CRONOLOGIA RELATIVA: il tempo relativo indica la successione degli avvenimenti, cioè l'ordine temporale in cui si sono succeduti; non attribuisce un'età agli eventi.

Viene effettuata basandosi sugli unici dati disponibili: LE ROCCE SEDIMENTARIE  e i FOSSILI.

I PRINCIPI STRATIGRAFICI

Osservando le formazioni sedimentarie e utilizzando i principi stratigrafici è possibile stabilire l'ordine in cui si sono formate le rocce.

PRINCIPIO DELLA ORIZZONTALITA' ORIGINARIA DEGLI STRATI: i sedimenti si depositano in strati orizzontali; se si trova una sequenza di rocce inclinate o piegate, significa che, dopo la loro formazione 444d36e , sono state dislocate.

PRINCIPIO DI SOVRAPPOSIZIONE: i materiali depositatesi per ultimi ricoprono quelli che si sono formati in precedenza, ogni strato è più recente di quello su cui giace e più antico di quello che lo sovrasta.

PRINCIPIO DI INTERSEZIONE: quando un filone di rocce magmatiche attraversa una formazione sedimentaria è sicuramente più recente della formazione stessa; una massa plutonica è sempre più recente delle rocce in cui si intrude e se si intersecano più filoni, i più antichi sono tagliati dai più recenti.

Questi principi spesso sono difficili da applicare, in quanto la maggior parte delle volte, le formazioni rocciose sono state disturbate da eventi tettonici.

I FOSSILI

Il FOSSILE è qualsiasi resto o qualunque traccia di attività biologica lasciata da organismi vissuti in epoche passate e conservata all'interno delle rocce---paleontologia.

Di solito di un organismo si conservano le parti dure, poiché le parti molle vanno incontro a processi di decomposizione; in alcuni casi resta il MODELLO, ovvero l'impronta che l'organismo ha lasciato nel sedimento in cui è stato inglobato.

Il processo di fossilizzazione implica molto spesso profonde trasformazioni chimiche e fisiche che modificano anche le parti dure dell'organismo.

Perché avvenga la fossilizzazione, devono realizzarsi almeno due condizioni favorevoli:

Dopo la morte l'organismo non deve subire l'azione distruttrice degli organismi predatori e decompositori e deve essere sottratto all'azione degli agenti esogeni.

Dopo la morte, l'organismo deve essere incluso in uno strato di sedimenti costituiti da materiali fini, come argille, silt, sabbie, che en permettono la conservazione.

Il processo di fossilizzazione è casuale, del tutto eccezionale, e interessa un numero molto limitato di individui; essi non rappresentano un campione significativo della specie a cui appartengono o della varietà di organismi a loro contemporanei; la fossilizzazione dipende dall'ambiente di vita e di morte, dalla struttura dello scheletro, dal verificarsi di una serie di coincidenze casuali.

In genere la fossilizzazione avviene più facilmente negli ambienti marini.

Non bisogna dimenticare che i fossili possono modificarsi dopo la loro formazione.

I PROCESSI DI FOSSILIZZAZIONE

La fossilizzazione può implicare fenomeni fisici o chimici differenti; in alcuni casi lo scheletro e le parti molli vanno incontro al processo di SOSTITUZIONE: i componenti organici vengono sostituiti lentamente da sostanze minerali (calcite, silice, pirite e gesso) disciolte nelle acque che circolano nel sedimento. Durante questo processo cambia totalmente la composizione chimica del fossile.

I fossili possono anche essere il risultato di un processo di MINERALIZZAZIONE: le sostanze minerali penetrano con l'acqua nei pori delle parti dure, precipitano e impregnano i resti scheletrici. Durante questo processo i fossili diventano più duri e resistenti.

I fossili possono formarsi anche per un processo di CARBONIZZAZIONE: durante questo processo, le parti organiche di un organismo vengono eliminate e al loro posto resta una sottile pellicola carboniosa, che riporta un'impronta delle parti molli.

Alcuni fossili possono essere conservati nell'ambra o nei ghiacci, oppure possono essere mummificati.

MODELLO ESTERNO: resta quando un guscio incluso in una roccia, si dissolve; nella roccia resta una cavità che porta impressa l'immagine negativa del guscio.

MODELO INTERNO: i sedimenti penetrano all'interno del guscio e si consolidano, poi il guscio si dissolve; possono conservare lo scheletro dell'organismo.

