Fig. 1
| 1 | Estromatolitos (formados por sedimento atrapado por capas de cianobacterias) |
| 2 & 3 | Esponjas Marinas Antiguas |
| 4 | Braquiópodo |
| 5 & 6 | Artrópodos Rastreros |
| 7 & 8 | Artrópodos Nadadores y Predadores |
| 9-17 | Trilobites |
| 18-22 | Crustáceos (ancestros tempranos de cangrejos y langostas) |
| 23 & 24 | Moluscos (almejas tempranas) |
| 25 | Gusanos Segmentados |
| 26 | Equinodermo (estrella de mar temprana) |
| 27 | Cordado (animales más tempranos con columna vertebral) |
| 28-30 | Animales extintos sin afinidades modernas |
Los estromatolitos se forman por comunidades de cianobacterias fotosintéticas que atrapan sedimento de carbonato de calcio (CaCO3) en tapetes microbianos. Con el tiempo, las capas de carbonato de calcio atrapado se acumulan, se entierran y solidifican en roca llamada caliza, preservando los estromatolitos como fósiles. Los estromatolitos se forman en la zona fótica de las plataformas continentales marinas poco profundas y cálidas. Son importantes para la ecología tanto de la vida temprana como de la moderna en la Tierra porque las cianobacterias son responsables de emitir grandes cantidades de oxígeno a la atmósfera y estabilizar el ciclo del carbono. La alta emisión de oxígeno atmosférico en los océanos antiguos de la Tierra incrementó el metabolismo de los organismos primitivos proporcionando la energía que necesitaban para evolucionar, diversificarse y crear relaciones complejas en los ecosistemas.
Varias formas y texturas de estromatolitos están presentes en las rocas. Estas incluyen grandes montículos convexos (Fig. 2), lechos ondulados (Fig. 3) y pequeñas cabezas redondas y concéntricas (Fig. 4).
Fig. 2. Estromatolitos de montículo convexo Fig. 3. Estromatolitos de lechos ondulados Fig. 4. Estromatolitos de cabeza redonda
Fig. 5. Estromatolitos modernos en marea baja, Bahía de los Tiburones, Australia
Las ondulaciones (Figs. 6 y 7) son decoraciones preservadas en la parte superior de los lechos sedimentarios, formadas por las corrientes de agua o viento que mueven el sedimento. Las ondulaciones contienen información sobre el ambiente de deposición del sedimento y están presentes en las caras de las rocas en el Parque Water Street. Hay dos tipos principales de ondulaciones: corrientes asimétricas y ondulaciones de ola simétricas. Las ondulaciones de ola son el tipo preservado en las rocas del Parque Water Street. Se formaron en ambientes de aguas poco profundas por el movimiento constante de ida y vuelta de las olas. Midiendo la altura de la ondulación (amplitud), el espaciado (longitud de onda) y el tamaño del grano, se puede calcular la profundidad antigua del agua y la altura de las olas. Estos cálculos se explican a continuación e indican que el agua no podría haber sido más profunda de aproximadamente 0.75 m (2.5 pies) con olas de alrededor de 0.1 m (4 pulgadas) de altura. De acuerdo con otras evidencias geológicas regionales, las ondulaciones de ola confirman que esta área de Pensilvania estaba bajo las aguas de un mar poco profundo durante el Cámbrico Tardío, hace 515-500 millones de años.
Las grietas de lodo (Figs. 8 y 9) se forman cuando el nivel del mar desciende, exponiendo el sedimento fino saturado a la evaporación. A medida que el sedimento se seca, se contrae formando patrones poligonales distintos. Las grietas de lodo se preservan cuando un mar en ascenso inunda y deposita rápidamente nuevo sedimento sobre el barro seco. Las grietas de lodo se encuentran típicamente en zonas de mareas o humedales y son excelentes para preservar fósiles.
La Formación Allentown es una parte de un paquete muy grueso de roca sedimentaria que subyace en el este de Pensilvania (Fig. 10). Estas rocas originalmente eran sedimentos depositados en una serie de cuencas que se formaron mientras se construían las Montañas Apalaches, desde aproximadamente 500 hasta 250 Ma. Cuando las Apalaches se elevaron rápidamente debido a la colisión de masas de tierra y arcos de islas volcánicas, el detrito siliciclástico fue arrastrado a las cuencas por ríos, formando deltas y re-trabajado en playas y depósitos marinos por corrientes y olas. Cuando la construcción de montañas disminuyó, las cuencas fueron inundadas por el océano que acumuló gruesos depósitos de lodo carbonatado. La mayoría de los sedimentos carbonatados originalmente se depositaron como los minerales calcita o aragonita [CaCO3], formando caliza. Más tarde, durante el entierro y el movimiento de fluidos, la caliza se transformó en dolomita [CaMg(CO3)2]. La edad de la Formación Allentown, como todas las rocas en esta columna estratigráfica, se conoce por sus fósiles, el estudio de la bioestratigrafía, anclado por edades numéricas radiométricas en lechos de ceniza volcánica que ocurren en varios lugares de la columna. Los ciclos de somerización comunes en la Formación Allentown son indicativos de la compleja interacción entre la producción de carbonatos, la subsidencia de la cuenca que recoge el sedimento, y la eustasia, el aumento y disminución del nivel del mar. Una excelente descripción de los ambientes de formación de caliza se puede encontrar aquí.
