Fou desenvolupat per Andrew Ellicott Douglas a l’W de l’Amèrica del Nord. El primer recompte partia d’un arbre (concretament, un pi) acabat de tallar, de l’escorça cap al nucli, i la continuació es feia mitjançant el relleu que oferia la superfície de la fusta de bigues de construccions índies, i també d’arbres fossilitzats. Per a la correlació («cross-dating»), fou emprat un mètode molt semblant al de les varves de DeGeer. Les datacions remunten fins a 1900 anys a Califòrnia i a 6000 en d’altres localitats. Aquestes recerques també revelaren els cicles solars d’onze anys.

Els estudis de dendrocronologia han estat una eina molt útil per a reconstruir la variabilitat climàtica a escala de segles o de milenis.

El desenvolupament històric de l’escala dels temps geològics

Com ja s’ha dit, la geologia prengué cos el dia que fou possible establir les primeres classificacions dels terrenys d’acord amb un ordenament històric. Això s’esdevingué cap als segles XVII i XVIII. L’arrencada fou molt lenta i les primeres propostes eren molt simplistes. Calgué esperar l’adveniment dels anomenats fundadors de la geologia perquè fos establerta la primera taula dividida en eres, períodes i edats, cosa que rebé una gran empenta a la primera meitat del segle XIX.

Escala estratigràfica amb indicació de la data de proposta de cada unitat estratigràfica major. Hi ha unitats que tenen dues o més dates: un primer nom informal, i la proposta posterior, definitiva.

Distrimapas, original de J.M. Weller l957

Nicolau Steno (1638-1686), un danès que visqué llargament a la Toscana, establí en el seu «Prodromus» una primera classificació purament petrogràfica i descriptiva en: muntanyes produïdes per l’aixecament i l’enfonsament dels estrats, muntanyes volcàniques i muntanyes d’erosió. Poc després, al tombant del segle XVII, Anton L. Moro (1687-1740), de Venècia, distingí terrenys de dues classes: de roques no estratificades i de roques estratificades superposades a les primeres. Més tard, ja al segle XVIII, foren proposades les tres classificacions de Lehmann (1756), Arduino (1760) i Werner (1787). Totes tres es basen en el principi de superposició, és a dir, en un criteri petrogràfic: les roques antigues són cristal·lines i pissarrenques (granits, gneis, esquists metamòrfics, etc.); les roques intermediàries són estratificades, amb fòssils marins, i les roques superiors són arrossegalls incoherents derivats de les unitats inferiors. Hi apareix, vagament, un criteri tectònic: les roques antigues plegades o verticalitzades formen el nucli de les grans serralades i les més modernes ocupen les planes i han romàs sense plegar. Quasi tothom posa les roques volcàniques en un apartat especial i els fòssils constitueixen un element més dins de la petrografia; llur paper com a datadors encara no havia sorgit en el pensament d’aquells predecessors de la geologia. Cal retenir que Giovanni Arduino, professor de mineralogia de Pàdua, fou qui proposà els termes de Primitiu o Primari, Secundari i Terciari, que han subsistit en la nomenclatura de les eres, especialment en els països llatins. Val a dir, però, que els límits establerts eren imprecisos i, per consegüent, que la seva correspondència amb les eres actuals és presidida per la vaguetat. Finalment, Abraham G. Werner, professor a l’escola de mines de Freiberg (Saxònia), publicà la seva classificació (1787), potser més elaborada que les dels seus predecessors, amb les unitats següents: Urgebirge, o «muntanyes (=terrenys) primitives», compostes per granits, gneis, esquists; Übergangsgebirge, o «terrenys de transició», formats, probablement, pels sistemes cambrià, ordovicià i silurià; Flòtzgebirge, o «terrenys sedimentaris marins», probablement del Devonià al Cretaci; i, finalment, Aufgeschwemmtegebirge, o «terrenys d’arrossegalls», formats pel Terciari i el Quaternari actuals.

