OBRES

OBRES

Divulgació científica
Estadístiques

paleontologia

Mostrant 231 - 240 de 440

Les unitats estratigràfiques

L’ordenament de les capes dels terrenys sedimentaris d’acord amb el principi de superposició, la composició diversa (litologia i paleontologia) que hi ha a la successió d’estrats i les discontinuïtats perfectament assenyalades forneixen la base per a una classificació o divisió en unitats dins el que qualificàrem de sèrie local. Aquestes unitats poden ser de natura molt distinta i d’abast geogràfic també molt diferent, segons el criteri emprat per a definir-les. Llur ordre de col·locació ja permet d’establir una cronologia relativa a l’escala local, la qual cosa és insuficient, ja que si la finalitat és l’establiment d’una escala estratigràfica de valor terrestre, cal emprar molts criteris de correlació amb les altres sèries locals, objectiu encara no assolit del tot.

Classificació de les unitats estratigràfiques. Amb un asterisc s’han marcat les corresponents al codi americà (1983) i amb dos asteriscs, les recomanades per H. Hedberg.

Una gran part de les unitats estratigràfiques que veurem a continuació es poden establir en un tall geològic anomenat estratotip, que serveix de patró o model per a la definició i la identificació d’una unitat (estratotip d’unitat) o d’un límit estratigràfic (estratotip de límit). Si el país és molt cobert o fragmentat tectònicament, cal establir uns quants talls que se succeeixin per a formar un estratotip compost. Quan un estratotip és definit per primera vegada, és anomenat holostratotip; de vegades, el mateix autor en designa un altre de suplementari, anomenat parastratotip. La localitat que acull un estratotip és la localitat tipus. Malauradament, hi ha hagut casos en què l’estratotip primitiu ha estat destruït, o esborrat, per causes naturals o humanes, i ha calgut definir-ne un altre dins la mateixa localitat; és un neostratotip. També hi ha hagut estratotips que foren mal escollits, incomplets, mal delimitats, massa recoberts, etc., i per aquesta raó ha calgut designar-ne un altre; és un lectostratotip. Encara que no sovinteja gaire, hi ha hagut la necessitat de cercar una secció de referència o hipos tratotip en d’altres localitats geogràfiques, o en fàcies diferents, que supleixi certes deficiències en el coneixement d’una unitat. Un estratotip ha de ser fàcilment localitzable (per mitjà del nom precís de la contrada i de les coordenades geogràfiques) i amb els accessos oberts a tothom. N’hi pot haver que hagin estat establerts en una mina (per exemple, el Westfalià) o mitjançant sondatges (per exemple, el Girondià) perquè els terrenys no afloren, o no ho fan amb netedat. En aquests casos, cal mantenir l’estabilitat i l’accés dels pous i de les galeries i conservar, si més no, els testimonis de sondeig i els altres enregistraments directes o indirectes.

Cal reconèixer que durant quasi un segle l’establiment, la definició i la descripció de les unitats estratigràfiques es féu d’una manera desordenada, sovint sense rigor científic; les unitats eren mal definides, hi havia moltes sinonímies, no es guardava el dret de prioritat, etc. Mancaven unes normes que, acceptades per tothom, fessin front a la situació caòtica del començament de segle. Calia codificar i establir unes normes que regulessin aquesta situació de desgavell. Actualment, disposem de dos codis de valor i d’abast un xic diferents: el publicat per la Comissió Estratigràfía Nord-americana i la Guia Estratigràfica Internacional. El codi americà (darrera edició, 1983), amb tots els perfeccionaments apareguts des de la primera edició (1933), és obra d’una comissió mixta de diferents societats i associacions del Canadà, dels Estats Units i de Mèxic; presenta, a la darrera edició, unes quantes novetats importants, unes de reeixides, altres de més criticables. La Guia Internacional és el fruit d’una subcomissió, nomenada l’any 1952, i té l’avantatge de ser consensuada internacionalment. De tota manera, els dos documents tenen el valor d’un tractat en aquesta matèria.

Les unitats litostratigràfiques

Exemple de distribució de les unitats estratigràfiques (A-H) en un tall vertical. A, B i C són unitats litodèmiques (un filó, un lacòlit, un batòlit) que no segueixen el principi de superposició l1 , l2 i l3 són tres discordances que separen tres unitats al·lostratigràfiques. Cada cos de roca, o associació de roques, pot ésser considerat una unitat litostratigràfica. Els gresos deltaics (G) i les capes de carbó (H) que hi ha a la dreta poden ésser classificats com a membres d’una mateixa formació.
Román Montull, original de la Guia Estratigràfica Internacional
Una unitat litostratigràfica és un conjunt d’estrats compost predominantment per un cert tipus litòlogic, homogeni, o per una combinació litològica (per exemple, un conjunt de seqüències) que el fan diferent dels conjunts adjacents. Les roques solen ser generalment sedimentàries; també n’hi pot haver de volcàniques, metamòrfiques, ígnies (com és el cas dels «sills» o filons-capa), i segueixen la llei de superposició. Els límits d’aquestes unitats són de canvi brusc o gradual i no forçosament isòcrons.

Aquestes unitats s’estableixen amb independència de la història geològica i de llur edat i, preferiblement, cal que se circumscriguin a l’àmbit de la conca sedimentària. No hi ha cap dimensió definida per a elles. De fet, són unes unitats pràctiques que hom reconeix fàcilment sobre el terreny i, consegüentment, són cartografiables en grau eminent. Cal definir-les en un estratotip. Els fòssils que contenen són, doncs, un element litològic més de la unitat i no serveixen pas per a la definició.

Hom ha definit unes jerarquies entre les unitats. La unitat bàsica rep el nom de formació. Una associació de dues o més formacions que tinguin certes característiques comunes és el grup. Hom pot emprar la jerarquia de supergrup, en casos descriptius de tipus regional (un grup de grups). Una subdivisió de la formació és el membre. La capa és la unitat formal de rang més baix. Hi ha un tipus d’unitat litostratigràfica que és el complex, constituït per roques de qualsevol casta, amb configuracions estructurals que de vegades arriben a emmascarar la successió estratigràfica.

La nomenclatura és binominal. Pot ser formada pel terme litològic descriptiu, seguit d’un nom geogràfic, o bé pel rang jeràrquic seguit del mateix nom geogràfic. Així, per exemple, podem anomenar una unitat Conglomerats de Montserrat o Formació de Montserrat, Margues d’Igualada o Formació d’Igualada, Conglomerats de Berga o Grup de Berga, etc. És indispensable que hom escrigui el genitiu geogràfic sempre precedit de la preposició de.

Quan es defineix per primera vegada una unitat litostratigràfica cal fer pública una descripció detallada de les seves característiques (composició, relacions verticals i horitzontals, límits, potències, forma, edat aproximada i correlacions possibles amb les altres unitats de la conca) i designar-ne un estratotip. Cal, a més, triar-li un nom (que no hagi estat emprat enlloc més, per tal d’evitar tota sinonímia) que en defineixi la jerarquia. El nom proposat, si és correcte, preval sobre qualsevol altre definit posteriorment (dret de prioritat) i, si cal fer-ne una revisió, un canvi de nom, de jerarquia, etc., es fa per escrit i es publica.

Hi ha autors, particularment europeus, que han opinat en contra de l’establiment de les unitats litostratigràfiques, al·legant que és una protostratigrafia i que constitueix una duplicació innecessària de les unitats estratigràfiques, una atomització de la nomenclatura. Tanmateix, cal tenir en compte que a les regions europees on foren definides les unitats cronostratigràfiques, les unitats litostratigràfiques i llurs límits coincideixen sovint amb les primeres (la «vraie stratigraphie», com diu Pomerol). En altres continents, en canvi, les unitats litostratigràfiques són amb tot necessàries, un element molt profitós per a l’anàlisi estratigràfica.

Les unitats litodèmiques

La unitat litodèmica (de lithós, roca, i démas, cos vivent, entramat) és una novetat estratigràfica apareguda al Codi americà (1983). És una categoria d’unitat litològica definida per un cos de roca de tipus intrusiu, igni, etc., que no obeeix al principi de superposició; per exemple, un batòlit, un dic intrusiu, etc. És un cos mapable, amb límits nets o graduals, metamòrfics, tectònics o deposicionals. La unitat fonamental és el litodema, amb jerarquies superiors, com ara el conjunt («suite») i superconjunt («supersuite»). La nomenclatura és anàloga a la de les unitats litostratigràfiques (per exemple, el Granit de la Maladeta o Litodema de la Maladeta).

Les unitats pedostratigràfiques

Una unitat pedostratigràfica és una unitat tridimensional de terreny que conté un o diversos horitzons pedològics fossilitzats i recoberts amb altres sediments (horitzó O; horitzó A; horitzó B; horitzó C). La base d’aquesta unitat és transicional, ja que el trànsit de la roca mare a l’horitzó C és indefinit. La unitat rep el nom de geosòl i hom hi pot incloure certs nivells coprolítics, alguns sòls subaquàtics, alguns nivells de concrecions, rizocrecions, etc. Aquestes unitats són al Codi americà, no pas a la Guia Internacional.

Les seqüències deposicionals, els sintemes i les unitats al·lostratigràfiques

Una seqüència deposicional, unitat al·lostratigràfica o sintema és una unitat estratigràfíca formada per un conjunt d’estrats concordants (o gairebé) i relacionats genèticament en continuïtat sedimentària i limitats al sostre i a la base per discontinuïtats que poden ésser per truncació d’erosió, discordança angular, disconformitat, o per bisells d’agradació, bisells superiors o inferiors. Els estrats han estat numerats correlativament, del més antic (1) al més modern (25). A certs indrets de la figura hi ha concordança (entre 10 i 11, i entre 19 i 20); a la resta hi ha discontinuïtats de natura diferent. A sota s’hi representen les mateixes unitats, però dutes a l’horitzontalitat, de manera que les superfícies d’estratificació esdevenen unes isócrones. A l’eix de les abscisses hi poden haver les unitats geocronològiques o l’escala en milions d’anys. Així apareixen els hiats (manca de dipòsit) i els buits erosionals. Un sècron és la durada en temps d’un sintema o seqüència deposicional.
Original de R.M. Mitchum i altres.
Entre aquest tipus d’unitats hi ha força sinonímia. El nom d’unitat al·lostratigràfica (d’allos, estranger), apareix al nou Codi americà, mentre que Vail i més autors ja havien emprat el terme de seqüències deposicionals («depositional sequences», «discontinuity bounded units») i H.D. Hedberg (president de la Subcomissió Internacional de Classificació Estratigràfica) proposa el nom de sintema; per altra banda, A. Garrido Megías ha divulgat molt a casa nostra el terme d’unitat tectosedimentària (UTS), usat a França per J. Delfaud. Una unitat al·lostratigràfica, sintema, seqüència deposicional, etc., és una unitat estratiforme i cartografiable definida i identificable prenent com a fonament les discontinuïtats que la limiten; o, més ben dit, és el terreny inclòs entre dues discontinuïtats que limiten mur i sostre. Aquestes unitats definides així poden ser assimilades a una megaseqüència. Hi ha, en efecte, continuïtat (aparentment) sedimentària i permeten que a llur interior hi hagi variacions laterals de fàcies; o, encara més, hi és possible l’estudi d’un sistema deposicional. Els límits dels sintemes, a més de ser mapables, poden ser de qualsevol tipus: discordances angulars, disconformitats, paraconformitats, paleosòls o geosòls, fons endurits, etc. Les jerarquies establertes poden ésser: supersintemes, sintemes, subsintemes, o bé al·logrup, al·loformació, al·lomembre. La nomenclatura que proposa el Codi americà és la mateixa que hi ha per a les unitats litostratigràfiques. En sismostratigrafia, aquestes discontinuïtats són molt paleses i han permès delimitar un conjunt de sintemes o seqüències sedimentàries en els perfils sísmics, que donen a l’investigador unes grans possibilitats pel que fa a l’anàlisi estratigràfica; en aquest cas, la definició dels moviments eustàtics.

Les unitats magnetostratigràfiques

Una unitat magnetostratigràfica és un conjunt de roques caracteritzat per la seva polaritat magnètica, cosa que el diferencia de les unitats adjacents. La polaritat magnètica romanent, enregistrada en formar-se la roca, adquireix l’orientació del camp magnètic terrestre que existeix en aquell moment. A la història de la Terra, hi ha hagut èpoques de polaritat normal i de polaritat inversa (i també mixta). Per aquesta raó, les unitats magnetostratigràfiques definides al Codi americà són molt útils per a la correlació. Els límits d’aquestes unitats són els de canvi de polaritat, que poden ser de discontinuïtat sedimentària o de transició i són isòcrons pel fet esmentat que les inversions tenen caràcter terrestre. Hom no hi té en compte ni la composició de la roca, ni la potència, ni la durada.

La unitat fonamental és la zona magnètica, o magnetozona. El Codi americà proposa una nomenclatura en què s’empra un nom geogràfic, com en les unitats litostratigràfiques. Fins ara, però, hom ha seguit, per designar-les, una numeració correlativa, de la més moderna a la més antiga, en què cada nombre inclou una parella (..12, 12r; 13, 13r..): una zona normal i la següent inversa; això, llevat de les quatre primeres (plio-quaternàries), que han estat batejades amb els noms de Brunhes (l’actual), Matuyama (r), Gauss i Gilbert (r). El Codi americà proposa encara unes altres categories d’unitats magnètiques, que no tractarem ací.

Les unitats biostratigràfiques

Biozones: cronozones, acrozones, cenozones i zones d’interval. A Extensió lateral i vertical d’una biozona (puntejat en blau), per exemple d’Hildoceras bifrons; l’espai de roca que delimiten dues isòcrones defineix una unitat cronostratigràfica anomenada cronozona. B Maneres diferents d’indicar la posició d’una acrozona o biozona monotàxica; la zona de més abundància, E, és anomenada epíbole, zona d’apogeu, acme, zona de culminació o zona d’inundació. Si una acrozona es presenta incompleta, hom parla d’acrozona local, teilzona o topozona o també zona d’extensió local. Entre 2 i 3 hi pot haver un espai sense cap representant del tàxon (4) llavors hom parla d’una intrazona estèril. C Les cenozones o biozones politàxiques (o zones d’associació) són definides per dos o més tàxons; queden separades per interzones estèrils i poden dividir-se en dues subzones. D Les zones d’interval són biozones definides per dos biohoritzons. Hi ha quatre possibilitats, indicades a la figura; la tercera és una interbiozona, i la quarta, una biozona d’extensió concurrent.
Distrimapas, a partir de fonts diverses
Les unitats biostratigràfiques són, amb les cronostratigràfiques, les unitats més antigues. Una unitat biostratigràfica és un cos d’estrats que hom defineix atenent el seu contingut fossilífer o caràcter paleontològic i que, per consegüent, és possible de diferenciar dels estrats adjacents. Els fòssils que la defineixen cal que siguin contemporanis dels sediments que els acullen (fòssils indígenes o contemporanis), que hom ha de distingir dels fòssils ressedimentats (més antics) o dels fòssils infiltrats (més moderns). Així mateix, cal tenir present que, en casos de condensació estratigràfica, la baixa velocitat de sedimentació pot originar una mescla o associació de fòssils en un interval molt prim.