FOSSILI E STRATIGRAFIA

Gli strati sedimentari contengono fossili diversi in relazione al periodo, all'ambiente, alle condizioni climatiche in cui si sono formati; da essi si possono ricavare interessanti informazioni:

Le specie evolvono e sono comparse in tempi diversi; strati sedimentari di epoche diverse contengono fossili differenti: le specie compaiono in un certo periodo e poi si estinguono, sostituite da forme nuove e diverse. La comparsa o la scomparsa possono essere eventi improvvisi, o cambiamenti graduali che portano alla trasformazione di una specie con caratteristiche diverse. E' possibile, con i fossili, ricostruire le tappe dell'evoluzione, ma essi non permettono di capire direttamente quali sono state le cause dell'evoluzione e i meccanismi genetici o ambientali coinvolti nella comparsa e nell'estinzione di una specie.

Molti fossili sono utili per lo studio della paleogeografia e del clima, perché erano o sono ancora legati, per la sopravvivenza, a condizioni ambientali e climatiche ben definite; grazie ad essi è possibile avere un'idea degli ambienti, della loro posizione geografica e delle caratteristiche climatiche esistenti in una regione.

I fossili di organismi che non avevano un'ampia distribuzione orizzontale, in quanto legati strettamente a certi tipi di ambiente o clima, vengono chiamati FOSSILI DI FACIES.

L'evoluzione e l'estinzione degli organismi possono essere utilizzate per costruire una sequenza temporale degli avvenimenti geologici sulla Terra. Studiando verticalmente una sezione di strati(appartenenti, quindi a epoche diverse), si può constatare che molte specie sono caratteristiche solo di una certa epoca. Le specie vissute molto a lungo non sono molto utili, in quanto i loro fossili si trovano in strati di notevole spessore appartenenti a epoche geologiche differenti. Le specie comparse d'improvviso e vissute poco si trovano, invece, in strati sottili e solo in una determinata epoca e possono essere associate ad un periodo specifico della storia della Terra. Questi fossili sono detti FOSSILI GUIDA. I migliori fossili guida hanno una distribuzione verticale limitata e si trovano in aree geografiche anche molto distanti tra loro. Alcuni esempi sono degli organismi marini come le ammoniti, i trilobiti e i foraminiferi. Attraverso il loro studio è stato possibile ricostruire l'ordine cronologico della comparsa e scomparsa delle diverse specie determinando anche l'ordine in cui si sono formati gli strati che li contengono.

PRINCIPIO DELL'EQUIVALENZA CRONOLOGICA o CORRELAZIONE PALEONTOLOGICA: due strati sedimentari anche distanti tra loro, che contengono gli stessi fossili si sono formati nello stesso intervallo di tempo.

CRONOLOGIA GEOLOGICA

Frequentissime furono le scomparse, spesso in massa, di gruppi di organismi, che non hanno lasciato dipendenza. Le cause di queste estinzioni possono essere molteplici.

Con la cronologia relativa basata prevalentemente sulla comparsa e scomparsa di forme viventi, si sono stabilite le suddivisioni del tempo geologico in EON(es. Fanerozoico), ERE(es. Mesozoico), PERIODI(es. Giurassico), EPOCHE(es. Giurassico medio), ETA'.

Un'età contiene diversi CRON, ciascuno dei quali è caratterizzato da una precisa specie fossile, reperibile solo in quell'intervallo di tempo. L'insieme di rocce che si è formato nell'intervallo di tempo corrispondente ad un cron, costituisce un CRONOZOMA.

CRONOLOGIA ASSOLUTA

L' ETA' ASSOLUTA di una roccia, cioè il numero di anni che sono trascorsi dalla sua formazione o dalla sua morte, può essere determinata sfruttando la RADIOATTIVITA' NATURALE di molte rocce. Si ottengono DATAZIONI RADIOMETRICHE che permettono di affiancare alla scala dei tempi relativi una data, espressa in anni.

Tutti gli atomi di un elemento hanno il medesimo numero di protoni nel nucleo, ma possono differire per il numero di neutroni e quindi per il numero di massa. Gli atomi di uno stesso elemento che hanno un diverso numero di massa sono chiamati ISOTOPI. Molti di essi sono stabili, altri sono instabili e si trasformano spontaneamente in atomi stabili con un diverso rapporto tra protoni e neutroni; questo processo è chiamato DECADIMENTO RADIOATTIVO, ed implica l'emissione di alcune radiazioni.