La taula dels temps geològics publicada pel canonge Jaume Almera, l’any 1877, és la primera apareguda a Catalunya. En comparar-la amb l’anterior hom apreciarà els canvis que s’hi han esdevingut en poc més d’un segle. Remarqueu que hi manca el Paleozoic inferior i el Trias inferior i que el Juràssic forma un sistema a part del Liàsic, etc. Per altra banda, però, hi són figurades les biozones amb els fòssils característics i les aparicions i desaparicions dels tàxons més rellevants de la història geològica.

Jordi Vidal.

Amb l’aparició de les noves idees de W. Smith (1815), que va proposar els principis de correlació paleontològica i d’identificació fossilífera, la classificació estratigràfica entrà en una nova època. Ell mateix aixecà els primers talls estratigràfics i féu el primer mapa geològic del S d’Anglaterra com a base de correlació. Se serví del «chalk», formació que més tard fou anomenada Cretaci, com a nivell de referència de les seves descripcions; així, reconegué les formacions terciàries que jeuen damunt del Cretaci, les «London Clays», i les que descansen a sota, entre les «Coal measures» del Carbonífer i el «Chalk». Amb aquesta pauta i les noves idees, els estudis estratigràfics s’estengueren aviat a França, especialment a la conca de París, als Alps, a Alemanya, Suïssa, Itàlia, Bèlgica, etc., on foren definides les grans unitats de rang superior: els períodes o sistemes.

Els autors anglesos, con Smith, distingiren unes unitats informals (que ells anomenaven «formations» i els francesos «terrains»), que tenien un caràcter netament petrogràfic i alhora paleontològic. Així, les tres formacions anomenades «Mountain Limestone», «Mill stone Grit» i les «Coal Measures» foren agrupades en un sistema que W.D. Conybeare i J. Phillips (1822) anomenaren Carbonífer. Com hem dit, el «Chalk» de Smith, que es trobava al sostre de les «muntanyes estratificades» o «Flòtzgebirge», esdevingué un altre sistema (denominat pels autors anglesos «Cretaceous», «Cretacé» pels francesos i «Kreide» pels alemanys). La individualització d’aquesta formació de l’Europa occidental, majoritàriament carbonàtica, fou feta per Omalius d’Halloy (1822), geòleg belga, amb l’esmentat nom, que tothom acceptà.

El terme Juràssic fou proposat molt aviat per Alexandre von Humboldt, l’any 1799, com a Jura-Kalkstein, en una excursió per les muntanyes del Jura suís. La riquesa en ammonits d’aquestes calcàries fou la raó d’una sèrie d’estudis fets per autors alemanys com Von Buch, Quenstedt i Oppel. El primer subdividí el Juràssic en Jura blanc (Malm), Jura bru (Dogger) i Jura negre (Lias). El Juràssic anglès fou subdividit per Conybeare i Phillips en un Lias (terme que ha prevalgut) i l’Oolític. A França i Suïssa, fou estudiat per O. Dufrenoy i Élie de Beaumont, i per Gressly i Marcou.

A continuació es presenta la llista comparativa de les primeres classificacions estratigràfiques del segle XVIII. Les divisions presentades ací no són equivalents d’un autor a l’altre.

• CLASSIFICACIÓ DE JOHANN G. LEHMANN (1756)
• 3. Tercera classe. Roques volcàniques, no consolidades i estratificades intercalades
• 2. Segona classe. "Fötz Gebürge" o "Flötz Schichten". Capes estratificades "diluvials" consolidades i fossilíferes
• 1. Primera classe: "Gang Gebürge". Roques estratificades i no sedimentaries com les dels Alps, inclinades o verticals, sense restes organiques, molt riques en minerals ("Gang Gebürge")