La biozona és la unitat bàsica en biostratigrafia: estrat o conjunt d’estrats caracteritzats per la presència d’un tàxon fòssil, o diversos tàxons, dels quals rep el nom. Així, al Liàsic superior, hi ha una biozona definida per l’ammonit Hildoceras bifrons, o una altra per Harpoceras falcifer (són zones monotàxiques) o, al Cal·lovià, hi ha la biozona també d’ammonits definida per dos tàxons: Cardioceras cordatum i Kosmoceras ornatum (zona politàxica). Per conveniències de recerca, les biozones poden ser agrupades en superzones (superbiozones) o dividides en subzones (subbiozones) i zònules, si amb això hom reïx a expressar un grau més alt de detall estratigràfía Quan es tracta d’una associació natural de diversos tàxons característics que són diferenciats dels estrats adjacents, hom parla d’una cenozona (o zona de conjunt, zona d’associació o faunizona; en anglès, «assemblage zone»). Diferentment, és una acrozona (o zona d’extensió; en anglès, «range-zone») quan és representada per l’extensió vertical i horitzontal d’individus d’un tàxon determinat. El punt més baix en què apareix el tàxon (tipogènesi) i el punt més alt en què desapareix (tipolisi) ens delimiten l’extensió vertical de l’acrozona. Això suposat, cal tenir present que en una biozona la "densitat" d’individus se sol presentar en una faixa més reduïda: és l’anomenada zona d’apogeu (o acme, epíbole, zona d’inundació, zona d’acumulació, «peak-zone»). Sol ocórrer que en un lloc topogràfic determinat, una acrozona hi sigui incompleta, escapçada a dalt o a baix per truncació o per manca de dipòsit; aleshores hom parla d’acrozona local (o zona d’extensió local, topozona, «teilzone»).

Variacions del recobriment d’una biozona d’extensió concurrent, segons el nombre de tàxons; en aquest exemple són els tàxons A, B, C, D i E. La representació és bidimensional (vertical i horitzontal).
Distrimapas, original de la Guia Estratigràfica Internacional.
Pel que fa a les relacions entre biozones veïnes, els límits de les biozones són essencialment diàcrons; passen les unes a les altres en sentit lateral, com ho feien els biòtops als quals pertanyien. En sentit vertical, també ho són; les superfícies de canvi biostratigràfic determinen el lloc on hi ha les primeres i les darreres aparicions locals: són els anomenats biohoritzons. Entre dues biozones pot haver-hi intervals estratigràfics mancats de fòssils, o amb fòssils que no tenen cap relació amb les dites biozones. Aquests espais són anomenats interzones estèrils («barren interzones»). Semblantment, dins l’àmbit d’una biozona hi pot haver uns espais sense fòssils, anomenats intrazones estèrils.

Oppelzones (A), biozones d’extensió concurrent (B) i biozones de llinatge o filozones (C). A les oppelzones, la part inferior és caracteritzada per l’aparició d’uns tàxons; la part alta, per la desaparició d’uns altres; i la part principal, per la coincidència dels tàxons diagnòstics. A les biozones d’extensió concurrent, les acrozones poden ser determinades per dos tàxons o més. En el cas de les filozones, a l’exemple de l’esquerra, a, b, i c són acrozones dels tàxons a, b i c i al de la dreta, a i b són part d’unes acrozones i c és una acrozona completa.
Distrimapas, extret de la Guia Estratigràfica Internacional.
Pot succeir que dues biozones (acrozones), o més de dues, coincideixin en part en l’espai estratigràfic i que en aquesta àrea de coincidència sigui bo d’establir-ne una de nova. Aquesta biozona definida així és anomenada zona d’extensió concurrent (o zona d’extensió concomitant, acrozona coincident, «concurrent range zone») i és molt emprada en problemes de correlació, per exemple, entre biozones d’espirifèrides, trilobits i conodonts, del Devonià. Derivades d’aquesta mena de biozones hi ha les oppelzones (denominació en honor d’a A. Oppel, 1831-1865), associacions o conjunts de tàxons seleccionats d’una extensió vertical limitada i en gran part coincidents. Hom les ha escollides per tal d’indicar una contemporaneïtat aproximada, en una localitat (estratotip) determinada. Els límits superiors i inferiors són fixats per l’autor en referir-se a uns tàxons triats amb aquesta finalitat. Finalment, cal esmentar un altre tipus de biozona: la filozona (o zona de llinatge, zona evolutiva, zona filogenètica, «lineage zone»). Una filozona és definida i constituida pels estrats que contenen exemplars d’una línia filètica o evolutiva; és a dir, per una sèrie d’espècies transients.

Els noms de les biozones, no obstant això, de vegades no segueixen la norma comuna. Uns cops són designades amb un nombre d’ordre, com per exemple féu Elles amb les biozones de graptòlits, o Blow amb les biozones planctòniques del Neogen; altres cops amb lletres gregues, com Oppel féu amb les biozones d’ammonits del Juràssic alemany. Finalment, en paleomastologia és costum de denominar els nivells puntuals fossilífers, que, de fet, esdevenen biozones, amb el nom de la localitat on han estat trobats.

Les unitats cronostratigràfiques i geocronològiques

El contacte entre dues unitats estratigràfiques és perfectament visible en aquesta vista aèria, tot mirant cap al S, del barranc d’Esplugafreda i dels vessants del turó de Sant Cosme, al S de Sapeira (Pallars Jussà, la Ribagorça). A la part baixa del vessant afloren uns sediments del Paleocè que formen el Garumnià superior (formació d’Esplugafreda), d’argiles i gresos roigs, fluvials, sense fauna característica. Al damunt, descansen uns materials lutítics blavencs que tenen a la base una calcària margosa seguida per les margues fossilíferes dipositades sota la mar. Es tracta de l’llerdià, unitat cronostratigràfica d’abast mundial. És admès per tothom que l’llerdià i el Cuisià formen l’antic Ypresià. Aquest aflorament (a la imatge, malauradament, no s’hi veu tota la unitat) és molt a prop de l’estratotip de l’llerdià, un dels pocs que hi ha en territori català.
Jordi Vidal.
Són les més emprades de fa més temps i tenen un valor i un abast mundials.

Una unitat cronostratigràfica és una divisió de la sèrie estratigràfica considerada com a testimoni d’un interval específic del temps geològic; representa totes les roques que s’han format durant un temps determinat de la història de la Terra (i solament aquestes roques), i és limitada per superfícies isòcrones, límits que són immaterials i, per consegüent, molt teòrics. Una unitat geocronològica és una divisió del temps geològic presa com a testimoni de la durada d’una unitat cronostratigràfica; és, per tant, una unitat no material que no té estratotip. Podem comparar aquestes definicions amb la imatge d’un rellotge de sorra: la sorra és la part material, la unitat cronostratigràfica, i el temps que triga en escolar-se aquesta sorra, la unitat geocronològica.

El rang i la magnitud de cada unitat cronostratigràfica depenen de la durada de l’interval de temps i no pas del gruix dels estrats que la formen.

Les jerarquies d’aquestes unitats (eonotema i eó, eratema i era, etc.) són equivalents en ambdues classificacions. Per exemple, hom parla, amb relació als terrenys, de l’estatge Albià i, pel que fa al seu temps de durada, de l’edat albiana. La unitat cronostratigràfica més petita és la cronozona (o cron, per a les unitats geocronològiques), que a l’estratotip hom pot fer coincidir amb l’extensió vertical de qualsevol altra unitat (litostratigràfica, biostratigràfica); a la pràctica i tradicionalment, però, s’ha fet coincidir sempre amb les biozones. Un conjunt de cronozones (biozones) constitueix un estatge (i una edat) que és la unitat bàsica de treball.

Les unitats cronostratigràfiques, particularment els estatges, han estat definits gairebé sempre en un estratotip. Les unitats de rang superior, si més no, tenen un estratotip de límit o una àrea tipus, mentre que els eonotemes i els eratemes no en tenen. La nomenclatura és binomial: reuneix el rang jeràrquic i un nom geogràfic; aquest nom, en general, deriva de la localitat, la comarca, la regió o el poble antic que hi habitava (Oxfordià, Lutecià, Vallesià, Ruscinià, Permià, Silurià, Ilerdià, etc.), o d’una roca (Cretaci, de la creta; Carbonífer, del carbó), d’alguna característica estratigràfica (Triàsic, tres fàcies), o petrogràfica (Dogger, unes concrecions semblants a gossos), d’una característica evolutiva o diferent de la fauna que hi vivia (Paleozoic, Cenozoic, Miocè, Pliocè) o d’un ordre de posició (Primari, Quaternari, etc.). En català hom afegeix el sufix -ià per als estatges, les sèries i els sistemes; -ic per als eratemes i els eonotemes (Proterozoic, Paleozoic, Fanerozoic); contra tota regla, en referir-se a alguns estatges del Paleozoic o sèries del Paleozoic i Mesozoic, no s’empra cap sufix: Lias, Dogger, Malm, Llandeilo, Ashgill, etc.

De costum, els estatges eren definits en un estratotip. El límits eren preferentment els d’un cicle sedimentari, una discontinuïtat o qualsevol altre episodi geològic manifest; de vegades, era un simple límit litològic, tot i que aquests no eren isòcrons. Els estatges que han sobreviscut a la dèria creadora del segle passat i han esdevingut unitats acceptades internacionalment foren definides en fàcies marines i, paleontològicament, s’hi han reconegut diverses biozones que, per conveni, a l’estratotip són cronozones. A causa d’això, massa sovint hom ha pogut reconèixer, en revisar els estratotips, que en el contacte entre una unitat i l’altra hi ha una llacuna estratigràfica. Ha calgut trobar aquest espai estratigràfic perdut en d’altres contrades, fora de l’àrea tipus, fins a trobar la sèrie escaient on és representada la secció que mancava en aquell estratotip de límit. D’aquestes recerques, n’han nascut noves unitats que, de vegades, s’ajustaven a la llacuna esmentada; altres vegades, però, recobrien les unitats limítrofes. Així, ha nascut un Garumnià, un Downtonià, un Aalenià, un Vil·lafranquià, etc, unitats que reclamen una revisió que les escombri de l’escala dels temps geològics. Això es va fent i, en molts casos, ja s’ha enllestit. Hi ha també unitats establertes en fàcies continentals, com el Vallesià, el Turolià o el Ruscinià que, més endavant, quan s’haurà fet una correlació fefaent amb l’escala marina, caldrà eliminar. A més d’això, hi ha les escales estratigràfiques d’altres continents que esperen ser correlades amb les europees. Així, a poc a poc, l’estratigrafia esdevindrà menys feixuga.

Lluís Via i Boada

Paleontòleg i geòleg.
Vilafranca del Penedès, Alt Penedès, 1910 — Barcelona, Barcelonès, 14 de novembre de 1991

Cursà la carrera eclesiàstica (1923-35) i la de ciències naturals (1945-51) i, l’any 1959, es doctorà a la Universitat de Barcelona. Fou continuador de l’escola geològica del Seminari Conciliar de Barcelona i de la direcció del Museu Geològic fundat pel canonge Jaume Almera (1845-1919), al qual succeïren Font i Sagué, M.Faura i Sans i J.R.Bataller. Amb aquest darrer, s’inicià en la paleontologia, i s’especialitzà tot seguit en carcinologia fòssil. Fou nomenat sotspresident del Grup Europeu de Recerca de l’Evolució dels Malacostracis. Treballà en altres temes de paleontologia, com són les faunes triàsiques de Mont-ral (Alt Camp), sobre paleoecologia i estratigrafia. Al Museu Geològic del Seminari exercí, d’una manera continuada, el seu mestratge i la seva activitat investigadora. Fou professor de recerca del CSIC. Ha mantingué un interès constant sobre qüestions tan pròximes com ara l’evolució orgànica i l’origen de l’home.

losillasaure

Nom científic delLosillasaurus giganteus
Gènere monoespecífic de sauròpodes dicraeosàurids (pertanyent a Diplodocoidea) trobat al trànsit Juràssic-Cretaci del Barranco de Escáiz (Losilla, Aras de Alpuente, València).

El material descobert consisteix en un fragment cranial occipital i diversos elements de l’esquelet postcranial axial i apendicular. Aquest sauròpode s’identifica perquè té, a les vèrtebres caudals anteriors, neuroapòfisis de contorn lateral arquejat en sentit dorsocaudal i per una relació de 0,5 entre la dimensió anteroposterior de la base neuroapofisial respecte de la seva alçària total. Les restes trobades corresponen a un individu de dimensions enormes.

Louis Seymour Bazett Leakey

Paleoantropòleg britànic.
Kabete, Kenya, 1903 — Londres, 1972

Graduat a Cambridge en arqueologia i paleontologia (1926), feu un gran nombre de troballes de fòssils d’homínids al jaciment d'Olduvai, que contribuïren de manera decisiva a situar l’origen d’aquests primats a l’Àfrica (en contra de la hipòtesi de l’origen asiàtic prevalent fins els anys cinquanta). La major part de les seves aportacions foren en col·laboració amb Mary Douglas Nicol (Londres 1913 — Nairobi 1996), amb qui es casà el 1937. Entre les restes de més importància cal esmentar les del Proconsul africanus (1948), l'Australopithecus boisei (1959), Homo habilis (1961) i les petjades d'Australopithecus afarensis (1975). El seu fill Richard Leakey (Nairobi 1944), també paleontòleg, descobrí i excavà, des del 1972, un important jaciment a la riba est del llac Turkana d’on, amb T. White, exhumà les restes d'Homo ergaster (1984). Fou director del Museu Nacional de Kenya (1968-89) i del Kenya Wildlife Service (1989-94), càrrec des d’on desenvolupà una important tasca com a conservacionista. El 1995 fundà Safina, partit polític dedicat sobretot a combatre la corrupció. Meave Epps Leakey (Londres 1942), casada amb Richard Leakey (1970) és també una destacada paleoantropòloga. Descobrí, entre d’altres, les restes de Kenyanthropus platyops (1999) i Australopithecus anamensis (2001) a la zona del llac Turkana.

L’aparició de la vida a la Terra

Consideracions generals

Encara que sabem molt poca cosa de la vida primitiva sobre la Terra, i que moltes de les suposades evidències de vida poden ser interpretacions massa generoses d’unes dades molt minses, podem plantejar-nos-en l’estudi des de tres perspectives diverses. D’una banda, intentar d’inventariar i discutir críticament les troballes de fòssils a l’Arqueà (3800 a 2500 milions d’anys), que és l’eonotema (o divisió cronostratigràfica) més antic de què disposem com a registre rocós. En segon lloc, fer especulacions, basant-nos en els coneixements científics actuals, sobre el possible camí que ha seguit la natura per arribar a produir aquesta estranya realitat que són els éssers vius. Finalment, provar d’analitzar els condicionaments geològics de l’aparició de la vida i dels seus primers passos i narrar la història primitiva conjunta de la biosfera i dels embolcalls més superficials de la Terra on aquesta biosfera neix i es desenvolupa. La fusió d’aquestes tres perspectives en una sola i única història no és possible avui. Ni el lent, encara que ferm, avanç de la ciència en aquest camp no permet de ser gaire optimistes respecte d’aquest acompliment. Una bona dosi d’esperit crític i, àdhuc, d’escepticisme són saludables en referir-nos a aquests temes i a les conclusions temptatives dels especialistes.

Els fòssils arqueans

Esquema en forma d’espiral ascendent de les fases més antigues de la història de la vida des de l’inici de la història de la Terra.
Distrimapas, original de P. Cloud 1983.
Les roques arqueanes són molt avares en indicis que permetin de pensar en l’existència de la vida sobre la Terra; aquests indicis, però, hi són. Cal veure’n el tipus i la significació. L’estudi de les roques arqueanes fa pensar que l’atmosfera primitiva contenia molt poc oxigen lliure i que durant l’Arqueà aquest contingut anà augmentant considerablement. Deixant de banda una possible producció, relativament important, d’oxigen causada per una radiació ultraviolada molt intensa (encara que no acceptada per tothom), que s’hauria produït durant un període relativament curt dels primers temps de la història de la Terra, la font més important d’oxigen lliure és d’origen orgànic per fotosíntesi. L’evolució del contingut d’oxigen seria, doncs, una prova de l’existència d’éssers vius.