Si può calcolare statisticamente il tempo necessario perché una determinata quantità dell'isotopo instabile si riduca alla metà. Tale periodo è detto PERIODO DI DIMEZZAMENTO o SEMIVITA, ed è costante e caratteristico per ciascun isotopo radioattivo, è indipendente dalla quantità di atomi presenti all'inizio e non è condizionato dai legami chimici e dalle condizioni ambientali.

Molte rocce contengono isotopi radioattivi, che decadono secondo il loro periodo di semivita, con una velocità costante e conosciuta, lasciando il posto agli isotopi figli. Determinando la quantità presente di nuclei instabili e di nuclei stabili prodotti dal loro decadimento, è possibile stabilire l'età di un campione roccioso o di un fossile.

Il Procedimento può essere applicato a due condizioni:

Nel corso della storia del fossile non devono essere sottratti o aggiunti atomi dell'isotopo prodotto o di quello che decade.

Il periodo di semivita non deve essere troppo breve o troppo lungo rispetto all'età del campione che si esamina.

Oggi per datare le rocce vengono utilizzati principalmente quattro metodi radiometrici:

K/Ar

Rb/Sr

238U/Pb

235U/Pb

A questi viene aggiunto il metodo del CARBONIO 14, che viene usato esclusivamente con i materiali organici.

I metodi di datazione radiometrica non consentono di eliminare l'uso dei criteri stratigrafici per datare le rocce; non sempre uno strato è formato da rocce databili con i sistemi radiometrici ed esiste sempre un certo margine di errore, dipendente dalla difficoltà di misurare accuratamente la radioattività residua della roccia.

Un altro metodo di datazione radiometrica è il metodo delle TRACCE DI FISSIONE; si prendono in esame i processi di fissione spontanea nel corso dei quali un isotopo instabile si disgrega in due particelle; queste particelle hanno un'energia notevole e si muovono a velocità elevata lasciando una traccia visibile nei cristalli che attraversano. La densità delle tracce è un indice dell'età del campione.

I vegetali a fusto legnoso possono essere datati con il METODO DELLA DENDROCRONOLOGIA: si contano gli anelli annuali di accrescimento delle piante.

Per effettuare la datazione assoluta di eventi accaduti negli ultimi millenni, talvolta si può ricorrere al METODO DELLE VARVE: esse sono strati sedimentari che si depositano sul fondo dei bacini lacustri periglaciali; in questi laghi la sedimentazione segue un ritmo annuale. Le varve sono costituite da una lamina chiara e da una scura ed il loro numero coincide con l'età del campione; confrontando le sequenze in laghi diversi, si possono stabilire correlazioni temporali.

IL METODO DEL CARBONIO-14

Viene utilizzato per datare materiali organici o fossili che non abbiano un'età superiore a 50000-60000 anni o inferiore a 1000 anni. Si misura solo la quantità residua dell'isotopo instabile. Il carbonio naturale è una miscela di isotopi: il CARBONIO-12, un isotopo stabile, il CARBONIO 14, un isotopo radioattivo che decade spontaneamente trasformandosi in N-14.

Il carbonio 14 ha un periodo di semivita breve, ma viene continuamente prodotto nell'atmosfera e la sua concentrazione in natura resta costante. I raggi cosmici colpendo le molecole atmosferiche producono neutroni che reagiscono con l'N-14 trasformandolo in C-14. Il C-12 e C-14, presenti nell'atmosfera, reagendo con l'ossigeno, formano CO2. Questa anidride carbonica radioattiva entra nel ciclo degli esseri viventi, come quella normale, avendo caratteristiche chimiche uguali. Fintanto che l'organismo vive, il C-14 che decade viene rimpiazzato ed il rapporto tra C-12 e C-14 resta uguale a quello presente nell'atmosfera. Quando l'organismo muore, invece il decadimento del carbonio 14 prosegue e ci consente, così di datare un resto organico.

Questo metodo ha una pecca: si basa sul presupposto che il tasso di C-14 sia costante, che non vari nel tempo, e che non vari da organismo a organismo la capacità di assimilarlo; non si può escludere che queste due condizioni vengano a mancare.