• CLASSIFICACIÓ DE GIOVANNI ARDUINO (1760)
• 4. Grup volcànic. Roques volcaniques alternant amb capes marines
• 3. Terciari. Calcàries, gresos, argiles fossiliferes, derivades del Secundari
• 2. Secundari. Roques fossiliferes marines, estratificades, calcaries, margues i argiles, situades als flancs de les grans muntanyes
• 1. Primitiu. Esquistos no fossilifers, granits i basalts que formen el nucli de les grans muntanyes

• CLASSIFICACIÓ D’ABRAHAM G. WERNER (1787)
• 4. Aufgeschwemmtegebirge. Roques al·luvials, arrossegalls no consolidats. Roques volcàniques, pols, cendres, torbes, etc.
• 3. Flötzgebirge. Roques estratificades, dipòsits d’aigües corrents i marines, fossilíferes, amb gresos, calcàries, carbó i llicorelles
• 2. Übergangsgebirge o muntanyes de transició. Amb alguna resta orgànica, roques de precipitació química, i de corrents aquàtics; hi ha roques derivades de les "Urgebirge"
• 1. Urgebirge o muntanyes primitives. Formades per roques precipitades químicament a la mar primordial d’acord amb la teoria neptunista de l’autor; hi eren incloses roques com el granit, el basalt, els esquists, sense cap resta orgànica

El Devonià fou definit a Anglaterra, al comtat de Devon, per R.I. Murchison i Adam Sedgwick, l’any 1837, i redefinit més tard a Bèlgica, a Alemanya i al N de França per causes estratigràfiques. Un d’aquests autors, Sedgwick, definí el Cambrià (1835), i Murchison, el Silurià (1835), tots dos al País de Gal·les, i els donaren noms d’antics pobles gal·lesos. Els límits entre aquests dos sistemes provocaren una forta controvèrsia entre els dos geòlegs, que no arribaren a cap acord. El terme Silurià fou adaptat per Barrande, que estengué el sistema a tot l’interval entre el Cambrià i el Devonià actuals. Calgué esperar mig segle perquè el Silurià fos descompost en un Ordovicià (Lapworth, 1879), format per la base del Silurià i el Cambrià superior de Sedgwick. Murchison, en tornar d’una expedido a Rússia (1841), presentà la proposta del Permià, de la ciutat de Perm, com a àrea tipus. Ell comprovà que aquella formació era equivalent, paleontològicament parlant, al Zechstein i al Rotliegendes alemanys, descrits, feia temps, per Lehmann i Füchsel.

El Triàsic era mal representat a Anglaterra pel «New Red Sandstone» ; a l’Alemanya meridional, però, Friedrich von Alberti (1834) construí una unitat amb tres formacions, ja conegudes al segle anterior per Werner, Lehmann i Füchsel, que eren el Buntsandstein, el Muschelkalk i el Keuper. Per aquesta raó, el sistema fou anomenat així, al·ludint a les tres formacions.

L’estudi dels al·luvions de la vall del Sena donà a J. Desnoyers (1829) els arguments per a establir una unitat diferent del Terciari, en el sentit paleontològic, que anomenà Quaternari, amb la qual completava les tres eres d’Arduino —Primari, Secundari, Terciari—, tan estimades pels autors llatins. Ara bé, cal recordar que a Alemanya aquests terrenys foren denominats per W. Buckland (1923): Di luvial (del Diluvi de Noè) i Al·luvial, col·lo cats en aquest ordre. A Anglaterra, C. Lyel (1839) anomenà, temporalment, el Quaterna ri amb el terme de «recent».

El criteri paleontològic anà predominant poc a poc com a argument de la classificacic estratigràfica per damunt dels altres criteris purament descriptius, suara invocats. En efecte, l’anglès John Phillips (1840) creà leí grans unitats amb categoria d’eres, amb els noms de Paleozoic, Mesozoic i Cenozoic per designar les eres d’Arduino; és a dir, hi posà un ordre i uns límits lògics amb relació a les faunes actuals, tot cercant els límits en els salts faunístics més importants, com és el cas del límit Mesozoic-Cenozoic, que coincideix amb l’extinció dels dinosaures i dels ammonits i l’expansió del mamífers. (Cal tenir present que l’actual Cenozoic engloba el Terciari i el Quaternari com a sistemes.)