L’anàlisi de la matèria orgànica trobada en els sediments arqueans fa pensar que aquesta és fruit, si més no quasi tota, de l’activitat d’organismes vius. Sembla que una de les proves més suggerents respecte a l’existència d’éssers vius (extreta de les dades geoquímiques de què disposem) ens la dóna la composició isotópica del querogen en els sediments arqueans no metamorfitzats. Sembla clar que el material carbonàtic trobat en aquests sediments és, pel cap baix, el resultat de l’activitat biològica. Aquest material trobat en unes roques, que atenyen en certs casos els 3300 milions d’anys d’antiguitat, deriva d’organismes anaeròbics microscòpics procariotes.

Hom ha trobat a les roques arqueanes varietats diferents d’objectes que semblen microfòssils. Les varietats descrites deuen correspondre a unes formes semblants als bacteris, filiformes i esferoïdals. Una anàlisi crítica i acurada fa veure que és difícil d’assegurar la vertadera natura d’aquests fòssils hipotètics i que, sovint, anomenar-los així és, si més no, agosarat. No obstant això, el que cal estudiar amb atenció són les restes trobades en el registre rocós arqueà (quan no hi ha hagut cap contaminació) i cal, també, enregistrar el lloc i l’antiguitat dels materials que les contenen i les seves característiques, per tal d’aconseguir desxifrar-ne el significat. Cal dir en aquest punt que, de fet, hom ha trobat abundants formes esferoïdals, ja d’abans dels 3000 milions d’anys; el problema està en identificarne la natura.

Pel que fa a les formes de grandària superior, tenim unes estructures estromatolítiques d’uns 3500 milions d’anys d’antiguitat, procedents de Rhodèsia (Zimbabwe) i, també, unes de posteriors, de l’Arqueà canadenc. Aquestes estructures són compostes per columnes verticals atapeïdes i per capes hemisfèriques amuntegades. El material d’aquestes capes o làmines és calcari i orgànic. L’estructura laminar d’aquestes formacions arqueanes és indistingible dels estromatòlits posteriors, tant fòssils com actuals, dels quals es coneix l’origen, que no és altre que l’activitat de comunitats de microorganismes fotosintetitzadors. No sembla pas que cap procés sedimentan inorgànic hagi pogut produir aquestes estructures, i per això sembla ben clar que els estromatòlits arqueans són una prova de l’existència de microorganismes, sense que se’n conegui la veritable natura.

En conjunt, doncs, la vida de l’Arqueà ens és fonamentalment desconeguda, però el que sí que sembla acreditable és la seva existència i també que, en tot cas, deuria ser representada per uns microorganismes d’estructura molt senzilla i proveïts d’uns elements fotosintetitzadors, almenys molts d’ells. Aquestes conclusions s’adiuen amb la teoria de l’evolució orgànica, segons la qual l’aparició dels organismes es deuria produir, en el temps, tot passant de formes simples a formes cada cop més complexes.

L’origen de la vida

Com es pot produir la vida? Si coneguéssim perfectament la resposta d’aquesta pregunta, ens seria més fàcil de comprendre de quina manera s’ha produït realment la vida sobre la Terra. No és ben bé així. Desconeixem molts aspectes d’aquesta resposta i, per consegüent, no ens és gens fàcil d’imaginar l’origen de la vida.

Les primeres hipòtesis

Etapes hipotètiques de l’evolució cap a la vida a través de les fases evolutives nuclear, molecular, protobiològica i, pròpiament, biològica.
Distrimapas, original de J. Oró.
Fa temps que hom treballa sobre la hipòtesi de l’existència primera d’una seqüència bioquímica que devia desembocar a l’aparició dels primers organismes, és a dir, a l’inici de l’evolució orgànica. Així, hom pensa en una successió en el temps que, partint de l’atmosfera i la hidrosfera més antigues, portà a la formació de molècules orgàniques, primer molt simples i després extraordinàriament complexes. A partir d’aquí, i mitjançant un procés no gens simple, es devia arribar a la vida. Podem pensar que tot això forma part d’una evolució general o de desenvolupament negentròpic de la matèria que va de la formació de la molècula més simple, la de l’hidrogen, a la vida. Hom entén per procés negentròpic aquell que produeix un augment d’ordre i que, per tant, és de caràcter netament oposat a la majoria dels processos que observem, que són productors de desordre. Són processos ordenadors, al costat del de la producció i l’evolució biològica, el de la formació i l’evolució estel·lars i el de la producció dels elements químics.

Centrem l’atenció en les etapes que s’haurien d’acomplir en una seqüència cap a la vida. Podem resumir-les en les següents: en una primera etapa, hi hauria la producció de molècules orgàniques, relativament complexes, tals com els aminoàcids i els polipèptids, a partir de molècules senzilles (CH4, H2O, H2, NH3...); en una segona etapa, trobaríem la formació dels polímers, constituents actualment de totes les formes de vida, tals com l’ADN i l’ARN; en la tercera etapa, podem pensar en l’aparició de l’autoduplicació d’aquests polímers i, per consegüent, en el començament de l’existència d’aquest atribut fonamental de la vida, que s’associa a la mutació i a l’evolució al llarg de generacions successives; situaríem en la quarta etapa l’aparició de la cèl·lula; i en la cinquena, l’aparició d’organismes pluricel·lulars.

Esquema de l’aparell i del funcionament de l’experiment de S.L. Miller i H.C. Urey creat per reproduir, dins de les condicions probablement existents en l’atmosfera primitiva, la formació de molècules relacionades amb processos vitals. Per la clau de l’esquerra del dibuix s’introdueixen diverses mescles gasoses, semblants a les que se suposa que hi havia a l’atmosfera primitiva. En el matràs es bull l’aigua per aconseguir la conducció de gasos per tot l’aparell i, en concret, fins a la cambra on se sotmeten a una descàrrega elèctrica. Els productes finals s’acumulen al fons de l’aparell, des d’on s’extreuen dissolts. Els productes obtinguts, que tenen relació amb els processos vitals, es troben a la taula, amb indicació dels resultats quantitatius a partir de 59 000 micromols de carboni en forma de metà. 1 Elèctrode de tungstè, 2 matràs de 5 l, 3 condensador, 4 clau per a extreure mostres durant l’experiment, 5 matràs de 50 cc.
Distrimapas, original de Dickerson.
Miller, al principi dels anys cinquanta produí molècules orgàniques complexes, entre les quals hi havia quatre aminoàcids, a còpia de provocar descàrregues elèctriques sobre una barreja de molècules senzilles en un ambient no oxigenat. Més tard, cap als anys seixanta, Oró va demostrar que les molècules de l’àcid cianhídric podien passar a formar l’adenina. Aquests experiments permeten d’entendre com pot esdevenir-se la primera de les etapes esmentades. D’altra banda, el registre fòssil ens fa assistir a una visió fragmentària de l’aparició dels éssers multicel·lulars després, en el temps, de tenir evidències de l’existència dels unicel·lulars. I, també, el fet que els diversos éssers vivents actuals puguin ser arranjats en una jerarquia de complexitat progressiva que ens fa adonar del pas de l’estructura unicel·lular a la pluricel·lular.

Els problemes encara no resolts es refereixen a les etapes segona, tercera i quarta, que possiblement podrien ser formulades diversament. D’una banda, l’etapa segona i la tercera podrien coincidir amb la realitat i, de l’altra, caldria subdividir la quarta en diverses subetapes, ja que per a atènyer la complexitat de les cèl·lules més elementals actuals hi deuria haver uns passos intermedis que haurien requerit un cúmul de circumstàncies no gens fàcils de produir-se. Sense entrar ja en els darrers capítols de la formació de la cèl·lula actual, l’arribada als vertaders organismes vius, encara que molt primitius, és un gran desafiament per a la ciència.

Dins de la hipòtesi en què ens hem situat, l’experimentació de laboratori ha fracassat i les especulacions continuen apareixent sobre l’ambient possible on aquestes etapes s’haurien pogut produir. El primer model proposat fou el d’Oparin (1924), un científic rus que, ja cap als anys vint, suggerí els passos essencials dels condicionaments de l’aparició de la vida. La major part d’autors s’han adherit als seus punts de vista o a d’altres de semblants. Podríem dir que es tracta de postular l’existència d’una bona colla de substàncies inorgàniques i orgàniques en un ambient reductor, la barreja i interacció de les quals hauria permès l’avanç assenyalat de les etapes esmentades. Hom parla sovint del «brou» primordial per indicar uns acúmuls extraordinaris de molècules orgàniques que farien més planer i més possible aquest mateix avanç. Dins aquesta línia hom ha comprovat l’existència d’un gran nombre d’espècies químiques orgàniques en l’espai interstel·lar, en els cometes i en els meteorits carbonàtics. Per consegüent, hom pensa que la Terra primitiva contenia unes grans quantitats de matèria orgànica sovint en molècules força complexes, idèntiques a les que ara existeixen en els éssers vius. Com s’ha dit, no sense ironia, la Terra primitiva, abans de la vida, estava més contaminada que la major part dels centres urbans actuals.

Les hipòtesis modernes

Tots aquests fets que han aportat les investigacions astronòmiques modernes han induït a pensar en un origen extraterrestre de la vida, opinió que no sembla pas gaire defensable, deixant de banda que no fa res més que dur més enllà en l’espai, i potser en el temps, l’origen de la vida. En tot cas, com ja hem dit, la qüestió està en la manera d’aconseguir el pas de les molècules complexes als polímers, amb la propietat de reduplicació, tal com s’esdevé en els éssers vius actuals. El problema principal sempre és que caldria que es produïssin en prou quantitat perquè una part sobrevisqués i fos l’inici de les molècules fonamentals de la vida i, d’això, arribar a les primeres formes d’un organisme vivent cel·lular o «pre-cel·lular». La salvaguarda d’aquestes primeres llavors de vida és difícil. Els raigs ultraviolats les destrueixen si es formen a la superfície de l’aigua. A dins, malgrat que es troben protegides d’aquests raigs, també tenen dificultats de supervivència. Només un subministrament constant d’aminoàcids en llacunes d’aigua variable, o l’adherència d’aquestes molècules a determinades argiles o alguna altra situació peregrina i excepcional permeten d’imaginar el procés.

Model hipotètic d’un sistema hidrotermal que funcionaria com un flux continu de síntesi abiòtica de molècules orgàniques complexes i probionts. A la figura veiem de quina manera, en diferents llocs de la columna, ocorren fets que fan possible aquesta síntesi abiòtica. El subministrament d’energia calorífica i de CO2 té lloc a la base de l’àrea anomenada de clivellament. Més amunt es produeixen metalls i altres components deguts a condicions reductores en reaccions aigua-roca, mentre que els fluids ascendeixen per un sistema anastomòtic de fractures amb superfícies catalítiques, donant estructures més complexes i, ja en contacte amb la part inferior de la capa aquosa, sediments químics. La confirmació, almenys parcial, de la hipòtesi es dóna en els productes trobats en els sistemes hidrotermals actuals (compostos assenyalats amb un punt blau) i en les salmorres de la mar Roja (compostos assenyalats amb un punt vermell).
Jordi Corbera, original de J.B. Corliss, J.A. Baross i S.E. Hoffman.
Modernament, s’ha descobert el fet que les fonts hidrotermals submarines que funcionen sovint a les dorsals oceàniques constitueixen una àrea d’una barreja complexa de roques, gasos, calor i aigua que dóna lloc a una producció de vida exuberant amb unes comunitats bacteriològiques quimiosintètiques, i també a comunitats animals amb la presència de formacions elementals de vida. Això ha fet que hom hagi comparat els diversos elements d’aquestes fonts hidrotermals (roques ígnies i metamòrfiques, sediments químics i compostos orgànics) amb les successions de l’Arqueà, les quals presenten notables convergències en aquests tres tipus d’elements i on s’han detectat els «fòssils» més antics. Si s’acceptava el valor probatori d’aquestes analogies, hom podria pensar que l’ambient d’aquestes surgències calentes submarines amb llur flux continuat (que dóna diverses situacions físico-químiques al llarg del seu ascens) seria l’ideal perquè s’aconseguís el pas de l’estadi de molècules orgàniques complexes al de polímers reduplicables i a organismes vius.

La manca de teories o de models plenament satisfactoris ha portat a l’obertura d’unes noves vies per a explicar l’origen de la vida. Ja hem vist com l’atenció se centra en les molècules inorgàniques, con són les argiles per exemple, per a pensar que, d’una manera o altra, estan implicades en les primeres etapes de la història de la vida. En alguns treballs recents, hom fa passar uns tipus determinats de cristalls inorgànics de simples materials de protecció o ajut de les molècules orgàniques prebiològiques a protagonistes de la història primitiva de la vida. Caldria pensar, en aquest cas, que fou una seqüència geoquímica i no bioquímica allò que devia portar a l’existència dels primers organismes capaços d’evolucionar per selecció natural. Aquests primers organismes «minerals» haurien estat substituïts per uns organismes «orgànics», mitjançant l’addició de molècules orgàniques contingudes al «brou» primordial, ja que les estructures orgàniques comporten un augment de la complexitat que és inconcebible en els organismes «minerals», els quals, pròpiament parlant, cal considerar que encara no eren organismes vius. Aquesta hipòtesi és molt suggestiva perquè permet de plantejar el mateix problema des d’una perspectiva molt diferent; no es pot preveure, però, si serà el començ d’una nova visió de la història primitiva de la vida.

Fins avui, l’intent de lligar el pensament biològic, sovint molt especulatiu amb les dades deduïbles del registre rocós segueix les vies d’una seqüència bioquímica-biològica; encara que potser la narració de la història de la vida no canviaria gaire amb qualsevol altra hipòtesi.

La vida al Precambrià

La vida que coneixem, i de la qual pretenem explicar l’origen i l’evolució primitiva, es desenvolupa, en relació inextricable, amb l’atmosfera i la hidrosfera, amb l’aire i l’aigua. Per consegüent, el coneixement de l’atmosfera i la hidrosfera existents a l’Arqueà és essencial per a comprendre com hauria pogut aparèixer i perdurar la vida. D’altra banda, el coneixement de les propietats, la composició i les característiques de l’atmosfera i la hidrosfera més antigues depèn dels resultats de l’anàlisi del registre rocós.

La vida anaeròbia

Diguem, de bell antuvi, que les substàncies gasoses o fàcilment gasificables, que formen la part més gran dels elements de l’atmosfera i la hidrosfera, representen un excés dels «volàtils» que es troben a la Terra, i són el producte de l’exsudació de les parts superficials de la part sòlida del planeta. Les erupcions volcàniques són una mostra entenedora de com uns líquids i uns gasos traspuen de l’escorça terrestre i de la part superior del mantell i s’incorporen als embolcalls lleugers del nostre planeta. L’anàlisi de llurs components ens porta a pensar en una atmosfera sense gens d’oxigen lliure, ja que aquest element no es troba mai entre els productes volcànics. Sembla evident, doncs, que l’atmosfera més antiga no contenia gens d’oxigen lliure, sinó que era una barreja de gasos parcialment reduïts i oxidats, fruit de les erupcions volcàniques (o qualsevol altre tipus d’emissió eixida de la part sòlida de la Terra) i de l’impacte meteorític o col·lisió, de cossos celests amb la Terra. Aquest darrer fenomen devia ser particularment important durant els primers temps de la història de la Terra, abans de l’Arqueà. Entre aquests volàtils hi havia quantitats notables de les substàncies orgàniques o cúmuls als quals ens hem referit en el paràgraf precedent.