Fig. 11. Norteamérica en el Cámbrico Tardío. fuente
La Formación de Allentown se depositó en una cuenca de margen pasivo que existía en la costa este de América del Norte antes de la elevación de las Montañas Apalaches. En ese momento, América del Norte se encontraba cerca del ecuador y, de hecho, miraba hacia el sur. La Figura 11 representa a América del Norte durante el Cámbrico tardío, hace unos 510 millones de años, cuando se estaba depositando la Formación de Allentown en el este de Pensilvania. Nótese que la mayor parte de Pensilvania estaba bajo un océano poco profundo en ese momento.
Fig. 12. Mapa geológico de la cuenca del arroyo Saucon, extraído del mapa geológico digital de Pensilvania, Mapa de Datos Digitales 1.
La posterior elevación de las Montañas Apalaches cambió la geografía del este de América del Norte y deformó las rocas sedimentarias que habían sido depositadas allí, incluida la Formación de Allentown. Los resultados de la formación de esas montañas y la deformación son evidentes en el mapa geológico de Pensilvania, de la cual se presenta la porción de la cuenca del arroyo Saucon en la Figura 12. Observa la ubicación de las rocas en el Parque Water Street. También está disponible un mapa geológico preliminar sin colorear del USGS y un informe del Cuartil Hellertown. La piedra caliza y la dolomita son recursos económicos importantes en el estado de Pensilvania. Se utilizan como piedra de construcción, como fundente en la fabricación de acero, como ingrediente esencial en el cemento Portland y como agregado en la construcción de carreteras y edificios. Puedes encontrar más información sobre los usos económicos de la piedra caliza y la dolomita aquí.
Los geólogos pueden calcular la profundidad del entorno en el que se depositaron los sedimentos de las rocas del Parque Water Street midiendo la altura de las ondas de rizo, la longitud de onda de los rizos y el tamaño de grano sedimentario de las marcas de rizo (Figura 13). A partir de estas variables, los geólogos pueden utilizar ecuaciones matemáticas simples para reconstruir la profundidad del agua.
Figura 13. Este diagrama muestra qué componentes de una onda de rizo se miden para determinar la profundidad del agua.
Figura 14. Jocelin Gregorio, estudiante de Ciencias de la Tierra y del Medio Ambiente de la Universidad Lehigh, toma medidas de la altura de los rizos de onda en una de las rocas del Parque Water Street.
Después de tomar medidas de campo de los rizos de onda y obtener muestras de la roca sedimentaria carbonatada, los granos de roca se pasan a través de una serie de tamices que clasifican los granos según su tamaño. A partir de ahí, se toma el promedio de las masas (peso) de todos los tamaños de grano para obtener un tamaño de grano promedio. El tamaño de grano promedio se utiliza como una variable en los cálculos para determinar el rango de profundidades de agua en las que podría formarse el rizo de onda.
Figura 15. Este gráfico muestra la altura de las olas oceánicas y la profundidad del agua oceánica necesaria para crear los rizos de onda observados en los rizos de onda del Parque Water Street. La evidencia indica que los rizos de onda se formaron a profundidades oceánicas inferiores a 0.75 metros (aproximadamente 2.5 pies).
Las características encontradas en las rocas del Parque Water Street proporcionan evidencia de que la dolomita de la Formación de Allentown fue depositada originalmente como un lodo calcáreo en un mar cálido y poco profundo. Entre estas características se encuentran los oolitos (que no son visibles en las rocas), los rizos de onda, las grietas de lodo y los estromatolitos. Las cuatro de estas características son comunes en los mares poco profundos de fondos fangosos con contenido calcáreo en áreas cálidas y tropicales. Sabemos que el agua debía de ser poco profunda porque los estromatolitos que observamos en las rocas del Parque Water Street son del tipo que se forma en regiones de mareas, como Shark Bay, Australia, donde son expuestos regularmente durante la marea baja. Además, como se muestra en la Figura 14, las mediciones de los rizos de onda del Parque Water Street y el tamaño de grano de los sedimentos de carbonato proporcionan evidencia de que la profundidad del agua no era mayor de 0.75 metros durante el período del Cámbrico Tardío.
Puedes encontrar más información sobre la geología de Pensilvania en el sitio web de la Pennsylvania Geological Survey: dcnr.state.pa.us/topogeo/
Además, puedes consultar la aplicación de mapas en línea.