Tot seguint un criteri anàleg al de les eres del Fanerozoic, Charles Lyell (1833) subdividí el Terciari en tres unitats mitjançant un criteri purament paleontològic. D’acord amb les classificacions de fòssils procedents de la conca parisenca fetes per G. Deshayes, Lyell donà solament un 3,5 % de formes comunes amb la fauna actual a la unitat inferior, que denominà Eocè; un 18% a la intermediària, o Miocè; i finalment, d’un 33 a un 50% al Pliocè inferior, i al Pliocè superior, que avui és el Quaternari, més del 90 %. Uns quants anys més tard, sorgiren l’Oligocè (proposat per E. Beyrich, 1854), el Pleistocè (proposat pel mateix Lyell, 1839), i el Paleocè (per W. Schimper, 1874) que, com es pot veure, segueixen la mateixa nomenclatura.

Cal dir que durant la segona meitat del segle XIX, quan les grans unitats geològiques esmentades —referides als períodes (o sistemes) i a les eres (o eratemes)— ja eren usades i admeses per tota la comunitat científica internacional, restaven encara per elaborar i definir les unitats amb categoria d’estatge (o edat). La creació dels estatges va sorgir quan el paleontòleg francès Alcide d’Orbigny (1840) va veure que les unitats litològiques anomenades pels anglesos «formations» i pels francesos «terrains» eren identificables, alhora, per mitjà de la composició litològica i del contingut fossilífer. D’Orbigny manifestà l’inconvenient greu de no poder estendre a les altres localitats un terreny quan hi ha passos laterals de fàcies manifestos. Calia un terme aplicable universalment i que comprengués totes les sèries dipositades durant un mateix interval de temps sense atendre la litologia. Amb aquesta idea foren estudiats i subdividits, segons un criteri paleontològic, els nous estatges del Juràssic i el Cretaci. Tothom es llançà a l’establiment dels estatges a la resta dels sistemes. Aquesta tasca fou acomplerta amb gran celeritat (i amb no menys rivalitat entre els estratígrafs de les diverses escoles) i amb escreix. En certs casos es produí un cert desordre a causa de les falses unitats, de les unitats mal definides, de les sinonímies, etc. Un cas molt singular és el del Cretaci, amb dotze estatges admesos actualment; Reguant (1975) ha pogut recollir els noms d’unes 150 propostes d’estatges que foren rebutjades.

Una altra tasca acomplerta pels estratígrafs durant aquests darrers cent anys ha estat la revisió dels estratotips i de les sèries continentals definides a l’Europa occidental. Ens referim especialment al Carbonífer i al Permià, que presenten fàcies marines a la plataforma russa; ha calgut correlar-les i acceptar una nova nomenclatura amb uns noms vinguts de molt lluny. Semblantment es féu entre el Trias germànic i el Trias alpí, aquest darrer de fàcies marines. Així mateix, cal dir que una bona part del Terciari dels nostres països es compon de fàcies continentals. Tota una sèrie d’unitats estratigràfiques amb categoria d’estatge hi han estat definides: el Catalonià, l’Aragonià, el Vallesià, el Turolià, el Ruscinià, etc. Aquest fet prova la gran activitat dels nostres paleontòlegs durant els darrers trenta anys.