Així doncs, la primera fase de la vida sobre la Terra es desenvolupà en una atmosfera sense oxigen, o bé, de segur, amb una quantia escassíssima, amb una concentració per sota de l’u per cent de l’actual. Aquesta concentració no s’assoleix sinó molt més endavant, cap als 2000 milions d’anys. Sabem que l’oxigen lliure pot ser un producte de la fotodissociació de compostos que tenen l’oxigen en combinació, com és ara l’aigua i l’anhídrid carbònic. La reacció és reversible i no permet grans acumulacions, cosa que només l’activitat dels organismes fotosintetitzadors sembla explicar. Per consegüent, entre els primers éssers vius hi devia haver una gran quantitat d’organismes anaerobis fotosintetitzadors, dotats d’unes estructures molt simples. Les cianofícies actuals, encara que sovint són anomenades impròpiament algues blaves, també poden servir com a model d’aquests éssers vius primitius de l’Arqueà. Tots els «fòssils» arqueans podrien correspondre a uns organismes d’aquest tipus incloent-hi, evidentment, els responsables de la formació d’estromatòlits. Siguin o no siguin autòtrofs, es tracta d’éssers unicel·lulars procariotes, és a dir, sense una membrana nuclear, a l’estil dels bacteris i de les cianofícies.

L’enriquiment progressiu en oxigen lliure de l’atmosfera fou la causa d’unes crisis biològiques fàcilment explicables, ja que exigia uns organismes més capacitats per tal de no ser eliminats per un element tan actiu. Sembla que, en una fase de la història de la Terra, l’excés d’oxigen produït pels éssers vius, abans d’assolir una transformació adequada en què llur quimisme els permetés aprofitarlo, fou un obstacle important per al desenvolupament de la vida, llevat on la presència de substàncies oxidables eliminava aquest excés d’oxigen lliure. La presència de grans quantitats de sediments ferrífers, les anomenades BIF («banded iron formations»), o formacions de ferro en bandes, o franges, que es troben exclusivament en el Precambrià i sobretot en l’interval dels 2600 als 1800 milions d’anys, podrien haver estat un dels «desguassos» importants de l’eliminació d’aquest excés d’oxigen. Una altra part d’aquest oxigen es convertia a les capes altes de l’atmosfera en ozó (O3) tot constituint el pàmpol d’ozó que filtra l’excés de raigs ultraviolats letals per als éssers vius. Tot això ens fa pensar que la vida primerament s’establí en petits estanys d’aigües encalmades i que els primers éssers vius no vivien a la superfície per tal de no ser occits pels raigs solars enfortits amb la llum ultraviolada, però que tampoc no vivien a gaire profunditat, ja que necessitaven la llum per a realitzar la fotosíntesi. D’altra banda, la vida esdevingué més esponerosa allà on l’oxigen lliure en excés podia ser eliminat.

La vida aeròbia

Esquema dels processos i productes esdevinguts a causa de la interacció entre l’atmosfera i la hidrosfera fa 2000 milions d’anys aproximadament, amb formació de la capa d’ozó, d’estromatòlits i de les anomenades formacions de ferro en bandes.
Jordi Corbera, original de J. W. Schopf modificat per l’autor.
A partir d’aquesta vida anaeròbia calgué arribar a les transformacions biològiques que permeteren el desenvolupament de la vida aeròbia. Assolim, doncs, l’etapa oxigenada de l’atmosfera i de la vida. El registre rocós ens fa veure l’aparició d’uns sediments vermellosos («red beds»), pels volts dels 2000 als 1700 milions d’anys, que suposen una atmosfera oxigenada. És, doncs, en aquest moment de la història de la Terra que ja s’arriba a un 1 % del contingut actual d’oxigen lliure en l’atmosfera, segons el càlcul clàssic més minimista, i a percentatges de gairebé el 50 %, o més, en alguns dels plantejaments moderns. Sigui com vulgui, l’aparició d’organismes que aconsegueixen de respirar és una nova fita en el camí d’una vida més rica i amb més possibilitats evolutives. Sembla que l’aparició de la respiració en el món procariota comportà ràpidament l’aparició d’unes especialitzacions morfològiques com són els orgànuls de locomoció o de fixació.

No gaire després, i ja en aquesta atmosfera oxigènica, degué aparèixer la cèl·lula amb nucli o eucariota. El registre fòssil és tan pobre i imperfecte que fa difícil de saber exactament quan i on es produïren els primers eucariotes.

En analitzar els microfòssils hom considera que poden ser eucariotes aquells que demostren una particular complexitat morfològica i una particular grandària. Un dels autors actuals, Schopf, esmenta nou troballes de suposats organismes ecuariòtics en terrenys que oscil·len entre els 1500 i els 1600 milions d’anys. Altres autors confirmen aquesta data dels volts dels 1500 milions d’anys com la de l’aparició de la cèl·lula eucariota.

Fòssils del precambrià (A-E) i del cambrià (F-J). Els del Precambrià, trobats per primera vegada a Austràlia i després reconeguts en materials de la mateixa època (Ediacarià) en altres continents, eren animals de cos tou, sense esquelet, alguns semblants a cnidaris, com A (que recorda els pennatulacis actuals) i E (de tipus medusoide); a anèl·lids com C (Spriggina); o bé tenien formes no homologables a cap animal conegut, com B (Parvacorina) i D (Tribrachidium). Els del Cambrià tenien exosquelet; F (Opabinia), I (Hallucigenia) i J (Dinomischus) no tenen homòlegs entre els animals actuals, mentre que H (Avsheaia) recorda molt els onicòfors; de G (Pikaia), hom pensa que pot representar els primers cordats.
Jordi Corbera, originals de P.J. Wynne.
El pas subsegüent de l’evolució biològica fou l’aparició de la sexualitat, que, en l’àmbit cel·lular, suposa el procés, anomenat meiosi, de bipartició dels cromosomes. És impossible de trobar en el registre fòssil els arguments segurs del moment en què això s’esdevingué; n’hi ha prou, però, per afirmar que a partir dels 1400 milions d’anys es produeix un augment de la diversitat dels microfòssils, que sembla que provoca l’aparició de la reproducció sexual garantidora, en tot cas, de la variabilitat dels organismes. Així doncs, entre aquesta data i la de l’aparició dels primers fòssils clars d’organismes megascòpics pluricel·lulars (que es produeix vers el final del Precambrià), és quan cal situar els primers organismes sexuals; no més ençà dels 700 milions d’anys, segons les conjectures que són més plausibles.

Acabem de parlar dels primers organismes pluricel·lulars del registre fòssil. Amb això suposem que hi hagué una nova fita en la història de la vida: el pas d’estructures unicel·lulars a éssers vius, amb un nombre elevat de cèl·lules organitzades en teixits i òrgans. Atesa la inexistència de les parts dures, la possibilitat de llur fossilització fou molt minsa. Malgrat tot, ja cap a l’any 1982, hom comptava més de deu indrets on s’havien trobat uns organismes pluricel·lulars fòssils pertanyents a un període de temps comprès entre els 670 i els 550 milions d’anys. Aquest interval de temps, anterior a l’eclosió de la fauna esquelètica de la base del Cambrià, ha estat anomenat període Ediacarià (nom derivat d’Ediacara Hills, a l’Austràlia meridional), on hom ha trobat una associació de fòssils verament extraordinària. Els organismes són ja impensablement complexos i en gran part identificables amb els fílums existents actualment. A Ediacara hi ha sobretot uns cnidaris de diversos tipus, uns anèl·lids i artròpodes, a més d’organismes de fílums no identificats fins ara. En aquesta àrea han estat reconegudes 26 espècies diferents. Les altres àrees amb fòssils de la mateixa època se situen a diversos llocs on afloren materials antics. Els únics continents on encara hom no ha trobat fauna ediacariana són l’Amèrica del Sud i l’Antàrtida.

A partir, doncs, de l’Ediacarià, i segons l’opinió d’alguns estudiosos, al seu inici hi ha un límit fonamental de la història de la vida i de la Terra. És la frontera entre els temps antics, gairebé desproveïts de fòssils, i l’Eó Fanerozoic (d’animals o vida aparent o manifesta), en què el registre sedimentari es manifesta curull de restes d’organismes i on, malgrat l’ínfima proporció de restes conservades i estudiades, el seguiment del fil de la història de la vida és ja extraordinàriament més fàcil i gratificador. L’aparició de les parts dures o dels esquelets en molts grups d’organismes és un fet que, si bé, d’una banda, falseja la història de la vida (informa molt més dels grups amb esquelet que no pas dels que no en tenen), de l’altra, permet seguir de prop l’evolució biològica i, per això, fer unes generalitzacions ben fonamentades sobre aquesta mateixa evolució o història de la vida.

La vida al Fanerozoic

Relació entre diversitat biològica registrada en les roques i gruix de sediments dipositats per milions d’anys.
Distrimapas, original de Raup i S.M. Stanley.
El terme Fanerozoic fou creat conjuntament i en contraposició al de Criptozoic per indicar els temps geològics on les evidències de vida són clares i abundants. En realitat, quan foren creats els dos termes hom no coneixia encara els fòssils del Precambrià; el Criptozoic era, doncs, el temps de vida oculta ja que hom podia postular l’existència de la vida en aquests temps antics només d’acord amb la doctrina de l’evolució, des del punt de vista teòric, i atesos els arguments indirectes basats en el registre rocós. La situació ha canviat des que, el 1930, Chadwick creà els dos termes i donà lloc a un registre fòssil escàs però prou significatiu dins les roques precambrianes.

En tot cas, l’abundància i la varietat del registre fòssil en el Fanerozoic fa possible l’ús d’aquest terme i del seu antònim amb tota propietat. Resta només la petita discussió referent a la necessitat d’incloure-hi l’Ediacarià o, com es va fent clàssicament, de fer començar el Fanerozoic a l’inici del Cambrià.

La història de la vida al Fanerozoic, que hem de dibuixar a continuació amb unes quantes pinzellades, es basa en el registre fòssil, però tenint en compte que aquest no és pas complet i que no es tracta tampoc d’una mostra a l’atzar: una colla de factors geològics i biològics fan que es presenti esbiaixat respecte a la vida real de la qual és una representació.

Els organismes que disposen d’un esquelet consistent són més fàcils de trobar en el registre fòssil que no pas aquells que tenen totes les parts toves i bonament destructibles. També hi ha medis sedimentaris que permeten la conservació, àdhuc, d’éssers tan fràgils com les meduses, mentre que d’altres fan impossible que es conservi cap resta orgànica. D’altra banda, no totes les roques són al nostre abast en afloraments superficials, i àmplies àrees de la Terra no han estat encara explorades adequadament. Per tant, cal dir que desconeixem una gran part del registre fòssil, és a dir, dels organismes les restes dels quals es conserven a les roques i que no han arribat encara, o no podran arribar en un temps llarg en el futur, a les nostres mans.

És des d’aquesta perspectiva, doncs, que intentarem de descriure breument la vida al Fanerozoic i també de comprendre tant les estratègies i els processos generals de la vida en el curs del seu desenvolupament històric, com els condicionaments i les relacions mutus entre el món de les roques i el món de la vida. La història de la vida és inserida essencialment dins la història de la Terra.

L’explosió de la vida al Cambrià inferior

Tal com es manifesta en el registre fòssil, el Cambrià inferior representa l’aparició d’una quantitat considerable de nous tipus d’organismes, i el fet que molts d’aquests presentin parts esquelètiques que en fan fàcil la preservació (i per consegüent, la presència a les roques) constitueix una autèntica explosió en manifestacions de vida sobre la Terra. Una breu enumeració dels tipus d’animals presents a les roques del Cambrià inferior n’és una prova evident.

D’una banda, dins dels artròpodes, els que són fonamentals al Cambrià inferior són els trilobits, però també s’hi troben ostràcodes. Pel que fa als trilobits, n’hi ha més de 25 famílies conegudes, amb més de 200 gèneres al Cambrià inferior, encara que un estudi detallat mostra que l’aparició de tots els grups no és sobtada, sinó progressiva i que, fins i tot, no són presents a la base del Cambrià.

Els arqueociats, un curiós grup d’organismes format gairebé sempre per dos cons porosos encaixats, relacionats entre l’un i l’altre per unes estructures diverses, són exclusius del Cambrià inferior i la seva evolució serveix per a subdividir aquesta sèrie de l’escala geològica; hom n’ha trobat més de 600 espècies (en 140 gèneres aproximadament), en el primer estatge del Cambrià inferior, el Tommotià de Sibèria oriental, on encara no hi ha trilobits.

Els hiòlits són organismes amb closca cònica i d’atribució i afinitats difícils, que hom ha relacionat amb els cucs i també amb els mol·luscs; en tot cas, tenen una importància singular al Cambrià inferior, on n’han estat trobats més de 20 gèneres a partir de la seva mateixa base, i hom els ha emprat àdhuc com a indicadors de medi sedimentari.

Hi ha diversos tipus de mol·luscs a les roques del Cambrià inferior, alguns dels quals són d’afinitat difícil amb els mol·luscs actuals; els més importants són els gasteròpodes, dels quals hi ha més de quatre famílies dividides en uns 15 gèneres, però també en són els monoplacòfors i els bivalves.

Hi ha uns 20 gèneres de braquiòpodes primitius al Cambrià inferior que, si bé són interessants per a l’anàlisi estratigràfica, de moment no han arribat a ser tan útils com els trilobits o els arqueociats.

Malgrat que no ens han pervingut restes fòssils de celenterats al Cambrià inferior atribuïbles als representants fornits d’esquelet, sabem que algunes formes de cos tou de celenterats han deixat empremtes a les roques no sols del Cambrià inferior, sinó també del Precambrià final; d’altra banda, hi ha també força tipus de restes al Cambrià inferior que semblen afins o pertanyents als celenterats. Són molt abundants les espícules d’esponja a les roques del Cambrià inferior i també, excepcionalment, se’n troben d’enteres; sembla clar que pertanyien a dos ordres diferents. Els conodonts, petites restes d’atribució encara avui dubtosa, han estat trobats ja a la base del Cambrià inferior, i llur estudi adquireix una importància creixent gràcies al seu valor estratigràfic.

Empremtes i d’altres restes d’organismes atribuïbles a cucs, aquest grup mal definit d’animals, són presents al Precambrià i al Cambrià inferior. També hi ha restes d’organismes articulats que s’assemblen als anèl·lids o als artròpodes. S’han trobat equinoderms primitius, i hom discuteix la presència al Cambrià inferior d’uns predecessors dels graptòlits i dels briozous, entre d’altres grups. Esdevé també problemàtica la naturalesa de les petites restes que han estat atribuïdes a radiolaris. Finalment, hi ha d’altres elements del registre fòssil dels quals encara no s’ha trobat el lloc entre els fílums reconeguts fins avui.

En conjunt, doncs, la fauna fòssil del Cambrià inferior és notable per la seva varietat. Això suposa per a la història de la vida una colla de possibles formes intermediàries precedents que no han aconseguit romandre enregistrades a les roques amb prou abundància perquè les recerques sistemàtiques de la geologia moderna les hagin trobades. El canvi, en certa manera secundari, de l’adquisició d’un esquelet ha estat determinant per al nostre coneixement de la vida antiga. Mirant cap enrere, des del Cambrià inferior, els nostres coneixements només permeten de fer afirmacions molt generals i sovint amb un fonament fràgil. Per contra, a partir de la base del Cambrià i malgrat que el registre fòssil sigui esbiaixat per les causes que ja hem apuntat més amunt, coneixem amb relativa precisió les línies fonamentals de la història de la vida mitjançant l’aparició, el desenvolupament i (eventualment) l’extinció dels diversos rangs d’organismes, tant d’animals com de vegetals. Per més claredat, descriurem l’evolució dels éssers vius referint-nos per separat als invertebrats, a les plantes i als vertebrats.

L’evolució de la vida a partir del Cambrià inferior

L’evolució dels invertebrats

Evolució del nombre de gèneres dels grups més importants d’invertebrats marins a través dels temps geològics. Per a cada grup, la línia superior indica el nombre total de gèneres i la inferior, el nombre de gèneres nous.
Distrimapas, original de House 1967.
L’horitzó cronològic constituït pel moment de l’aparició d’organismes amb esquelet és per a nosaltres l’horitzó a partir del qual farem l’anàlisi global de l’evolució dels invertebrats.

Si agafem els grups més importants d’invertebrats i els representem en un gràfic, en podem veure la variabilitat a través del temps.

En molts casos en el gràfic hi ha una doble corba: la superior representa el total de gèneres existents i la inferior, la de gèneres nous; quan no hi ha la corba inferior això vol dir que no disposem de les dades elaborades respecte del nombre de gèneres nous de cada divisió del temps geològic.

La inevitable simplificació que comporta qualsevol representació gràfica d’aquest tipus no amaga el fet que uns grans grups d’invertebrats han desaparegut totalment i que d’altres han iniciat la seva existència després de l’inici del Fanerozoic. També posa de manifest unes oscil·lacions notables en el nombre de gèneres vivents o en l’aparició de gèneres nous en un determinat moment de la història de la Terra. Els trilobits, els graptòlits i els ammonits, entre altres grups, han desaparegut sense deixar representants en el món actual. Hi ha d’altres grups, com els coralls, en els quals hi ha espècies del Paleozoic que s’han extingit i d’altres que apareixen a partir del Triàsic i que encara formen part de la vida actual. Pel que fa a aquest punt, la gran ruptura entre el Paleozoic i el Mesozoic, és a dir, entre el Permià i el Triàsic, representa un canvi o substitució de tipus a l’interior d’alguns fílums o grans grups d’invertebrats. La majoria dels tipus dels briozous i dels braquiòpodes en són un exemple clar, deixant de banda els coralls, ja esmentats anteriorment. Situacions semblants en rangs inferiors s’esdevenen en distints moments de la història de la Terra; una observació ràpida sobre el registre fòssil d’una roca permet, sovint, a un expert, de saber aproximadament l’edat de la roca sense cap necessitat d’identificar-hi les espècies o els gèneres concrets.

Pel que fa a les oscil·lacions en el nombre dels gèneres vivents o en l’aparició de gèneres nous en un determinat moment de la història de la Terra, cada grup d’invertebrats té la seva pròpia història, encara que hi ha moments particulars de crisi que afecten la majoria dels grups. Per exemple, el nombre màxim de gèneres de trilobits existents al final del Cambrià o el descens ràpid d’aquest nombre en el moment que els ostracodes, els nautiloides, els graptòlits i els braquiòpodes experimenten una puja important. Novament cal que hom es refereixi al trànsit entre el Permià i el Triàsic per a deduir-ne un mínim generalitzat.

Finalment, l’aparició d’esquelets permet la preservació més fàcil de les restes dels éssers vius. A l’inici del Cambrià tot fa creure que la gran majoria de fílums ja devien haver existit en unes formes sense esquelet, ja que es manifesten sobtadament en el registre fòssil sense que, en línies generals, hom pugui dir que les formes complexes d’invertebrats mancaven al començament del Fanerozoic. No obstant això, és evident que una anàlisi més acurada permet en molts casos de dibuixar una evolució cap a unes formes més complexes i sovint cap a un augment de la variabilitat, sempre contrarestada pels episodis d’extinció. Aquesta pauta de l’evolució es fa palesa en construir unes gràfiques on s’indica la diversificació progressiva i les extincions a partir de l’aparició d’un fílum, o grup d’organismes.

L’evolució de les plantes

Origen i desenvolupament de les plantes terrestres vasculars al llarg dels temps geològics.
Jordi Corbera, original de Valentine 1978.
És díficil d’establir una pauta evolutiva general del món vegetal a causa de la seva pobresa en el registre fòssil, de la indefinició de les formes unicel·lulars respecte a les formes pluricel·lulars atribuïdes ordinàriament al regne animal i, també, per la situació fluctuant de la definició del mateix regne vegetal. Alguns d’aquests problemes es presenten també dins el grup heterogeni dels animals anomenats invertebrats; tanmateix els hem obviat per fer referència només als grups més importants dins del registre fòssil, grups que són perfectament definits en la sistemàtica zoològica. Semblantment, ací farem alguna referència general a l’interès del registre fòssil vegetal i després als aspectes referents a alguns grups en particular, sense pretendre d’explicar la història i l’evolució de tot el món de les plantes.

Quant a les plantes no vasculars (protòfits i tal·lòfits), podem dir que en coneixem l’existència des de temps molt antic. El fet d’haver trobat estromatòlits a l’Arqueà ens fa pensar en l’existència d’alguns d’aquests organismes en aquests temps remotíssims. També el grup dels acritarcs, d’interès en estratigrafia, ja existia al Precambrià. Sembla que també hi ha bacteris precambrians, però l’absoluta seguretat de llur presència en el registre fòssil és qüestionable, sobretot a causa de la petitesa i del perill de la contaminació. Els fongs hi són rars però se n’han detectat en el Silurià i, sobretot, a partir del Carbonífer. Hom pensa també que les dinoflagel·lades existien al Silurià, si cal fer cas de les troballes fetes a Tunísia. Així doncs, el registre fòssil de les plantes inferiors és pobre i desigual, tot i que, curiosament, en el cas dels estromatòlits, l’activitat d’algunes d’aquestes plantes ha representat les primeres formes «esquelètiques» fossilitzables del món vivent.

Els briòfits, que formen un grup encara no pròpiament pertanyent al món de les plantes vasculars, devien haver aparegut al Denonià superior, o, si més no, les primeres evidències del registre fòssil són d’aquesta època.

L’expansió dels éssers vius sobre la terra ferma la iniciaren les plantes que aconseguiren progressivament de sostreure’s a la necessitat d’estar immergides a l’aigua, gràcies a l’aparició del seu sistema vascular. Malgrat que algunes hagin retornat més tard a medis aquàtics, marins o continentals, la història de les plantes vasculars s’inscriu fonamentalment a la terra ferma a partir del Silurià superior. La diversificació progressiva dels cormòfits a través de la història geològica es tradueix en l’aparició successiva dels pteridòfits, les gimnospermes i les angiospermes, aquest darrer grup amb plantes d’una diversificació espectacular a partir del Cretaci. En concret, els pteridòfits i les pteridospermes són particularment importants i constitueixen un riquíssim component del registre fòssil en el Carbonífer d’interès econòmic primordial; les coníferes i les formes afins són predominants en el Mesozoic i, a partir del Cretaci, les angiospermes són el grup més nombrós. En línies generals, doncs, la història de les plantes superiors fa palès l’augment progressiu de complexitat a través dels temps geològics.

L’evolució dels vertebrats

El que hem dit de les plantes superiors podem dir-ho, també, dels vertebrats que, en certa manera i per analogia, poden ser anomenats animals superiors. El fet que tots els vertebrats hagin aparegut durant el Fanerozoic ens ajuda a entendre’n les pautes evolutives, les quals reflecteixen l’adquisició de caràcters que els permeten una progressiva i major independència del medi i la possibilitat d’una gamma més àmplia d’adaptacions als diferents nínxols ecològics.

Origen i desenvolupament dels peixos al llarg dels temps geològics.
Jordi Corbera, original de Valentine 1978.
Els primers invertebrats són els peixos agnats, que apareixen al Cambrià superior i no tenen mandíbules. Més endavant, al Devonià, apareixen els primers peixos pròpiament dits, és a dir, proveïts de mandíbules i amb parells d’aletes. Durant el Devonià hi ha una gran proliferació de peixos que tenen un esquelet extern i que pertanyen a grups que, o bé s’han extingit, o bé tenen avui molt poc interès. Pel que fa als teleostis, els peixos més abundants avui dia, comencen a expandir-se a partir del Triàsic. En tot cas, els peixos donen origen als amfibis i, d’ells, a tots els altres vertebrats. El grup de peixos predecessors dels amfibis són els ripidistis, peixos primitius d’aletes lobulades, extingits al Permià.

Els amfibis apareixen al Devonià, quan ja les primeres plantes havien aconseguit de dispersar-se més enllà de les zones aquoses i convertir-se en plantes de terra ferma. Així, els vertebrats, i també els invertebrats, podien conquerir la terra seca. Com diu la mateixa paraula, els amfibis no estan totalment alliberats de viure una fase de vida aquàtica i per això van ser substituïts amb avantatge, encara que no totalment, pels rèptils a partir del Carbonífer superior. Durant més de 70 milions d’anys, però, els amfibis es van propagar pels hàbitats disponibles i s’alimentaven d’allò que trobaven a les zones aquàtiques, semiaquàtiques i continentals, tot adquirint grandàries considerables. Sigui com vulgui, a més de la tímida conquesta de la terra ferma de la qual són protagonistes, aquests animals són els primers tetràpodes existents a la Terra. Tots els altres vertebrats que els succeeixen en la línia evolutiva es caracteritzen pel fet de tenir la mateixa estructura a les quatre extremitats, malgrat que s’hi donin adaptacions notables i, àdhuc, en alguns casos, desaparicions parcials o totals.

Origen i desenvolupament dels rèptils al llarg dels temps geològics.
Jordi Corbera, original de Valentine 1978.
Els rèptils s’alliberaren de l’aigua perquè foren capaços de desenvolupar un ou que es podia covar fora d’aquest element líquid. Els rèptils es diversificaren ràpidament i anaren ocupant els ambients on eren instal·lats els amfibis que declinaren ràpidament, de manera que, al Triàsic superior, els amfibis de més grandària s’extingiren definitivament. Ja abans, per això, al Permià, els rèptils predominaven i durant tot el Mesozoic eren els vertebrats dominants, malgrat que ja haguessin fet la seva aparició els mamífers al Triàsic i els ocells al Juràssic. L’expansió extraordinària dels rèptils i l’enormitat de moltes de llurs espècies en feren els animals més grans de tota la història de la vida, cosa que ha fet que l’Era Mesozoica hagi estat anomenada l’era dels rèptils. D’aquesta evolució complexa i de l’enorme diversificació, esdevinguda al Mesozoic, en queden restes en els grups actuals, que encara acompleixen un paper important en determinats ambients: les serps, els cocodrils, els llangardaixos i les tortugues.

Origen i desenvolupament dels mamífers al llarg dels temps geològics.
Jordi Corbera, original de Valentine 1978.
Els rèptils, per mitjà dels teràpsids, un petit grup extingit al Juràssic, van donar lloc durant el Triàsic als mamífers que, com el nom indica, desenvoluparen unes estratègies particulars en l’alimentació de les cries i, ràpidament, en el mateix sistema de reproducció. I a més a més, presentaren l’homeotèrmia que els allibera, en gran part, de la temperatura ambient, gràcies al manteniment de la temperatura de la sang constant. Aquesta adquisició la comparteixen amb els ocells que apareixen més tard, al final del Juràssic, provinents també dels rèptils.

Els ocells s’adapten fonamentalment al vol i presenten un domini quasi absolut del món aeri que comparteixen amb alguns invertebrats voladors i amb algun mamífer escadusser, com els rat-penats.

Etapes fonamentals del procés d’hominització, segons la interpretació més acceptada a l’actualitat.
Dades de D. Pilbeam (1984), reelaborades per l’autor
Per contra, els mamífers, que experimenten una gran diversificació a partir del Cenozoic, protagonitzen el predomini dels àmbits continentals tal com ho havien fet els rèptils al Mesozoic. Entre els mamífers destaquen els primats, dels quals sorgeix l’home, en el qual una cerebralització accentuada i la postura bípeda dreta, juntament amb la parla, el separen dels altres mamífers en comportament i realitzacions. El procés d’hominització s’inicià a partir de la radiació dels catarrins, o simis del vell món.

El pas de la vida aquàtica a la vida continental i aèria

Deixant de banda l’augment de la complexitat dels éssers vius detectada en el registre fòssil, hi ha un fenomen força curiós per a l’observador interessat en la història de la vida que, si bé té quelcom a veure amb l’adquisició de graus de més complexitat, té unes característiques pròpies remarcables. Es tracta de la conquesta de la terra ferma i, secundàriament, de l’aire. Els primers éssers vius són aquàtics, i és ben cert que la vida dins un ambient no aquàtic requereix unes estructures particulars, no gens senzilles, que evitin l’assecament, entre altres coses; per consegüent, la vida no començà per aquí.

L’associació fòssil més antiga de plantes i animals continentals conservada en el propi ambient es troba a Escòcia i és del Devonià inferior. El fet que aquesta associació correspongui a plantes i animals amb adaptacions morfològiques i fisiològiques al medi continental força avançades fa pensar que la invasió de la terra ferma pels éssers vius és anterior a aquest moment; diverses troballes i arguments basats en unes quantes evidències fan pensar que ja al Silurià havia començat a aparèixer la vegetació sobre el continent. En tot cas, l’aparició de la vegetació sobre el continent marca una nova etapa de la història, amb unes repercussions, fins i tot, sedimentàries i pedològiques; encara més, implica i provoca noves situacions en la relació atmosfera/litosfera.

Com és fàcil de comprendre, els invertebrats voladors són associats principalment a la vida en el continent. Entenem per vida continental la vida sobre la terra eixuta, encara que també hi ha àrees aquàtiques dins el continent o als seus marges. D’altra banda, la flora no aquàtica necessita unes adaptacions per a facilitar cilitar la dispersió dels elements seminals i els encreuaments. Aquests processos es desenvolupen a l’aire. És, per tant, a partir de l’existència de la cobertora vegetal sobre la terra eixuta que l’atmosfera s’omple d’éssers vius i dels seus productes. Així comença la vida aèria i, amb això, podem dir que a partir d’aquest moment la hidrosfera, juntament amb les parts més pròximes de la litosfera i l’atmosfera, constitueixen un embolcall terrestre fràgil, més o menys dens segons els llocs, que podem anomenar biosfera.

L’estratègia de l’evolució biològica

Les pautes evolutives dels grups d’organismes

Representació de la diversitat de pautes evolutives d’aparició, d’extinció i de diversificació, exemplificada en alguns dels grans grups d’animals invertebrats basat en el nombre de famílies.
Distrimapas, original de J.J. Sepkoski.
Malgrat que el registre fòssil sigui incomplet i esbiaixat, és prou ric per a l’estudi de l’evolució en el temps de molts grups d’organismes, ordinàriament d’aquells grups que tenen un esquelet. Aquesta visió, de gran interès biològic, només és possible mitjançant l’estudi paleontològic, ja que l’anàlisi dels éssers vius actuals és la d’una pura instantània en el temps, multimilionari, de la història de la vida. Així doncs, les diverses pautes d’aparició, desenvolupament i, eventualment, desaparició dels diversos grups d’organismes, assequibles mitjançant el registre fòssil, serveixen per a entendre el funcionament dels diversos fílums o d’altres divisions a través del temps. En aquest context, cal veure quines són aquestes pautes, fer-ne una classificació tipològica i intentar d’esbrinar les causes d’aquests comportaments grupals o veure-hi les successives faunes que van poblant la terra. En el primer cas, a més, cal preguntar-nos pel fet repetit, amb diverses intensitats, de les extincions en massa de grans grups taxonòmics. Cal, doncs, veure quines poden haver estat les causes d’aquestes extincions.