Les enormes sèries estratigràfiques que hi ha per davall del Cambrià foren anomenades amb el nom imprecís de Precambrià (per W. Logan, 1848), o amb d’altres noms que tingueren menys fortuna, com els d’Azoic, Antecambrià, Arqueozoic, Protozoic, etc. De fet, l’estratigrafia d’aquest Precambrià no s’ha estructurat fins al segle XX, en què G.H. Chadwick (1930) creà les unitats estratigràfiques de màxima categoria: l’eó (o eonotema) amb les dues subdivisions de Fanerozoic i Criptozoic. El darrer era l’equivalent de tot el Precambrià, però no fa gaire que ha estat dividit en dos eons: l’Arqueà, el més antic, i el Proterozoic, el que jau per sota del Cambrià. Al seu torn, J. Salop (1969-1972) ha proposat quatre noves eres que cobreixen tot el Precambrià: el Paleoprotozoic (de l’Arqueà), i les tres del Proterozoic, que són el Mesoproterozoic, el Neoproterozoic, i l’Epiproterozoic. Pel que fa a aquestes eres proposades pel geòleg rus encara no hi ha un acord internacional sobre el seu ús.

Taula dels temps geològics (Mesozoic i Cenozoic), segons Oriol Riba i Salvador Reguant, publicada l’any 1986 a Barcelona. Les edats absolutes, segons W.B. Harland 1982).

Maber

Taula dels temps geològics (Paleozoic i Mesozoic), segons Oriol Riba i Salvador Reguant, publicada l’any 1986 a Barcelona. Les edats absolutes, segons W.B. Harland 1982).

Maber

Cal concloure que l’escala estàndard dels temps geològics no ha estat bastida d’una peça, i menys encara a partir d’una planificació general. Les unitats han estat definides en unes contrades força separades, per autors diferents i en èpoques també diferents. Podríem dir que és un aglomerat d’unitats poligèniques que hom ha volgut emplaçar dins un continu cronològic ideal. De vegades, aquestes unitats s’encavalquen les unes amb les altres, i cal esmenar-ne els límits i retallar-ne els serrells. Més sovint, però, entre les unes i les altres hi ha hiats o buits per cobrir, difícils de detectar. Referent a això, cal esmentar la creació moderna, a la península Ibèrica, d’unitats que havien passat per alt als observadors, com l’Ilerdià, el Cantabrià, el Biarritzià, etc. Cal tenir present que els estratígrafs del segle passat, en establir les grans unitats, sistemes o estatges, cercaven sempre uns límits naturals en els estratotips: un canvi brusc de litologia o, encara millor, una disconformitat o discordança. De fet, cercaven un cicle sedimentan de transgressió-regressió, que ara anomenem un sintema.

L’escala estratigràfica no és, a causa de tot això que acabem d’exposar, una cosa finida i perfecta. Els dos extrems de l’escala són encara motiu de molta recerca. Tan breu i tan pròxim a nosaltres, el Quaternari, amb grans dificultats per a datar i correlar, amb canvis climatològics bruscs, amb la presència de l’home i les migracions de les flores i de les faunes, amb els canvis eustàtics del nivell de la mar, etc., presenta una munió d’obstacles que cal vèncer per poder establir una estratigrafía fiable. El Quaternari antic i les seves relacions amb el Pliocè continuen essent encara una gran incògnita.

Pel que fa al Precambrià, pot merèixer un comentari semblant. Aquest extrem de la nostra escala abasta més de 3500 milions d’anys. La vida s’hi ha detectat sempre d’una manera molt primària, és a dir, amb prou feines s’hi pot treballar amb arguments paleontològics. Sembla que els límits de les grans unitats responen a unes orogènesis potser diferents de les més pròximes. El metamorfisme polifàsic ha alterat moltes vegades la composició de les roques. El sistema geoquímic d’un mineral uranífer, per exemple, pot haver estat afectat per aquests trastorns i, per consegüent, el rellotge radioactiu no ens dóna una edat fiable. La correlació entre les unitats dels diferents continents no és encara establerta del tot. A la base del Cambrià, hi ha aparegut la fauna d’Ediacara (Austràlia, segons Cloud i Glaessner, 1982) que, segons els entesos, caldria emplaçar com a primer sistema (l’Ediacarià) del Fanerozoic, o com a darrer del Proterozoic, i que comprèn un espai de temps entre 670 i 550 milions d’anys.