Pel que fa a les pautes evolutives dels grups més importants d’éssers vius podem observar uns quants grups d’invertebrats marins importants que poden esdevenir paradigmàtics. D’alguns, podem estudiar-ne l’aparició, el desenvolupament i la desaparició, ja que, com a grans grups, s’han extingit (graptòlits, trilobits), mentre que d’altres, al contrari, són en plena expansió (gimnolemats, gasteròpodes, bivalves). Pel que fa a la forma d’aparició, n’hi ha uns que presenten un començament amb una variabilitat progressiva, i d’altres en què l’aparició i diversificació màxima són molt pròxims en el temps. Del primer cas, per exemple, tenim, d’una banda, els bivalves i els gasteròpodes, amb una diversificació creixent continuada, sense canvis bruscs, mentre que de l’altre, els equinoïdeus i els gimnolemats tenen una diversificació molt escassa, fins i tot amb retrocessos durant un temps llarg i, a la fi, un augment de formes ràpid i important. Quant a les aparicions amb diversificació ràpida, podem parlar dels trilobits i dels graptolitins, la pauta de desaparició dels quals, per contra, és progressiva i relativament lenta. Els crinoïdeus, els ostràcodes, els tenolemats i els antozous presenten una disminució de la seva importància al límit entre el Paleozoic i el Mesozoic. Això obeeix al fet de l’extinció en massa d’una gran quantitat de formes al final del Paleozoic i a l’aparició progressiva de formes noves al Mesozoic-Cenozoic. En aquests grups la varietat és més gran durant l’etapa paleozoica que no pas a la més moderna; això és particularment visible en els crinoïdeus i també en els braquiòpodes articulats, els quals no mostren cap estrangulament marcat al límit Paleozoic-Mesozoic, sinó una reducció dràstica de formes que es mantenen quantitativament iguals des d’aleshores. Finalment, els cefalòpodes presenten uns escanyaments successius i marcats que evidencien també les renovacions freqüents, pràcticament totals, de tota aquesta fauna.

La història de la diversitat taxonòmica

Evolució de la diversitat de famílies d’animals marins al llarg del Fanerozoic, des de fa 600 milions d’anys (en el Vendià) fins a l’actualitat. La línia superior ateny les 1900 famílies, que corresponen a les descrites o assenyalades en els oceans moderns, una part de les quals no tenen parts dures fàcilment fossilitzables; l’àrea marcada en verd correspon a aquestes famílies pobrament representades.
Distrimapas, original de J.J. Sepkoski.
Una anàlisi més detallada de l’evolució dels grups demostra, en línies generals, que hi ha un augment de la diversitat, contra el qual s’interposen les extincions en massa; d’aquestes, només les més ressaltants són capaces de produir baixades considerables en aquesta corba ascendent de la diversitat, per exemple, en l’extinció permo-triàsica. Hom sol fer aquesta anàlisi sobre famílies d’animals marins, ja que aquests animals són els més fàcils de ser conservats dins la roca i constitueixen la part més important del registre fòssil. Modernament, Sepkoski ha intentat descompondre la corba del nombre de famílies en tres corbes, corresponents a tres faunes: una fauna cambriana, que desapareix al Paleozoic superior i deixa només relíquies en faunes posteriors fins a l’actualitat (com per exemple, els braquiòpodes inarticulats); una fauna paleozoica, amb una expansió vigorosa durant el Primari i que després fa la viu-viu fins a l’actualitat; i una fauna moderna que s’inicia tímidament al Paleozoic per a créixer en diversitat a través del Mesozoic i el Cenozoic fins al moment actual. El registre fòssil del final del Terciari presenta un nombre de famílies 6,5 vegades més gran que tota la fauna paleozoica i les relíquies de forma càmbrica sumades. Així doncs, també l’anàlisi de la diversitat taxonòmica ens porta a pensar en termes d’aparició, de desenvolupament i de desaparició, sobretot si, en lloc de treballar amb agrupacions tan grans i en rangs taxonòmics tan elevats, pensem en els rangs taxonòmics inferiors, com ara espècies, gèneres i famílies.

Pel que fa a l’aparició de les formes d’éssers vius, els nostres coneixements són àmpliament hipotètics, car tot fa pensar que es dóna en uns llocs puntuals i en unes quantitats més petites, difícilment detectables atesa la incompleció del registre fòssil. Quant a la desaparició, podem considerar el cas del trànsit evolutiu a d’altres formes descendents (que correspondria, aproximadament, al mateix problema), o bé el cas més espectacular i catastròfic de les extincions en massa a les quals modernament es fa una particular atenció i que discutirem, amb brevetat, a continuació.

Les extincions en massa i llurs causes

Principals extincions marines en massa (en color verd), en el context de la història de la vida en els últims 700 milions d’anys, on s’indiquen els grups més afectats i on s’han figurat els grups totalment extingits.
Jordi Corbera, original de M. Stanley.
Des de l’inici de l’estratigrafía, la desaparició de fílums grans i l’aparició de noves formes va esdevenir un criteri útil per a subdividir el registre rocós en unes unitats que es caracteritzaven, sobretot, per aquests mateixos fòssils.

No és gens estrany, doncs, que l’anàlisi moderna de les extincions en massa faci veure que les més importants s’escauen al límit entre les unitats majors. Així, les grans extincions se situen al límit entre el Paleozoic i el Mesozoic (l’anomenada extinció permo-triàsica) i al límit entre el Mesozoic i el Cenozoic (la coneguda extinció finicretàcia), però també n’hi ha d’importants al final de l’Ordovicià, del Devonià, del Triàsic i del Juràssic. Una anàlisi més fina, només possible en temps més pròxims a nosaltres, ha detectat uns episodis d’extinció menys importants, però notables, situats en diversos nivells de l’escala estratigràfica. Fins i tot les extincions dels darrers 250 milions d’anys semblen produir-se a intervals relativament regulars, a la ratlla dels 26 milions d’anys. Aquesta repetició cíclica de les extincions indueix a cercar alguna causa que estigui sotmesa a una ciclicitat anàloga. És així que hom cerca fora de la Terra, en els estels, uns fets que s’esdevinguin cada 26 milions d’anys i que puguin influir sobre els éssers vius de la Terra. Hom ha parlat, per exemple, d’un estel petit i fred que donava voltes entorn del Sol en una òrbita molt allargada, de manera que cada 26 milions d’anys, en passar prop del Sol, hauria pogut pertorbar les òrbites dels cometes i provocar una caiguda de material estel·lar sobre la Terra, fet que hauria comportat fenòmens disparadors d’extinció, tals com els que molts autors moderns suposen per a l’extinció finicretàcica.

Si acceptem aquestes opinions, les causes de les extincions devien ser extraterrestres, derivades bé d’algun esdeveniment com el que acabem d’indicar o bé d’un canvi en la polaritat magnètica, fets diversos que, en tot cas, permetrien l’arribada a la Terra de meteorits descomunals o de radiacions nocives en quantitats exagerades que provocarien de forma directa i indirecta unes catàstrofes biològiques detectables en el registre fòssil.

Ara bé, no tothom està d’acord a cercar causes extraterrestres a les extincions o, si més no, a donar-hi una importància capital o única. En particular, hom pensa que els canvis climàtics són una causa més probable si es tenen en compte els arguments que subministra el mateix registre fòssil i la documentació derivada d’unes extincions pròximes com les ocorregudes al Quaternari. Hom ha parlat també d’extincions en massa a les mars a causa de la reducció de l’espai de la plataforma continental, del descens del nivell de la mar i també de les variacions en la salinitat de les aigües. En el cas de les anomenades crisis de salinitat, és sabut que la que tingué lloc ara fa més de 5 milions d’anys, a la fi del Miocè, al Messinià, tingué un efecte fatal per a la fauna de la Mediterrània, on es produí un dessecament; també s’ha invocat aquesta causa per a explicar l’extinció permo-triàsica, i per a d’altres extincions. Però, malgrat l’opinió d’alguns autors, no sembla que serveixi com a justificació general de les extincions.

La reducció de l’espai a la plataforma continental, amb producció d’un amuntegament biòtic, que devia produir-se a les grans regressions de la història de la Terra, sembla clar que pot contribuir a desencadenar unes extincions importants, però és molt discutible com a causa única, car el registre rocós ens demostra la no-coincidència d’extincions importants amb les fases de regressió més paleses. Pel que fa al refredament com a causa important i selectiva de les extincions, s’han aportat proves de considerable interès i, sobretot, se n’ha remarcat l’aspecte selectiu; és així, per exemple, en l’extinció del final del Cretaci i en d’altres, on les faunes d’aigües càlides en són les principals perjudicades (ja que no tenen on refugiar-se), mentre que les faunes d’àrees més fredes són menys afectades, perquè poden desplaçar-se a llocs de condicions climàtiques més bones.

Totes aquestes causes terrestres invocades fins avui, de les quals acabem d’esmentar les més importants, parteixen del punt de vista que la desaparició total o parcial de determinats medis provoca l’eliminació, per manca d’adaptació, de grups importants d’organismes. Les causes extraterrestres, d’altra banda, originen una catàstrofe a les aigües, o a l’aire, que duu també a la desaparició de grans grups d’éssers vius. Atesa la resposta diferent a un mateix episodi d’extinció dels diversos grups ecològics d’éssers vius, semblarien més explicables les extincions per causes que afecten selectivament uns diferents ambients; de cap manera, però, ningú no pot negar la coincidència d’uns esdeveniments còsmics, enregistrats dins les roques, i de determinats episodis d’extinció. Altrament, potser també cal comptar amb l’evolució pròpia, en certa manera interna, dels diversos grups d’éssers vius que, com s’ha comprovat, experimenten un desenvolupament semblant als individus vivents d’aparició, expansió, decadència i desaparició. Probablement, la conjuminació de múltiples factors interns dels éssers vius i d’altres que en són externs, siguin provocats o no per fets extraterrestres, poden explicar aquestes crisis de la història de la vida que es resolen amb la desaparició de grups majors d’éssers vius i amb l’aparició de nous, sovint ben diferents, però que acostumen a colonitzar, de bell nou, els ambients abandonats pels existents anteriorment.

L’epistemologia

L’epistemologia estratigràfica

Un exemple d’interpretació del paisatge geològic sobre les bases de l’estratigrafia pot ser el d’aquesta vista aèria obliqua dels guixos de Barbastre, presa des de Castelló de Farfanya mirant cap a Algerri (Noguera). Els guixos oligocens que alternen amb margues grises amb un gruix superior als 1000 m formen un anticlinal que comença a la serra d’Almenara i fineix sota l’encavalcament de les serres exteriors pirinenques (serra de Guara), més enllà de Peraltilla. Aquest aflorament fa més de 100 km de llargada. Els guixos són més resistents a l’erosió que els gresos i les margues que s’hi adossen i que hom veu conreats a l’esquerra de la imatge. Per això formen un relleu de crestes denudades, anomenat la serra Llarga. És drenat per petites rambles reblertes de llims, com la que és visible a primer terme. Cal observar que, damunt els guixos, no s’hi formen sòls, i per això la banda guixenca apareix pelada, completament estèril. L’anticlinal és de fons pla, i els guixos s’han plegat i desenganxat de les margues eocenes que fan de substrat a la formació.
Jordi Vidal.
L’home s’ha interessat sempre per l’edat de la Terra i s’ha preguntat com s’ha esdevingut la conformació del medi natural que ara contempla i habita i quina ha estat la seva història. Des de temps molt antics se n’han fet moltes especulacions. Si acceptem que la Terra es va formar molt abans que l’home i que ja hi havia hagut altres éssers que el precediren, cal admetre que tots els documents que podem reunir sobre la història terrestre són els enregistrats dins les roques en general i, assenyaladament, dins les roques sedimentàries, en l’ordenació seqüencial i estructural que hagin pogut adquirir. Aquestes roques sedimentàries, valgui el tòpic de la imatge, sovint han estat comparades amb les pàgines d’un llibre clos on han romàs els arguments físics i paleobiològics per a la reconstrucció de la història terrestre i dels éssers vivents que han anat poblant la Terra. És allò que hom anomena el registre estratigràfic i el registre fòssil, respectivament. La reconstrucció d’aquesta història natural del nostre planeta és encara una de les tasques més apassionants que l’home s’hagi proposat mai de realitzar. Li ha calgut, però, «descodificar» aquest registre litològic i paleontològic mitjançant unes observacions molt acurades i l’acceptació d’un conjunt de principis, de lleis geològiques, de postulats, per mitjà dels quals hom ha deduït un conjunt de fets que constitueix la historiografia geològica. Cal usar unes tècniques i uns mètodes de treball adients. Tot això és el que hom anomena epistemologia d’una ciència.

Els principis de l’estratigrafía

Vista aèria, mirant cap al nord-est, de la penya Galera amb el riu Ulldemó a primer terme, paral·lel al Matarranya (terme de Beseit, comarca del Matarranya). Els conglomerats massissos d’aquesta penya formen un breu sinclinal. Pertanyen als conglomerats marginals de la conca de l’Ebre (a l’esquerra de la imatge), els quals són encavalcats per un conjunt d’escates mesozoiques pertanyents als relleus de la zona d’enllaç de la Serralada Costanera Catalana amb la Ibèrica. La part baixa dels conglomerats de la penya Galera és encavalcada pel Mesozoic; aquest accident, però, és recobert per uns conglomerats més moderns i concordants amb els anteriors, que al seu torn són recoberts per un altre encavalcament més modern i més intern que l’anterior. L’edat d’aquests conglomerats va de l’Eocè més alt a l’Oligocè inferior.
Jordi Vidal.
Hom ha dit, enraonadament, que la geologia, en el sentit ampli que té ara, a les acaballes del segle XX, no va esdevenir una ciència amb individualitat pròpia entre les altres ciències de la natura fins que no hi fou introduïda la dimensió temps, és a dir, quan es va establir una cronologia relativa als materials i als esdeveniments que han conformat la crosta terrestre sobre la qual vivim i es van determinar els principis científics que recordarem a l’apartat següent. Això s’escaigué cap a la fi del segle XVIII i al començament del XIX amb els anomenats «fundadors de la geologia». La geologia, doncs, és una ciència jove, amb uns principis de raonament i uns mètodes que són vàlids alhora per a l’estratigrafia i la geologia. Per aquesta raó, les definicions són força pròximes. «La geologia és la ciència que té com a objecte l’estudi i la interpretació de la Terra, la seva composició, estructura i història, en la part assequible o indirectament assequible a l’observador». L’estratigrafia, d’altra banda, i citant Weller, «és la branca de la geologia que tracta de l’estudi de les roques sedimentàries i estratificades, de llur identificació i successió vertical, com també de les relacions horitzontals de les unitats estratigràfiques, i estableix les correlacions temporals entre les unes i les altres i en fa la cartografia». Heus ací, amb aquesta llarga definició, expressades totes les parts de l’estratigrafia i els seus objectius.

El principi d’uniformitarisme o d’actualisme

Els escriptors antics, com Xenòfanes (s. VII aC), Heròdot (s. V aC) i molts altres esmenten en els seus escrits la presència de certs fenòmens naturals que interpreten, podríem dir, d’una manera «correcta». Per exemple, la troballa de petxines fòssils i d’altres restes d’organismes marins dins la roca en zones muntanyoses molt allunyades de la mar. Ells explicaren aquesta presència enigmàtica afirmant que la mar havia inundat aquella contrada en temps molt remots i que, més tard, aquesta havia estat exundada per l’aixecament d’aquell vell continent. En establir aquest raonament, els autors antics aplicaren el principi d’actualisme com avui dia fan els geòlegs de manera rutinària.

El catastrofisme

Més tard, a l’edat mitjana, aquestes interpretacions foren oblidades i tot allò que podia fer referència a la constitució i a la història terrestre era explicat a la llum del Gènesi. Era evident que la breu durada que el llibre genesíac donava a la història terrestre havia d’afavorir les interpretacions que ara són qualificades de catastròfiques. Fou una via de raonament que hom seguí fins a l’entrada del segle XVIII. Els desastres naturals constituïen l’element essencial dels relats èpics humans: les inundacions, entre les quals destacava el Diluvi de Noè, les erupcions volcàniques, els terratrèmols i les onades de marea («tsunamis»), eren fenòmens devastadors, potser molt més intensos que actualment, i haurien pogut canviar la faç de la Terra en diverses ocasions. Segons aquests vells catastrofistes, per exemple, les valls eren esquerdes obertes a la terra.

En el món conceptual de la intel·ligència humana d’aquestes llargues centúries i, pràcticament fins al segle XIX, els anomenats cosmogonistes volien acceptar que la formació dels sediments i la configuració morfològica i estructural terrestre s’hauria produït com a resultat de fets cataclismàtics, imaginaris o sobrenaturals. És indubtable que en un espai de temps tan breu, com per exemple els quatre mil anys atorgats per un lector atent de la Bíblia, el nostre món s’hauria d’haver creat forçosament mitjançant una successió de catàstrofes com les acabades d’esmentar. D’ací ve el nom de teoria catastrofista, que fou donat al començament del segle passat a tot aquest conjunt de fets i d’interpretacions relatius a la formació de la Terra. Aquest catastrofisme tingué el seu apogeu amb Georges Cuvier (1769-1832) i el seu «Discours sur les révolutions de la surface du globe» (1826). Molts col·laboradors de Cuvier, com Alexandre Brongniart, Alcide d’Orbigny, a més de força altres geòlegs i paleontòlegs de gran prestigi, formaren un esplet de personatges com R. I. Murchison, A. Sedgwick, Geoffroy de Saint Hilaire i altres que no volien desviarse de la línia ortodoxa. El catastrofisme es manté latent en el pensament dels geòlegs: hi ha en la natura un bon nombre de processos geològics que s’esdevenen d’una manera sobtada i intensa i que tenen una remarcable representació en la sèrie estratigràfica. Per aquesta raó, hi ha qui parla ara d’un neocatastrofisme.

L’uniformitarisme

Des que al món hi ha l’home, per primitiu que fos, tots els actes de la natura real que no eren les pròpies accions semblaven inexplicables i, en conseqüència, sobrenaturals. Gradualment, però, anà apareixent la idea que certs esdeveniments geològics eren «naturals» o, simplement, explicables d’acord amb les propietats de les substàncies i les relacions entre causa i efecte. Això produïa un conflicte entre les causes sobrenaturals i les reals, conflicte que s’ha resolt a favor d’aquestes darreres. A aquesta manera de pensar, els anglesos li han donat el nom d’uniformitarisme pel fet que les forces que engendraven certs efectes en el passat eren uniformes i continuen essent les mateixes que operen avui. I com sigui que ara s’exerceixen lentament, aquest cúmul de processos que ha dut la Terra a l’estat actual, va necessitar una durada de molts milions d’anys, cosa que contradiu les dades literals extretes del Llibre Sagrat.

L’uniformitarisme, com ja ha estat dit, no vingué de sobte amb James Hutton, sinó que tingué diversos predecessors: Leonardo da Vinci (1452-1591) havia emès alguns raonaments en aquest sentit, però, per defugir l’ortodòxia els escriví a l’inrevés, emprant un mirall. Cap als segles XVI i XVII, alguns autors com A.L. Moro, també italià (1687-1740), el francès N. Desmarest (1725-1786), els anglesos Robert Hooke (1635-1703), Thomas Burnet, i l’alemany George Füchsel (1722-1773) ja escriviren moltes interpretacions uniformitaristes.

James Hutton (1726-1797), d’Edimburg, fou un home polifacètic: estudià química, i va ser home de lleis, metge i doctor a Leiden a 22 anys, disciplines que abandonà per les afeccions geològiques i mineralògiques. El fet de ser terratinent li permeté de viure i de fer innumerables excursions per tot el seu país, durant les quals adquirí una experiència molt considerable, que motivà les seves primeres publicacions sobre temes geològics. Per exemple, va demostrar l’origen igni del granit, en oposició amb la teoria de Werner que proposava que el granit era el producte de la petrificació de la matèria dins l’oceà primordial. Per aquesta raó, Hutton fou qualificat de plutonista, mentre que Werner ho fou de neptunista. És important per a 1’estratigrafía el fet que Hutton interpretà adequadament la discordança angular de Siccar Point (Berwickshire, Escòcia). Finalment, el 1785 presentà un resum de la seva «Teoria de la Terra» («Theory of the Earth») a la Reial Acadèmia d’Edimburg, obra que més tard publicà sencera a les «Transactions» (1795), tres anys abans del seu traspàs. En aquesta obra cabdal de la geologia universal, s’hi exposa la teoria de l’uniformitarisme. Cal dir, d’altra banda, que era escrita en un estil feixuc i prolix, segons els crítics científics de l’època. Fou gràcies al seu bon amic John Playfair —autor d’«lllustrations of the Huttonian Theory» (1802)—, que l’obra huttoniana adquirí la divulgació que mereixia. Gràcies a ell, Hutton assolí la fama, un cop mort.

Les concepcions de Hutton difereixen radicalment de les dels antics autors cosmogonistes i catastrofistes, que construïen les hipòtesis sobre bases irreals i finien en un caramull d’especulacions fantàstiques. Tota la seva vida, cercà evidències que fessin llum sobre la història del planeta. En lloc de fer conjectures i hipòtesis, procedí raonant a partir dels fets reals. Partí de la concepció que el passat de la Terra pot ser explicat, per analogia, a partir de tot allò que hom pot observar que s’esdevé ara o que ha succeït fa poc. És a dir, «el present és la clau del passat» i la dimensió temps, un punt essencial. «Solament els petits efectes de l’erosió, de la sedimentació, d’aixecament o de subsidència, tot allò que no té gaires efectes observables durant la vida d’una criatura humana, o de poques generacions, pot ser observat avui. Això no obstant, aquests processos poden acomplir el desgast (l’erosió) de les muntanyes, la construcció de deltes o fer desplaçar la línia de ribatge de la mar, si gaudim de prou temps». És com s’endevina, una teoria que pretén, a més, una continuïtat i un ciclisme de la natura sense gaires trasbalsos.

En la teoria huttoniana hi ha, doncs, un rebuig decidit a invocar unes causes inexplicables i, per tant, sobrenaturals, a l’hora d’interpretar la història natural terrestre. La uniformitat dels processos, ara i a l’antigor, n’és la clau interpretativa. Això sí, a la claror d’aquest raonament, el temps transcorregut és incommensurable. Recordem aquells 4004 anys d’antiguitat que postulaven els intèrprets de la Bíblia, o els 93 000 o 132 000 anys que Buffon preveia a les seves famoses sis «époques de la Nature» (1778) previstes fins a la fi de la Terra a causa d’un refredament generalitzat i la congelació dels vivents! Heus ací el paradigma del concordisme.

L’uniformitarisme i l’actualisme

Tall ideal de la crosta terrestre, representat al llibre «Principies of Geology» de Charles Lyell, en la traducció castellana feta per l’enginyer espanyol Joaquín Ezquerra del Bayo l’any 1847. El llibre pot ésser considerat com el primer tractat de geologia que seguia les idees huttonianes i que fou divulgat arreu del món científic. En aquest gravat, acolorit a l’original, hom hi veu compendiades les grans unitats que la componen: roques volcàniques (B), metamòrfiques (C), plutòniques (D), les roques «aquoses» o sedimentàries modernes (A), i les séries estratificades (a, b, c… i) i les grans discordances que les separen.
Jordi Vidal.
Hutton, amb l’enorme bagatge de les seves observacions, indueix una teoria de la Terra i un principi bàsic en geologia (en general, vàlid per a totes les ciències històriques) que esdevé, encara que no és l’únic, l’essència de la mateixa ciència. Aquest principi, anomenat pels geòlegs continentals (no anglòfons) principi d’actualisme (i també principi de les causes actuals), fou desenvolupat arreu del món al començament del segle XIX, i d’una manera molt particular, per Charles Lyell (1797-1875). Fou Constant Prévost el qui encunyà el terme actualisme. Els dos termes per a uns autors són sinònims, per a d’altres, no.

Lyell, com tots els autors anglesos, emprà sempre el mot uniformitarisme. Ell no solament establia que els processos geològics eren els mateixos en el passat que en el present, sinó que, a més a més, havien d’haver actuat a la mateixa velocitat i intensitat i en els mateixos «patterns or configurations». És a dir, les condicions físiques en què s’esdevenien els processos no eren gaire diferents de les d’ara. Constant Prévost (1787-1856), per contra, no admetia la segona condició. Segons ell, ni la velocitat en què actuaven les forces ni les circumstàncies ambientals no foren essencialment les mateixes que les d’avui. Per consegüent, en el desenvolupament històric d’aquest principi, els dos termes no són precisament sinònims, i per aquesta raó, fins i tot per als autors anglòfons, actualisme és preferible a uniformitarisme. Per tot això, caldria revisar l’abast semàntic del terme ‘catàstrofe’. ¿Són catàstrofes els esdeveniments sobtats, rapidíssims i violents, com el vulcanisme, els terratrèmols, les inundacions, els corrents de turbiditat, etc., que es poden comptar en minuts, hores o alguns pocs dies? ¿També són considerats com a tals altres processos més lents, com una glaciació, la dessecació de la Mediterrània o una fase orogènica (aquesta darrera concebuda segons les idees de Stille), comptabilitzats en uns quants mil·lennis? És evident que es tracta d’una qüestió de matís dins la història de la Terra, que pot alterar les interpretacions uniformitaristes en llur sentit estricte.

Hooykaas prefereix el terme actualisme sense implicar-hi necessàriament la idea que les causes antigues hagin estat distintes de les actuals, cosa que oposava l’uniformitarisme al catastrofisme. És a dir, en el sentit literal del mot, les causes antigues podrien ser d’igual natura que les actuals, però dotades d’una intensitat superior, les quals podrien abocar a uns efectes cataclísmics. En aquest cas, les causes serien, alhora, «catastròfiques» i «actualistes». Llur «sistema» és catastròfic pel que fa a la descripció històrica resultant, però el «mètode» és «actualista».

El raonament essencial en geologia per a explicar la història de la Terra es basa en el principi d’analogia. Les relacions entre causa i efecte radiquen en els processos que generen els efectes a partir d’unes causes determinades. Aquests processos són regits per unes lleis físiques constants i unes circumstàncies ambientals, geogràfiques i històriques que han anat canviant. El geòleg, segons aquest raonament actualista, dedueix les causes dels efectes que ell observa en la natura tot aplicant el principi que afirma que «el present és la clau del passat». Aquesta manera de procedir es basa en la coneixença actual dels processos que avui governen els fenòmens geològics, i aplica els models que hom estableix en fer els estudis sedimentològics, tectònics, ecològics, etc., de la natura present.

Ara bé, aquest raonament actualista té unes limitacions regides pels factors ambientals i evolutius de la Terra. D’antuvi, cal dir que les lleis físiques, preses en el sentit establert tradicionalment, no han canviat. Així ho proposa el «postulat de permanència de les lleis físiques» d’Henri Poincaré (1913), que diu: «Res no podem saber del passat si no és amb la condició d’admetre que les lleis físiques no han canviat; si admetem aquesta condició, el problema de l’evolució de les lleis no es planteja; i si, per contra, no l’admetem, el problema roman insoluble i, de la mateixa manera, pel que fa a tots els problemes del passat». No cal dir que aquesta condició és bàsica en ciència. Per exemple, els anomenats «rellotges geològics», basats en la desintegració dels elements radioactius, no serien vàlids si la llei física de desintegració radioactiva canviés o n’hagués canviat la constant de desintegració. Què passaria en astronomia si la velocitat de la llum canviés o hagués canviat amb el temps? Altrament, veient aquest postulat en sentit transcendent, tot aquest entramat de lleis físiques, immutables, en què vivim, no és potser l’essència de la creació? Si canviés el sistema de lleis físiques, o n’hi hagués un altre, podríem arribar a formar part d’un altre cosmos?

Les limitacions suara invocades fan que els processos geològics hagin canviat amb el temps. Amb raó deien els uniformitaristes que «l’època actual és un estadi evolutiu de la Terra i no la meta final; és un estat passatger. No hi ha cap motiu per a creure que l’evolució o els processos geològics de la Terra hagin estat diferents dels actuals» o, dit d’una altra manera, segons Hutton, «[..] nosaltres no apercebem cap indici del començament, ni cap pronòstic d’una fi».

Admeses aquestes proposicions, ningú no podrà dubtar que l’actualisme esdevé cada cop més difícil d’aplicar en retrocedir a temps progressivament més remots. Cal admetre que la Terra, com a ens qualsevol de l’univers, ha evolucionat en sentits molt diversos: la composició de la seva atmosfera ha canviat, de l’Arqueà ençà, envers un aire progressivament més oxigenat. L’aigua marina s’ha anat salinitzant en el transcurs del temps. La velocitat de rotació del nostre globus s’ha alentit per efecte del frec de les marees i d’altres forces i ha passat d’un any de 400 dies al Devonià als 365 dies i escaig actuals. La presència de la vida i la instal·lació de la biosfera han fet que els processos de pedogènesi i sedimentaris en general hagin experimentat una evolució amb l’aparició de les plantes superiors i que grans quantitats de carboni hagin romàs fixades en forma de roques carbonoses (lignits, hulles, hidrocarburs) o carbonàtiques (calcàries i dolomies). De fet, doncs, la Terra ha evolucionat i amb ella tots els processos geològics que van lligats a aquesta evolució ambiental i històrica.

L’uniformitarisme biològic

Hem vist fins ara que els conceptes d’uniformitarisme i d’actualisme foren àmpliament acceptats per la comunitat geològica a partir de mitjan segle XIX. En canvi, la idea que els petits i lents canvis que en el present experimenten els organismes vius poden produir, a llarg termini, grans variacions no pogué ésser aplicada a la biologia. Aquest uniformitarisme biològic és l’anomenada evolució: fou Charles Darwin (1859) el qui intentà de convèncer els científics del seu temps. Fou una tasca paral·lela a la realitzada per Hutton i Lyell. Darwin demostrà, amb dades obtingudes en l’expedició del Beagle, que aquests canvis, o transformacions, s’esdevenen actualment. Més tard volgué demostrar-los en el passat paleontològic. Tanmateix, sembla oposar-se a això el mutacionisme, amb les discontinuïtats que representa. Ramon Margalef (1985) diu, sobre aquesta qüestió, que «hom suposa una aleatorietat a la modificació d’un caràcter, com en un procés d’exploració tot seguint un mètode de Montecarlo; la probabilitat, però, que sobrevisqui l’individu que el duu sembla molt determinada per l’entorn físic i pels altres organismes de l’ecosistema. La mutació indeterminada apareix sempre desconnectada de qualsevol procés de selecció que s’esdevingui més tard». «Hom pot acceptar que no hi ha determinació estricta en les mutacions».

El principi de la successió faunística i de correlació

Un dels talls geològics més antics fets al món, al Terciari inferior que aflora prop de París. A l’esquerra hi ha el tall de síntesi, amb l’escala emprada, una descripció breu i certs termes de picapedrer; a la dreta, els talls parcials amb la localització de les pedreres on es trobaren vertebrats fòssils. G. Cuvier, 1836. «Recherches sur les ossemens fossiles».
Atlas. Bibl. Mus. Geol. Martorell.
Així com el principi d’uniformitarisme o d’actualisme representà el fonament filosòfic i racional de la geologia, el principi de correlació paleontològica de William Smith (1769-1839) representà l’establiment de les bases de l’estratigrafia; és per això que aquest autor és unànimement reconegut com el fundador de l’estratigrafia.

William Smith, fill d’un pagès d’Anglaterra, s’afeccionà de jove a la recol·lecció dels fòssils de la seva terra oxfordiana. Aviat esdevingué un enginyer civil que dessecava aiguamolls, visitava les mines de carbó o feia canals de drenatge. Adquirí, així, una cabalosa informació i experiència sobre els terrenys primaris i secundaris del S de la seva illa. A vint-i-quatre anys (1794), fou encarregat de planificar un canal destinat al transport del carbó de Gal·les a la regió londoniana. Aquestes activitats li permeteren d’observar la successió estratigràfica tallada en els terrabuits del canal i d’enregistrar-ne el contingut petrogràfic i paleontològic de cada estrat o formació. A més a més, anà consignant aquestes observacions i els límits dels terrenys sobre el mapa topogràfic. De fet, era la primera carta geològica enllestida en el món (1799), la qual, ampliada i després de moltes incidències, va ser publicada l’any 1815 (en quinze fulls i a l’escala d’1:316.800). En aquest estudi i en altres publicacions figuren noms encunyats per ell que després es feren universals, com ara: Purbeckià, Portlandià, Cal·lovià, Bathonià, Liàsic, etc. La seva sagacitat i els coneixements que acumulà a la bona memòria li permeteren manta vegada de predir els fòssils que hom trobaria en una formació d’una localitat determinada, on mai no havia estat abans. A les primeres publicacions (1799), Smith formulà els principis estratigràfics que el feren cèlebre: el principi de successió faunística, segons el qual «l’aparició dels fòssils té un ordre dins la sèrie estratigràfica, que pot ser definit»; el principi d’identificació paleontològica, que diu que «cada unitat estratigràfica és identificable mitjançant una associació fossilífera que li és característica»; i el principi de correlació i zonació, pel qual «les esmentades associacions fossilíferes reconegudes en un estrat i en un lloc determinat poden ser reconegudes a qualsevol altre indret. Quan això es verifica, hom diu que els dos estrats són correlatius i, per consegüent, que són de la mateixa edat». Les formes fòssils que permetien de correlar foren anomenades fòssils característics, fòssils guia o també fòssils índex.

En efecte, Smith a Anglaterra i Cuvier i Brongniart a França descobriren d’una manera empírica l’enorme valor dels fòssils enregistrats en el temps estratigràfic. Aquests fòssils se succeïen d’una manera unívoca i no repetible en aplicar el principi de superposició (que tot seguit veurem) i, per tant, eren aptes per a datar i establir unitats cronostratigràfiques de validesa universal. Les conseqüències no es feren esperar; pràcticament tota l’escala de les unitats temporals fou establerta per una munió de científics de l’Europa occidental durant els cinquanta anys següents a les propostes de Smith suara esmentades.

Volem afegir que la successió paleontològica, empíricament admesa pels geòlegs francesos i anglesos, fou interpretada de manera molt diversa. Alguns autors francesos, per exemple, per explicar els «salts» faunístics observats dins la sèrie estratigràfica, argumentaven que havia d’haver existit una creació especial i immediata per a cadascuna de les espècies vivents, o que han viscut; és el creacionisme fixista, oposat al transformisme. Alcide d’Orbigny (1802-1857) ho va complicar encara més en proposar la teoria de les creacions successives, que propugnava, enfront de les teories evolucionistes del segle XIX, que cada catàstrofe o revolució provocava l’extinció de les espècies contemporànies, substituïdes per unes altres de més avançades, sorgides d’una creació. Això explicava el fet que cada estatge tenia una individualitat paleontològica, d’acord amb el segon principi de Smith, i que les ruptures sedimentàries que separaven els estatges (discordances, disconformitats) representaven revolucions o catàstrofes que havien de ser retrobades arreu del món. L’esmentat autor en comptabilitzà vint-i-set. Aquest postulat de les catàstrofes i de les creacions successives s’enfrontà, doncs, amb l’uniformitarisme de Lyell i els seus seguidors i el transformisme de Lamarck, Prévost, Darwin, Haeckel i molts altres que el refutaren definitivament.

El principi d’ordenació

Aquest principi bàsic de la geologia general, formulat per autors francesos, diu que «les masses pètries i minerals que formen l’escorça terrestre són repartides d’acord amb una ordenació que és el resultat de la gènesi d’aquestes masses i de les circumstàncies que ulteriorment les han transformades i deformades».

D’aquest principi, se’n deriva el principi de superposició, proposat per Nicolau Steno, en el seu «Prodromus» (1669) i estudiat en el país de la vall de l’Arno, prop de Florència. Constitueix la primera lliçó que rep un afeccionat a la geologia: «tota capa sedimentària és més recent que la capa que és recoberta» o, dit altrament, «els sediments més moderns es dipositen sobre els més antics, sempre que sigui conservada la posició d’origen, o que aquesta posició pugui ser reconstruïda sense cap ambigüitat». Aquest principi, que és corol·lari del d’ordenació, és aplicable també als empilaments de lava, en arqueologia i prehistòria, en què els nivells culturals o d’antics fogars es troben situats a nivells més baixos dins de les cavernes, per exemple, com més antics són.

El principi de l’horitzontalitat original, que també fou emès per Nicolau Steno, vol acceptar el fet que «en llur origen les capes que formen les successions estratigràfiques foren horitzontals, o quasi». Val a dir que aquest principi és vàlid, en general, per a les capes de precipitació química, com les evaporites o els carbonats, però que les roques terrígenes, transportades lateralment per un flux tractiu, sempre presenten un pendent original no gens menyspreable. En canvi, les roques sedimentàries detrítiques, en què les partícules han estat transportades en suspensió i deixades caure per decantació lenta, se solen dipositar al fons de la conca, lacustre, marina, etc., en posició horitzontal o recobrint el relleu del fons, de la mateixa manera que ho fa la neu en precipitar-se.

El principi d’intersecció, d’altra banda, afirma que «tota unitat litològica que en talla una altra, li és genèticament posterior». Per exemple, un filó eruptiu és posterior a l’estratificació dels terrenys que travessa. Aquest principi pot ferse extensiu a altres disposicions: una superfície d’erosió, una falla… és posterior als altres terrenys, a les altres falles o plecs, etc., que intersecta. Aquest principi és aplicable a qualsevol escala des d’una simple estructura sedimentària fins a una serralada muntanyosa. Aquestes entitats, pel fet que es van intersectant les unes amb les altres, permeten d’establir en la natura real unà ordenació fidel d’esdeveniments successius.

El principi d’inclusió ha estat molt menys tractat pels autors en iniciar l’estratigrafia, tot i que és un altre corol·lari del principi d’ordenació i que hom aplica habitualment. Diu que «si un fragment de roca A és inclòs dins una roca sedimentària que forma el banc B, B és posterior a A». És aplicable als conglomerats i és un fet comú a moltes roques detrítiques. Aquest principi també és emprat per a datar els klippes, olistòlits i d’altres materials transportats per la gravetat o altres forces com les tectòniques.

El principi d’intrusió cerca les relacions entre el continent i el contingut. Podem explicar-lo amb alguns exemples reals: les masses de lava injectades a través de les roques sedimentàries tot seguint un pla d’estatificació; són posteriors a la sèrie estratigràfica o bé, en un país càrstic, una cavitat oberta dins una roca calcària que ha estat reblida per les anomenades argiles de descalcificació. Aquest principi estableix el fet que el contingut, en aquest cas les argiles, són posteriors al continent, la caverna.

El principi dels estats intermediaris

De fet, el principi d’actualisme no és sempre aplicable. A la natura actual, hom no veu pas com es forma un granit, un gneis o un esquist metamòrfic. Per saber com s’han format o per determinar l’origen d’unes roques com les esmentades, cal fer intervenir un raonament conegut amb el nom de principi dels estats intermediaris, que pot ser definit de la manera següent: «en la natura, els dos estats extrems d’un mateix fenomen poden ser, al primer cop d’ull, tan diferents que no sembla haver-hi cap connexió possible entre ells. Però si, mitjançant una sèrie d’observacions adients, hom troba un seguit continu d’estats intermediaris, pot admetre per a tots un estat original idèntic, el qual ha estat, posteriorment, modificat per una evolució progressivament marcada en un sentit o per condicions diferents en la col·locació de les masses minerals». Així, per exemple, una argila fossilífera i un micasquist de granats són, a la primera ullada, unes roques essencialment diferents pel que fa a llur origen. És fàcil, però, de trobar totes les transicions entre aquests tipus de roques extremes, fet que demostra el nexe de metamorfisme creixent d’un extrem a l’altre dins un mateix conjunt estratificat.

Els objectius i els mètodes de l’estratigrafia

Les relacions de l’estratigrafia amb les altres ciències geològiques.
Distrimapas, original de l’autor.
Un dels objectius de l’estratigrafia és la geologia històrica, la part de la geologia que té com a missió la reconstrucció de la història terrestre des que es va formar fins al moment actual. Cal dir que els dos termes han estat considerats com a sinònims. De fet, però, l’estratigrafia forneix els mètodes per a establir la història del nostre planeta. Com deia Noel Llopis, «l’estratigrafia sense la geologia històrica romandria mancada d’objectiu; i d’altra banda, la geologia històrica sense l’estratigrafia seria una ciència mancada de mètode».

Hi ha diverses maneres d’enfocar el relat històric de la Terra. Podem concebre’n un que englobi tota la vida terrestre, des del moment de la constitució com a astre independent fins al moment actual; o, per contra, pot relatar solament un lapse concret, com pot ser l’Holocè, el Silurià, o el Proterozoic superior. A cadascun d’aquests capítols s’hauria de descriure el clima, la geografia o paleogeografia d’aquell moment, els sistemes muntanyosos, la xarxa hidrogràfica, la vulcanicitat, la presència dels éssers vius, la botànica, la zoologia, la paleoecologia, les tendències evolutives, etc. Un altra via descriptiva pot ser la narració d’algun dels aspectes esmentats, per exemple: la climatologia plioquaternària, el naixement i l’evolució de la vida o la dinàmica dels continents i dels oceans durant el Fanerozoic. És ben palès que, per a obtenir aquests coneixements, cal disposar de tota una metodologia, que en realitat es troba molt dispersa i que hom va perfeccionant any rere any. La metodologia estratigràfíca és pluridisciplinària i es basa, per consegüent, en un nombre molt elevat de recursos que no li són exclusius.

Esquema de la metodologia estratigràfica, segons C. Virgili.
Distrimapas.
La metodologia estratigràfica, com la de les altres ciències de la natura, es basa en els següents estadis del raonament: l’observació dels fets, llur anàlisi i, finalment, llur interpretació. Aquesta via del raonament pot ser desglossada en dues branques importants: la branca referida a la part física de l’estratigrafia, això és, l’estudi de les roques sedimentàrles o sedimentologia, i de llurs estructures i processos sedimentaris, que constitueixen l’objecte de la litostratigrafia; i la branca composta pel contingut paleontològic, amb l’estudi dels fòssils, la paleoecologia, la icnologia, la tafonomia, etc., que és anomenada biostratigrafia. D’ambdues branques hom fa la correlació i la síntesi, de la qual cosa s’obtenen els resultats per a procedir a la redacció històrica.

Els mètodes de l’anàlisi estratigràfica són molt diversos i, pel fet de tractar-se d’una ciència pluridisciplinària, no ens ha de sorprendre que procedeixin d’altres disciplines geològiques, a més de la geoquímica, de la geofísica i de la biologia. En els capítols vinents, hi són tractats a bastament.

Els objectius de l’estratigrafia aspiren a assolir uns graus de perfecció creixent. Hom n’esmenta tres a continuació. L’establiment de la sèrie local és el primer pas per a la consecució del sistema estratigràfic d’una regió o, especialment, d’una conca sedimentària, en fer-ne la primera exploració. Hi són definides unes unitats litostratigràfiques, i potser també biostratigràfiques, que tenen un valor local. Així, les primeres exploracions geològiques en un continent nou, en una nova àrea fins en aquest moment desconeguda, pogueren prosseguir amb independència de l’estratigrafia europea, estandarditzada. No pot sorprendre ningú que a Amèrica, o a l’Àfrica, per exemple, es faci servir una escala estratigràfica diferent per al Cenozoic. D’altra banda, hi ha certes unitats que encara no han estat correlades, de continent a continent, tal com s’esdevé amb el Precambrià o amb el Pleistocè antic i mitjà. La síntesi correlativa constitueix el segon objectiu de l’estratigrafia. A partir de les sèries locals hom fa la sèrie general, amb unes unitats vàlides per a tot el món. El terme ideal per a aquest desenvolupament estratigràfic és l’assoliment d’una escala estratigràfica universal, amb totes les unitats ben datades cronològicament en temps absoluts. La correlació enllestida entre fàcies marines i continentals i l’ompliment dels buits del Precambrià i del Plio-Pleistocè entre els més importants són part de la tasca de correlació que encara cal fer. El tercer objectiu és la geologia històrica, eina de síntesi, que es fa a poc a poc i que s’elabora per parts. Hi ha racons de la Terra més ben coneguts que d’altres, i encara romanen per a explorar més de dues-centes conques, moltes de les quals són submarines.

Finalment, cal remarcar que en alguns aspectes l’estratigrafia pot tenir caràcter aplicat i aportar dades i coneixements d’utilització fonamental per a la prospecció de certes substàncies útils d’origen sedimentan, com ara el petroli, l’aigua, els fosfats, les sals, etc. Uns altres objectius secundaris són les estratigrafies especials, com l’estratigrafia del Proterozoic, la del Quaternari, etc., que requereixen mètodes de recerca específics.

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 No, essent No 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 No 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 (No/2) s’ha desintegrat, per exemple, en una hora, la meitat dels que resten (No/4) ho faran en el mateix temps i, així, successivament, la meitat dels que van quedant (No/8; No/16; No/32...). Gràficament, l’expressió es una corba que s’aproxima al zero asimptòticament. L’equació d’aquesta corba és relativament senzilla: Nt = Noe-λt, en què Nt significa el nombre de núclids pare existents després d’un temps t i a partir d’un nombre inicial No. 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) loge [1 + (No – Nt)/(Nt)]
en què el quocient inclòs en el claudàtor és la relació o índex actual entre el nombre de núclids fill (No - Nt), és a dir, de núclids resultants, i el de núclids pare (Nt), 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.

Varves glàcio-lacustres que apareixien a la vall de la Valira d’Arinsal (Andorra). Pertanyen a una fase d’estabilització del darrer màxim glacial, en un moment en què la vall era barrada per la glacera. Hom hi veu entre els nivells més destacats, de sorra fina clara, uns feixos de capes o ritmes més fines mil·limètriques.
David Serrat
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.

  1. CLASSIFICACIÓ DE JOHANN G. LEHMANN (1756)
    1. 3. Tercera classe. Roques volcaniques, no consolidades i estratificades intercalades
    2. 2. Segona classe. "Fötz Gebürge" o "Flötz Schichten". Capes estratificades "diluvials" consolidades i fossiliferes
    3. 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")

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

  3. CLASSIFICACIÓ D’ABRAHAM G. WERNER (1787)
    1. 4. Aufgeschwemmtegebirge. Roques al·luvials, arrossegalls no consolidats. Roques volcàniques, pols, cendres, torbes, etc.
    2. 3. Flötzgebirge. Roques estratificades, dipòsits d’aigües corrents i marines, fossilíferes, amb gresos, calcàries, carbó i llicorelles
    3. 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"
    4. 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.

macroteri

Nom científic delMacrotherium sp
Gènere de mamífers fòssils de l’ordre dels perissodàctils, de la família dels calicotèrids, propis de l’Oligocè superior i del Miocè inferior i mitjà de França i Alemanya.

madreporita

Corall fòssil.

mamut

mamut (es), mammoth (en), Nom científic delMamuthus primigenius
Mamífer fòssil de l’ordre dels proboscidis, de la família dels elefàntids, que atenyia una gran alçada (3 m) i els ullals del qual podien arribar a fer 5 m.

La pell, d’un gruix de 2 cm, era recoberta de pèl llarg. Tenien una capa adiposa de 10 cm de gruix, que els proporcionava una gran resistència al fred. El mamut ha pogut ésser estudiat molt bé, puix que hom n'ha trobats alguns que s’han conservat sencers a les glaceres de Sibèria. Els homes primitius els caçaven per tal d’aprofitar-ne la carn, la pell i els ossos. Habitaren a Europa durant el Quartenari, i passaren a l’Amèrica del Nord, per l’estret de Bering, durant la darrera glaciació.

Llegir més...